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Chapitre 59
Imagerie et réalité augmentée au bloc opératoire

A. Denoyer

Introduction
À la consultation d'ophtalmologie, l'avènement de méthodes d'imagerie innovantes pour le segment antérieur depuis une quinzaine d'années – Scheimpflug, OCT, microscopie confocale in vivo, topographie couplée à l'aberrométrie, nouveaux biomètres – a considérablement changé notre approche des pathologies de cornée en termes de dépistage, de diagnostic et de traitement, ainsi que nos bilans avant chirurgie. L'imagerie s'est récemment invitée au bloc opératoire, grâce aux développements conjoints de l'informatique, de la reconnaissance d'image, et à l'intégration de caméras digitales ou de dispositifs OCT au sein même de la colonne du microscope opératoire. L'imagerie 3D et la digitalisation progressive des microscopes offrent les bénéfices du numérique en termes de traitement d'image. La reconnaissance oculaire compense la cyclorotation et permet, en chirurgie réfractive cornéenne, de mieux traiter les astigmatismes et aberrations d'ordre élevé; associée aux systèmes de réalité augmentée intégrés au microscope, elle aide aussi le chirurgien à placer ses incision transfixiantes ou relaxantes, et bien sûr à aligner son implant torique.
En parallèle, l'OCT embarquée, d'une part, a permis le développement des lasers femtoseconde pour la chirurgie de la cornée et de la cataracte, et, d'autre part, offre aujourd'hui une aide peropératoire de premier ordre au cours des chirurgies cornéennes complexes, essentiellement dans le cadre des greffes lamellaires antérieures ou endothéliales. Enfin, le développement de l'aberrométrie peropératoire ouvre la voie des ajustements réfractifs peropératoires.
Imagerie 3D et microscopes numériques
Les premiers dispositifs de visualisation numérique en trois dimensions ont été introduits il y a presque 10 ans dans nos blocs opératoires. Ainsi, les systèmes Ngenuity® (Alcon) et Artevo® (Zeiss) reposent sur l'introduction au sein d'un microscope conventionnel d'une caméra dans chaque colonne optique (correspondant à chaque oculaire), un traitement d'image en temps réel, et un grand écran pour voir en 3D avec des lunettes à verres polarisés. Les bénéfices de ces dispositifs reposent essentiellement sur le traitement numérique de l'image qui permet, d'une part, de diminuer voire d'éteindre l'éclairage direct de l'œil opéré tout en augmentant la résolution et le facteur d'agrandissement, et, d'autre part, d'appliquer des filtres numériques qui magnifient certaines structures oculaires. Les temps de latence qui nuisaient auparavant à la chirurgie du segment antérieur sont aujourd'hui quasi imperceptibles. On peut aussi souligner l'intérêt pédagogique de ces écrans visualisables par l'ensemble des personnes présentes en salle opératoire.
Récemment, le premier microscope entièrement numérique a été mis sur le marché (SeeLuma™, Bausch & Lomb). Les colonnes optiques sont remplacées par des caméras, les oculaires conventionnels deviennent numériques, et deux écrans externes offrent aussi une visualisation en 3D ainsi que des possibilités de réalité augmentée et d'outils pédagogiques. Ce microscope innovant est moins encombrant (pas d'éléments optiques, ce qui permet en outre de placer le grand écran 3D aux pieds du patient dans l'axe du chirurgien), offre les bénéfices de la numérisation décrits plus haut, dans les oculaires comme sur les écrans, et devrait à l'avenir intégrer l'imagerie OCT et s'associer à une plateforme de diagnostic.
Reconnaissance oculaire et réalité augmentée
Le couplage de stations diagnostiques préopératoires avec des dispositifs d'imagerie intégrés au microscope (Callisto & Zeiss cataract suite™, Zeiss; Verion™, Alcon) offre une assistance opératoire essentiellement pour la chirurgie de la cataracte, mais aussi celle de la cornée. La reconnaissance des structures vasculaires limbiques, puis la projection peropératoire de repères virtuels dans un des oculaires permettent :
  • d'identifier l'œil en le comparant aux données acquises en préopératoire;
  • de compenser la cyclorotation sans marquage manuel préalable;
  • de projeter la position et l'axe des incisions, voire le rhexis idéal programmé;
  • d'aligner précisément l'axe d'un implant torique.
D'un point de vue cornéen, ces dispositifs permettent aussi d'optimiser la localisation des incisions transfixiantes et/ou relaxantes, minimisant et améliorant ainsi la reproductibilité de l'astigmatisme cornéen chirurgicalement induit, donc la prédictibilité du résultat réfractif final (fig. 59-1
Fig. 59-1
Identification de l'axe horizontal (0°–180°) par reconnaissance limbique et indication de la position de l'incision transfixiante en réalité augmentée.
Source : L. Trinh.
). L'assistance virtuelle au repérage se substitue de la sorte progressivement aux marquages manuels approximatifs et aux anneaux de mesure d'axe, avec un gain en termes d'instrumentation, de temps opératoire et de résultat réfractif.
Imagerie en coupe et laser femtoseconde
L'apparition des dispositifs d'imagerie en coupe en temps réel – essentiellement OCT, mais aussi caméra Scheimpflug – a constitué une étape fondamentale au développement des lasers femtoseconde pour la chirurgie de la cornée et de la cataracte. Quelle que soit la procédure de docking – interface patient contact, semi-liquide ou en immersion –, l'imagerie fournit le repérage tridimensionnel des structures oculaires qui conditionne la réalisation des différents temps opératoires au laser : capsulotomie et phacofragmentation, incisions transfixiantes, incisions relaxantes arciformes.
Pour les incisions transfixiantes principales et secondaires, on peut dès lors choisir leur position sur le plan frontal, mais aussi sur le plan sagittal, définir leur construction (nombre et caractéristiques des plans) ainsi que leur angulation par rapport aux faces antérieure et postérieure de la cornée. L'avènement de l'imagerie a aussi permis de réactualiser l'intérêt des incisions relaxantes arciformes pour le traitement des astigmatismes cornéens minimes à modérés, en permettant un guidage précis et réaliste de la position, de l'amplitude et de la profondeur incisionnelles au sein d'une cornée visualisée en temps réel (fig. 59-2
Fig. 59-2
Positionnement frontal (par vidéo, à gauche) et axial (par OCT, à droite) d'incisions relaxantes pour le contrôle de l'astigmatisme au cours d'une chirurgie de la cataracte.
Source : A. Denoyer.
). À nouveau, la précision inégalée des dispositifs d'imagerie embarquée optimise l'acte et donc le résultat réfractif de nos procédures.
Dans le domaine des greffes de cornée, de nouveaux programmes de découpe femtoseconde émergent afin de préparer l'acte du chirurgien. L'OCT intégrée au laser permet de définir et positionner des incisions spécifiques ( top hat , mushroom , en « Z», etc.) pour les kératoplasties transfixiantes, et permet même d'imaginer des trépanations laser non circulaires, comme le decagon rim réalisé par la plateforme Victus™. Pour les lamellaires antérieures profondes, le laser réalise une première découpe stromale antérieure, et peut aussi effectuer un tunnel idéalement placé grâce à l'OCT peropératoire pour y glisser ensuite la canule et réaliser l'aérodissection prédescemétique.
Enfin, certaines plateformes femtoseconde bénéficient d'une imagerie OCT perprocédure (Victus™, Bausch & Lomb) avec un contrôle en direct des découpes par photodisruption réalisées au laser tout au long de la procédure.
OCT peropératoire
L'intégration d'un système d'OCT au microscope opératoire (Rescan700™, Zeiss) constitue sans nul doute une étape importante dans l'évolution de la chirurgie oculaire. Ce dispositif qui superpose à l'image frontale optique une imagerie en coupe s'impose progressivement comme le « troisième» œil du chirurgien, avant, pendant et après certains gestes opératoires clés. L'OCT peropératoire peut être utile en chirurgie vitréorétinienne – pour visualiser en direct l'évolution morphologique d'un trou maculaire après vitrectomie et pelage, identifier une meilleure zone de préhension pour une membrane, etc. – et en chirurgie cornéenne, d'autant plus que nos techniques opératoires ont considérablement évolué ces dernières années.
Pour résumer, l'OCT peropératoire semble aujourd'hui apporter un bénéfice évident pour certaines procédures cornéennes :
  • les greffes lamellaires antérieures profondes : l'OCT guide la profondeur de la trépanation initiale, assiste le chirurgien dans le positionnement de l'aiguille en prédescemétique pour une réalisation optimale de la bulle d'air, et confirme le caractère partiel ou complet de la dissection endothéliale. En fin de chirurgie, l'imagerie permet de confirmer le bon affrontement des berges sur 360 degrés, ainsi que l'accolement endothéliostromal et l'absence de double chambre (fig. 59-3
    Fig. 59-3
    OCT peropératoire d'une greffe lamellaire antérieure profonde (DALK) en fin d'intervention.
    Source : A. Denoyer.
    ). Ici, les temps opératoires sont optimisés et les chances de réussite de la chirurgie sont améliorées par l'imagerie;
  • les greffes endothéliales (DMEK) : l'OCT permet d'identifier d'éventuels reliquats endothélio-descemétiques du receveur quand le tissu ne se dissèque pas d'un seul tenant, aide à déplier le greffon, surtout en cas de difficultés de visualisation à travers une cornée œdémateuse, et précise ses rapports avec l'endothélium du receveur ainsi que les incisions cornéennes. L'OCT apporte aussi une confirmation en direct de la bonne orientation du greffon – endothélium vers la chambre antérieure, donc bords enroulés vers la cornée –, évitant ainsi le marquage endothélial préalable et les erreurs d'orientation quand la visualisation directe est rendue difficile par l'œdème (fig. 59-4
    Fig. 59-4
    OCT peropératoire d'une greffe endothéliale (DMEK) en fin d'intervention.
    L'imagerie permet de contrôler la bonne position du greffon (en haut à droite), les rapports entre le greffon qui s'insère entre la collerette périphérique de l'endothélium receveur et la cornée, à proximité de l'incision transfixiante (en bas à droite).
    Source : A. Denoyer.
    ). Aujourd'hui, l'OCT peropératoire s'impose dans ce type de chirurgie;
  • les autres chirurgies cornéennes complexes : contrôle de l'affrontement des berges ou de la position et de la profondeur des incisions relaxantes après kératoplastie transfixiante; positionnement des incisions transfixiantes en cas de chirurgie de la cataracte sur cornée déjà greffée ou présentant des kératotomies radiaires; dissection des lésions cornéennes avec contrôle peropératoire de l'exérèse (dégénérescence de Salzmann par exemple); visualisation des anneaux/tunnels intracornéens lors de mise en place ou de retrait.
Aberrométrie peropératoire
Un dispositif d'aberrométrie fixé au microscope opératoire a été proposé il y a déjà plusieurs années (ORA System®, WaveTec, Alcon). Ici, il n'est pas question d'imagerie morphologique, mais bien d'imagerie fonctionnelle, avec la possibilité d'effectuer sous microscope non seulement une mesure de la réfraction sphérocylindrique, mais aussi des aberrations oculaires d'ordre élevé. Les bénéfices théoriques de ces mesures seraient la possibilité de corriger la puissance et l'axe d'un implant pendant la chirurgie de la cataracte, la possibilité d'ajuster les sutures cornéennes des kératoplasties lamellaires antérieures ou transfixiantes afin de minimiser l'astigmatisme induit, ou encore l'ouverture partielle et progressive d'incisions arciformes créées, mais non ouvertes, par une procédure femtoseconde préalable, avec ainsi une gestion chirurgicale de l'astigmatisme cornéen en temps réel. Certaines contraintes physiques et biologiques – déclivité, pression et profondeur variables de la chambre antérieure, niveau d'hydratation cornéenne peropératoire, et processus de cicatrisation postopératoires – limiteraient les apports de cette technologie.
Points forts
  • La chirurgie de la cornée s'améliore encore, devient plus technique et plus précise, tout en obéissant à des règles de sécurité et des contraintes de résultats de plus en plus importantes.
  • Associée aux techniques de reconnaissance d'image et de réalité augmentée, l'imagerie peropératoire va dès lors s'imposer comme un nouveau standard pour nos chirurgies.
  • L'OCT peropératoire devient le second regard du chirurgien pendant les greffes.
  • Cette montée en puissance de la technologie au bloc opératoire s'accompagne de coûts additionnels, de la nécessité d'acquisition de nouvelles compétences, et oblige le chirurgien à gérer des informations supplémentaires en direct.