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Journal Français d'Ophtalmologie
Vol 27, N° 10  - décembre 2004
pp. 1121-1127
Doi : JFO-12-2004-27-10-0181-5512-101019-ART05
Comparaison entre biométrie optique et acoustique de l’œil
 

C.P.A. Gantenbein, K.W. Ruprecht
[1] Département d’Ophtalmologie, Hôpitaux Universitaires de la Sarre, Hambourg, Allemagne.

Tirés à part : C. Gantenbein,

[2] Département d’Ophtalmologie, Hôpitaux Universitaires de la Sarre, Kirrbergerstrasse 1, 66421 Homburg/Saar, Allemagne. aucgan@med-rz.uni-sb.de

Communication orale présentée lors du 109e congrès de la Société Française d’Ophtalmologie en mai 2003.

Les auteurs déclarent n’avoir aucun intérêt financier, ni autre dans un des appareils présentés, ni d’avoir un lien quelconque avec une des firmes concernées.


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Comparaison entre biométrie optique et acoustique de l’œil

Introduction : Le but de cette étude a été de comparer notre méthode biométrique standard à l’IOL-Master.

Matériel et méthodes : Nous avons relevé les mesures biométriques de 162 yeux consécutifs atteints de la cataracte à l’aide de l’IOL-Master et de la biométrie acoustique par aplanation combinée au kératomètre selon Javal. Le choix de la puissance de l’implant a été fait en fonction d’une méthode standard en utilisant la formule SRK/T. La réfraction finale postopératoire nous a été communiquée par les ophtalmologistes traitants à la 6e semaine postopératoire. La différence entre cette valeur et la réfraction pronostiquée en pré-opératoire a été calculée.

Résultats : En comparant les mesures, nous avons trouvé une bonne corrélation pour les longueurs axiales des yeux (r = 0,985). La biométrie acoustique a produit des longueurs axiales significativement plus courtes (p ≪ 0,001) et le kératomètre selon Javal a objectivé des puissances cornéennes significativement plus élevées (p ≪ 0,001) que l’IOL-Master. Les résultats réfractionnels postopératoires obtenus aux réfractions pré-opératoires estimées par la méthode standard étaient plus précis que les mesures effectuées par l’IOL-Master.

Conclusion : Les différences attendues entre l’IOL-Master et la combinaison biomètre acoustique/Javal ont pu être vérifiées. Les avantages de la biométrie optique résident en premier lieu dans le gain de temps et la délégabilité de l’examen. L’analyse des sous-groupes montre que l’algorithme de calcul utilisé pour l’IOL-Master doit être adapté au type de lentille utilisé pour améliorer la prédictibilité de la réfraction postopératoire. Ceci peut se faire par une adaptation de la constante « A ».

Abstract
Comparison between optical and acoustical biometry

Introduction: Our current standard biometric measurement was compared to IOL-Master measurement.

Materials and Methods: One hundred sixty-two consecutive cataractous eyes were examined using the IOL-Master as well as the acoustic biometry combined with the Javal-Keratometer. In all eyes, the intraocular lens power to be implanted was chosen by means of the SRK/T formula, based on the measurements conducted with our standard method. The postoperative refraction achieved, obtained at least 6 weeks after surgery from the treating ophthalmologists, was communicated to us. The results were compared and analysed statistically.

Results: Comparison of the eye lengths, as well as of the keratometric measurements showed good correlation between the measurements obtained by both methods, the acoustic biometry yielding significantly (p ≪ 0.001) shorter axial-lengths than the IOL-Master (r = 0.985) and the Javal yielding significantly (p ≪ 0.001) higher mean corneal refraction power than the IOL-Master. The accuracy of the refraction obtained postoperatively compared to the preoperative aim was better with our standard method compared to the IOL-Master.

Conclusions: The presumed systemic differences in measurement results could be verified. The IOL-Master currently has two advantages: it provides a substantial gain in time and the measurements can be delegated. Analysis of the subgroups showed that the “A” constant should be adapted with the IOL-Master to improve predictability of the postoperative refraction.


Mots clés : Biométrie , ultrasonographie , interférométrie partiellement cohérente , cataracte , implants intraoculaires

Keywords: Biometry , ultrasound , partial coherence laser interferometry , IOL


INTRODUCTION

Dans la chirurgie de la cataracte, il est important de relever les données biométriques de l’œil avec la plus grande précision pour pouvoir prédire avec exactitude la réfraction postopératoire de l’œil opéré de la cataracte, le paramètre le plus important étant la mesure de la longueur axiale de l’œil [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7].

Depuis l’introduction sur le marché de l’IOL-Master (IOL-M/Carl Zeiss Jena) en automne 1999, nous avons à notre disposition une nouvelle méthode, très précise et rapide — l’interférométrie partiellement cohérente (IPC) — pour relever les données biométriques de l’œil. Une diode de laser en disposition d’interféromètre de Michelson émet de la lumière en infrarouge (λ = 780 nm) de longueur de cohérence courte (~ 160 µm). Ce rayon lumineux est divisé en deux rayons de longueur de chemin optique différent par un système de miroirs. Les deux rayons se réfléchissent sur la cornée et sur la rétine. L’œil à examiner se trouve sur l’axe d’un des bras de l’interféromètre ; le photorécepteur se trouve sur l’axe du deuxième bras (fig. 1). Il y a interférence si la différence du chemin optique de ces deux rayons est inférieure à la longueur de la cohérence. Le signal d’interférence, détecté par le photorécepteur, est enregistré en relation avec la position exacte des miroirs de séparation, qui est connue à tout moment de la mesure [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]. Cette méthode optique ne nécessite pas de contact direct avec l’œil. La longueur axiale se mesure comme chemin optique entre face antérieure de la cornée et épithélium pigmentaire. Pour la kératométrie, l’IOL-M utilise 6 marques lumineuses équidistantes, projetées par une source lumineuse sur la cornée, dont les réflexions sont enregistrées par une caméra vidéo. Les rayons de courbure de la cornée sont calculés à partir des distorsions des réflexions cornéennes. La puissance cornéenne est ensuite extrapolée par le calcul en mesure axiale de ces rayons de courbure cornéens (communication personnelle).

La méthode standard proposée dans cette étude est une combinaison d’un appareil de biométrie acoustique (BA) (AL-1000/Tomey) pour la longueur axiale, avec un kératomètre selon Javal (Carl Zeiss Jena) pour la kératométrie. La tête de mesure ultrasonographique (hλ = 10 MHz), munie d’un distanceur calibré, est directement appliquée sur la cornée et la longueur axiale de l’œil est mesurée comme chemin entre la face antérieure de la cornée et la membrane limitante interne. L’image de Purkinje, mesurée par le kératomètre selon Javal, est la projection virtuelle d’une mire sur la surface antérieure convexe de la cornée, observée de 0,2 à 4 mm en arrière de la surface épithéliale. La mesure de cette image de Purkinje se fait en deux hemi-méridiens. Il est ainsi possible de mesurer les rayons de courbure de la cornée et également d’extrapoler la puissance réfractive moyenne au moyen d’une formule mathématique en mesure axiale.

Dans une étude prospective, nous avons comparé les mesures biométriques de 162 yeux, obtenues d’une part avec l’IOL-M et, d’autre part avec la BA combinée au Javal. Nous avons également comparé la déviation entre la réfraction postopératoire et la réfraction visée, calculée pour les deux méthodes.

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Nous avons relevé les mesures biométriques de 175 yeux consécutifs atteints de cataracte chez 94 patients, à l’aide de l’IOL-M et de la BA combinée au Javal. Il s’agissait de 66 femmes et 28 hommes, âgés entre 41 ans et 92 ans [75,3  8,4 ans]. Les patients s’étaient présentés à l’hôpital pour une chirurgie de la cataracte. Le seul critère d’exclusion était l’impossibilité de réaliser les deux méthodes sur un même patient.

Toutes les mesures ont été réalisées par le même examinateur. Dans les deux méthodes, la formule SRK/T de Sanders, Retzlaff et Kraff (1990) [13] a été utilisée pour calculer la puissance de l’implant. Le choix de la puissance de l’implant, et ainsi de la réfraction post-opératoire prognostiquée, a été fait sur la base des données de notre méthode standard. La réfraction finale, réellement atteinte, de 162 yeux (92,6 %) nous a été communiquée par les ophtalmologistes traitants, au plus tôt à la 6e semaine postopératoire. Pour les deux méthodes, les mesures axiales et les mesures kératométriques, ainsi que les déviations réfractionnelles respectives ont été comparés par calcul de la différence entre l’équivalent sphérique de la réfraction postopératoire, réellement obtenue et de la réfraction pronostiquée en pré-opératoire. Tous les calculs statistiques ont été effectués avec le logiciel SPSS-10.0. L’analyse des sous-groupes a porté sur les trois opérateurs (A, B et C) et les trois types d’implants utilisés (CLRFLXB (Clariflex)/AMO ; AR40e/AMO, MA60AC/Alcon).

RÉSULTATS

Les longueurs axiales mesurées avec la biométrie acoustique s’échelonnent entre 20,10-28,55 mm [22,90 ± 1,06 mm]. Avec la biométrie optique, les longueurs axiales s’échelonnent entre 20,46-28,60 mm [23,02 ± 1,02 mm] (tableau I). La pertinence des mesures entre les longueurs axiales est bonne (r = 0,98) (fig. 2). En comparant les deux méthodes, nous avons trouvé une longueur axiale moyenne significativement plus courte de 0,12 mm (Mann-Withney-U test, p ≪ 0,001) pour la biométrie acoustique (fig. 3).

Les puissances cornéennes moyennes obtenues avec le Javal se situent entre 39,50-47,00 D [43,54 ± 1,39 D], tandis que celles obtenues avec l’IOL-M s’échelonnent entre 39,21-46,68 D [43,27 ± 1,35 D] (tableau I). La BA combinée au Javal produit des valeurs significativement plus élevées (Mann-Whitney-U test, p ≪ 0,001) de 0,27 D par rapport à l’IOL-M (fig. 4).

Les analyses en régression montrent, aussi bien pour la mesure de la longueur axiale que pour la kératométrie, tout le long de l’échantillon de réfractions, que la différence de mesure entre les deux méthodes, est indépendante de la valeur mesurée.

Nous avons calculé l’équivalent sphérique postopératoire pour chaque œil et l’avons comparé à la réfraction souhaitée en pré-opératoire par chacune des deux méthodes. La comparaison de ces résultats est montrée sur le diagramme « box-and-whisker-plot » de la figure 5.

À partir de ces résultats, nous avons ensuite calculé l’erreur moyenne et l’erreur absolue (tableau II). L’erreur moyenne de notre méthode usuelle est de – 0,028 ± 0,76 D et l’erreur absolue de 0,55 ± 0,53 D, alors que l’erreur moyenne de l’IOL-M est de -0,031 ± 0,81 D et l’erreur absolue de 0,62 ± 0,51 D.

Dans l’analyse des sous-groupes, les résultats ont été comparés pour les trois chirurgiens A, B, et C et pour les trois implants utilisés : un implant en silicone Clariflex (CLRFLXB) (AMO) et deux implants en acrylate hydrophobe : AR40e (AMO), MA60AC (Alcon). Les chirurgiens avaient des préférences individuelles quant au type d’implant utilisé (tableau III). Le chirurgien C préférait nettement l’implant MA60AC.

En analysant les résultats de la figure 5 pour les implants et les chirurgiens, nous constatons que les résultats de cette méthode usuelle sont plus homogènes que ceux obtenus avec l’IOL-M. Tandis que l’AR40e semble être mieux adapté aux méthodes biométriques utilisées, le Clariflex a tendance à sous-estimer la longueur axiale de l’œil, et le MA60AC a tendance à la surestimer. Les divergences respectives des trois implants tendent cependant dans la même direction, indépendamment de la méthode biométrique utilisée (fig. 6). Les différences observées entre les chirurgiens sont en relation directe avec la préférence des implants (fig. 7).

Nous avons exclu l’influence du chirurgien sur le résultat (p ≪ 0,647). L’influence de l’implant sur le résultat réfractionnel postopératoire est cependant hautement significative (p ≪ 0,001) (tableau IV).

Le temps nécessaire à la prise des mesures biométriques a été mesuré avec les deux méthodes. Il nous a fallu en moyenne 16 minutes pour prendre toutes les mesures avec cette méthode usuelle, tandis que l’IOL-M ne demandait que 5 minutes.

DISCUSSION

Une mesure plus précise des paramètres biométriques de l’œil est la condition élémentaire pour pouvoir prédire le plus exactement possible la réfraction postopératoire après chirurgie de la cataracte [1], [2], [3], [4], [8], [14].

Les sources d’erreurs les plus importantes sont la mesure de la longueur axiale (biométrie), de la puissance cornéenne (kératométrie), l’estimation de la profondeur postopératoire de la chambre antérieure (et donc la position exacte de l’implant dans le sac capsulaire), ainsi que le choix de la formule de calcul de la puissance de l’implant.

Comme nous avons utilisé la formule SRK/T, une formule de lentille mince de deuxième génération, dans les deux méthodes de mesure, nous pouvons exclure une erreur de formule dans la comparaison. Dans cette formule, l’adaptation aux différents types d’implant se fait par l’intermédiaire de la constante « A » spécifique de l’implant. Cette constante « A » intègre également une approximation de la profondeur postopératoire de la chambre antérieure, la profondeur de la chambre antérieure pseudophake n’étant pas considérée comme constante, mais étant estimée à partir de paramètres pré-opératoires [3], [15]. Nous n’avons pas pris en compte la profondeur de la chambre antérieure dans cette étude. Cependant, selon Olsen [7], l’estimation inexacte de la profondeur de la chambre antérieure pseudophake serait responsable de 38 % de l’erreur totale du calcul de l’implant ; 54 % de l’erreur totale serait due à une erreur dans la mesure de la longueur axiale et 8 % à une erreur dans la kératométrie [8]. La longueur axiale de l’œil est donc, à l’unanimité des auteurs, le paramètre de mesure le plus important pour le calcul de la puissance de l’implant à choisir. Une erreur dans la mesure de la longueur axiale de l’œil de 100 µm (0,1 mm) conduirait à une erreur de la réfraction postopératoire de ± 0,28 D [1], [8], [11], [12].

Pour mesurer les paramètres biométriques de l’œil, nous avons utilisé deux appareillages différents du point de vue de leur méthode.

La BA est une méthode de contact. La tête de mesure ultrasonographique a une fréquence de 10 MHz, avec une vitesse moyenne de propagation de l’onde acoustique de l’ordre de 1 550 m/s. Elle est munie d’un distanceur calibré, et est appliquée directement sur la cornée. La longueur axiale de l’œil est mesurée le long de l’axe optique géométrique (centre de la cornée pôle postérieur géométrique, en localisation nasale par rapport à la fovéa), comme chemin acoustique entre la face antérieure de la cornée et la membrane limitante interne. La résolution maximale de la méthode est limitée par la fréquence de 10 MHz de la tête de mesure, qui correspond à une distance tissulaire d’environ 0,15 mm. Il est évident que des longueurs axiales correspondant à un multiple de la longueur d’onde acoustique ont plus de chance d’être mesurées que des longueurs axiales se situant juste à côté. Il en découle que la résolution maximale de la BA se situe seulement aux environs de 200-300 µm [1], [8], [11], [12].

L’IOL-M est basé sur l’interférométrie partiellement cohérente, une méthode optique ne nécessitant pas de contact direct avec l’œil. La mesure se fait le long de l’axe visuel (fovéa point de fixation), la longueur axiale se mesurant comme chemin optique entre la face antérieure de la cornée et l’épithélium pigmentaire. La résolution maximale de IOL-M se situe aux environs de 5-30 µm, et est donc 10 fois supérieure à celle de la BA [12], [16], [17].

Toute erreur de la mesure de la longueur axiale de l’œil de 0,1 mm correspond à une erreur dans le choix de l’implant de 0,3 D, respectivement à une erreur de la réfraction postopératoire d’environ 0,28 D [1], [8], [11], [12]. Il existe donc, dès le départ, une différence méthodologique entre les deux techniques utilisées. Dans la BA, la distance est mesurée entre la face antérieure de la cornée et la membrane limitante interne, distance plus courte que dans la biométrie optique, où on mesure la distance entre la face antérieure de la cornée et l’épithélium pigmentaire. L’axe de mesure n’est pas le même non plus. La mesure est effectuée le long de l’axe visuel pour la biométrie optique et le long de l’axe anatomique qui diffère par un angle alpha de l’angle visuel, pour la BA. Cette dernière différence est cependant négligeable en pratique [1], [2], [9], [11].

Comme la BA exige le contact direct avec la surface antérieure de la cornée, il n’est pas possible d’éviter une applanation liée à la méthode et donc une diminution de la longueur axiale de l’œil. Cette dernière est chiffrée par différents auteurs à 0,14-0,24 mm, respectivement de 0,2-0,3 mm et conduit à une erreur de mesure pouvant aller jusqu’à 1 D [1], [2], [18], [19]. Ces résultats ont pu être vérifiés. Dans cette étude, les mesures à l’aide de la BA étaient de 0,12 mm inférieures à celles mesurées avec l’IOL-M.

Le principe de la kératométrie est équivalent dans les deux méthodes. Les méridiens de la cornée sont mesurés sur sa surface antérieure et la puissance réfractive est extraite par un calcul en mesure axiale. Nous ne mesurons donc que les rayons de courbure de la surface antérieure de la cornée. Pour la BA combinée au Javal, cette mesure se fait en deux hemi-méridiens, considérés, parfois à tort, comme étant orthogonaux. Les limitations de la méthode sont évidentes. L’instrument ne s’applique qu’aux formes sphérocylindriques pures, ce qui est rarement le cas en pratique ; la mesure de la région paracentrale (anneau de 3-4 mm centré sur l’apex) par l’ophtalmomètre ne concerne que 6 % de la surface cornéenne, et n’évalue pas la cornée centrale impliquée dans la formation de l’image fovéolaire (effet de Stiles-Crawford) ou la périphérie, laquelle contribue à la vision scotopique. De plus, si la cornée contribue pour environ 3/4 à la puissance réfractive de l’œil, seuls les dioptres constitués par l’interface air/film lacrymal (soit environ + 43,6 D) et par l’interface film lacrymal/épithélium cornéen (soit environ + 5,3 D) sont pris en compte. Le dioptre constitué par l’interface entre l’endothélium cornéen et l’humeur aqueuse, représentant environ – 5,8 D, n’est pas pris en compte. Nous avons donc dû admettre un indice de réfraction, fictif, qui prendrait en compte toutes ces imperfections. Malheureusement, cet indice ne fait pas l’unanimité, et varie entre 1,332 et 1,3375 suivant le constructeur. Les deux appareils utilisés se basent sur le même indice de réfraction de 1,332 d’après l’œil modèle selon Gullstrand (communication personnelle). Au total, sans tenir compte des erreurs dues à une mauvaise fixation, on arrive ainsi à une imprécision de ± 0,75 D conditionnant une erreur d’implant de l’ordre de ± 4 à 0,9 D [1], [3], [20], [21]. Malgré la ressemblance entre les méthodes, nous avons trouvé dans cette étude que les puissances cornéennes mesurées avec le Javal étaient en moyenne de 0,27 D plus élevées qu’avec l’IOL-M.

Dans la pratique quotidienne, la BA était nettement plus avantageuse pour les patients peu compliants (tremor, blépharospasme,…), en cas de syndrome de l’œil sec, de problèmes de la fixation (DMLA, nystagmus, cicatrices de cornée,…) et pour les cataractes matures. Toutes ces raisons rendaient l’IOL-M inutilisable pour environ 4 à 11 % des patients examinés, chiffre qui rejoint ceux de la littérature [8], [9], [11], [16]. Il a été constaté que l’IOL-M avait une tendance à donner des mesures axiales trop importantes dans les cataractes sous-capsulaires postérieures provectes (données non analysées).

Le grand avantage de l’IOL-M est la grande précision des mesures et la bonne reproductibilité de la méthode [2], [9], [11], [16], [22], [23], [24], [25]. Une amélioration des résultats réfrationnels a été rapportée dans toutes les études. Ces résultats n’ont pas pu être confirmés, étant donné que la méthode standard donnait les meilleurs résultats (fig. 5, fig. 6 et 7). L’analyse des sous-groupes indiquerait que les mauvais résultats de l’IOL-M dans cette étude pourraient être dus à l’utilisation des constantes « A » telles qu’elles étaient publiées sur le site internet d’EULIB (European User group for Laser Interference Biometry : click Here), au moment de la mise en service de notre IOL-M, sans essayer de les optimiser à l’aide de la formule préconisée par Hill [22] :

Certaines des constantes « A » avancées par EULIB à l’époque ont connu des changements depuis.

CONCLUSION

Il existe des différences statistiquement significatives entre les mesures biométriques obtenues avec les deux méthodes. Nous supposons que l’inconvénient de l’applanation de la cornée dans la mesure ultrasonographique, d’environ – 0,25 D, est compensé par les mesures de puissance cornéenne moyennes plus élevées d’environ + 0,25 D avec le Javal.

La comparaison des réfractions obtenues à six semaines en postopératoire avec les réfractions souhaitées en pré-opératoire donnerait même un léger avantage à la méthode standard utilisée dans cette étude. Pour améliorer les performances de l’IOL-M, il est possible soit d’adapter les constantes « A » pour l’IOL-Master de façon empirique ou théorique [26], soit d’utiliser la formule de Haigis, formule de lentille épaisse qui tient compte de la profondeur de la chambre antérieure et qui est également disponible sur l’IOL-M.

Le temps nécessaire pour obtenir les mesures biométriques joue nettement en faveur de l’IOL-M et ce d’autant plus que l’IOL-M peut être utilisée par un personnel qualifié non-médical préalablement formé, comme, par exemple, une infirmière ou une assistante technique.

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