Depuis son introduction à la fin des années 1980, la tomographie en cohérence optique ( optical coherence tomography [OCT]) est devenue une technique non invasive essentielle pour l'imagerie in vivo des structures oculaires, en particulier pour le suivi des pathologies rétiniennes ou l'examen du nerf optique [1]. L'importance clinique et les applications de l'OCT du segment antérieur (OCT-SA) ont été décrites pour la première fois en 1994 par Izatt et al. [2]. Depuis lors, l'OCT-SA a été développé, avec des fonctions étendues à un large éventail d'applications en pratique clinique. Notamment, l'OCT-SA permet l'analyse de la surface oculaire et de la conjonctive ainsi que le diagnostic et le suivi des différentes pathologies cornéennes [3]. Le rôle qu'il occupe dans le cadre des chirurgies cornéennes et réfractives sera également évoqué. Enfin, des prototypes d'appareils utilisant une technique d'OCT plein champ ( full-field ou FF-OCT) ont également été développés, promettant des résolutions quasi histologiques, qui pourraient concurrencer la microscopie confocale in vivo (MCIV) dans les années à venir.
Tomographie en cohérence optique (OCT)
Principe
L'OCT repose sur le principe de l'interférométrie à basse cohérence. Cette technique d'imagerie non contact utilise une onde électromagnétique proche de l'infrarouge (entre 800 et 1325 nm) pour obtenir des images in vivo des structures tissulaires de l'œil. L'OCT mesure le délai et l'intensité de la lumière réfléchie par les structures oculaires, et compare ces mesures à celles d'une lumière réfléchie par un miroir de référence. La combinaison des deux signaux produit un phénomène d'interférence, permettant de reconstruire des coupes sagittales des structures analysées. Le fonctionnement de l'OCT est similaire à celui de l'échographie, mais utilise des ondes lumineuses au lieu d'ultrasons. Il crée une image composite à partir d'une série de scans axiaux (scans A) et permet également l'acquisition de volumes en trois dimensions ainsi que la reconstruction d'images parallèles à la surface cornéenne, appelées « en face» ou « C-scans» .
Les premiers OCT, commercialisés au milieu des années 1990, utilisaient des longueurs d'onde de 820 nm et étaient principalement destinés à l'étude du segment postérieur de l'œil. Ce n'est qu'à partir des années 2000 que des OCT utilisant des longueurs d'onde de 1310 nm ont été développés, permettant une visualisation optimale du segment antérieur [4].
L'OCT du segment antérieur (OCT-SA) peut imager la cornée, le limbe, la chambre antérieure et l'angle iridocornéen. Les systèmes OCT-SA disponibles dans le commerce sont développés sur deux plateformes différentes : OCT time-domain et OCT spectral-domain (SD-OCT) [5]. Dans l'OCT time-domain , les images en coupe transversale sont produites en variant la position du miroir de référence. L'OCT time-domain a une plage de balayage plus large, mais une résolution relativement plus faible. Plus moderne, les SD-OCT utilisent, eux, un miroir de référence fixe, et offrent des résolutions améliorées et des vitesses de scan plus rapides, permettant des analyses détaillées de la cornée [6]. Communément utilisé pour analyser la cornée, le SD-OCT Optovue® (RTVue) possède une résolution axiale de 5 μm, et permet d'obtenir une profilométrie épithéliale sur 9 mm.
L'OCT « frequency domain» ou OCT swept source (SS-OCT), également appelé OCT optical frequency domain , combine les avantages du spectral domain et du time domain . Une source variable en longueur d'onde est utilisée en conservant un bon rapport signal sur bruit [7]. L'enregistrement du signal se fait comme sur le time domain avec un photodétecteur. L'avantage de cette technique est sa vitesse d'acquisition et sa profondeur de champ inégalée par rapport au SD-OCT, mais la résolution axiale reste moins bonne que sur les SD-OCT. Le SS-OCT Anterion® (Heidelberg Engineering), mis sur le marché en 2019, présente une résolution axiale de moins de 10 μm, et permet d'obtenir une profilométrie épithéliale de 7 mm (fig. 16-1
Fig. 16-1a. Reconstitution de la totalité d'une cornée saine réalisée en coupe en SD-OCT (Optovue®, RTVue). b. Cartographie épithéliale sur 9 mm. c. Coupe en SS-OCT (Anterion®, Heidelberg) permettant de visualiser la totalité de la cornée et l'angle iridocornéen sur une seule coupe, au détriment de la résolution axiale. d. Cartographie épithéliale plus restreinte (7 mm).
).
La résolution axiale de l'OCT-SA varie entre 2 et 25 μm, l'OCT à ultra-haute résolution (OCT-SA UHR) se référant généralement à une résolution de moins de 5 μm. Une vitesse de balayage plus rapide tend à avoir un temps d'acquisition d'image plus court, ce qui peut être un facteur important pour le confort du patient; cependant, la capture de grandes quantités de données peut entraîner des temps de traitement et de sauvegarde plus longs.
Peu utilisé dans l'imagerie du segment antérieur, l'OCT-angiographie permet de visualiser de manière non invasive les vaisseaux sanguins au niveau de la surface oculaire.
Apport de l'OCT en pratique clinique
Analyse biométrique de la surface oculaire
Les nouveaux appareils d'OCT de segment antérieur (SD-OCT et UHR-OCT) sont capables de mesurer l'épaisseur de l'ensemble de la cornée et de chaque couche séparément, depuis l'épithélium jusqu'à l'endothélium [8]. Sur les images OCT-SA, les couches de la cornée apparaissent de la manière suivante : le film lacrymal, première bande hyperréflective, a une épaisseur de moins de 5 μm; l'épithélium cornéen, première bande hyporéflective, a une épaisseur entre 50 et 70 μm; la couche de Bowman apparaît comme une structure linéaire hyperréflective; le stroma présente une hyperréflectivité variable et une épaisseur d'environ 500 μm. La membrane de Descemet est montrée comme une bande hyperréflective. Ces mesures quantitatives sont également obtenues au niveau du limbe et de la conjonctive, apportant des informations utiles à la compréhension de pathologies de la surface oculaire comme la sécheresse oculaire ou la toxicité des traitements du glaucome [9].
La pachymétrie mesurée en OCT est fiable, reproductible et corrélée à la pachymétrie ultrasonore (fig. 16-2
Fig. 16-2a. Pachymétrie cornéenne totale. b. Cartographie épithéliale. c. Cornée normale en SD-OCT (Optovue®, RTVue).Toutes les couches de la cornée, depuis le film lacrymal jusqu'à l'endothélium, sont visualisées. d. Coupe OCT parallèle au limbe, ondulations hautes, régulières, formant des crêtes parallèles entre elles. e. Coupe OCT en face, palissades de Vogt et cryptes limbiques bien visualisées.
). La profondeur exacte de dépôts ou d'anomalies tissulaires cornéennes peut ainsi être déterminée avec précision [10]. La capacité de l'OCT-SA à distinguer les couches cornéennes avec toujours plus de détails permet une avancée dans le diagnostic des dystrophies cornéennes, classées en fonction des couches affectées, selon la classification IC3D actualisée [11].
L'étude de la membrane basale et de l'épaisseur de l'épithélium a une valeur diagnostique et de suivi dans diverses maladies de la surface oculaire. Par exemple, une membrane basale hyperréflective et irrégulière orientera vers une dystrophie de Cogan [12] (fig. 16-3
Fig. 16-3Imagerie multimodale d'une dystrophie de Cogan.a. Coupe SD-OCT (Cirrus® model 6000; Carl Zeiss). La membrane basale épaissie et dupliquée est bien visible. b. Imagerie en MCIV. La membrane basale s'insinue dans l'épithélium cornéen. c. Examen biomicroscopique en lampe à fente. Lésions caractéristiques en « carte de géographie».
). Chez les patients atteints de sécheresse oculaire, l'épaisseur de l'épithélium diminue sur toute la surface de la cornée. Un épithélium cornéen normal brutalement interrompu par un épithélium très épais et très hyperréflectif oriente vers des pathologies tumorales, alors qu'un épithélium d'épaisseur normale surélevé par une plage hyperréflective strictement sous-épithéliale permet de faire le diagnostic de nodule de Salzmann [13] (fig. 16-4
Fig. 16-4Dégénérescences et dystrophies cornéennes.a. Examen biomicroscopique en lampe à fente d'un nodule de Salzmann périphérique chez un patient de 35 ans. b. Coupe en SD-OCT (Optovue®, RTVue) au niveau du nodule. Épaississement hyperréflectif sous-épithélial. c. Examen biomicroscopique en lampe à fente d'un patient présentant une dystrophie granulaire. d. Coupe en SD-OCT (Optovue®, RTVue) permettant de mesurer l'épaisseur des dépôts et d'évaluer leur profondeur.
). L'OCT se positionne ainsi comme un prolongement de l'examen en lampe à fente.
Diagnostic et suivi des pathologies cornéennes
L'OCT permet de compléter les informations observées par un examen clinique des kératites infectieuses à la lampe à fente, notamment en permettant une mesure précise de la profondeur et de l'étendue de l'infiltrat cornéen et de l'œdème périlésionnel. Ces mesures peuvent être répétées au cours du suivi sous traitement. L'OCT cornéen peut permettre d'obtenir des informations qualitatives, comme une accumulation de cellules inflammatoires hyperréflectives en regard de l'endothélium (précipités rétrocornéens), ou de mesurer un amincissement cornéen sévère qui alerte sur un risque de perforation. L'OCT peut également orienter sur le diagnostic étiologique : une kératonévrite radiaire perçue comme une hyperréflectivité linéaire visible en OCT (de taille et de profondeur variables) suggère fortement une kératite amibienne, tandis qu'une plaque endothéliale hyperréflective est très en faveur d'une kératite fongique [14] (fig. 16-5
Fig. 16-5Abcès cornéen.a. Examen biomicroscopique d'une patiente présentant un abcès cornéen. b. La coupe en SD-OCT (Optovue®, RTVue) met en évidence une hyperréflectivité stromale antérieure avec œdème réactionnel périlésionnel. c. Patient présentant une infection fongique; l'infiltrat est étendu et mal limité. d. L'image en SD-OCT (Optovue®, RTVue) retrouve un large infiltrat stromal antérieur, ainsi qu'un épaississement hyperréflectif rétrocornéen caractéristique. e. Patient présentant une kératite amibienne, ulcération épithéliale avec prise de fluorescéine, précipités rétrocornéens et kératonévrite radiaire sur 360°. f. Image en SD-OCT (Optovue®, RTVue) de kératonévrite radiaire. L'OCT retrouve des nerfs élargis hyperréflectifs.
).
L'OCT-SA est utile dans tous les aspects de la prise en charge du kératocône. La cartographie épithéliale peut être utilisée pour diagnostiquer un kératocône infraclinique précoce, qui pourrait passer inaperçu. L'épithélium s'amincit dans la zone située au-dessus du cône et s'épaissit autour de celui-ci (forme de « donut épithélial») [13]. Une fois le kératocône diagnostiqué, l'OCT-SA permet de réaliser une stadification de la maladie [15] et de suivre l'efficacité des traitements utilisés [16], notamment la ligne de démarcation après cross-linking , et le remaniement épithélial et stromal après la pose d'un anneau intracornéen. Enfin, pour les kératocônes évolués, il permet de faire le diagnostic d'hydrops cornéen, voire d'anticiper sa survenue [17] (fig. 16-6
Fig. 16-6Kératocône.a. Topographie (MS-39®, CSO). b. Cartographie épithéliale (Optovue®, RTVue) d'un kératocône débutant. Amincissement épithélial en forme de donut au sommet du cône. c. Coupe en SD-OCT (MS-39®) permettant de visualiser la ligne de démarcation après cross-linking. d. Coupe en SD-OCT (Optovue®, RTVue) montrant un anneau intracornéen en bonne position. e. Coupe en SD-OCT (Optovue®, RTVue) d'un kératocône avancé (stade 3). f. Coupe en SD-OCT (Optovue®, RTVue) montrant un anneau intracornéen en cours d'extrusion.
).
Chirurgie cornéenne et réfractive
L'imagerie en OCT s'est rapidement imposée comme un outil utile pour la prise en charge des patients nécessitant une greffe de la cornée ou ayant déjà bénéficié de ce traitement. En préopératoire, l'évaluation précise du type et de la profondeur des anomalies tissulaires cornéennes aide à déterminer le type de procédure à proposer au patient : kératoplastie transfixiante ou greffe lamellaire [18].
Dans les kératoplasties lamellaires, l'OCT-SA peut fournir une imagerie haute résolution de la jonction greffon-hôte ainsi que de l'interface greffon-hôte [19], ce qui permet d'évaluer précisément l'épaisseur et la régularité des différentes couches cornéennes, notamment stromales résiduelles, ainsi que les complications telles que le non-attachement de la Descemet. De même, le décollement du greffon après Descemet stripping automated endothelial keratoplasty (DSAEK) ou Descemet membrane endothelial keratoplasty (DMEK) peut être difficile à identifier avec précision à la lampe à fente en raison de l'œdème cornéen. Avantageusement, l'OCT-SA peut fournir des informations détaillées sur le caractère local ou étendu du décollement, et permet d'orienter les indications de rebullage [20]. Les complications postopératoires, telles que le blocage pupillaire ou le décollement total du greffon, peuvent également être confirmées précocement par OCT-SA (fig. 16-7
Fig. 16-7Kératoplasties lamellaires.Visualisation d'un blocage pupillaire après greffe endothéliale en SD-OCT (MS-39®) (a) et en examen biomicroscopique en lampe à fente (b).c. Décollement partiel du greffon endothélial faisant poser l'indication de rebullage (Optovue®, RTVue). d. Enroulement du greffon en chambre antérieure (MS-39®). e. Image de la cornée en SD-OCT de segment antérieur (MS-39®) après greffe lamellaire antérieure. Elle permet de vérifier la régularité, l'épaisseur et la bonne apposition du stroma résiduel. f. Image de la cornée en SD-OCT, greffe transfixiante (Optovue®, RTVue). Visualisation de la jonction greffon-hôte.
). Par ailleurs, l'œdème cornéen peut être surveillé de façon objective via son outil de pachymétrie, pour détecter précocement un rejet de greffe.
L'OCT-SA est tout aussi indispensable dans le bilan pré- et postopératoire de chirurgie réfractive. En préopératoire, l'OCT-SA permet une mesure précise de l'épaisseur cornéenne, de la profondeur du capot d'un précédent LASIK ou encore de la localisation d'une cicatrice intrastromale [21]. L'OCT offre également une cartographie de la pachymétrie sur une large zone cornéenne permettant ainsi d'évaluer la profondeur d'ablation stromale. La cartographie épithéliale a encore une fois sa place à chaque étape. En préopératoire, elle permet de personnaliser les traitements réalisés en photokératectomie réfractive transépithéliale. Lors du suivi, elle permet à la fois d'observer une régression du traitement par hyperplasie épithéliale et de détecter un amincissement localisé, suspect d'ectasie cornéenne [22].
Les différentes complications de la chirurgie réfractive, à court et long terme, sont également analysées en OCT-SA. L'OCT-SA présente l'avantage de confirmer le diagnostic de syndrome du fluide dans l'interface, en mettant en évidence un liquide hyporéfléchissant sous le volet. L'OCT-SA peut aussi être utilisé pour identifier et surveiller la progression d'une invasion épithéliale, confirmer la présence de plis de capot ou d'un SOS syndrome [23] (fig. 16-8
Fig. 16-8Chirurgie réfractive.Coupe en SD-OCT (Optovue®, RTVue) (a) et examen biomicroscopique (b) d'un patient présentant une invasion épithéliale post-LASIK. Infiltrat encapsulé hyperréflectif bien visible dans l'interface en OCT. c. Coupe en SD-OCT (MS-39®). d. Examen biomicroscopique de la cornée montrant des plis du volet de LASIK. e. Coupe SD-OCT (Cirrus® 6000). f. Examen biomicroscopique d'un patient présentant un SOS syndrome post-LASIK. L'interface est hyperréflective.
).
Nouveautés en OCT
L'avenir de l'OCT est marqué par deux principaux points : une amélioration technologique et un essor de l'intelligence artificielle (IA).
Amélioration technologique
À ce jour, en clinique, l'OCT-SA n'atteint pas encore la résolution quasi histologique de la MCIV. En effet, le SD-OCT est moins adapté à l'imagerie de face qu'à l'imagerie transversale. Plus précisément, pour acquérir une vue de face, le SD-OCT doit scanner dans deux directions, ce qui prend un temps considérable – un temps trop long pour éviter les artéfacts destructifs liés aux mouvements oculaires. Le temps d'acquisition peut être réduit pour supprimer les mouvements, mais au prix d'un rétrécissement considérable du champ de vision visible [24].
Parallèlement à l'OCT dans le domaine spectral, une autre classe de méthodes OCT dite « en face» a été développée pour augmenter la vitesse d'imagerie. Les progrès réalisés ces dernières années dans les technologies des caméras et des sources lumineuses ont permis l'essor de méthodes d'OCT en face, telles que l'OCT à plein champ dans le domaine de Fourier (FD-FF-OCT), également connu sous le nom d'OCT à plein champ à source balayée (SS-FF-OCT), OCT à champ linéaire (LF-OCT) ou encore l'OCT plein champ dans le domaine temporel (TD-FF-OCT) [25]. Ces techniques ont en commun l'utilisation d'une illumination en plein champ et une détection par caméra pour accélérer l'imagerie en face, réduisant ainsi les artéfacts de mouvement et améliorant la résolution temporelle pour surveiller les processus dynamiques. Cette méthode non invasive permet de capturer des images à haute résolution cellulaire, tant pour la cornée que pour la rétine, offrant une précision diagnostique inégalée. Ces avancées technologiques, qui concurrencent directement la MCIV, ouvrent la voie à de nouvelles applications cliniques et à une meilleure compréhension des pathologies oculaires, positionnant l'OCT comme un outil indispensable dans l'arsenal diagnostique moderne (fig. 16-9
Fig. 16-9Comparaison entre la visualisation de l'innervation cornéenne en OCT plein champ HR (a) et en MCIV (b).Le carré en pointillé jaune représente la taille de la zone visualisée en MCIV. Comparaison entre la visualisation d'une dystrophie de FuchsDystrophie(s)de Fuchs en OCT plein champ HR (c) et en MCIV (d).
).
Intelligence artificielle (IA)
En parallèle, la recherche concernant le traitement automatique des images OCT est en passe de révolutionner la pratique clinique. L'IA a rapidement émergé comme un outil complémentaire puissant à l'OCT, avec des applications prometteuses dans le diagnostic et le suivi des maladies oculaires [26]. Bien que l'IA, et en particulier le deep-learning , soit principalement utilisée pour identifier des pathologies rétiniennes telles que la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA), la rétinopathie diabétique ou le glaucome, elle est également de plus en plus employée pour analyser les images OCT de la cornée. Cela permet de diagnostiquer des affections telles que le kératocône ou les dystrophies cornéennes [27]. Certaines plateformes présentent notamment un score de dépistage automatisé du kératocône fondé sur l'analyse de la pachymétrie ou sur des critères composites.
L'avenir pourrait inclure l'intégration de données multimodales, combinant les informations de l'OCT avec d'autres types de données (comme les images topographiques, les antécédents médicaux du patient) pour fournir un diagnostic encore plus précis et personnalisé.
Conclusion
Depuis l'introduction de l'OCT de segment antérieur (OCT-SA) en 1994, des progrès considérables ont permis d'étendre ses applications cliniques. Cette technologie permet de transformer la manière dont les ophtalmologistes diagnostiquent et traitent les affections du segment antérieur de l'œil. Par ailleurs, les vastes ensembles de données générés par l'OCT-SA devraient faciliter l'intégration de l'intelligence artificielle comme outil d'aide au diagnostic. L'OCT-SA s'impose comme un instrument indispensable dans le diagnostic ophtalmologique moderne. Les futures générations de ces appareils d'imagerie, avec une meilleure résolution, une meilleure pénétration tissulaire, de plus grandes rapidité et simplicité d'acquisition des images, permettront de multiplier les applications de ces techniques en pratique clinique courante.
Points forts
Les avancées technologiques en imagerie ont transformé le domaine de l'ophtalmologie, améliorant considérablement notre compréhension, notre diagnostic et notre traitement des pathologies oculaires.
Parmi les nombreux outils d'imagerie disponibles, la tomographie par cohérence optique (OCT) est l'un des plus incontournables.
L'OCT permet d'obtenir des coupes anatomiques de la cornée de résolution tissulaire.
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