Docteur Damien Gatinel

Il convient de préciser en introduction qu’il n’est pas possible de compenser la presbytie sans affecter la vision de loin avec les techniques qui visent à modifier la puissance optique de la cornée., quelles que soient ces techniques (LASIK, traitement intra stromal avec ou sans capot, etc…).
Prétendre le contraire est un non-sens et témoigne soit d’une incompréhension des lois de l’optique, soit d’une attitude mercantile et/ou mensongère. (soit les deux à la fois !). Malheureusement, la chirurgie de la presbytie suscite une certaine convoitise et au fil des années, diverses techniques « révolutionnaires » se sont succédées, avant d’être suivie d’une vague de déception.

Pour être efficace et bien tolérée, la compensation de la presbytie par un système multifocal (lentille, traitement photoablatif cornéen,traitement intra-stromal, implant) doit satisfaire un compromis subtil entre l’induction d’une profondeur de champ efficace et le maintien d’une qualité de vision acceptable.

Ce compromis dépend moins de paramètres liés à la plasticité cérébrale du patient opéré (comme l’efficacité du tri cortical), que du degré d’induction d’aberrations optiques par le système multifocal.
L’obtention d’un effet multifocal a pu être observée au décours de diverses procédures chirurgicales pourtant destinées à corriger un défaut réfractif monofocal. Ces techniques, aussi différentes que la kératotomie radiaire ou le LASIK, avaient en commun d’accroître de façon significative le taux d’aberration optiques de haut degré de l’œil opéré. Certaines comme le LASIK hypermétropique furent ainsi ajustées à la compensation de la presbytie, mais de façon empirique, le lien entre aberrations optiques et multifocalité induite ne faisant pas l’objet d’un modèle théorique précis. De ce fait, aucune des techniques proposées ne possédait le pouvoir prédictif nécessaire à son amélioration.
Cet page est consacrée à la problématique représentée par le design d’une correction multifocale pour la presbytie. Elle expose également les grandes lignes d’une nouvelle méthode de correction multifocale personnalisée fondée sur une approche non empirique, que nous avons conçue au début des années 2000 et pour laquelle un brevet international a été déposé Ocular wavefront-correction profiling United States Patent 20060023162 http://www.patentstorm.us/patents/7341345.html

Télécharger « Multifocal presbyopia correction » (anglais)

Au vu des méthodes empiriques ou simplificatrices proposées à l’époque, l’intérêt d’un modèle fondé sur une approche précise et rationnelle pour induire de façon contrôlée de la multifocalité nous est apparu manifeste.
Nous avons entamé l’élaboration et la validation d’un modèle théorique qui permettrait, comme le modèle de Munnerlyn pour la myopie, d’établir un profil à la fois quantitatif, précis et paramétrable. A l’instar des approches empiriques, ce type de modèle devrait offrir la souplesse requise pour bénéficier d’améliorations par des ajustements successifs déduits des réponses observées au décours de leur application.
Afin de jeter les bases de cette multifocalité « maîtrisée », nous avons commencé par étudier les liens entre pseudo accommodation (profondeur de champ) et aberrations optiques. Puis, nous avons reformulé le concept d’addition de près en intégrant directement les aberrations optiques dans la réalisation d’un front d’onde oculaire multifocal.
L’aberrométrie permet d’établir le relevé précis et quantitatif des différentes aberrations de « haut degré », à partir desquels une analyse exhaustive des propriétés optiques de l’œil peut être effectuée, comme le calcul de l’acuité visuelle maximale théorique corrigée et non corrigée, la prédiction de la sensibilité aux contrastes d’origine optique (courbe de tranfert de modulation), etc…
Utilisée pour l’étude des troubles complexes de la qualité de vision et la mise au point de traitement personnalisés monofocaux, l’aberrométrie n’est pas utilisée pour l’élaboration de dispositifs médico-chirurgicaux personnalisés destinés à la compensation multifocale de la presbytie. Ceci nous est apparu pour le moins surprenant et nous a encouragé pour l’élaboration d’une méthode reposant sur l’intégration de données liées au front d’onde oculaire.
Un système multifocal est traditionnellement perçu comme un dispositif optique pourvu de foyers multiples, au minimum deux quand il s’agit de compenser la presbytie et l’amétropie de loin. Cette conception certes juste mais réductrice si on l’observe sous l’angle aberrométrique.
En fournissant un recueil beaucoup plus exhaustif et précis des propriétés optiques de l’œil, l’étude aberrométrique offre la possibilité de simuler la perception d’un « œil rendu multifocal » dans diverses conditions d’éclairage ou de contraste, et de l’étayer d’éléments qualitatifs et quantitatifs précis (type et taux d’aberrations optiques, degré de réduction de la sensibilité aux contrastes d’origine optique). Il nous est apparu que les techniques d’exploration visuelles fondées sur l’étude du front d’onde oculaire devaient permettre d’établir un véritable traitement multifocal personnalisé et maîtrisé.

Multifocalité et front d’onde oculaire

Plusieurs éléments d’origine clinique désignent le front d’onde oculaire comme un élément clé pour la multifocalité.
Si l’absence de vision utile de près non corrigée constitue un échec pour le patient désireux de s’affranchir des lunettes, c’est toutefois la dégradation de qualité de la vision de loin qui est à l’origine des plaintes les plus véhémentes. Cette dégradation est liée à l’induction d’un taux élevé d’aberrations optiques de bas et haut degré.
L’induction d’un taux élevé d’aberrations optiques de haut degré peut être à l’origine d’une réduction de la qualité de vision alors que l’acuité visuelle à contraste maximal demeure inchangée. Certaines plaintes fonctionnelles (halos, images fantômes, éblouissements) observées après chirurgie réfractive ou insertion d’implants multifocaux sont souvent corrélées à l’induction d’aberrations optiques de haut degré. L’aberration de type coma est classiquement responsable d’images fantômes, de diplopie monoculaire, alors que l’aberration sphérique est souvent incriminée en cas de halos ou d’éblouissements.
Lors d’un traitement multifocal séquentiel (correction de loin et de près délivrées séparément), un traitement photoablatif additionnel centré pour la vision de près peut induire un taux excessif d’aberration sphérique , alors que décentré il induira en plus du coma. Un piège fréquemment rencontré est de considérer le vertex cornéen comme centre optique ; la pupille est le plus souvent décentrée par rapport à ce repère. La pupille étant par définition la zone empruntée par la lumière incidente pour atteindre la rétine, le centre de la pupille est considéré pour calculer les aberrations optiques du front d’onde oculaire entier.
Nous avons étudié avec attention le profil aberrométrique d’yeux adaptés avec divers types de lentilles multifocales. Les aberrations retrouvées significativement élevées lors du port de ces lentilles étaient de type coma et aberrations sphériques. Une partie de ces aberrations reflète le caractère multifocal des lentilles testées et est certainement utile à l’induction d’une acuité visuelle de près.
L’aberration sphérique correspond par exemple au différentiel de réfraction entre le centre et les bords de la zone optique. Les lentilles multifocales avec addition pour la vision de près au centre induisent de l’aberration sphérique négative, alors que les lentilles avec addition pour la vision de près en périphérie induisent de l’aberration sphérique positive. Nous avons postulé que si une partie de ces aberrations sphériques était directement liée à la géométrie asphérique de ces lentilles, l’autre et les aberrations de type coma étaient probablement induit par leur décentrement relatif vis à vis de la pupille irienne. En effet, les lentilles multifocales testées présentaient toutes une symétrie de révolution et ne pouvaient donc induire d’aberrations impaires en cas de centrage optimal.
Oshika et coll ont calculé le taux d’aberrations optiques de la cornée de patients pseudophakes. L’influence de ces aberrations était évaluée en stimulant la fonction d’étalement du point (PSF) et la courbe de contraste d’origine optique (MTF) à partir du recueil du front d’onde. Une corrélation entre pseudo-accommodation et aberration de type coma verticale a été retrouvée. Ces auteurs ont également démontré qu’une variation de puissance de 0.5D (défocalisation) avait plus d’effet délétère sur la qualité de l’image rétinienne lorsque l’œil présentait aucune aberration de haut degré que lorsque qu’il présentait un taux modéré de coma.
Il nous est ainsi apparu que la mise au point d’un profil multifocal personnalisé devait impérativement tenir compte, voire prédire afin de contrôler le taux d’aberrations optiques nécessairement induit

Vers une multifocalité maîtrisée

-Utilisation des aberrations de haut degré pour induire de la multifocalité !

Nous avons étudié les relations entre aberrations optiques de haut degré afin de mieux comprendre leurs effets vis à vis de la multifocalité. Nous avons alors découvert qu’il était possible de prédire mathématiquement la variation moyenne de focale induite par une aberration donnée, et ce pour un diamètre pupillaire donné .

Cette variation focale n’est pas restreinte aux aberrations de degré 2 (myopie et astigmatisme qui modifient l’équivalent sphérique), mais concerne l’ensemble des imperfections optiques du système oculaire et donc les aberrations de haut degré.
Le pourtour des zones respectivement dédiées à ces différentes focales peut être déterminé à partir du jeu pupillaire d’un patient donné, et ce pour une activité donnée dans une ambiance lumineuse donnée. Par exemple, il est possible d’étudier les variations du diamètre et du centrage de la pupille dans différentes conditions de luminosité (photopique, mésopique, scotopique) et de distance de travail (33 cm, 70 cm, infini, etc..).
Plutôt que de « jouer » avec le seul défocus myopique seul (correction dioptrique accomplie sur la zone dédiée à la vision de loin, puis addition sur zone de près, etc.,…) l’originalité de notre approche est d’utiliser d’emblée une sélection d’aberrations de haut degré pour bâtir la correction multifocale. Le recueil de ces données (jeu pupillaire, souhaits du patient) permet d’établir une liste de contraintes.
La combinaison optimale est obtenue grâce à un algorithme spécial qui utilise des fonctions mathématiques d’optimisation à partir de contraintes pré déterminées. L’algorithme « sélectionne » le type et le taux d’exact d’aberrations de haut degré nécessaire à la construction du front d’onde permettant d’induire une multifocalité donnée (en fonction notamment de l’addition requise et des domaines pupillaires choisis).

Nous avons également inclus dans les paramètres d’optimisation pris en compte dans l’élaboration du profil multifocal les éléments quantitatifs de qualité de vision tels que l’erreur RMS du front d’onde, le critère de Strehl, ou l’aire sous lacourbe de la fonction de transfert de modulation-MTF. De ce fait, le taux et les conséquences sur la qualité de vision de la combinaison des aberrations optiques introduit par une correction donnée est connu avant délivrance du traitement multifocal !
Notre méthode offre une souplesse accrue, puisque la correction prend la forme d’un front d’onde oculaire théorique résultant de l’intégration d’une correction pour la vision de loin et la vision de près, voire d’une ou plusieurs visions intermédiaires. Concernant le presby-LASIK, l’intégration des données correspondant à la correction pour la vision de loin et de près en un seul profil d’ablation constitue un progrès tangible, éliminant le risque de superposition des zones optiques et de transition induit par les traitements séquentiels.
Il est possible de proposer pour un même patient une ou plusieurs correction multifocales en pondérant différemment vision de loin et vision de près, etc.,… Par exemple, différentes magnitudes pour l’addition de près peuvent être testées, afin de déterminer une marge de sécurité pour la préservation de la qualité de vision de loin.

Une autre possibilité de personnalisation offerte par notre méthode est de favoriser l’expression de certaines aberration dans le front d’onde résultant final par une technique de pondération sélective. Ceci est important si l’on réalise que des mécanismes de compensation neuronale peuvent pondérer l’effet subjectif d’une aberration donnée sur la fonction visuelle.
La connaissance du taux des aberrations induites permet de simuler l’effet de la correction multifocale envisagée par le calcul de métriques objectives de qualité optique comme la Fonction d’Etalement du Point et la courbe de Transfert de Modulation. La réalisation d’images convoluées (simulant la déformation d’optotypes), de lames de phase comportant les corrections générées, ou d’une technique d’optique adaptative peut également permettre d’étudier la perception subjective d’un patient donné à la multifocalité proposée.
Ces techniques permettent d’étudier l’effet théorique de la correction avant sa réalisation. Ceci est d’autant plus important que les candidats à la multifocalité en ignorent souvent les contraintes visuelles, sauf quand ils ont l’expérience du port de lentilles de contact multifocales. A titre d’exemple, l’utilisation de l’optique adaptative pourrait permettre de simuler différentes types de correction, et déterminer subjectivement comment utiliser différentes aberrations induites afin d’optimiser la profondeur de champ et les aberrations optiques induites.

-Etapes nécessaires à l’obention d’une multifocalité contrôlée

Le bilan préopératoire revêt un aspect important.
Les patients qui expriment des attentes non réalistes doivent être récusés. L’aptitude au tri cortical est un élément crucial pour le succès de la technique. L’adaptation d’une lentille multifocale peut être propose avant la chirurgie pour étudier l’effet induit par la multifocalité chez un patient candidat. Une adaptation réussie avec ces lentilles constitue un élément pronostique encourageant. Le patient doit être averti du fait que sa vision évoluera après la réalisation de l’acte chirurgical en raison des phénomènes de remodelage cicatriciel et de la mise en route de nouveaux mécanismes d’interprétation de la vision.
L’étude des variations du diamètre pupillaire est une étape cruciale, car les patients présentant un large diamètre en ambiance scotopique pourront être particulièrement exposé à la perception de troubles de la qualité de vision après l’intervention. Le shift pupillaire en vision de près doit être mesuré, afin de définir un sous domaine optimal pour l’addition de près. L’existence d’un diamètre pupillaire faible et peu réactif pourrait limiter la tolérance de la multifocalité (sélection d’un faible gradient optique au niveau de la cornée).
La pratique fréquente de la conduite de nuit et/ou d’activités en ambiance scotopique représente une contre-indication relative à la réalisation d’une technique de chirurgie multifocale. Dans tous les cas, le patient doit être prévenu du risque de dégradation de sa qualité de vision nocturne.
Notre méthode n’a pas encore fait l’objet d’études cliniques poussées. Cette déficience est inhérente au conditions qui ont présidées à sa réalisation ; notre ambition initiale était de suppléer à l’absence de modèle précis pour l’induction maîtrisée de la multifocalité.
Toutefois, nous avons obtenus des confirmations indirectes très encourageantes vis à vis de la pertinence de notre approche. En particulier, nous avons attentivement étudiés les résultats issus de nos simulations théoriques réalisées à partir de donnée cliniques recueillies auprès de patients bien réels (dynamique pupillaire, degré d’addition à pourvoir). Les patterns que nous avons générés étaient très semblables en qualité (type d’aberrations induites) et en quantité (taux RMS) à ceux mesurés en pratique clinique chez des sujets présentant une multifocalité efficace et bien tolérée (naturelle ou obtenue après chirurgie ou port de lentilles multifocales). De plus, certaines simulations induisent pour un diamètre pupillaire donné un faible degré d’astigmatisme oblique ou inverse dont l’effet bénéfique sur la multifocalité a été rapporté.
Enfin, le design d’un front d’onde multifocal indépendant d’un support organique (cornée, cristallin, etc…) peut être induit par différents vecteurs : profil d’ablation laser (obtenu par « soustraction » cornéenne du chemin optique séparant les aberrations optiques pré opératoires du front d’onde multifocal idéal), lentille, implant customisé in situ (lentille de Cahloun) , etc…

Chirurgie cornéenne relaxante : la technique « Intracor ».

Cette technique est en cours d’évaluation dans quelques centres en France et à l’étranger. Elle bénéficie d’un soutien « marketing » important, et est présentée comme une « révolution » pour le traitement de la presbytie dans certains médias (presse, TV, ect…). Comme le presby LASIK, ou les implants multifocaux réfractifs, le principe mis en jeu est encore celui de la multifocalité.

Le moyen mis en oeuvre pour générer la multifocalité repose sur la création d’incisions concentriques intra cornéennes, délivrées sur une petite zone centrale de la cornée. La réalisation d’incisions pour modifier la géométrie de la cornée n’est en rien une approche nouvelle, puisque la kératotomie radiaire, aujourd’hui abandonnée, reposait sur le même principe (les incisions étaient rectlilignes, en « étoile » autour du centre, et faisaient bomber la périphérie cornéenne, ce qui en aplatissait le centre pour corriger la myopie). L’originalité de la technique Intracor est que l’utilisation du laser femtoseconde autorise la réalisation d’incisions directement à l’intérieur du tissu cornéen, sans qu’il soit besoin d’en ouvrir la surface. De plus, la précision du laser est incomparablement supérieure à celle de la main humaine, et est ici mise à profit pour effectuer des ablations circulaires concentriques.

Les incisions produisent un effet de relaxation local  (au sein du tissu cornéen où est focalisé le laser femtoseconde qui réalise la découpe). Cette relaxation entraîne une légère « saillie » antérieure et permet d’augmenter localement la courbure du mur cornéen. Cette augmentation de puissance focale aboutit au fait que les rayons lumineux qui traversent cette zone centrale sont plus réfractés,  et c’est ainsi que cette technique procure  une « addition optique » locale à la cornée. Avec cette technique, la cornée devient globalement  « bifocale »: la zone centrale saillante est dédiée à la vision de près. Cette zone, où sont réalisées les incisions, occupe une surface relativement réduite par rapport à l’ensemble de la surface pupillaire. Ainsi, la vision de loin et la sensibilité au contrastes semblent relativement préservés chez les sujets opérés avec un bon résultats.

Si l’on veut être plus précis dans l’analyse des mécanismes mis en jeu par cette technique, l’induction de la multifocalité est certainement médiée par l’induction d’aberrations de haut degré (aberration sphérique négative ou positive du 4e , 6e, 8e, etc., ordre. Ces aberrations sont issues de la modification centrale de la courbure cornéenne, où la puissance focale augmente. Chez certains patients, une légère augmentation de la myopie a été observée. C’est pour cela que la technique est plutôt réservée aux hypermétropes légers, chez qui une légère « dérive myopique » serait plutôt bénéfique à la vision de loin.

Les résultats initiaux de cette technique sont encourageants, mais elle ne concerne pour l’instant qu’une proportion mince de la population presbyte; les presbytes emmétropes, ou très légèrement hypérmetropes (ex : formule lunette pour la vision de loin: +0.50 D). Il faut également être exempt d’astigmatisme.

Des progrès restent à accomplir dans la définition du point de centrage idéal, et dans la précision des résultats obtenus; contrairement aux techniques de « scultpure » directe cornéenne- qui reposent sur des modèles mathématico-optiques précis, l’Intracor est une technique incisionnelle et de nombreuses variables sont susceptibles d’influer sur le résultat obtenus: propriétés biomécaniques de la cornée (elles mêmes fonction de l’âge, de l’épaisseur, de l’hydratation, etc..), pression intra-oculaire, cicatrisation épithéliale. De toutes ces variables, le qualité du centrage semble être la plus cruciale; il n’existe pas de méthode éprouvée pour rattraper les effets d’un décentrement des incisions.

Il est probable que dans le futur et avec un nombre croissant de sujet opérés, les nomogrammes utilisés seront plus précis (intégration de la réponse moyenne et ajustement selon les variables sus-citées: âge, sexe, épaisseur cornéenne, hystérèse cornéenne, etc….)  et les techniques de centrage plus sécurisées.