Aberrométrie et film lacrymal

Imagerie en ophtalmologie
© 2014, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés
CHAPITRE
Aberrométrie
et film lacrymal
A. Denoyer, N. Deschamps, C. Baudouin
2
Points forts
■ Le film lacrymal, première interface entre l’air et la cornée, conditionne de
façon importante les propriétés optiques oculaires.
■ L’analyse dynamique des aberrations optiques entre chaque clignement
quantifie l’impact de la dynamique lacrymale sur la qualité de la vision.
■ La mesure décomposée des aberrations d’origine cornéenne et totales
permet de mieux comprendre les phénomènes optiques mis en jeu au
cours de la sécheresse oculaire.
Limites
■ L’aberrométrie dynamique est une méthode d’évaluation récente et en
développement.
■ Certains index pertinents semblent émerger aujourd’hui mais leur rôle en
pratique clinique reste à définir.
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Film lacrymal
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Pourquoi faut-il aujourd'hui repenser les indices
d'évaluation de la sécheresse oculaire ?
Les troubles chroniques de la surface oculaire, au premier rang desquels figure le
syndrome sec, constituent un motif fréquent de consultation en ophtalmologie.
La sécheresse oculaire concernerait 5 à 30 % de la population en fonction des
critères diagnostiques retenus [1]. C'est une pathologie d'une grande variabilité en
termes de signes et symptômes, mais en pratique clinique la majorité des patients
souffrent d'un inconfort oculaire associé à des troubles de la fonction visuelle qui
affectent leur qualité de vie au quotidien. Tout praticien confronté à des patients
souffrant de sécheresse oculaire mesure combien la principale difficulté de prise
en charge est liée à la variabilité des symptômes et à la faible corrélation entre
l'examen clinique, les examens complémentaires et la dégradation de la qualité
de vision et de vie rapportée par les patients. Ainsi, il est aujourd'hui essentiel
d'identifier un ou quelques biomarqueurs importants de sécheresse oculaire
qui permettraient d'évaluer la sévérité de l'atteinte, d'une part, et l'efficacité des
mesures thérapeutiques mises en œuvre d'autre part, que ce soit pour la prise
en charge quotidienne de nos patients comme dans le cadre d'études cliniques
multicentriques.
Un biomarqueur idéal doit être objectif, fiable, reproductible et doit refléter
l'intégralité de la pathologie. Brièvement, (i) les données de l'examen clinique
sont aujourd'hui insuffisantes, (ii) les index de qualité de vision/vie spécifique-
ment dédiés à la sécheresse oculaire se heurtent à la variabilité et la subjecti-
vité des mesures obtenues, et (iii) les tests d'inflammation (HLA-DR, MMP-9)
et d'osmolarité ne sont pas facilement réalisables en routine. La sensibilité aux
contrastes est un examen beaucoup plus informatif, mais il demeure semi-
quantitatif, subjectif, et nécessite un certain plateau technique avec un temps
d'examen assez long. Ainsi, l'idée d'utiliser l'aberrométrie pour l'évaluation de
la fonction visuelle dans le cadre de la sécheresse oculaire s'est peu à peu
développée.
Aberrométrie et sécheresse oculaire :
un mariage évident ?
Influence du film lacrymal sur la qualité de vision
Dans ce chapitre, nous n'envisagerons pas les patients atteints de sécheresse
sévère qui présentent des altérations majeures de l'épithélium cornéen central
naturellement associées à une baisse directe de l'acuité visuelle. Cette population
de cas rares et graves relève de consultations spécialisées et sa problématique
dépasse celle des symptômes associés à la qualité de vision. L'épidémiologie
nous apprend qu'environ 95 % des cas de sécheresse associent une altération
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de la qualité de vision à une altération qualitative voire quantitative du film
lacrymal, avec ou sans quelques altérations épithéliales cornéennes en périphé-
rie inférieure [2].
Le film lacrymal précornéen constitue la première interface optique entre le milieu
extérieur et le dioptre oculaire. Ainsi, ses caractéristiques conditionnent de façon
importante les propriétés optiques de l'œil du fait de la grande variation d'indice
optique entre l'air et le milieu aqueux. Un amincissement homogène du film
lacrymal a peu d'effets optiques, alors que les défauts d'étalement et les irrégularités
du film nuisent significativement à la qualité de vision. Ainsi, quelle que soit l'origine
de la sécheresse oculaire, l'instabilité pathologique du film lacrymal introduit des
aberrations optiques qui dégradent la qualité de l'image projetée sur la rétine [3–5].
Nécessité de méthodes d'analyse dynamique
La principale difficulté rencontrée au cours de l'évaluation du film lacrymal
repose sur son aspect dynamique. Le film lacrymal passe par plusieurs phases
entre deux clignements des paupières : immédiatement après le clignement
palpébral, un ménisque de larme se forme et se repartit sur la totalité de la
surface cornéenne de façon uniforme, puis il s'amincit progressivement et se
rompt en laissant des zones asséchées sur la cornée qui s'étalent progressi-
vement jusqu'au clignement palpébral suivant. Ces variations temporelles du
film lacrymal rendent difficiles les explorations complémentaires statiques et
nécessitent ainsi le recours à des méthodes d'enregistrement continu ou dis-
continu afin d'en étudier la composante variable et son influence sur la qualité
de vision en temps réel [6–8].
La dynamique lacrymale peut être étudiée selon différentes approches. L'examen
clinique, i.e. le temps de rupture du film lacrymal, fournit peu d'informations sur
la sévérité de l'atteinte, et encore moins sur la dégradation de la qualité de vision.
La topographie et la vidéokératoscopie renseignent sur l'architecture du film
lacrymal – cartographie de l'épaisseur et variations dans le temps – de laquelle il
est possible mathématiquement d'extrapoler certaines propriétés optiques, bien
que cela demeure une mesure indirecte (cf. infra). L'interférométrie, quant à elle,
définit des indices de quantité et de qualité du film lacrymal, mais n'offre pas
d'analyse optique directe.
Le développement de l'aberrométrie, originellement porté par l'essor de la chirur-
gie réfractive, trouve ainsi, depuis peu, une nouvelle application dans l'évaluation
de la qualité de vision au cours de certaines affections comme la sécheresse ocu-
laire [9]. Les aberromètres permettent de quantifier les perturbations visuelles
induites par les aberrations d'ordre élevé telles que celles créées par l'instabilité
lacrymale. Ainsi, les modifications temporelles des aberrations d'ordre élevé après
un clignement palpébral peuvent apparaître comme des éléments caractéris-
tiques de l'instabilité lacrymale liée à la sécheresse oculaire (figure2.1).
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Film lacrymal
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Instruments et méthodes d'examen
en pratique clinique ?
Différents instruments de mesure pour l'aberrométrie
du film lacrymal
L'aberrométrie a pour but de mesurer de façon objective et quantitative
l'ensemble des propriétés optiques de l'œil. L'aberrométrie consiste à mesurer
la résultante d'un front d'onde plan projeté dans l'œil et réfléchi par la rétine,
en termes de longueur d'onde, d'intensité et de décalage de phase. Les défor-
mations du front d'onde, ou aberrations optiques, dépendent des différents
dioptres oculaires, et particulièrement de la face antérieure de la cornée recou-
verte par le film lacrymal. On notera en outre que les aberrations optiques sont
directement conditionnées par la qualité des milieux traversés (transmission et
diffraction), ainsi que par le diamètre pupillaire. Ainsi, si l'on s'affranchit des phé-
nomènes accommodatifs et du jeu pupillaire, les aberrations optiques liées au
film lacrymal peuvent être envisagées comme correspondant à la part variable,
Figure2.1. Dégradation temporelle de la fonction de dispersion du point (PSF)
mesurée par aberrométrie de Schack-Hartmann chez un patient atteint de
sécheresse.
La mesure est indiquée en secondes après le clignement palpébral. L'étalement avec
le temps de la PSF traduit l'augmentation des aberrations optiques liées à l'instabilité
lacrymale.
(Coll. A. Denoyer, C. Baudoin.)
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avec le temps, du profil aberrométrique oculaire. Les aberromètres les plus
récents permettent d'isoler la part antérieure de la part interne des aberrations
oculaires totales.
De façon synthétique, l'étude des aberrations optiques implique l'obtention d'in-
dices numériques quantitatifs et compréhensibles. Les transformées de Fourier
décrivent précisément les aberrations optiques mais demeurent inutilisables au
quotidien. Ainsi, la décomposition des aberrations du front d'onde en polynômes
de Zernike demeure à ce jour le meilleur moyen d'en appréhender facilement
l'impact sur la fonction visuelle. Il est ainsi possible d'en extraire la « moyenne »
des aberrations d'ordre élevé par l'indice RMS (Root Mean Square), ainsi que
celles d'entités facilement identifiables qui nuisent fortement à la qualité de vision
comme le coma et le trefoil de 3e ordre, ou bien l'aberration sphérique de 4e ordre.
D'autres index quantitatifs plus spécialisés mais encore plus informatifs peuvent
en être extraits, en particulier le ratio d'énergie de la fonction d'étalement du point
appelé PSF (Point Spread Function) pour un diamètre donné (EER) ou encore l'aire
sous la courbe de la fonction de transfert de modulation (AUC MTF).
Aberromètre de Shack-Hartmann
Ces analyseurs du front d'onde regroupés sous le terme d'aberrométrie réflective
sortante sont les plus couramment utilisés en ophtalmologie. Une grille de rayons
monochromatiques parallèles entre eux est projetée puis réfléchie sur la rétine.
Un capteur capable d'analyser ces rayons à leur sortie détermine leur disposition
par rapport à la grille initiale. Les déviations enregistrées permettent de calculer la
déformation du front d'onde.
Aberromètre de Tscherning
Dans l'aberromètre de Tscherning, un rayon monochromatique balaie l'aire
maculaire en reproduisant une grille. Un capteur synchrone analyse directement
en temps réel la position du reflet rétinien de ce rayon entrant (aberrométrie
entrante). Ce système présente quelques avantages, notamment l'augmentation
de la plage dynamique d'analyse et la possibilité d'une analyse en temps réel, per-
mettant de faire varier l'accommodation du sujet au moyen d'un stimulus réfractif
ou visuel, plus adaptée à l'examen du presbyte.
Aberromètre à double passage
L'aberromètre à double passage utilise un capteur particulièrement sensible pour
analyser directement l'image du reflet rétinien d'un faisceau monochromatique
infrarouge projeté sur la fovéa et calculer la distorsion spatiale du point lumineux
projeté puis réfléchi (fonction de dispersion du point [PSF]). Ce principe permet,
mieux que les autres aberromètres, de mesurer précisément d'autres paramètres
optiques, en particulier les phénomènes diffractifs qui participent aussi à la dégra-
dation de la qualité de vision [10, 11].
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