Aberration sphérique

Définition de l’aberration sphérique

L’aberration sphérique est une aberration optique de haut degré caractérisée par la une focalisation excessive  (aberration sphérique positive) ou insuffisante (aberration sphérique négative) des rayons optiques réfractés vers les bords de la pupille, vis à vis de ceux réfractés au centre de la pupille.

Elle résulte pour l’oeil humain en une dégradation de la qualité de l’image rétinienne avec perte de contraste. Toutefois, comme toute aberration optique de haut degré, elle induit une augmentation de la profondeur de champ, qui (bien contrôlée) peut être utile pour la correction de la presbytie.

Aberration sphérique de l’oeil humain

En ophtalmologie, l’augmentation de l’aberration sphérique s’observe dans certaines circonstances : chirurgie réfractive cornéenne (LASIK, PKR), cataracte nucléaire, etc.

En fonction du caractère excessif ou insuffisant de la réfraction des rayons périphériques, on attribue un signe positif ou négatif à l’aberration sphérique. Ce terme est souvent confondu avec l’asphéricité, qui est propre à la géométrie de la surface considérée, et non à ses propriétés réfractives.

L’aberration sphérique implique un déphasage du front d’onde qui  est souvent exprimé comme un polynôme de Zernike d’ordre 4 (Z4,0). Le coefficient RMS (Root Mean Square) de ce terme de Zernike est proche de +0.15 microns pour une pupille de 6 mm chez la plupart des patients jeunes et indemnes d’affections oculaires (aberration sphérique positive). La réfraction des bords de la pupille est légèrement plus prononcée que celle du centre de celle-ci.

Dans cet exemple, l’oeil droit et l’oeil gauche du patient présentent une différence de réfraction appelée anisométropie, mais la même aberration sphérique cornéenne. Un oeil est légèrement myope, et le devient encore plus vers la périphérie de la pupille. L’autre est légèrement hypermétrope, et devient myope vers la périphérie de la pupille. L’aberration sphérique explique simplement la variation entre la réfraction centrale et la réfraction plus périphérique au sein de l’aire pupillaire.

Cartes obtenues par mesure topo-aberrométrique (OPDscan III) chez un patient dont l’oeil droit est légèrement myope, et l’oeil gauche légèrement hypermétrope. La carte OPD (vergence), en haut à gauche, souligne les variations de la puissance réfractive de chaque oeil au sein de la pupille. On observe une augmentation de la vergence vers la périphérie, en raison de l’aberration sphérique d’origine cornéenne, qui est la même entre les deux yeux.

La présence d’une cataracte nucléaire implique parfois une inversion du signe de l’aberration sphérique oculaire (ceci est lié à l’induction d’un excès de puissance réfractive au niveau du noyau du cristallin opacifié). Cette inversion explique l’amélioration de l’acuité visuelle de près non corrigée (myopisation centrale).

Aberration sphérique négative chez un patient atteint de cataracte nucléaire. L’acuité visuelle non corrigée permet au patient agé de 68 ans (et qui se plaint d’un « voile permanent ») de lire à nouveau sans lunettes. En bas à gauche, carte du front d’onde en microns représentant le déphasage induit par l’aberration sphérique négative. A droite, carte de la réfraction en dioptrie dans la pupille (aberromètre topographe OPDscan Nidek). Cette carte montre la variation de puissance optique entre le centre de la pupille et les bords. L’augmentation de la puissance centrale explique la bonne acuité visuelle de près chez ce patient pourtant presbyte.

De fait, la plupart des stratégies utilisées avec la technique du presby LASIK ou de la multifocalité (lentilles de contact multifocales) consistent à induire un taux légèrement négatif d’aberration sphérique afin de procurer une vision de près non corrigée utile: le taux d’aberration sphérique ne doit pas être trop important sous peine de réduire le contraste perçu et induire une gêne visuelle (halos, etc.).

Cette induction d’aberration sphérique est parfois « déguisée » dans une stratégie plus indirecte (augmentation de l’asphéricité cornéenne négative, facteur Q, technique Supracor, etc.). La plupart des fabricants répugnent à utiliser une terminologie « aberrométrique » car récente et souvent mal comprise par les ophtalmologistes, et tendent à utiliser pour leur communication des approches simplifiées. A titre d’exemple, la stratégie de correction « Supracor » (laser Technolas / Bausch and Lomb) repose sur une myopisation centrale de la pupille, qui a comme corolaire une augmentation de l’aberration sphérique négative.

Rappelons que l’aberration sphérique négative peut être comprise comme un excès de puissance centrale vis à vis de la réfraction moyenne dans la pupille (en périphérie il existe symétriquement un défaut de puissance optique vis à vis de la puissance moyenne au sein de l’aire pupillaire).

Idéalement, la réfraction du patient presbyte (au sens puissance optique moyenne dans l’aire pupillaire, qui serait mesurée en l’absence d’aberration sphérique négative) doit être légèrement myopique (ex : -0.50 D) : l’aberration sphérique négative induite par la correction délivrée (Presby LASIK, Supracor, custom Q ou autre) doit alors être telle qu’au centre, la réfraction finale est myopique (ex : -1.5 D sur 1.5 mm), et en moyenne et extrême périphérie se rapprocher de l’émmetropie, afin de conserver une qualité optique acceptable pour la vision de loin.