Cornée asphérique, aberration sphérique et lentilles intra-oculaires : examen d’une prise en charge chirurgicale

 

Par John Lloyd, M.D., FRCSC, DABO, Reem Alnabulsi, M.D. et Michael 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 centre[1]. 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 optique[1]. Il est important de maintenir un équilibre entre les AS cristalliniennes et cornéennes pour assurer une vision de qualité optimale[1]. 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 oculaire[2-4]. 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 cataracte[5-7].

 

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 point[1]. 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 produit[1,8]

Figure 1 : Diagramme d’une aberration sphérique positive.

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 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 coefficients[1,9].

Figure 2: Sections coniques

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tableau 1 : Relation entre les coefficients des sections coniques

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 ereprésente l’indice d’asphéricité.

Reproduit de Calossi A. J Refract Surg. 2007;23(5):505-514 avec la permission de SLACK Incorporated.

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.

Figure 3 : Types d’ellipse

 

 

 

 

 

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 presbyLASIK[10]. 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 Calossi[1].

 

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’œil[13]. L’AS est directement proportionnelle à la valeur Q et est inversement proportionnelle au rayon de courbure à l’apex conique[14].

 

Tableau 2 : Définition du facteur de contribution à l’aberration sphérique (κ) de Hopkins et Welford

 

 

 

 

 

Dans la cornée humaine, on peut prédire qu’une valeur Q de -0,53 engendre une AS de zéro[1], 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 µm[15,16]. 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 Q[17]. 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 ou se modifie légèrement[4], 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 totale[2]. Cette AS positive accrue se traduit par une vision de moins bonne qualité[18]. 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 développées[19].

 

Si la forme prolate naturelle de la cornée disparaît après une chirurgie réfractive, l’AS oculaire totale changep[3,20]. 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 hypermétropie[3,21]. 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 LASIK[22]. Bottos et ses collaborateurs[3] 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 perception[25-27]. De plus, étant donné que l’AS présente une symétrie rotationnelle, elle peut équilibrer ou compenser d’autres types d’aberrations 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 presbytie[28]. 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 discutables[14,30,31]. 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 jeunes[14].

 

L’AS optimale, pour une qualité d’image optimale après une chirurgie de la cataracte sénile, n’a pas encore été déterminée3. 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 corrigées[33-40]. 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 opérée[42].

 

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 hyper­métropes avec un degré plus élevé d’amétropie causant des variations plus importantes[3,43]. 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 mois[14,36,46].

 

De nombreux articles ont comparé les résultats obtenus avec des lentilles asphériques et des lentilles sphériques en termes d’HOA post­opératoires, d’acuité visuelle et de sensibilité aux contrastes photopique et mésopique[44]. 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 humain[44].

 

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 ­asphériques[35,37-39,44,47-52]. Cependant, deux études ont révélé des résultats significativement meilleurs concernant la MAVC avec les lentilles asphériques[33,36]. 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 analysées[44]. 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 taille[44]. 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 collaborateurs[53] 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 préopératoire[5-7]. 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’AS[54].

 

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. Ceux-ci 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’opération[44,45]. Sur la base des données actuellement disponibles, les lentilles asphériques sont supérieures ou au moins similaires aux lentilles sphériques[44,45].

 

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 études[54-61]. 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.

 

Le Dr 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 Dr 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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