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SCORE Analyzer

Bilan préopératoire • Intelligence artificielle

SCORE Analyzer

Détection du kératocône infraclinique et prévention de l’ectasie cornéenne. Algorithme d’aide à la décision clinique combinant indices topographiques, d’élévation et pachymétriques.



Introduction et contexte actuel

Intégration à l’ANTERION (Heidelberg Engineering) — 2021

L’algorithme SCORE a été adapté et intégré au logiciel de l’OCT à haute résolution ANTERION (Heidelberg Engineering) en 2021. Les mêmes principes méthodologiques que ceux développés initialement pour l’Orbscan ont été repris et appliqués aux données tomographiques de l’ANTERION.

Cette page présente la version historique développée pour le topographe à balayage par fente Orbscan (Technolas Bausch & Lomb). Elle reste pertinente pour comprendre la démarche méthodologique générale et les principes fondamentaux de la détection automatisée du kératocône infraclinique.

Le logiciel SCORE Analyzer (Screening Corneal Objective Risk of Ectasia) est un programme d’intelligence artificielle destiné à fournir une aide à la décision clinique en chirurgie réfractive pour le dépistage précoce des formes débutantes de kératocône infra-clinique et la prévention de l’ectasie cornéenne.

Conçu par les Dr Damien Gatinel et Alain Saad entre 2009 et 2011, le SCORE Analyzer a obtenu le marquage CE en décembre 2013. Il découle des conclusions d’un travail de recherche clinique débuté en 2002 et utilise les données fournies par le topographe Orbscan IIz (Bausch & Lomb, Technolas PV, Allemagne).


Logiciel SCORE Analyzer

Remise du premier exemplaire du logiciel SCORE à ses concepteurs, les Dr Alain Saad et Damien Gatinel, le 31 janvier 2013, à la Fondation Rothschild.



Présentation du logiciel SCORE Analyzer

Le SCORE Analyzer est un programme d’aide à la décision clinique. Il utilise les données acquises par le topographe spéculaire et d’élévation Orbscan IIz. Le logiciel reprend l’affichage classique « Quadmap » (4 cartes) et le complète par de nouveaux indices quantitatifs rassemblés dans des cartes conçues pour une interprétation rapide et aisée.

Site officiel

www.score-analyzer.com (en anglais)


Affichage SCORE Analyzer

Affichage du logiciel SCORE. La carte reprend la disposition classique « Quad Maps » de l’Orbscan. La valeur du SCORE correspond au calcul d’une fonction discriminante établie à partir de 12 indices. La valeur « zéro » est le seuil optimal. Dans cet exemple, la valeur calculée (Score = 2.1) oriente vers la présence d’un kératocône infraclinique. Cette carte (œil gauche) est celle d’un patient atteint d’un kératocône avancé à l’œil droit.

Indications du SCORE Analyzer

Le SCORE Analyzer doit être utilisé pour le dépistage précoce des formes infracliniques débutantes de kératocône chez des sujets :

  • Myopes
  • Jamais opérés de chirurgie réfractive
  • Âgés de moins de 50 ans

Ces caractéristiques découlent de celles des yeux inclus dans le groupe témoin ayant servi à l’élaboration du logiciel.



La valeur du Score

La valeur du score correspond au résultat d’une fonction discriminante comportant 12 variables dont le seuil optimal pour une détection sensible et spécifique a été ajusté pour correspondre à la valeur « zéro ».


Affichage du Score

Le Score est un chiffre dont la valeur reflète le degré de ressemblance à une forme fruste de kératocône. Il est issu du recueil de 12 indices combinés linéairement et d’une constante permettant à la valeur seuil la plus discriminante d’être fixée à « zéro ».

Score < 0
Valeur négative

Cornée jugée comme indemne d’une forme fruste de kératocône. Plus la valeur est négative, plus la cornée est « normale ».

Score > 0
Valeur positive

Cornée jugée comme atteinte d’une forme fruste de kératocône. Le LASIK est déconseillé.

La valeur absolue du score (sa « distance » avec le seuil) est indicative du caractère « normal » ou « anormal » de la cornée analysée. La réalisation d’une chirurgie réfractive cornéenne de type LASIK est déconseillée en cas de valeur positive.



La carte « Radar »

Le radar est une carte présentant les 6 indices topographiques parmi les plus discriminants utilisés pour le calcul du score. Les valeurs de chaque indice sont portées sur un demi-axe, et les 6 demi-axes reliés entre eux de manière à ce que les points forment un polygone.


Carte radar SCORE Analyzer

Carte radar. Elle permet de visualiser la position de certains indices utilisés dans la fonction score. La présence d’une valeur anormalement élevée est signalée par l’utilisation d’une couleur chaude (jaune, orange, rouge). Dans cet exemple, le décentrement vertical du point le plus fin et la valeur de l’indice I-S possèdent des valeurs situées à environ 2 écarts-types au-delà de la moyenne.

Vert
Normal
Jaune
Limite (± 2 SD)
Orange
Anormal
Rouge
Très anormal

Les 6 variables de la carte Radar
1. Épaisseur du point le plus fin (µm)
Épaisseur minimale du mur cornéen (facteur acoustique 0.92 pour l’Orbscan).
2. Élévation maximale postérieure (µm)
Distance maximale dans les 3 mm centraux entre les données postérieures cornéennes et la sphère de référence postérieure.
3. Irrégularité dans les 3 mm centraux (D)
Proportionnelle à la déviation standard des valeurs prises par la courbure locale de la surface antérieure.
4. Décentrement vertical du point le plus fin (mm)
Déplacement du point le plus fin vis-à-vis du centre géométrique de la cornée.
5. Différence pachymétrie centrale – point le plus fin (µm)
Différence entre l’épaisseur centrale moyenne (zone 2 mm) et l’épaisseur la plus fine.
6. Différence I-S (D)
Différence entre les valeurs moyennes kératométriques de 5 points équidistants localisés à 1.5 mm du vertex au niveau de la surface cornéenne antérieure supérieure (S) et inférieure (I). Reflète le degré d’asymétrie verticale.



Courbes d’épaisseur (pachymétrie)

Le SCORE Analyzer propose deux courbes essentielles pour l’analyse du profil pachymétrique :

Épaisseur moyenne (Averaged Pachymetry)

Valeurs moyennes d’épaisseur selon 9 anneaux concentriques de 0.5 mm de largeur, de la périphérie (diamètre 9 mm) vers le centre (pastille de 1 mm centrée sur le point le plus fin).

Taux d’amincissement (Pachy Thinning Rate)

Vitesse d’amincissement du mur cornéen vers le point le plus fin. Exprimée en pourcentage de réduction d’épaisseur entre deux anneaux contigus.


Courbes d'épaisseur SCORE Analyzer

Courbes pachymétriques. La carte d’épaisseur moyenne (Averaged pachy.) et la carte de taux d’amincissement (Pachy. Thinning rate). Plus la vitesse d’amincissement est élevée (courbe basse sur le graphique), plus la présence d’une forme infraclinique de kératocône doit être suspectée. Dans cet exemple, malgré une épaisseur sensiblement supérieure à la moyenne, le taux d’amincissement est largement plus élevé et se situe à la limite de la bande de normalité.



Origine du SCORE Analyzer : modèle clinique

Choix d’un modèle clinique pertinent

Les formes frustes de kératocône sont définies comme des formes infra-cliniques très débutantes, où l’atteinte de la face antérieure de la cornée n’est pas suffisamment prononcée pour éveiller la suspicion. Comment étudier les caractéristiques topographiques de ces formes ?

Le modèle du kératocône très asymétrique

Le modèle clinique utilisé repose sur l’étude des yeux les moins atteints de patients atteints de « kératocône très asymétrique » : forme avancée (clinique et/ou topographique avérée) sur un œil, et très débutante sur l’autre (objectivement infraclinique, avec négativité de la détection fondée sur les indices de topographie spéculaire Placido).

L’œil le moins atteint n’était inclus que si les tests de dépistage issus de la topographie spéculaire (critères de Klyce-Maeda, Corneal Navigator) fournissaient des pourcentages de similitudes strictement nuls pour le diagnostic de kératocône avéré, suspect ou de dégénérescence pellucide marginale — alors que l’autre œil était testé positif pour le kératocône avéré.


Modèle clinique SCORE Analyzer

Patient présentant un kératocône avéré de l’œil gauche, et une cornée jugée topographiquement normale par le réseau neuronal (indices de Klyce-Maeda négatifs) à l’œil droit. L’existence d’un kératocône évolué du côté gauche permet de considérer la cornée de l’œil droit comme présentant une forme infra-clinique de kératocône.

Ce modèle clinique est précieux car il permet de constituer un groupe d’yeux dont on a la certitude (grâce à l’atteinte avérée de l’autre œil) qu’ils correspondent à une forme débutante de kératocône infraclinique. L’existence de formes strictement unilatérales de kératocône est déniée par la plupart des auteurs.


Cornée à risque d'ectasie

Comparaison de deux patients. Le patient 1 présente un kératocône avéré de l’œil gauche ; l’œil droit est jugé normal par le réseau neuronal malgré une légère asymétrie. Le patient 2 présente des cartes similaires mais sans kératocône controlatéral. La carte de l’œil droit du patient 2 ressemble à celle du patient 1, mais seule l’existence du kératocône controlatéral permet d’affirmer la forme fruste chez le patient 1.

Utilisation d’une fonction discriminante

Les cornées « Placido normales » mais appartenant à un patient génétiquement atteint de kératocône ont été comparées à un groupe témoin de cornées saines appartenant à des patients myopes opérés de LASIK sans complication pendant les 5 ans de suivi postopératoire.


Distribution irrégularité topographie cornéenne

Comparaison des distributions de l’irrégularité de la face antérieure (zone 3 mm) entre le groupe FFKC (forme fruste) et le groupe témoin. La valeur moyenne est significativement plus importante dans le groupe FFKC, mais la superposition des valeurs suggère qu’un test fondé sur ce seul indice ne serait pas suffisamment discriminant.
Principe clé : la combinaison des indices

Bien que de nombreux indices présentent des différences statistiquement significatives entre les deux groupes, leurs distributions se chevauchent trop pour qu’un test fondé sur un seul indice soit suffisamment sensible et spécifique. En revanche, l’utilisation combinée de ces critères, fondée sur le calcul d’un indice composite avec une technique d’analyse discriminante, a permis d’obtenir un test diagnostique plus performant.

L’algorithme du SCORE Analyzer combine linéairement 12 indices topographiques (spéculaires Placido, d’élévation et pachymétriques) possédant un pouvoir discriminant. Le choix d’un seuil optimal a permis d’obtenir une sensibilité de 93% et une spécificité de 92% pour le dépistage du kératocône fruste.



Exemples d’utilisation

Exemple 1 : Kératocône infraclinique


Score kératocône infraclinique

Œil droit d’un patient atteint d’un kératocône avéré de l’œil gauche. L’inspection des cartes (Quadmap) permet d’objectiver un astigmatisme inverse un peu irrégulier et une épaisseur cornéenne centrale moyenne légèrement inférieure à la moyenne (510 µm). La carte Radar souligne l’accentuation de la différence entre la pachymétrie centrale moyenne et le point le plus fin, corrélée à un gradient d’amincissement élevé. Le score est positif.

Exemple 2 : Ectasie post-LASIK (analyse rétrospective)

Le cas suivant correspond à un cas d’ectasie iatrogène post-LASIK, pour lequel le logiciel SCORE a pu être utilisé de manière rétrospective et mesurer un Score positif en préopératoire.


Cartes pré et post-op ectasie cornéenne

Cartes topographiques préopératoires (en haut) d’un candidat au LASIK âgé de 36 ans. On note une toricité cornéenne responsable d’un astigmatisme oblique légèrement irrégulier. Malgré le respect d’un mur postérieur résiduel supérieur à 300 µm, une ectasie cornéenne est survenue au niveau de l’œil droit quelques mois après le LASIK bilatéral (cartes postopératoires en bas).

SCORE œil droit préopératoire

Œil droit (ectasie) : Score positif. Le SCORE Analyzer souligne les anomalies préopératoires et le taux d’amincissement élevé.

SCORE œil gauche préopératoire

Œil gauche (pas d’ectasie) : Score légèrement négatif. La carte radar souligne toutefois une asymétrie de courbure verticale.



Intérêt du logiciel SCORE

Une approche innovante et validée

L’intérêt d’un système automatisé de détection topographique des kératocônes infracliniques débutants est multiple. Il permet de combiner un ensemble d’indices discriminants issus de la topographie spéculaire, d’élévation et d’épaisseur en un chiffre unique (le score) pour une évaluation plus exhaustive de chaque cornée.

Il s’agit de la première méthode de détection automatisée qui combine des indices de topographie Placido, d’élévation et pachymétrique. Cette association a prouvé sa supériorité vis-à-vis de l’usage séparé de l’une ou l’autre des technologies.

Conclusion : points clés
1
La topographie spéculaire Placido seule n’est pas suffisante pour dépister toutes les formes infracliniques de kératocône.
2
L’examen de la face postérieure et de la distribution pachymétrique accroît la sensibilité du dépistage.
3
La combinaison de 12 indices en une fonction discriminante offre une sensibilité de 93% et une spécificité de 92%.
4
Un score positif (> 0) contre-indique la réalisation d’un LASIK.
5
L’algorithme SCORE est aujourd’hui intégré à l’OCT ANTERION (Heidelberg Engineering).

Vidéo : Présentation du logiciel SCORE Analyzer

Bordeaux, 24 mai 2014



Références

Publications princeps (Gatinel & Saad)
1. Saad A, Gatinel D. Topographic and tomographic properties of forme fruste keratoconus corneas. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010;51(11):5546-55. [PubMed]
4. Gatinel D, Saad A. The challenges of the detection of subclinical keratoconus at its earliest stage. Int J Keratoco Ectatic Corneal Dis. 2012;1(1):36-43.
9. Saad A, Gatinel D. Validation of a new scoring system for the detection of early forme of keratoconus. Int J Kerat Ect Cor Dis. 2012;1(2):100-108.
10. Saad A, Gatinel D. Association of corneal indices for the detection of ectasia-susceptible corneas. J Refract Surg. 2012;28(3):166.
11. Saad A, Hodge C, Lawless M, Gatinel D. Retrospective testing of a new method for detecting ectasia-susceptible corneas. J Cataract Refract Surg. 2011;37(10):1907-8. [PubMed]
Études complémentaires
2. Wei RH, Zhao SZ, Lim L, Tan DT. Incidence and characteristics of unilateral keratoconus classified on corneal topography. J Refract Surg. 2011;27(10):745-51.
3. Rabinowitz YS, Nesburn AB, McDonnell PJ. Videokeratography of the fellow eye in unilateral keratoconus. Ophthalmology. 1993;100(2):181-6.
5. Muftuoglu O et al. Posterior corneal elevation and back difference corneal elevation in diagnosing forme fruste keratoconus. J Cataract Refract Surg. 2013;39(9):1348-57.
6. Smadja D et al. Detection of subclinical keratoconus using an automated decision tree classification. Am J Ophthalmol. 2013;156(2):237-246.
7. Bühren J et al. Detection of subclinical keratoconus by using corneal anterior and posterior surface aberrations. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010;51(7):3424-32.
8. Fontes BM et al. Biomechanical and tomographic analysis of unilateral keratoconus. J Refract Surg. 2010;26(9):677-81.

Étude de validation

Voir l’article concernant une étude de validation du SCORE Analyzer :
Saad A, Gatinel D. Retrospective testing of the SCORE for the detection of ectasia susceptibility (2013)

Dernière mise à jour : Janvier 2025 — Retour à la section Chirurgie Réfractive

Une réponse à “SCORE Analyzer”

  1. chaimaa baiga dit :

    bonjour,
    je vous pries de bien vouloir m’informer sur le langage de programmation de votre logiciel et les mise à jours des dernière année.je souhaite présenté votre logiciel devant ma classe.
    je suis étudiante en informatique .

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