+ +

Maitriser la multifocalité

Cet page est consacrée au design d’une correction multifocale optimisée pour la presbytie. Elle expose les grandes lignes d’une 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

 

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.

aberration sphérique défocus

L’aberration sphérique exprimée par le polynôme de Zernike Z40 induit du défocus sur une zone centrale obtenue dans cet exemple par réduction concentrique (voir les petits shémas en médaillons). Notre algorithme permet le calcul du défocus éventuellement présent sur n’importe quelle sous-pupille pour chacune des aberrations répertoriées dans la classification de Zernike. Dans cet exemple, le defocus maximal est atteint quand le diamètre pupillaire est réduit de 30%. Toutes les aberrations ne sont pas égales en terme de défocus induit, et de pourcentage de réduction pupillaire optimal. Certaines aberrations n’induisent du défocus que sur des sous pupilles non concentriques.

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).

multifocalité aberrations de haut degré

Construction d’un front d’onde multifocal A partir des données du jeu pupillaire, on construit des sous pupilles. Connaissant le « degré de multifocalité » induit par chaque aberration, on peut alors générer un ou plusieurs front d’onde oculaires multifocaux, pour induire exactement le degré d’addition pré défini sur le domaine souhaité(ex : 1.5D, sur une pupille de 2 mm)

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…

Les techniques de chirurgie réfractive multifocales destinées à la compensation de la presbytie comme presbyLASIK doivent satisfaire un compromis subtil entre pseudoaccommodation accrue et maintient d’une qualité de vision acceptable pour le patient. Ce compromis dépend de divers autres facteurs comme la plasticité cérébrale du patient (efficacité du tri cortical) mais reste principalement soumis à l’influence des aberrations optiques générées.
L’aberrométrie est aujourd’hui couramment utilisée pour la compréhension et l’établissement d’un traitement éventuel des troubles de la qualité de vision. Elle fournit une analyse plus précise et se substitue avantageusement à une conception purement « focale » de la multifocalité. La prise en compte de paramètres comme la dynamique pupillaire et du contrôle des aberrations optiques induites est une étape incontournable pour améliorer la reproductibilité et les résultats des techniques d’induction de multifocalité pour la correction de la presbytie.

Références

1) Anschutz T. Laser correction of hyperopia and persbyopia. Int Ophthalmol Clin,1994;34(4):107-137
2) Vinciguerra P, Nizzola GM, Bailo G, Nizzola F, Ascari A, Epstein D Excimer laser photorefractive keratectomy for presbyopia: 24-month follow-up in three eyes.J Refract Surg. 1998;14(1):31-7.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *