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Profils d’ablation (laser excimer)

Le profil d’ablation détermine le volume soustrait à la cornée par le laser excimer pour la correction du défaut optique de vision en LASIK ou PKR. Les corrections au laser excimer de la myopie, de l’hypermétropie et de l’astigmatisme diffèrent principalement par le  profil d’ablation délivré sur la cornée. Nous aborderons essentiellement les profils d’ablation destinés à corriger les défauts optiques de la vision  (myopie, hypermétropie, astigmatisme). Les profils d’ablation personnalisés ondés sur le recueil du front d’onde (aberrométrie) et/ou sur la topographie cornéenne sont abordés dans une section spécifique.

Des pages sont consacrées aux profils d’ablation spécifiques de certaines amétropies: profil d’ablation myopique, profil d’ablation pour la correction de l’astigmatisme myopique simple, etc.

Même si la délivrance d’un profil d’ablation laser est un acte automatisé, il est intéressant d’analyser ses caractéristiques. Au-delà de la satisfaction intellectuelle, cela permet d’optimiser la réalisation de la chirurgie réfractive (choix de la position de la charnière et des dimensions du capot de LASIK, optimisation des dimensions de la zone optique, adoption d’une stratégie permettant de réduire la quantité de tissu photoablaté,…). Par ailleurs, comprendre les caractéristiques des profils d’ablation permet de mieux appréhender les contraintes et difficultés pratiques soulevées par les différents traitements.

Voici quelques éléments conceptuels qu’il est utile de posséder dans le domaine de la chirurgie photoablative au laser excimer.

La zone d’ablation

La zone d’ablation correspond à la surface cornéenne qui est exposée au tirs du laser excimer. Un profil d’ablation conventionnel permet de modifier le pouvoir optique de la cornée en en changeant la courbure. Il existe une relation directe entre courbure et pouvoir optique ; la puissance cornéenne est inversement proportionnelle à la valeur du rayon de courbure cornéen central (rayon apical). Le profil d’ablation peut être décomposé en deux parties : un traitement central à visée réfractive (zone optique) et un traitement périphérique destiné au raccordement avec la cornée périphérique non traitée (zone de transition). La zone d’ablation correspond à l’addition de la zone optique et de la zone de transition.

Zone d’ablation = Zone optique + Zone de Transition

Zone d'ablation laser excimer PKR LASIK

Représentation schématique de la zone d’ablation (traitement de la myopie sphérique pure) : La présence d’une zone de transition à la périphérie de la zone optique (en jaune) permet d’ »adoucir » le raccord entre la zone traitée à visée optique (Zone optique) et la périphérie cornéenne non traitée, en « étalant » la variation de courbure.

Munnerlyn et coll. ont édicté en 1988 les principes généraux de la correction des amétropies sphéro-cylindriques par photoablation au laser excimer (1). La cornée est assimilée à une surface réfractive sphérique unique (modèles paraxiaux, où le profil cornéen en coupe est circulaire). La photoablation permet l’exérèse d’un volume cornéen (un lenticule cornéen) de puissance égale mais de signe opposé à celui de l’amétropie à corriger (1-3).

Les profils d’ablation pour la correction d’une erreur réfractive donnée réalisent différentes combinaisons de trois types de profils élémentaires au niveau des différents méridiens cornéens selon qu’ils devront corriger une amétropie sphérique pure, cylindrique pure, ou sphéro-cylindrique (Figures 3-5 et Tableau 1)

Amétropies sphériques : myopie et hypermétropie (sans astigmatisme)

Le profil d’ablation est identique pour chacun des méridiens de la cornée (quelle que soit son orientation).

Myopie : il faut décambrer la surface cornéenne.

profil d'ablation myopie opération

La diminution de la cambrure au niveau du méridien considéré implique la réalisation d ’un profil d ’ablation où le maximum d énergie est délivré au centre de la zone d ’ablation. La profondeur d ’ablation est maximale au centre. Le raccordement avec la périphérie non traitée est harmonieux (absence de raccord abrupt), et n’implique pas la réalisation d’une zone de transition.

Hypermétropie : il faut cambrer la surface cornéenne:

L’augmentation de la cambrure au niveau du méridien considéré implique la réalisation d ’un profil d ’ablation où le maximum d énergie est délivré en périphérie de la zone d ’ablation. La profondeur d ’ablation est maximale à la périphérie de la zone optique. Le raccordement avec la périphérie non traitée est abrupt et la réalisation d’une zone de transition est impérative.

Astigmatisme simple  (non composé):

Le profil d’ablation est différent pour chacun des méridiens de la cornée. Il conduit théoriquement à cambrer (astigmatisme hypermétropique) ou décambrer (astigmatisme myopique) mais de façon VARIABLE tous les méridiens SAUF UN.

Astigmatisme composé (astigmatisme myopique composé, astigmatisme hypermétropique composé, astigmatisme mixte):

Il existe principalement deux types de délivrance pour ces traitements :

– Le traitement séquentiel :

Les composantes sphériques et cylindriques de l’amétropie sont traitées successivement selon les principes énumérés plus haut avec pour chacune de ces composantes une zone de transition et une zone optique définie.Ce type de traitement est l’apanage de certains lasers excimers à faisceau plein ou fente balayante.

–  Le traitement simultané :

Avec les lasers à flying spots, la distribution des impacts est effectuée de manière continue après calcul du profil d’ablation total. En général, le traitement de l’astigmatisme myopique composé implique une zone d’ablation dont le pourtour est ovalaire. Les composantes sphériques et cylindriques sont alors traitées simultanément, en réalisant une zone optique dont la circonférence est ovalaire ou elliptique (axe court le long du méridien le plus cambré, axe long le long du méridien le moins cambré). Le traitement elliptique stricto sensu, tel que défini par la société VISX, était une stratégie d’ablation visant à optimiser les dimensions du traitement en fonction de la différence de correction entre le méridien cornéen le plus cambré et le méridien cornéen le moins cambré.

Limites des modèles physico-mathématiques utilisés pour l’établissement des profils d’ablation :

En théorie, les profils d’ablations sont calculés à partir de modèles mathématiques précis. En pratique, le résultat de l’utilisation d’un profil d’ablation donné dépend non seulement de la différence nette entre le changement de courbure intentionnel imprimé à la surface cornéenne, mais aussi de l’action de facteurs biologiques (cicatrisation) et/ou biomécaniques.

Schématiquement, la régression est plus importante en regard de la zone de profondeur maximale d’ablation (qui est au centre pour la myopie, en périphérie pour l’hypermétropie), et ce d’autant plus qu’il existe un raccord abrupt avec une zone non traitée à ce niveau (cas de l’hypermétropie, et de l’astigmatisme myopique ou hypermétropique pour certains méridiens).

L’ablation de type parallèle (ou plano) est utilisée en mode photokératectomie à visée thérapeutique (PKT). Elle fournit un exemple de discordance entre l’effet réfractif attendu (nul puisque l’ablation est de profondeur constante) et celui obtenu (effet le plus souvent démyopisant). Cet effet traduit une diminution inattendue de la cambrure cornéenne pour qui baserait sa prédiction sur des caractéristiques purement physicomathématiques, dont deux des causes sont biologique (hyperplasie épithéliale compensatrice plus importante sur les bords de la zone optique en raison du raccord abrupt) et biomécanique (mise en tension des lamelles cornéennes par la section des lamelles superficielles) (4-6). La réalisation d’une large zone de transition à la périphérie de l’ablation plano permet de limiter l’aplatissement induit.

La représentation schématique des lenticules photoablatés en images de synthèse dans ces pages a été effectuée grâce à des  modèle tri dimensionnels simples (sphère, ellipsoïdes) sur lesquels des opérations d’addition, de soustraction ou d’intersection (opérations booléennes) ont été appliquées(7,8). La représentation à l’échelle est possible, mais les proportions de ces lenticules ont été toutefois exagérées à des fins didactiques.

L’étude des caractéristiques des profils d’ablation permet de comprendre la difficulté supérieure représentée par les traitements hypermétropiques et cylindriques, en raison des contraintes géométriques qui leur sont propres. Dans ces pages, l’étude des profils d’ablation a été restreinte au traitement des anomalies sphéro-cylindriques. Les profils basés sur la topographie cornéenne et l’aberrométrie modifient l’aspect de ces profils dans le détail, sans en changer les caractéristiques globales tant que la correction de l’amétropie sphéro-cylindrique y demeure prédominante. La connaissance des dimensions globales du profil d’ablation doit permettre d’optimiser la chirurgie, en ajustant au mieux les dimensions du capot et la position de la charnière et en minimisant le volume de tissu cornéen photoablaté, ce qui représente en fait un des aspectss du concept de traitement personnalisé.

Quelques références :

1) Munnerlyn CR, Koons SJ, Marshall J.  Photorefractive keratectomy: a technique for laser refractive surgery.  J Cataract Refract Surg.  1988;14:46-52.

2) McDonnell PJ, Moreira H, Clapham TN, D’Arcy J, Munnerlyn CR. Photorefractive keratectomy for astigmatism. Initial clinical results. Arch Ophthalmol, 1991 ;109 :1370-73.

3) Blaker W, Hersh PS. Theoretical and clinical effect of preoperative corneal curvature on excimer laser photorefractive keratectomy for myopia. J Refract Corneal Surg,1994 ;10 :571-74.

4) Fagerholm P, Hamberg-Nyström H, Tengroth B.  Wound healing and myopic regression following photorefractive keratectomy.  Acta Ophthalmol.  1994;72:229-34.

5) Gauthier CA, Epstein D, Holden BA, et al.  Epithelial alterations following photorefractive keratectomy for myopia.  J Refract Surg.  1995;11:113-18.

6) Talamo JH, Helena MC. PTK complications. In :   Azar DT, Steinert RF, Starck WJ, editors. Excimer laser phototherapeutic keratectomy. Baltimore :  Williams and Wilkins ; 1997.p.143-56.

7) Gatinel D, Hoang-Xuan T. Modélisation tridimensionnelle et géométrie descriptive des profils de photoablation sphériques et cylindriques pures au laser excimer. J Fr Ophtalmol,2002;25(3):247-56

8) Gatinel D. Profils et volumes d’ablation dans les différents types d’amétropie. In « Chirurgie réfractive », Saragoussi JJ, Arné JL, Colin J, Montard M. Masson,2001;pp245-249

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