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Le kératographe…utilisations et limites

11e Congrès TECHNO-LENS ® - CONTAPHARMA ®

Lausanne, lundi 24 mai 2004

B. Barthélemy

LA TOPOGRAPHIE CORNEENNE

11e Congrès TECHNO-LENS ® - CONTAPHARMA ®

Lausanne, lundi 24 mai 2004

B. Barthélemy

Cours de B. Barthelemy

Copyright 2009 - www.bbarthelemy.com

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Sources bibliographiques

– The I.A.C.L.E. Contact Lens Course– IACLE - 1998

– Cours de Contactologie Avancé– Michel Guillon – Bernard Barthélemy 1997-2004 publié

chez « OptoCom » (>900 pages)chez « OptoCom » (>900 pages)

– Contactologie– Bernard Barthélemy – Thérèse Thiébaut, 2004 ISBN : 2-

7430-0658-7 LAVOISIER

Introduction

1ère partie

•Définition

•Historique

Bernard Barthélemy

2004, 11e Congrès TECHNO-LENS ® - CONTAPHARMA ®

Définition

Topographie définition Larousse :

Technique de représentation sur un l d f d t i lplan des formes du terrain avec les

détails naturels ou artificiels qu’il porte.




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Historique : La mesure centrale…

La cornée est considérée comme un miroir Sheiner au 17ème siècleKohlrausch 1839 → r = 7,87 mm (n = 12)Senff 1846 → “le rayon vers le limbe est plus grand… la cornée est une surface ellipsoïde…”grand… la cornée est une surface ellipsoïde…Young 1801, Helmoltz 1853, Ericksen, Donders 1864, Javal 1867, A. Placido 1880, Blinx 1880Aubert 1885 → “on peut considérer comme sphérique une surface de 4 mm de diamètre…”Tscherning 1891, Gullstrand 1902, Fincham 1925, Berg 1931...


1922 La mesure de la périphérie

Correspond à un début de recherche de relevé topographique

H. Erggelet à Iéna principe différent restitution photogrammétrique de larestitution photogrammétrique de la surface(des courbes de niveau en se basant sur 300 pointés pour une surface cornéenne)

Stéréophoto-grammétrie de la cornée humaine


1959 Pr Bonnet

Technique photographique dérivée de la méthode de l'Institut géographique national de France (sur une cornée anesthésiée avec une pulvérisation deanesthésiée avec une pulvérisation de poudre de talc)

L'erreur relative quadratique est de 0,005 soit 0,04 mm pour un rayon de courbure de 8 mm.




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1960 Guilbert-Routit

Mesures de quelques points kératométriques périphériques

, L’ophtalmomètre Guilbert-Routit selon Roger Bonnet mesure à 0,45 mm du centre


1962

• Girard, Soper, Samson

Le topogometer kératomètre Bausch & Lomb mesure en central et à 3,1 mm (Disque de Jesop)Jesop)

• R. Mandell

kératomètre AOC avec un point lumineux de fixation mobile à toutes distances périphériques et dans tous les méridiens


1966 Topographie & la photographie

Laboratoire « Ysoptic » développés par Hugues Amiard




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1966 Topographie & la photographie

Baguettes cylindriques polies disposées sur 4 bras.

Lignes fines de la lumière émise par un flash.

Cliché photographique est analysé par un ordinateur qui restitue par une formule

thé ti (dét i l i l à timathématique (détermine le rayon coaxial à partir du rayon mesuré et de l'angle ) afin de construire une lentille...

Les auteurs décrivaient la précision de l'appareil comme étant de 10 µm sur des billes de verres de rayons 8 à 10 mm.


Les techniques instrumentales

2ème partie

• Les kératomètres• Les topographes et les disques dePlacido 1880

• autres…

Bernard Barthélemy


La kétométrie

Centraleet

Périphérique




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Vidéo topographes

• Capture d’une image…

Analyse et algorithmes de calcul...

• Les Différentes techniques :

Disques de Placido

Les fentes

Autres


La topographie les placidos

2 types de disques • Grandes mires

– Avantage réside dans la souplesse sur la distance de mise au point…

– Inconvénient ne peut couvrir la surface totale (orbite, sourcils, cils nez seront autant d’obstacle à la projection des cercles)cils, nez seront autant d obstacle à la projection des cercles)

• Petites mires dites les cônes– Avantage réside dans la bonne projection des cercles– Inconvénient

• grande rigueur sur la distance de mise au point• Cette distance très courte impose des rotation de tête et des

fixations latérales coté temporale…


Les fentes & les disques de placido




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Les fentesPentacam Oculus ™

Pachymétrie

Cornée, CA, …Topographie

Diag. cataracte

les dioptres, CA, …

3D


Autres…

J. H. Massig, Hochgenaue Auswertung von Streifenmustern mit der Fourier-Transformation und messtechnische Anwendungen. Tagungsband, Fachtagung Optische Formerfassung der DGZfP, Stuttgart, (Okt. 1999)


Les algorithmes de calcul

3ème partie

Les représentations & utilisations…

• représentations plus conventionnelles

• représentations plus évoluées…

Bernard Barthélemy




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Les représentations classiques

• Rayons– « mm » ou « δ » - Sagittales ou Tangentielles

• Asphéricité– Excentricité « e » - Facteur de forme « P » - Asphér’icité « Q »

• Cartes de couleurs…– Absolues – Normalisées - Ajustables

• Zones de mesure– Zones extrapolées

• Images fluorescéine de synthèse


Rayons indépendants de l’indice

En mm

Ici

comparaisoncomparaisonde 2 points


Puissance implique un indice

En δ

Quel indice pour lapour la

cornée ?

•Larme 1,336

•Cornée 1,3771

•LC ~ 1,40

•Kératomètres 1,33752004, 11e Congrès TECHNO-LENS ® - CONTAPHARMA ®



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Rayon sagittal ou tangentiel


Asphéricité cornéenne

• Asphéricité Q = - e² = P – 1

• Excentricité = e22

22

sin

s

cs

r

rre

• Facteur de forme P = 1 – e²


Rayon sagittal & excentricité

22 cs rr

22 sin

s

cs

re




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Excentricité


Rayons sagittaux



Haag Streit OM900 ™




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NIDEK ARK-700A ™NIDEK ARK 700A



NIDEK ARK-700A ™NIDEK ARK 700A

A = Axil = Tangentiel

S = Sagittal


Représentation

Sagittale Tangentielle




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Représentation


?


Représentation



Carte de couleur (échelles)

Normalisées relatives Absolue

de 6,9 à 9,9 mm de 3,8 à 34,5 mm




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Carte de couleur (échelles)

Normalisées relatives Absolue

de 7.0 à 10,0 mm 3,8 à 34,5 mm


Carte de couleur (Zones)

Extrapolées Mesurées


Les représentations classiques

• Rayons– « mm » ou « δ » - Sagittales Tangentielles

• Asphéricité– Excentricité « e » - Facteur de forme « P » - Asphér’icité « Q »

• Cartes de couleurs…– Absolues – Normalisées - Ajustables

• Zones de mesure– Zones extrapolées

• Images fluorescéiniques de synthèse




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Les représentations avancées

• Carte des analyses de Fourrier

• Carte réfractives

• Carte de hauteurs

• Carte d’aberrométrie

• Carte de comparaison

• Carte d’indices

• Images fluorescéiniques de synthèse


Analyses de Fourrier


Carte réfractives




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Carte de hauteurs


Carte d’aberrométrie (surface)


Aberrométrie et Ø pupillaire

8 mm

0,000303

6 mm

0,000259

4 mm

0,000195

2 mm

0,000088




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Cartes de comparaison


Cartes de comparaison


Cartes d’indices




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Cartes d’indices


Les indices

• Nous décrirons que les indices du CTK 922 de Haag Streit (les mêmes que ceux du keratographe d’Oculus ou du

Rodenstock)

• D’autres indices sont spécifiques aux autres instruments mais il existe une certaine similitude


ISV

• Indice de variance de la surface (valeur de la courbure moyenne par rapport à la moyenne des courbures)

• Augmente en présence d’irrégularités :• Augmente en présence d irrégularités : traumatisme, astigmatisme irrégulier, « Warepage », kératocône, ortho-K,…)




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IVA

• Indice d’asymétrie verticale(comparaison des rayons par 1/2 méridiens supérieur et inférieur)

• Augmente en présence de kératocône• Augmente en présence de kératocône, « Warepage »,…)


KI

• Indice kératocône (indique la probabilité de la présence d’un kératocône)

• Augmente en fonction de l’évolution du kératocône)kératocône)


CKI

• Indice de kératocône central (donne l’information concernant le centre du cône)

• Augmente avec la sévérité du kératocône)




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Rmin

• Rayon minimum (indique le rayon le plus petit sur toute la surface du cône)

• Le plus petit rayon sagittal du cône)


IHA

• Indice d’asymétrie verticale des hauteurs (comparaison des hauteurs par 1/2 méridiens supérieur et inférieur)

• Similaire IVA mais plus sensible• Similaire IVA mais plus sensible (kératocône, « Warepage »,…)


IHD

• Indice du décentrement des hauteurs (décentrement du point le plus haut de la cornée par rapport au centre de la cornée)

• Utilise les analyses de Fourrier• Utilise les analyses de Fourrier




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ABR

• Indice d’aberration de Zernike (calcul les aberrations de la cornée)

• Analyse des polynômes de Zernike


KKS

• Stade du kératocône

• Indique le stade selon la classification d’Amsler


AA

• Indice de moyenne (indique le stade selon la classification d’Amsler)

• Le résultat trouvé se compare par rapport à l’i di l lé l tià l’indice calculé pour une population moyenne standard




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Les aides à l’adaptation

4ème partie

• Les logiciels d’adaptations

• Les bases de données…

Bernard Barthélemy


Les bases de données

1. Les bases de données

2. La possibilité d’introduire des LC1. Téléchargement (mises à jour)

2 Entrée manuelle2. Entrée manuelle

3. La qualité de l’image de synthèse

4. La possibilité de bouger la lentille

5. Les épaisseurs du FL

6. Autres analyses


Les bases de données

Elles sont le plus souvent incomplète

• La cause :– Secret de fabrication…

P l li i CE d dPourtant la normalisation CE demande que les paramètres des LC soient ainsi communiqués :

r0, Z0 / r1, Z1 / r2, Z2 / … rn, ZT




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Représentration fluo


Démonstration du softwear


Les images fluo de synthèse

5ème partie

• Etude 2003-2004

Bernard Barthélemy - Estelle Petit Etude 2003-2004

La fiabilité des images fluo de synthèse2004, 11e Congrès TECHNO-LENS ® - CONTAPHARMA ®



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Les images de synthèses


Les images fluo


CTK 922 Haag Streit ™Plage de mesure 3 à 38 mm 3 à 38 mm (9 à 99 δ)Précision ± 0,1 δReproductibilité ± 0,1 δNombre d’anneaux 22Distance de travail 80 mmNombre de points évalués 22.000

Etalonnage mmPrécision des cartes absolue (normal)Mode tangentielDonnées lentilles st. Softwear Oculus ver 1.55HDonnées lentilles HN données par les fabricants




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Préparation du sujet

• Instillation de la fluorescéine, le sujet est positionné sur le biomicroscope.

• On lui demande de ciller normalement en indiquant un point précis de fixation.

• Lorsque l’image semble optimale, on demande au sujet de ciller une ou deux fois et d’ouvrir l’œil le plus grand possible.

• Le déclenchement de la photo se fait quand, après le cillement, la lentille remonte et redescend et qu’elle se trouve centrée au mieux sur la cornée.


Remarques

• Choix de ne pas maintenir la LC à l’aide des paupières pour obtenir le centrage de la LC

– Pour ne pas exercer une pression pouvant modifier

• la topographie

• ou bien de soulever les bords de la lentille

– Recouvrement de la paupière supérieure • Pour les petites ouvertures palpébrales

• ou les grands diamètres de lentille.


Analyse

• Superposition de la mire de centrage

• Centrage de la LC de l’image de synthèse en position identique

• Superposition de la mire 16 zonesSuperposition de la mire 16 zones

• Equilibrage luminosité

• Utilisation d’un logiciel d’analyse des couleurs




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La mire et les 16 zones étudiées


Les images comparées


Hypothèse H0

Aucune différence significative entre les 2 images– fluorescéinique de synthèse

– fluorescéinique clinique

• Etude de chaque cas séparément

• chaque cas, constitue un échantillon unique de 16 zones de la mire d’analyse

• Test des séries appariées pour chaque cas entre la photo et la simulation




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Hypothèse H0

On note di = xi – x’i la différence des valeurs pour chaque zone.

• On considère que d suit une loi normale

la variable d’échantillonnage est la différencela variable d échantillonnage est la différence moyenne observée

N

dd

N

i 1

_


Hypothèse H0

• Sous Ho, on considère que suit une loi normale -> 0

• et qui suit une loi normale de moyenne µ et de variance telle que

Nσ2

d

dd

d

ou est la variance observée

• Cette loi normale est approchée par une loi de t ou loi de Student-Fischer à (N-1) degrés de liberté (ddl)

N

σ

N

σ

0 μ 2od

2d

_

d

2odσ


Hypothèse H0 : Calcul

et

N

σ

N

σ

0 μ 2od

2d

_

d

N

σ

μ - d

2od

0 t

• La table du t à (N-1) ddl nous donne la probabilité α0 c’est-à-dire le degré de signification.

• Le seuil de risque choisi est α = 0,05 soit 5%, qui est la valeur usuelle




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Résultats selon les critères

• La toricité cornéenne• Le type de lentille• Puissance dioptrique de la lentille• Position et recouvrement de la• Position et recouvrement de la

paupière supérieure• Intensité de la fluorescence• Décentrement de la LC• Direction du décentrement


Toricité cornéenne

Critère: Toricité cornéenne

5

28

32

36

40

31

41

0

4

8

12

16

20

24

Toricité < 0,30 mm Toricité > 0,30 mm

Effe

ctif

Nombre de fois où Ho est refusée

Nombre de fois où Ho est acceptée


Type de lentille

Critère: Fabricant de lentilles

5

120

24

28

1619

1

0

4

8

12

16

Menicon Ocellus

Effe

ctif






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Puissance de la lentille

Critère: Puissance de la lentille

3

20

24

28

32

27

8

2

10

4

8

12

16

20

Hypermétropes Myopes ≤ 6 δ Myopes > 6 δ

Effe

ctif




Paupière supérieure

Critère: Paupière supérieure

2

24

28

32

36

29

6

4

0

4

8

12

16

20

Absence Présence

Effe

ctif




Intensité de la fluorescence

Critère: Intensité de la fluorescence

20

24

28

32

7

28

6

0

4

8

12

16

20

Forte > m Faible ≤ m

Effe

ctif






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Valeur du décentrement

Critère: Valeur du décentrement d (mm)

516

20

14 14

7

1

0

4

8

12

0 ≤ d ≤ 0,5 0,5 < d ≤ 1 d > 1

Effe

ctif




Direction du décentrement

Critère: Direction du décentrement

16

20

10

18

25

4

1

1

0

4

8

12

Supérieur Inférieur Nasal Temporal

Effe

ctif




Comparaison des études précédentes

• Szczotka L.B., Capretta D.M. et Lass J.H. 1994indique un taux de réussite de 44% grading subjectif (plat, serré ou aligné).

notre taux de 85,4% peut s’expliquer par les 2 générations différentes de vidéotopographes.

• Soper B.A., Shovlin J.P. et Bennett E.S. 1996, 84/86 simulations « précises » c’est-à-dire que dans 97,7% des cas, l’image fluorescéinique simulée reflétait l’image clinique de la lentille sur la cornée du sujet.Méthode utilisée différente : analyse est subjective (on demande les impressions des cliniciens) et globale (l’image est analysée dans son ensemble)..

• Le Tellier C. et Pastorelli M. ~1998 analyse statistique réalisée différemment.Les conclusions convergent aucune différence significative entre les deux images selon les différentes zones d’analyse choisies (excepté en périphérie dans le méridien vertical).




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Résultat global

• D’un point de vue global, Ho est acceptée dans 85,4% des cas

• Taux de réussite élevé comparé aux études précédentes.O t di l h t t l’i d thè• On peut dire que la photo et l’image de synthèse présentent une même répartition relative des zones de toucher, d’alignement ou de dégagement

• A position égale, le logiciel donne une bonne représentation de la réalité au cas par cas.


Synthèse

Résultats en terme de précision.• Le logiciel de simulation donne une allure précise de

l’image fluorescéinique d’une LRPG sur l’œil.• Cet outil s’avère donc d’être d’une aide non négligeable.

Par extension peut être de prévision ?Par extension peut-être de prévision ?

Prudence sur les capacités et les lacunes !• La dynamique de la lentille sur l’œil est essentielle et

nécessite l’essai clinique.• Certains facteurs, comme la flexion des lentilles ou l’effet

de bascule


Critiques de la méthode

L’échantillon

• Effectif est faible pour représenter la population de porteurs de LRPG...

Autres études complémentaires !Autres études complémentaires !

• Etude de la déformation de la LC sur l’œil

• Etude de la prédictibilité de la lentille




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Critiques de la méthode

Remarques sur la statistique !• Le test des séries appariées est habituellement

utilisé avec un échantillon constitué de cas diffé t i dé d t l d tdifférents, indépendants les uns des autres comme dans le cas d’une étude par zones.

• On ne peut pas affirmer dans l’étude par cas que les différentes zones constituant l’échantillon soient complètement indépendantes les unes des autres.


Conclusion sur la simulation

• La précision en terme de répartition relative des zones de diverses fluorescences peut être considéré comme fiable. L’étude ne montre aucune différence significative au seuil de 5% dans 35 cas sur 41, soit un taux de réussite de 85,4% entre les 2 images fluorescéiniques

• Les images de synthèse peuvent être considérées comme un bon équivalent à un essai de la lentille sur l’œil pour aider le praticien dans le choix d’une lentille. (ces appareils ne remplacent pas l’essai clinique car ils ne prennent pas en compte la dynamique de la LC)

• Il serait intéressant de faire une étude sur la prédictibilité du logiciel dans le choix de lentilles. …


Les capacités d'analyse de différents topographes"

6ème partie

p g p

• Etude 2000-2001

Bernard Barthelemy – Stephane Ekman Etude 2000-2001

Comparaison des capacités d'analyse de différents topographes2004, 11e Congrès TECHNO-LENS ® - CONTAPHARMA ®



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Mesures et topographie

La mesure de la kératométrie et par là même de la topographie cornéenne trouve ses fondements au cœur du XIXe siècle, sous la coupole de H. Helmholtz (1854), A. Placido (1880), E. Javal et I. Schiotz (1881). Depuis, la technologie aidant, de

d è t j 'à Lgrands progrès sont parvenus jusqu'à nous. Les premiers appareils, rudimentaires, comme le disque de Placido ou l'ophtalmomètre de Javal-Schiotz, ont évolué, en passant par une aide photographique jusqu'à un couplage avec un ordinateur qui permet d'obtenir des résultats plus précis et plus rapides. Mais ces technologies nouvelles avançant à grands pas ont-elles le temps de se fiabiliser ?


Les mesures

Comparaison de différents topographes cornéens sur la base de leurs capacités d'analyse.Mesures faites sur des supports fixes (œil fantôme, palets et lentilles déformées).

Résultats : Bonne concordance Axe de l'astigmatisme cornéen

kératométries pas toujours concordantes– Centrales– Périphériques


Topographie

• Les cartes colorées, développées en 1987 par L. J Maguire, D.E. Singer et S.D. Klyce reprisent par tous les appareils…

• Donnent des images relativement bien concordantes entre elles.

• Il est trés difficile d'obtenir des valeurs fiables

• Les formes générales correspondent assez bien à la réalité.




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En vous remerciantde votre attention




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