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Aberrations de haut degré

Définition

Les aberrations optiques de haut degré sont définies en ophtalmologie comme les aberrations monochromatiques du front d’onde qui ne peuvent pas être corrigées par un verre de lunettes. La myopie, l’hypermétropie et l’astigmatisme induisent des aberrations dites de bas degré: leur correction optimale par un verre de lunette ne permet toutefois aux yeux humains de jouir d’une parfaite qualité optique: il persiste généralement de léger défauts optiques, liés aux nécessaires imperfections des structures réfractives oculaires (cornée surtout, cristallin). Comme les aberrations optiques de haut degré sont généralement provoquées par des anomalies qui intéressent la « périphérie » des structures réfractives, leur taux et les symptômes provoqués sont liés au diamètre de la pupille de l’œil. Le taux et les effets des aberrations optiques de haut degré augmente avec la dilatation pupillaire. Ainsi, les symptômes provoqués (exemple : halos) se majorent en cas de réduction de la luminosité ambiante : comme celle-ci survient généralement le soir, la nuit, les sources lumineuses vives (lampadaires, éclairages artificiels, croissant de lune) se prêtent particulièrement bien aux « effets » de ces aberrations. C’est ainsi que les néons peuvent apparaître comme dédoublés, la lumière peut sembler « baver », et/ou cerclés d’un halo de lumière.

Sur le plan physique, l’existence d’aberrations optiques induit un déphasage, c’est à dire un retard ou une avance de phase en certains points du front d’onde. Selon le degré de l’aberration optique considérée, les retards et/ou avances de phase adoptent une distribution particulière. L’utilisation des polynômes de Zernike permet de décrire les aberrations optiques sous la forme d’une combinaison de fonctions mathématiques qui comportent des termes de degré variable (nombre entier compris entre 0 et l’ordre utilisé pour la décomposition du front d’onde). Ces termes permettent de modéliser « la forme » du déphasage.  Certaines aberrations optiques classiques (ex: défocus, coma, etc.) sont corrélées avec un des premiers polynômes de Zernike. Les aberrations de haut degré correspondent aux polynômes de haut degré strictement  supérieur à 2  (3 et plus).

Pyramide des polynomes de Zernike représentant les aberrations haut degré)

Les aberrations optiques de haut degré ont un degré radial supérieur à 2 (degré 3, 4 et plus). La classification des aberrations de haut degré exprimées comme des termes de Zernike permet leur représentation sous forme de pyramide. Ici, les aberrations de haut degré sont représentées jusqu’à l’ordre 6.

Voici la liste des aberrations de haut degré couramment retrouvée dans l’analyse du front d’onde oculaire:

Aberrations de degré 3

Elles correspondent aux aberrations de type coma et trefoil (« trèfle »). Les polynômes qui les expriment ne présentent pas de symétrie de rotation ni de symétrie axiale. Elles traduisent un défaut d’alignement (décentrement, asymétrie) des éléments constituant le système optique. Leur taux augmente parfois notablement après LASIK ou PKR, reflétant probablement une relative imperfection dans le centrage du traitement. Elles induisent un déphasage asymétrique prédominant sur les « bords » du front d’onde , orienté dans l’axe du décentrement.

coma aberration haut degré 3

Représentation en niveau de gris de l’aberration de type coma, orientée verticalement. Elle traduit une asymétrie verticale au niveau des structures réfractives oculaires (ex: cambrure cornéenne plus marquée en inférieur, décentrement inférieur d’une photoablation). L’élévation du taux de coma peut induire des phénomènes visuels comme une impression de flou permanent, une diplopie monoculaire (vision dédoublée des lumières vives).

 

Aberrations de degré 4

Il s’agit des aberrations de sphéricité. Les polynômes qui les expriment présentent tous une symétrie axiale, et pour certains, une symétrie de rotation. Elles augmentent avec le diamètre pupillaire et traduisent un déphasage des points du front d’ondes situés à la périphérie de la pupille d’entrée. Elles augmentent après LASIK et PKR conventionnelles, en particulier pour la correction des fortes amétropies. Elles traduisent l’existence d’un re surfaçage suboptimal au niveau de la périphérie de la zone optique et/ou un diamètre insuffisant de cette dernière par rapport à celui de la pupille d’entrée.

 

Aberrations de degré supérieur à 4

Selon le degré, elles présentent une symétrie axiale (degrés pairs) ou non (degrés impairs). Elles traduisent l’existence d’imperfections optiques multiples non systématisées qui exercent un effet particulier au niveau des bords du front d’onde.. Elles ont en général une faible incidence sur la fonction visuelle sauf quand leur taux est particulièrement élevé (comme au décours d’une cicatrisation cornéenne irrégulière, d’une chirurgie incisionnelle de type kératotomie radiaire ou d’une kératoplastie transfixiante).

 

Aberrations de haut degré et interprétation d’une carte de front d’ondes

Les cartes de front d’onde se présentent généralement sous deux options :

– représentation du front d’onde oculaire total, qui incluse toutes les aberrations de bas et haut degré

– représentation du front d’onde oculaire restreint aux aberrations de haut regré (HOA).

 

L’échelle colorimétrique est en microns, et elle doit couvrir l’amplitude maximale des déphasages (Peak to Valley). Le pas est généralement de l’ordre du micron, en fonction de l’amplitude à couvrir. Il existe différentes conventions pour la représentation du front d’onde : le plus souvent, celui-ci est représenté comme « émergent ».  Les retards de phase sont représentés par des couleurs froides, et les avances de phase par des couleurs chaudes.

 

L’aspect de la carte est dicté par les aberrations optiques qui prédominent dans sa genèse.

 

 

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