Cornée asphérique, aberration sphérique et lentilles intra

Cornée asphérique, aberration sphérique et lentilles intra

Volume 11, numéro 6
Ophtalmologie
MD
Conférences scientifiques
COMPTE RENDU DES CONFÉRENCES
SCIENTIFIQUES DU DÉPARTEMENT
D’OPHTALMOLOGIE ET
DES SCIENCES DE LA VISION,
FACULTÉ DE MÉDECINE,
UNIVERSITÉ DE TORONTO
Cornée asphérique, aberration sphérique
et lentilles intra-oculaires : examen d’une
prise en charge chirurgicale
PAR J OH N L LOYD , M.D., FRCSC, DABO, R E E M A LNAB U LS I , M.D.
ET
M IC HAE L WAN , M.D.
La cornée est la principale surface réfractive de l’œil. La forme prolate de la cornée joue
un rôle dans le maintien de l’aberration sphérique (AS) totale optimale de l’œil en neutralisant l’AS négative du cristallin. À mesure que nous vieillissons, l’AS cristallinienne devient
positive, alors que l’AS cornéenne ne change pas, ce qui entraîne une AS oculaire totale
plus positive. L’AS oculaire est directement proportionnelle au coefficient Q qui représente
la forme asphérique de la cornée. Afin de remplacer l’AS naturelle du cristallin après une
chirurgie de la cataracte sénile, des lentilles asphériques ayant différents degrés d’AS inhérente ont été développées. Les données à l’appui des avantages offerts par l’utilisation de
ces lentilles sont controversées du fait de leurs nombreuses limites. Bien que nous disposions de données limitées, la plupart des études existantes montrent que les lentilles
asphériques offrent une plus grande sensibilité aux contrastes et un taux moins élevé
d’aberrations d’ordre supérieur (HOA) et d’AS postopératoires. Les résultats sont fonction
de nombreux facteurs tels que les HOA et les AS préopératoires, le décentrement/l’inclinaison, la taille de la pupille et la présence d’HOA induites par la chirurgie. Des résultats
supérieurs ont été démontrés lorsque la valeur des HOA et des AS préopératoires a été
mesurée lors du choix d’une lentille intra-oculaire (LIO) asphérique en vue de cibler une
AS postopératoire égale à zéro. Dans ce numéro d’Ophtalmologie – Conférences scientifiques, nous examinons l’AS oculaire, sa relation avec la qualité de l’image et son évolution
avec l’âge, l’implantation de LIO et la chirurgie cornéenne. De plus, nous résumons la
théorie à la base du développement de LIO asphériques et les données probantes disponibles pour démontrer leurs avantages par rapport aux lentilles sphériques.
La cornée a une forme prolate et sa courbure est plus plate en périphérie et plus bombée au
centre1. La forme de la cornée est importante, car elle a un impact sur l’aberration sphérique (AS)
de la cornée et par conséquent, sur l’AS totale du système optique1. Il est important de maintenir
un équilibre entre les AS cristalliniennes et cornéennes pour assurer une vision de qualité optimale1. La modification de la forme de la cornée après le kératomileusis in situ assisté par laser
(LASIK) ou les modifications du cristallin liées à l’âge peuvent perturber l’équilibre naturel de l’AS
du système oculaire2-4. Cela peut entraîner la perception de halos, de reflets lumineux, d’éblouissements et d’autres défauts visuels. L’AS peut être un facteur important dans la personnalisation
de l’implantation d’une lentille intra-oculaire (LIO) après l’extraction de la cataracte5-7.
Département d’ophtalmologie
et des sciences de la vision
Sherif El-Defrawy, M.D.
Professeur et président
Jeffrey Jay Hurwitz, M.D.
Rédacteur,
Ophtalmologie – Conférences scientifiques
Valerie Wallace, Ph.D.
Directrice de la recherche
The Hospital for Sick Children
Agnes Wong, M.D.
Ophtalmologiste en chef
Mount Sinai Hospital
Jeffrey J. Hurwitz, M.D.
Ophtalmologiste en chef
Princess Margaret Hospital
(Clinique des tumeurs oculaires)
Hatem Krema, M.D.
Directeur, Service d’oncologie oculaire
St. Michael’s Hospital
David Wong, M.D.
Ophtalmologiste en chef
Sunnybrook Health Sciences Centre
Peter J. Kertes, M.D.
Ophtalmologiste en chef
University Health Network
Toronto Western Hospital Division
Robert G. Devenyi, M.D.
Ophtalmologiste en chef
Kensington Eye Institute
Sherif El-Defrawy, M.D.
Ophtalmologiste en chef
Considération optique de base : l’AS et sa relation avec l’asphéricité cornéenne
L’AS est une aberration d’ordre supérieur (4e ordre) produite par une différence entre la
puissance centrale et la puissance périphérique d’une surface réfractive, de telle sorte que les
rayons lumineux qui traversent la pupille en périphérie (rayons marginaux) sont courbés différemment que ceux qui la traversent dans sa zone paraxiale et les rayons lumineux se focalisent donc en plus d’un point1. L’AS est positive lorsque les rayons périphériques se focalisent
devant le foyer paraxial (figure 1), alors qu’elle est négative lorsque l’opposé se produit1,8.
La forme asphérique de la cornée peut être décrite approximativement comme une section
conique. En mathématiques, les sections coniques sont formées par l’intersection d’un plan et
Disponible sur Internet à : www.ophtalmologieconferences.ca
Département d’ophtalmologie
et des sciences de la vision
Faculté de médecine
Université de Toronto
60 Murray St.
Bureau 1-003
Toronto (Ontario) M5G 1X5
Le contenu rédactionnel d’Ophtalmologie –
Conférences scientifiques est déterminé
exclusivement par le Département
d’ophtalmologie et des sciences de la vision,
Faculté de médicine, Université de Toronto.
d’un cône (figure 2). Les sections coniques sont décrites
par un certain nombre de coefficients, qui sont des
façons différentes de décrire leur courbure et peuvent
être convertis mathématiquement. Le tableau 1 décrit les
relations existant entre ces coefficients1,9.
Une ellipse est décrite par l’équation x2/a2+y2/b2=1. Si
a > b, l’axe principal (le plus long) de l’ellipse est donc
horizontal et la courbe est une ellipse prolate. La figure
3A montre la courbure qui diminue à mesure que l’on
s’éloigne du sommet de la section conique. Dans le cas
contraire, lorsque b > a, l’ellipse est oblate (figure 3B). Si
l’on considère que l’axe visuel est horizontal, la cornée a
donc une configuration prolate. La lettre « p » est définie
comme b2/a2 et représente le degré de variation de la
courbe par rapport à un cercle (dans lequel a = b et par
conséquent p = 1). L’asphéricité désignée par la lettre
« Q » est simplement définie comme p-1. Cette définition
permet d’ajuster l’échelle de sorte que Q=0 décrit une
surface sphérique (circulaire). Les valeurs négatives du
facteur Q désignent donc une ellipse prolate alors que les
valeurs positives désignent une ellipse oblate, et dans les
cas spéciaux où Q =1, la courbe est une parabole et
lorsque Q <-1, la courbe est une hyperbole.
Il est utile de connaître le taux d’asphéricité
cornéenne dans une population, afin de personnaliser
l’ablation au laser et l’ajustement des lentilles de contact.
La modification de l’asphéricité cornéenne en ciblant une
valeur Q plus négative peut être utile en presbyLASIK10.
Un examen plus approfondi du calcul de la valeur Q et
de l’excentricité (e) dépasserait le cadre de cet article. Les
lecteurs intéressés sont invités à se reporter à l’excellent
article synoptique de Calossi1.
Une surface réfractive sphérique génère une AS positive. Lorsqu’une surface est asphérique, donnant une
valeur Q qui n’est pas égale à zéro, la modification de l’AS
de Seidel au niveau de la surface asphérique est déterminée par un facteur de contribution à l’aberration
asphérique (k) qui a été défini par Kopkins et Welford
(tableau 2) 11 . L’AS oculaire totale est générée par la
cornée, le cristallin et la rétine 12. Cependant, plus de
95 % sont générés par la surface cornéenne antérieure,
étant donné qu’elle constitue la principale puissance
dioptrique de l’œil13. L’AS est directement proportionnelle
Figure 2: Sections coniques
Cercle
Parabole
Ellipse
Hyperbole
à la valeur Q et est inversement proportionnelle au rayon
de courbure à l’apex conique14.
Dans la cornée humaine, on peut prédire qu’une
valeur Q de -0,53 engendre une AS de zéro1, que l’on
appelle parfois un ellipsoïde prolate « parfait ». On a
constaté que les valeurs Q cornéennes moyennes sont de
-0,26, ce qui permet de prédire une AS positive de
+0,19 µm. Cependant, l’AS réelle mesurée s’est révélée
être égale en moyenne à +0,27 µm15,16. Cet écart vient du
fait que la véritable forme cornéenne est plus complexe
qu’un simple rayon de courbure dont la valeur peut être
prédite par une valeur Q17. Par conséquent, il n’existe pas
de méthode facile pour convertir une valeur Q en valeur
d’AS et la mesure de l’AS s’effectue de façon optimale au
moyen d’un typographe avec analyse de Zernicke.
Dans un œil jeune, l’AS cristallinienne mesurée est
d’environ -0,26 µm, ce qui a pour effet de neutraliser l’AS
cornéenne moyenne (+0,27 µm) sur une zone cornéenne
de 6 mm 18 . À mesure que les yeux vieillissent, l’AS
cornéenne (surface antérieure) demeure quasi identique
Tableau 1 : Relation entre les coefficients des
sections coniques
Figure 1 : Diagramme d’une aberration sphérique
positive.
p
Q
e
e2
p
—
1+Q
1 - e2
1 - e2
Q
p-1
—
-e2
-e2
e
√1-p
√-Q
—
√e2
e2
1-p
-Q
e2
—
p représente le degré de variation de la courbe par rapport à un cercle ;
Q représente l’asphéricité ; Q=0 est un cercle ; e est l’excentricité et e2
représente l’indice d’asphéricité.
Reproduit de Calossi A. J Refract Surg. 2007;23(5):505-514 avec la
permission de SLACK Incorporated.
Figure 3 : Types d’ellipse
A. Prolate
(Q est négatif)
Tableau 2 : Définition du facteur de contribution à
l’aberration sphérique (κ) de Hopkins et Welford
B. Oblate
(Q est positif)
a
a
b
Rayons lumineux
b
ΔS1 = κ = C3 Qh4 (n'-n)
ou se modifie légèrement4, alors que l’AS cristallinienne
négative devient positive, tout comme la cornée postérieure. Ces effets se combinent pour créer une modification positive globale de l’AS oculaire totale2. Cette AS
positive accrue se traduit par une vision de moins bonne
qualité18. Afin de rétablir l’équilibre naturel de l’AS dans
le système oculaire, des LIO ajustées en fonction du front
d’onde comportant une AS qui ressemble à celle d’un
jeune cristallin ont été développées19.
Si la forme prolate naturelle de la cornée disparaît
après une chirurgie réfractive, l’AS oculaire totale
change3,20. Des études ont montré que la valeur Q et par
conséquent l’AS deviennent positives après une chirurgie
réfractive de la myopie et deviennent négatives après
l’ablation pour hypermétropie3,21. Cela signifie théoriquement qu’une LIO standard (AS positive inhérente) qui
compenserait l’AS négative de l’œil induite chirurgicalement serait bénéfique pour le groupe ayant subi une
opération par LASIK pour hypermétropie, alors qu’une
lentille asphérique comportant une AS négative qui
compenserait l’AS positive induite chirurgicalement serait
bénéfique pour un œil myope ayant été opéré par LASIK22.
Bottos et ses collaborateurs3 ont rapporté une modification
de la valeur Q allant jusqu’à +2 après une chirurgie pour
myopie et d’une valeur aussi élevée que -1,2 après une
chirurgie pour hypermétropie. La même étude a mesuré
une augmentation des AS de plus de +0,82 µm après une
chirurgie réfractive pour myopie et une réduction allant
jusqu’à -0,91 µm après une chirurgie correctrice de l’hypermétropie. Plus l’erreur de réfraction est élevée, plus la
valeur Q et l’AS varieront après la chirurgie, ce qui
entraîne une aggravation de la qualité de la vision due à
la perception de reflets lumineux, d’éblouissements et de
halos, malgré une vision de 20/20 sur le tableau optométrique 3,23,24. La chirurgie réfractive est donc moins favorable en présence d’une erreur de réfraction élevée 3.
La présence d’un certain taux d’AS a amélioré la
qualité de l’image défocalisée et peut augmenter la
profondeur de la perception25-27. De plus, étant donné
que l’AS présente une symétrie rotationnelle, elle peut
équilibrer ou compenser d’autres types d’aberrations
où :
ΔS1 = la modification de l’aberration sphérique
κ = le facteur de contribution à l’aberration sphérique
C = la courbure = 1/r
Q = le coefficient d’asphéricité
h = la hauteur du rayon marginal
d’ordre supérieur (HOA)28. Certaines études affirment
que les personnes présentant une excellente performance visuelle (20/12) ont une AS positive moyenne de
+0,2 µm mesurée sur le diamètre de la pupille de 5,7 mm
et l’AS est donc l’unique HOA qui a une valeur moyenne
qui n’est pas égale à zéro 29-32. Dans un rapport, on a
même émis l’hypothèse que l’augmentation de l’AS positive avec l’âge est la façon naturelle des yeux de
compenser la perte d’accommodation survenant dans la
presbytie28. Cependant, les sujets participant à ces études
étaient âgés de 22 à 70 ans, alors que la performance
visuelle est optimale à l’âge de 19 ans, ce qui rend ces
conclusions discutables14,30,31. Holladay a avancé qu’une
AS proche de zéro vers l’âge de 19 ans est l’AS oculaire
idéale, et cette valeur devrait être l’AS cible après l’opération, en particulier chez les sujets jeunes14.
L’AS optimale, pour une qualité d’image optimale
après une chirurgie de la cataracte sénile, n’a pas encore
été déterminée 3. Certaines études de simulation ont
révélé une variabilité marquée du degré d’AS résiduelle
produisant une performance visuelle optimale dans les
yeux des sujets. Dans la majorité des yeux, l’AS résiduelle
idéale s’est révélée légèrement négative, variant de (0,0 à
-0,1), en supposant que les aberrations de 2e ordre soient
totalement corrigées33-40. Cela peut être particulièrement
vrai chez les patients presbytes pseudophakes qui ont
besoin d’une meilleure vision de près, ce qui est facilité
par une AS négative résiduelle, étant donné que la
pupille se contracte durant l’accommodation (puissance
centrale plus forte) 14. Les lentilles asphériques disponibles (AS variant de 0,00 à -0,27) ont été conçues pour
neutraliser le taux naturel moyen d’AS cornéenne
présente dans la population non opérée42.
Comme nous l’avons mentionné précédemment, des
études de patients ayant subi une opération LASIK ont
montré que l’ablation pour myopie induit une AS positive additionnelle et une AS négative chez les hyper métropes avec un degré plus élevé d’amétropie causant
des variations plus importantes3,43. L’AS postopératoire
cible variant de (0,00 à -0,10), on a constaté dans une
étude que seulement 20 % des patients qui ont subi une
chirurgie réfractive ont pu obtenir une telle valeur cible
avec la gamme actuelle de LIO asphériques 3 . Cela
suggère que la mesure de l’AS après l’opération LASIK
peut être nécessaire pour déterminer si ces patients
sont des candidats à l’implantation des LIO asphériques actuelles 3 . Étant donné que pour de
nombreux chirurgiens de la cataracte, les mesures
de l’AS ne sont pas facilement accessibles, la façon la
plus simple de pallier cette lacune est d’éviter d’utiliser des LIO asphériques négatives chez les patients
ayant subi une opération LASIK.
Implantation de LIO asphériques
De nombreux facteurs peuvent influer sur les
résultats cliniques d’une implantation de LIO asphériques44. Ceux-ci incluent le décentrement, l’inclinaison, les HOA cornéennes préopératoires, les HOA
induites chirurgicalement, l’AS inhérente des
lentilles, la défocalisation postopératoire et l’astigmatisme et la taille des pupilles (myosis sénile)44,45. De
plus, le moment auquel le patient est évalué après
l’opération joue un rôle, étant donné que l’adaptation neuronale du cerveau à la nouvelle vision peut
prendre 3 à 12 mois14,36,46.
De nombreux articles ont comparé les résultats
obtenus avec des lentilles asphériques et des
lentilles sphériques en termes d’HOA post opératoires, d’acuité visuelle et de sensibilité aux
contrastes photopique et mésopique44. Cependant,
seul un petit nombre de ces études a évalué les
HOA ou l’AS cornéenne préopératoires pour
optimiser l’AS postopératoire, ce qui limite
significativement la fiabilité des données actuelles
sur les avantages de ces lentilles 44 . De plus, de
nombreuses conclusions étaient fondées sur des
essais de simulation sur ordinateur dans lesquels
l’axe visuel est le centre de la pupille, ce qui n’est pas
le cas dans l’œil humain44.
Dans la plupart de ces essais cliniques, aucune
différence statistiquement significative dans
la meilleure acuité visuelle corrigée (MAVC) n’a
été observée entre les LIO sphériques et
asphériques35,37-39,44,47-52. Cependant, deux études ont
révélé des résultats significativement meilleurs
concernant la MAVC avec les lentilles asphériques33,36. Lorsque les sensibilités aux contrastes
photopique et mésopique ont été évaluées, les résultats dépendaient principalement de la fréquence
spatiale à laquelle les sensibilités au contraste ont
été analysées44. La plupart des études ont révélé que
les lentilles asphériques offrent une meilleure sensibilité au contraste que les lentilles sphériques, principalement lorsque la lumière est faible et que la
pupille est de grande taille44. De plus, la majorité des
études qui ont examiné les HOA en postopératoire
ont constaté que le taux d’HOA est plus faible avec
des lentilles asphériques qu’avec des lentilles sphériques, alors que toutes les études qui ont examiné
l’AS en postopératoire ont constaté que le taux d’AS
est significativement plus faible dans les yeux où
l’on a implanté des lentilles asphériques 44 . En
revanche, Negishi et ses collaborateurs53 n’ont pas
constaté de différence statistique entre l’AS ou les
HOA préopératoires et postopératoires, ce qui pourrait s’expliquer par le fait que les HOA ont été
induites chirurgicalement. Packer, Chantra et Lian
ont ciblé une AS de zéro après l’opération en
prenant la mesure de l’AS topographique préopératoire5-7. Ils ont pu démontrer de meilleurs résultats
comparativement aux études qui n’ont pas pris en
considération l’AS préopératoire.
Une méta-analyse importante récente de tous les
essais randomisés et contrôlés disponibles comparant les HOA postopératoires dans des yeux dotés de
LIO monofocales asphériques vs sphériques a
confirmé que les LIO asphériques ont entraîné un
taux moindre d’HOA, en particulier d’AS54.
Conclusion
Les AS cristalliniennes et cornéennes s’équilibrent dans l’œil jeune, naturel. Lorsque cet équilibre n’existe plus, en raison du vieillissement
cristallinien ou de l’extraction de la cataracte et de
l’implantation de LIO inappropriés ou de la modification de l’AS cornéenne à la suite d’une chirurgie
réfractive, la qualité de la vision diminue en raison
de la perception de halos, de reflets lumineux et
d’éblouissements, malgré une vision de 20/20 au
test d’acuité visuelle. Pour les chirurgiens de la cataracte, il est important de prendre en considération
l’AS préopératoire de l’œil et les antécédents éventuels de chirurgie réfractive lorsqu’ils choisissent
une LIO standard comparativement à une LIO
asphérique, ce qui influera sur la qualité de la
vision postopératoire.
De nombreux facteurs autres que l’AS contribuent à la qualité de la vision postopératoire. Ceuxci incluent les aberrations d’ordre inférieur, la taille
de la pupille, le décentrement/l’inclinaison, l’HOA
préopératoire et l’induction de nouvelles aberrations
après l’opération44,45. Sur la base des données actuellement disponibles, les lentilles asphériques sont
supérieures ou au moins similaires aux lentilles
sphériques44,45.
Étant donné que l’AS symétrique rotationnelle
peut compenser d’autres HOA à mesure que les
yeux vieillissent, cette interaction complexe doit
faire l’objet d’un examen plus approfondi, et doit
être prise en considération dans les conclusions sur
l’AS optimale dans les futures études54-61. Certaines
études semblent indiquer que la mesure de l’AS
cornéenne préopératoire afin d’implanter une LIO
asphérique « analogue » est avantageuse, mais les
avantages ne sont pas si importants pour justifier
que les ophtalmologistes généralistes se pressent
d’acheter des instruments spécialisés pour effectuer
ces mesures.
Ophtalmologie
Conférences scientifiques
Le D r Lloyd est un ophtalmologiste membre du
personnel du Sunnybrook Health Sciences Centre et
du Kensington Eye Institute et il est directeur
médical au Downtown LasikMD surgicentre à
Toronto, Ontario. Le D r Alnabulsi est résident de
troisième année (PGY3) dans le Département d’ophtalmologie et des sciences de la vision à l’Université
de Toronto, Toronto, Ontario. Le Dr Wan est ophtalmologiste pédiatrique au Hospital for Sick Children
à Toronto, Ontario.
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