L'aberrométrie cornéenne a pour objectif l'analyse des aberrations optiques induites par le passage de la lumière à travers le dioptre cornéen.
Mesures
L'outil de mesure est le topographe cornéen , car l'aberrométrie directe ou indirecte ne permet pas de dissocier les aberrations cornéennes des aberrations totales. L'aberrométrie cornéenne est donc obligatoirement calculée et non mesurée directement. En revanche, elle est utile pour calculer les aberrations internes par soustraction des aberrations totales mesurables par les aberromètres oculaires.
La méthode de calcul la plus utilisée est le calcul de tracé de rayons ( ray tracing ) [1]. Ce calcul se fait sur un diamètre donné, centré sur le centre topographique (assimilable au vertex). La courbure permet de définir une vergence dioptrique grâce à l'indice réfractif moyen attribué aux milieux traversés. Il n'y a pas de concordance parfaite avec la quantité des aberrations mesurées dans la pupille par les véritables aberromètres, car le centre de la pupille est généralement décentré par rapport à l'axe visuel, passant approximativement au centre des cartes topographique (vertex) [2]. Ce calcul de tracé de rayons ne fonctionne pas sur un modèle ondulatoire, mais donne une approximation des aberrations élémentaires d'ordre inférieur et supérieur de la cornée (angle kappa), grâce à la transformée mathématique de Fourier et à sa décomposition en polynômes. Les faces antérieure et postérieure peuvent être dissociées ou associées dans cet exercice de simulation.
L'interface air-film lacrymal représente environ deux tiers de la puissance optique de l'œil, ce qui explique l'intérêt de l'analyse réfractive détaillée de la surface réfractive cornéenne dans l'analyse de la qualité de la vision des patients (fig. 15-1
Fig. 15-1Décomposition des aberrations cornéennes d'une cornée déformée par un kératocône et mesurée par topographie OCT d'élévation (Casia 2®, Tomey). La transformée de Fourier permet de décomposer le pouvoir réfractif complexe en éléments plus élémentaires, comme le défocus, l'astigmatisme régulier, la coma et les autres aberrations d'ordre inférieur. Ce travail est converti en équivalent sphérique de vergences dioptriques à 3 et 6 mm de diamètre. Les faces antérieure et postérieure sont calculées individuellement et comparables à la totalité de la cornée; il est logique d'observer que les aberrations antérieures sont minorées par les aberrations postérieures.
Source : D. Touboul.
).
L'unité de mesure des aberrations se détermine en déviation moyenne du front d'onde mesuré par rapport au front d'onde parfait ou RMS ( root mean square ), quantifié en microns. Il est possible de convertir le RMS en équivalent sphérique dioptrique (vergence), ce qui donne une idée plus clinique du retentissement fonctionnel [3] (fig. 15-2
Fig. 15-2Aberrométrie cornéenne confrontée à l'aberrométrie totale obtenue par un aberromètre séquentiel (iTrace®, Tracey).La topographie spéculaire permet d'extrapoler la PSF (point spread function) cornéenne liée à la face antérieure. La PSF interne, comprenant le cristallin, la rétine et la face cornéenne postérieure, est déduite de la soustraction du front d'onde cornéen calculé au front d'onde total mesuré. Le diamètre pupillaire doit être choisi constant sur les deux convolutions.
Source : D. Touboul.
).
Utilité pratique et corrélations fonctionnelles
La mesure des aberrations cornéennes totales et élémentaires permet de comprendre les troubles visuels et d'en localiser la cause. Si l'astigmatisme du système oculaire est souvent lié à la cornée, le défocus est plus lié à la longueur de l'œil, et l'aberration sphérique et la coma ont pour source l'alignement des surfaces optiques et la nature du dynamisme pupillaire [4]. Il est des pathologies cornéennes qui induisent une déformation des surfaces, comme, bien sûr, le kératocône. Le modèle est ici assez pur, car la cornée reste claire longtemps. Il y a donc peu de diffusion optique et la modélisation optique donne une bonne idée de ce qui se passe sur la rétine. Certaines dystrophies de cornées sont diffusantes et il faut utiliser un aberromètre double passage ( Optical Quality Analyzing System [OQAS]) pour estimer la dégradation de la qualité de l'image ( point spread function [PSF]) sur la rétine [5].
L'examen clinique à la lampe à fente est un préalable important à toute modélisation d'aberrations optiques, car la transparence des milieux induit un biais de mesure et d'interprétation à prendre en compte. Il est possible qu'à l'avenir les OCT de segment antérieur soient capables de modéliser les trajets optiques à partir des données individuelles de tout le système oculaire, intégrant un modèle ondulatoire pondéré par l'analyse semi-quantitative de la transparence des milieux [6] (fig. 15-3
Fig. 15-3Le logiciel Aberrofit développé par la Société de l'Association française des implants intra-oculaires et de chirurgie réfractive (SAFIR) permet de simuler le trajet optique de la lumière dans un modèle réaliste d'œil moyen selon les lois de la propagation ondulatoire de la lumière, approchant mieux la réalité que dans les modèles utilisant l'approximation para-axile de Gauss et le ray tracing. Ici, la caustique de lumière, la PSF (point spread function), les convolutions d'une échelle de Monoyer et la FMT sont simulées pour différents diamètres de pupille (DP). Plus la pupille est ouverte, plus la PSF est confinée, mais moins la profondeur de champ (DOF) est importante.
Source : D. Touboul.
). L'aberration chromatique, non mesurée habituellement, pourrait également être intégrée.
L'enjeu du développement de simulateurs de l'aberrométrie cornéenne et plus largement oculaire sera de prédire la réfraction théorique objective et de faire des simulations pour les chirurgies réfractives laser ou implantatoires. La prise en charge de la presbytie est le corollaire à ces avancées techniques arrivant à maturité.
D'un point de vue sémiologique, un excès d'aberrations d'ordre supérieur induit une baisse de contraste et de meilleure acuité visuelle corrigée. Un excès d'aberrations sphérique induit la perception de halos; un excès de coma, la perception de bavures; un astigmatisme résiduel induit une image fantôme et un dédoublement. Une quantité variable d'aberrations cornéennes sont compensées par les aberrations du cristallin [7].
Points forts
L'aberrométrie cornéenne est un outil très utile pour évaluer la régularité de la cornée et les signes fonctionnels visuels des patients.
Elle est généralement dérivée de la carte topographique et peut être simulée par calcul du tracé de rayons.
La plupart des aberromètres sont donc couplés à un topographe spéculaire.
La sémiologie clinique des aberrations optiques oculaires est à connaître au-delà du simple défaut réfractif sphérocylindrique (défocus et astigmatisme).
Bibliographie
[1]
Ashena Z, Gallagher S, Naveed H, et al. Comparison of anterior corneal aberrometry, keratometry and pupil size with scheimpflug tomography and ray tracing aberrometer. Vision (Basel) 2022 ; 6(1) : 18.
[2]
Wang Y, Zhao K, Jin Y, et al. Changes of higher order aberration with various pupil sizes in the myopic eye. Pt 2J. Refract Surg 2003 ; 19 : S270-4.
[3]
Wang L, Dai E, Koch DD, Nathoo A. Optical aberrations of the human anterior cornea. J Cataract Refract Surg 2003 ; 29 : 1514-21.
[4]
Atchison DA, Suheimat M, Mathur A, et al. Anterior corneal, posterior corneal, and lenticular contributions to ocular aberrations. Investig Ophthalmol Vis Sci 2016 ; 57 : 5263-70.
[5]
Hwang JS, Lee YP, Bae SH, et al. Utility of the optical quality analysis system for decision-making in cataract surgery. BMC Ophthalmol 2018 ; 18(1) : 231.
[6]
Miażdżyk M, Consejo A, Iskander DR. OCT based corneal densitometry : the confounding effect of epithelial speckle. Biomed Opt Express 2023 ; 14(8) : 3871-80.
[7]
Liang J, Williams DR. Aberrations and retinal image quality of the normal human eye. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis 1997 ; 14(11) : 2873-83.