La bronchoscopie souple est un examen largement utilisé en pneumologie, en soin intensif réanimation et chirurgie thoracique. Les indications de la fibroscopie bronchique sont variées, allant du bilan diagnostique des néoplasies bronchopulmonaires et des pathologies interstitielles, à la réalisation de prélèvements microbiologiques, ainsi qu'à la visualisation des sutures bronchiques après lobectomie ou greffe pulmonaire.
Sa réalisation implique l'acquisition de compétences motrices et cognitives complexes, nécessitant pour certains internes une centaine de procédures pour atteindre le niveau de compétence requis (1).
Traditionnellement, la fibroscopie est enseignée par la méthodes “see one, do one, teach one” (2) où l'entraînement est pratiqué directement sur les patients, encadré par un opérateur entraîné. La plupart des sociétés savantes internationales recommandent la réalisation d'une centaine de fibroscopies bronchiques souples sous supervision pour atteindre une compétence technique de base (3).
Cette méthode a comme défaut d'exposer le patient a un surrisque d'effet indésirable, notamment les pneumothorax et hospitalisations quand elles sont pratiqués par un interne en 1er trimestre de formation (4). Aussi, pour les fibroscopies diagnostiques avancés comme l'EBUS et la minisonde, on note une majoration du temps de procédure, de la quantité de sédatif utilisé ainsi que du nombre d'effets indésirables (5).
La simulation dans l'enseignement de la bronchoscopie souple a montré une efficacité dans plusieurs études (6), elle est aussi une modalité de formation obligatoire dans la maquette de DES de pneumologie publiée au journal officiel (7).
Malgré l'intérêt démontré de l'apprentissage par la simulation, il persiste d'importants obstacles freinant l'utilisation de ces outils par les internes de pneumologie en France. Une des raisons pourrait être le coût important des dispositifs actuellement disponibles, allant de 3000€ (8, 9) pour les dispositifs plastiques basse fidélité, a plus de 90 000€ pour les simulateurs virtuels haute-fidélité (10). Pour les équipes dotées de ce type de simulateur, leur accès n'est pas toujours possible (simulateur disponible uniquement sur réservation, disponible uniquement sur le centre de simulation).
Depuis 2014, plusieurs auteurs ont tenté de diminuer les coûts de fabrication grâce à l'utilisation de l'impression 3D. Ils avaient démontré la possibilité de développer des outils efficaces sur le plan pédagogique pour un prix de fabrication allant de 5 à 100 $ (11).
Cependant, ces diff érents projets n'ont pas abouti à un produit fini abordable répondant à ces problématiques d'accessibilité.
L'objectif de mon travail est de concevoir un simulateur de bronchoscopie souple de fabrication Angevine, pour un prix inférieur aux dispositifs déjà disponibles sur le marché, tout en maintenant une bonne fidélité grâce à l'impression 3D et l'utilisation d'un scanner thoracique.
Conception et fabrication
Ce travail a nécessité l'acquisition de diverses compétences, allant du traîtement d'images scanographiques aux techniques d'impression 3D, en passant par la modélisation 3D.
La première étape a été de créer un modèle 3D d'arbre bronchique réaliste, à partir d'un scanner de patient réalisé en pratique clinique au centre hospitalier du Mans, garantissant ainsi la fidélité anatomique. Plusieurs méthodes ont été testées, mais c'est finalement la méthode semi- automatique du logiciel Synapse 3D (Fujifilm, Tokyo, Japon), qui a été retenue. Ce logiciel est par exemple utilisé pour réaliser des reconstructions virtuelles d'arbres bronchiques lors de la planification de prélèvements par mini-sonde.
Modèle 3D brut extrait par Synapse 3D
Le processus est le suivant : sélection d'une plage de densité Hounsfield permettant d'isoler les voxels contenant de l'air. Ces voxels sont ensuite combinés pour obtenir un volume exploitable, en ajustant des paramètres de résolution et de lissage.
L'objet brut obtenu est une forme pleine représentant le volume d'air contenu dans les voies aériennes inférieures, avec de nombreux artefacts. Nous sommes encore loin du simulateur final, mais l'anatomie est déjà présente.
Vient ensuite le « sculptage » de cette forme brute, pour obtenir l'objet qui sera imprimé. Il faut alors utiliser un autre logiciel spécialisé en modélisation 3D.
Après de multiples essais, j'ai choisi MeshMixer (Autodesk, San Raphael, États-Unis), un logiciel gratuit, abandonné par son éditeur, mais efficace et facile à prendre en main (toutes proportions gardées). Il m'a permis d'éliminer les derniers artefacts, de créer une paroi pour rendre le volume creux, d'affiner les éperons et de lisser la forme globale. Cette étape a été la plus fastidieuse.
Fibromate R : Vue extérieure avec de gauche à droite : 1) : Trachée jusqu'aux bronche segmentaires ; 2) Sinus et nez ; 3) Larynx
La même méthode a été appliquée aux sinus et au larynx, fournissant un parcours de fibroscopie complet.
Nous voilà avec le premier modèle imprimable. L'impression 3D est une technique de production industrielle inventée en 1980 par un chercheur japonais (12). Elle consiste en un dépôt de matières (plastique la plupart de temps) couche par couche, permettant l'impression d'objet complexe, sans avoir recours à des techniques plus coûteuses, comme l'usinage ou le moulage par injection. Au départ très utile pour le prototypage rapide, l'impression 3D s'est progressivement démocratisée chez les particuliers pour la fabrication de pièces techniques ou esthétiques, devenant un véritable hobby pour les plus bricoleurs.
Je me suis donc procuré une imprimante grand public, la Ender 3 V3 KE (Creality, Shenzhen, Chine). Derrière ce nom barbare se cache une machine déposant du plastique fondu à 190 °C, par couches successives de 160 μm d'épaisseur, jusqu'à former les objets demandés. Elle est fiable et fonctionnelle.
Fibromate S : Lobe inférieur gauche (vue interne)
Mais la machine seule ne suffit pas : de nombreux réglages sont nécessaires pour obtenir une impression de qualité, vitesse, température d'extrusion, épaisseur de couche, largeur des parois, position des supports.
Cela a abouti, après de nombreux essais et ajustements, au premier modèle en plastique rigide, avec une bonne fidélité visuelle et anatomique. Ce modèle, que j'ai nommé Fibro- Mate R, est utile pour l'initiation à la navigation dans l'arbre bronchique et l'apprentissage de l'anatomie. Il a l'immense avantage de ne coûter que quelques euros de plastique.
Bien que ce modèle rigide soit prometteur et a permis de valider le modèle 3D, la réalisation d'une version en plastique souple semblait intéressante pour améliorer la maniabilité et la sensation lors du passage du fibroscope.
Fibromate S : Lobe moyen (vue interne)
Ce modèle souple, nommé Fibromate S, a été fabriqué grâce à l'appui du service de pneumologie d'Angers et un professionnel de l'impression 3D, pour une centaine d'euros. Grâce à ce modèle, nous franchissons une nouvelle étape dans le réalisme visuel et tactile.
Enfin, une variante pathologique a été développée incluant sténoses, compressions extrinsèques et bourgeons tumoraux en silicone pour l'entraînement aux biopsies.
Perspectives
Ces trois modèles sont encore à l'état de prototype, mais sont déjà utilisables pour l'initiation à la fibroscopie. Ils sont en cours de validation par les pneumologues d'Angers, de Cholet et du Mans. Avec ces retours, je pourrais finaliser ces modèles et créer une filière de distribution agile, pour répondre aux besoins des services intéressés.
Conclusion
L'impression 3D a permis la fabrication de voies aériennes supérieures et inférieures jusqu'aux bronches segmentaires avec une haute-fidélité visuelle et anatomique, pour un coût de fabrication bien inférieur aux produits déjà commercialisés.
Les FibroMates représentent une option prometteuse pour mettre à disposition des hôpitaux des simulateurs de qualité, accessible financièrement et utilisable directement sur plateau technique dans le but d'améliorer la formation des internes.
Si vous êtes intéressé par un moyen simple de rendre accessible à simulation dans votre centre, n'hésitez pas à me contacter :
06 14 75 31 58
Références
1. Voduc N, Adamson R, Kashgari A, Fenton M, Porhownick N, Wojnar M, et al. Development of Learning Curves for Bronchoscopy: Results of a Multicenter Study of Pulmonary Trainees. Chest. déc 2020;158(6):2485-92.
2. Stather DR, Lamb CR, Tremblay A. Simulation in Flexible Bronchoscopy and Endobronchial Ultrasound: A Review. J Bronchol Interv Pulmonol. juill 2011;18(3):247.
3. Colt HG, Williamson JP. Training in interventional pulmonology: What we have learned and a way forward. Respirology. 2020;25(9):997-1007.
4. Ouellette DR. The Safety of Bronchoscopy in a Pulmonary Fellowship Program. CHEST. 1 oct 2006;130(4):1185-90.
5. Stather DR, MacEachern P, Chee A, Dumoulin E, Tremblay A. Trainee impact on procedural complications: an analysis of 967 consecutive fl exible bronchoscopy procedures in an interventional pulmonology practice. Respir Int Rev Thorac Dis. 2013;85(5):422-8.
6. Gerretsen ECF, Chen A, Annema JT, Groenier M, van der Heijden EHFM, van Mook WNKA, et al. Effectiveness of Flexible Bronchoscopy Simulation-Based Training. Chest. oct 2023;164(4):952-62.
7. Article Annexe II - II. Maquette 26 - Arrêté du 21 avril 2017 relatif aux connaissances, aux compétences et aux maquettes de formation des diplômes d'études spécialisées et fixant la liste de ces diplômes et des options et formations spécialisées transversales du troisième cycle des études de médecine.
8. GTSimulators.com [Internet]. [cité 10 sept 2025]. Koken Bronchoscopy Training Model. Disponible sur: https://www.gtsimulators.com/products/ koken-bronchoscopy-training-model-lm-092
9. Laerdal Medical [Internet]. [cité 10 sept 2025]. Airway Management Trainer. Disponible sur: https://laerdal.com/gb/item/25000033/
10. Fielding DI, Maldonado F, Murgu S. Achieving competency in bronchoscopy: Challenges and opportunities. Respirology. 2014;19(4):472-82.
11. Vieira LMN, Camargos PAM, Ibiapina C da C. Bronchoscopy simulation training in the post-pandemic world. J Bras Pneumol. 48(3):e20210361.
12. Histoire de l'impression 3D : Origines et Évolution [Internet]. Sculpteo. [cité 15 sept 2025]. Disponible sur : https://www.sculpteo.com/fr/centre-apprentissage/les-bases-impression-3d/histoire-impression-3d/
