L’œil humain
Comment se mettre des gouttes dans l'oeil
L’œil humain et ses défauts de vision
Fonction optique de l'oeil humain
Fig. 1 : Structure de l'oeil humain
- d’un objectif (la partie avant de l’oeil),
- d’une chambre noire (le globe) et
- d’un film sensible (la rétine au fond de l’oeil)
L’objectif de l’oeil est lui même formé
- d’une lentille avant (la cornée),
- d’un diaphragme (la pupille de l’iris), et
- d’une lentille arrière (le cristallin).
Le cristallin est déformable sous l’effet d’un muscle intraoculaire.
Ceci permet d’accommoder pour faire la mise au point lors du passage de la vision de loin à la vision de près.
Les défauts optiques de l'oeil
La myopie
Chez le myope, l’oeil est trop long et la lumière focalisée par l’objectif ne “parvient” pas jusqu’à la rétine.
Le myope ne voit donc pas parfaitement de loin sans correction.
Par contre le myope peut voir de près en rapprochant l’objet.
La myopie est corrigée en ajoutant une correction négative (verre concave ou “creux”), qui peut être un verre de lunette, une lentille de contact, ou une intervention chirurgicale soustractive (on retire du tissu au centre de la cornée).
L'hypermétropie
Chez l’hypermétrope, l’oeil est trop court et la lumière est focalisée non pas sur la rétine mais en arrière de celle-ci.
L’hypermétrope peut généralement voir de loin sans correction grâce à l’accommodation permanente du cristallin.
Ceci s’accompagne d’une fatigue plus ou moins importante.
Après 40 ans, la perte progressive de l’accommodation augmente rapidement la dépendance vis à vis d’une correction optique en vision de près puis en vision de loin.
L’hypermétropie est corrigée en ajoutant une correction additive positive (verre, lentille de contacte ou implant convexe ou “bombé”)ou par une intervention chirurgicale soustractive (on retire du tissu en périphérie de la cornée).
L'astigmatisme
Chez l’astigmate, le défaut visuel est localisé selon certains axes, sous forme d’une combinaison de l’une ou l’autre (ou les deux) anomalies précédentes.
Un astigmate peut être par exemple myope sur les lignes horizontales mais pas sur les lignes verticales de son champ de vision.
L’astigmatisme se traduit souvent par une confusion des lettres lors des tests visuels (le sujet ne peut par exemple distinguer le “H” du “N”).
La presbytie
Chez le presbyte, après 40 ans l’accommodation se réduit progressivement et ce jusqu'à 60 ans.
La presbytie nécessite une correction de près différente de la correction optique portée en vision de loin.
Il existe plusieurs solutions optiques à ce problème, chacune présentant des inconvénients et des avantages.
Correction par lunettes séprarées
Le presbyte peut être équipé avec deux paires de lunettes différentes.
Ceci pose principalement le problème de la manipulation des montures (dont l’une est en général suspendue par une chaîne autour du cou).
Il n’y a par ailleurs pas de correction en vision intermédiaire (entre 35 cm et 1 m de distance, par exemple pour le travail sur écran), à moins d’avoir une troisième paire de lunettes.
Correction par verres progressifs ou double foyers
Le presbyte peut être équipé avec des verres à double foyer. ou avec des verres progressifs.
Dans les verres bi-focaux ou progressifs, la correction dépend de la direction du regard au travers du verre (en haut de loin, en bas de près).
Les verres bi-focaux présentent l’inconvénient esthétique de la séparation du verre en deux parties et de l’absence de correction en vision intermédiaire.
Les verres progressifs sont plus esthétiques et corrigent la vision intermédiaire, mais le champ de vision de près est rétréci et la direction du regard est « imposée » par la distance de vision.
De nombreux patients ne parviennent pas à s’accoutumer à cette contrainte.
Correction par lentilles de contact
La compensation peut également être obtenue
- avec des lentilles de contacts simples (auxquelles on ajoute des verres simples de près),
- avec des lentilles bifocales ou
- avec le système de bascule (une lentille pour la vision de loin sur l’oeil dominant et une lentille adaptée à la vision de près sur l’autre oeil).
Dans tout les cas la correction optique par lunettes ou lentilles n’est qu’une simple compensation, sans restauration de l’accommodation proprement dite.
Correction chirurgicale de la presbytie
Il s'agit également dans la majorité des cas d'une compensation optique simple analogue à ce qui est obtenu en lentilles de contact
Les méthodes disponibles sont
- la correction en monovision (bascule) par les différentes techniques de chirurgie réfractive
- la correction multifocales par
* le presbylasik,
* les inlays,
* la kératoplastie conductive (CK)
* les implants multifocaux phake et
* les implants multifocaux cristalliniens de cataracte
- la restauration d'une pseudoaccommodation chez les sujets opérés de cataracte par la mise en place d'immplants accommodatifs
Qu’est ce que la vision ?
Qualité de vision - Qualité de vie
La vision est le sens le plus développé chez l’homme
Les informations visuelles traitées par le cerveau ont un rôle déterminant pour la perception de l’environnement, les déplacements, et la vie professionnelle ou relationnelle.
La performance visuelle est donc un élément fondamental de la qualité de vie
L’expérience quotidienne de l’ophtalmologiste suggère pourtant que la fonction visuelle est utilisée largement de façon inconsciente par de nombreux individus.
La majorité des sujets sont souvent incapables d’évaluer subjectivement leur propre fonction visuelle, ou de décrire avec précision des défauts de vision dont ils sont affectés.
La performance visuelle peut être appréciée de deux façons
- quantitativement (acuité visuelle)
- qualitativement (perception des contrastes, vision nocturne, résistance à l’éblouissement, sens du relief, des vitesses de déplacement, perception des couleurs).
La vision : une fonction à 3 étages
Dans l’œil, comme dans une caméra couplée à un ordinateur ou un magnétoscope, la perception de l’image dépend de 3 éléments :
1) le système optique (l’objectif) permettant la mise au point de l’image
2) le système sensible à la lumière (le film ou le capteur CCD) permettant la capture de l’image
3) le système d’analyse et de stockage de l’image (le magnétoscope ou l’ordinateur)
L’objectif (le système optique) de l’œil humain est composé de deux lentilles, la cornée et le cristallin, et d’un diaphragme, l’iris, dont l’ouverture centrale s’appelle la pupille.
La cornée est la lentille frontale de l’objectif. Légèrement bombée et transparente, elle permet de voir l’iris coloré et la pupille noire.
Le cristallin est une lentille souple qui permet de régler la mise au point lorsque l’on passe de la vision de loin à la vision de près.
La pupille change de taille en fonction de la luminosité ambiante (et aussi des émotions ressenties par le sujet) pour adapter la quantité de lumière qui peut atteindre la rétine.
Le capteur de l’œil humain est un film mince et sensible à la lumière qui tapisse le fond de l’œil (la rétine) et se prolonge vers le cerveau par le nerf optique.
Il existe donc une vision simple et objective par le capteur (l’œil) et une vision plus complexe et subjective par l’analyseur dit cognitif (le cerveau) qui compare toute information visuelle à des références stockées dans la mémoire.
La vision résulte de la coopération de l’œil (la caméra) et du cerveau (le magnétoscope ou l’ordinateur)
La vision cérébrale est particulièrement apte à détecter les variations des différentes caractéristiques d’un objet.
- Un objet statique ou invariable finit par se fondre dans le décor…
- Par contre un changement de taille, de luminance, de contraste, de couleur, de position est immédiatement détecté car ce changement implique primitivement une adaptation rapide du comportement (fuite en cas d’attaque d’un prédateur, poursuite en cas d’apparition d’une proie).
La vision cérébrale est dépendante de la vigilance. Les scientifiques ont démontré une véritable cécité in-attentionnelle chez les pilotes d’avion ou les conducteurs.
La perception d’une image est un processus actif. Le cerveau et l’œil ajustent en permanence 3 choses :
- l’accommodation c’est à dire la mise au point en fonction de la distance de vision (comme l’objectif d’une caméra)
- l’adaptation c’est à dire la quantité de lumière admise à pénétrer dans l’œil (comme le diaphragme de la caméra)
- la signification de l’information visuelle en fonction du contexte (comme un logiciel de traitement de l’image dans un ordinateur). Cette analyse de l’image par la rétine et l’interprétation qu’en fait le cerveau, influencent à leur tour le comportement visuel (orientation du regard, adaptation des gestes, en particulier de la main, adaptation et accommodation sur la cible etc..
On ne “voit” donc ce qui à un sens et une importance pour nous à un temps donné.
Comment la vision est-elle évaluée ?
La vision et la réfraction : dixièmes et dioptries
Pour connaître l'état de la vision d'un patient, l'ophtalmologiste va tester sa vue et mesurer son acuité visuelle en dixièmes.
Après le contrôle de l'acuité visuelle, le degré de myopie ou de toute autre amétropie (hypermétropie, astigmatisme, presbytie) se mesure en dioptries exprimées en dioptries négatives (myopie) ou positives (hypermétropie).
Les dioptries sont les chiffres mentionnés sur votre ordonnance. La dioptrie est une unité de mesure qui indique la puissance optique comme le degré indique la température.
Elle permet d'évaluer l'importance des défauts visuels mais aussi de définir la puissance des verres correcteurs ou des lentilles.
Les limites de la vision humaine : à la recherche de la super-vision
Les facteurs de variation de l’acuité
Les variables qui affectent l'acuité visuelle peuvent être classées en facteurs physiques, physiologiques et psychologiques :
- Les facteurs physiques ou extrinsèques sont ceux liés au test. Ils sont donc indépendants de l'observateur et déterminent la nature de l'image rétinienne.
- Les facteurs physiologiques ou intrinsèques sont ceux qui dépendent du récepteur. Ces facteurs propres à l'œil conditionnent la qualité de focalisation du stimulus sur la rétine et son traitement à l'étage de réception et au-delà.
- Les facteurs psychologiques concernent la participation cognitive à la tâche demandée à l'observateur.
I - Facteurs extrinsèques
1 - La taille angulaire du test
Elle sert à définir l'acuité visuelle, selon SNELLEN, qui est utilisée en clinique. Le détail spatial à discriminer est mesuré par l'écart angulaire, exprimé en minute d'arc, sous lequel les détails du test peuvent être séparés. Plus l'angle (A) est petit, meilleure est l'acuité visuelle. La mesure généralement adoptée pour quantifier l'acuité visuelle est exprimée par l'inverse de cet angle V = 1/A.
Les échelles sont en graduation décimale, (à progression arithmétique), en fraction de SNELLEN et en échelle logarithmique. Cette limite de 1 mn d'angle est arbitraire, car l'acuité visuelle peut être supérieure à 10/10.
2 - Rôle de la luminance
Elle intervient pour le fond sur lequel le test est présenté d'une part, et pour l'environnement d'autre part.
La luminance de fond : lorsqu'elle augmente, l'acuité visuelle croît. La variation de l'acuité visuelle en fonction du logarithme de la luminance du fond de présentation se traduit par une courbe en forme de S. L'acuité visuelle croît pour atteindre des valeurs maximales autour de 100 cd/m2.
Pour assurer une adaptation stable, le fond éclairé doit être de grande taille. Constatation quotidienne : l'impossibilité de lire des petits caractères sous un faible éclairage, alors que cela devient aisé avec un éclairage intense, mais avec une limite à la finesse des détails qu'il est possible de discerner à l'œil nu, même en plein soleil, en raison des limites optiques de notre dioptre oculaire.
Quand les résultats sont reportés en échelle logarithmique aussi bien pour l'acuité visuelle en ordonnée qu'en abscisse pour la luminance d'après PIRENNE la croissance de l'acuité visuelle montre une discontinuité comme prévue par la théorie de la dualité de la rétine : la courbe à basse luminance (vision scotopique) correspond au fonctionnement des bâtonnets, la courbe supérieure aux cônes. Cette courbe manque un plateau ; l'acuité visuelle n'augmente pas plus avec l'accroissement de la luminance par phénomène d'éblouissement , si les mesures sont faites dans un environnement obscur.
À l'inverse, l'acuité visuelle atteint une valeur de 25/10 si l'ambiance lumineuse est égale ou supérieure à celle du fond. En fonction de ces résultats, les normes suivantes sont recommandées : la luminance de fond de présentation doit être comprise entre 150 et 650 cd/m2, dans une zone de confort qui est variable d'un sujet à l'autre en fait.La luminance de l'environnement ne doit pas dépasser de 25 % celle du fond ni lui être inférieure de plus de 10 %.
3 - Rôle du contraste
En clinique, théoriquement, la mesure de l'acuité visuelle se fait au contraste maximum.
Le contraste (C) est défini par le rapport :
C = Luminance de fond - Luminance du test / Luminance de fond
Théoriquement le contraste est maximum quand le fond de présentation du test est à une luminance maximale, alors que le test lui-même est à une luminance nulle. Même avec des caractères noirs sur fond blanc, un contraste de 100 % n'est pratiquement jamais atteint, car la réflectance des surfaces noires n'est jamais nulle. Une perte de 10 % est classique. Mais l'importance du contraste est surtout nette pour des tests de petite dimension c'est à dire pour des acuités élevées.
L'acuité augmente avec le contraste pour une luminance de fond donnée. Quand le contraste est réduit, il faut augmenter soit la taille du test, soit l'illumination de façon proportionnelle pour atteindre le même seuil.
4 - Forme du test
Elle permet de distinguer 3 modes d'évaluation de l'acuité, qui ne peuvent pas être considérés comme équivalents. Les optotypes mesurant une acuité visuelle angulaire explorent le pouvoir séparateur rétinien ; les optotypes mesurant une acuité visuelle morphoscopique font intervenir des facteurs corticaux. La facilité de reconnaissance n'est pas équivalente ; c'est avec les bonnes ou les très bonnes acuités que le pourcentage d'erreur est plus grand.Nous avons vu aussi qu'à éclairement égal, le réseau est plus facilement discriminé que l'anneau brisé, mais qu'aux luminances élevées c'est l'inverse, l'anneau est mieux perçu que le réseau.
Enfin un test est plus facile à reconnaître présenté isolément qu'en ligne avec d'autres tests, comme s'il y avait une sorte de concurrence visuelle.
5 - La couleur du test
Le jaune et le rouge donnent une meilleure acuité visuelle que le bleu comme fond lumineux. Cela est dû en partie à l'aberration chromatique qui rend l'œil myope sensible aux grandes longueurs d'onde.
6 - La distance de présentation
La distance de présentation est importante à respecter puisque les tests sont conçus pour être vus sous un angle déterminé.
Cette distance est de 5 mètres en France, 6 mètres ou 20 pieds dans les pays anglo-saxons, distances considérées comme optiquement l'infini, pour minimiser le facteur accommodatif.
7 - Le temps de présentation
La perception des formes ne se résume pas à une fonction optique pure. L'interprétation du test nécessite un temps minimum de présentation qui est de l'ordre du 1/10 seconde, le temps optimal est de l'ordre de 1 seconde.
II - Facteurs intrinsèques
1 - Les conditions dioptriques oculaires
La netteté de l'image rétinienne sur la rétine influence directement le niveau d'acuité visuelle. Cette qualité de l'image dépend des défauts optiques du dioptre oculaire.
A) Un vice de réfraction mal corrigé
L'acuité visuelle brute VB, c'est-à-dire sans correction, peut être prévue par la règle de SWAINE qui relie acuité (1/10) et amétropie (A) en dioptrie :
VB = 0,25 / A
Cette règle suppose que l'accommodation n'intervient absolument pas, et que le sujet ne peut pas avoir d'acuité supérieure à 10/10. Elle ne s'applique que pour des amétropies compensées entre 0,25 et 2,50 dioptries. Cette règle n'a donc qu'une valeur indicative pour déterminer la sphère de meilleure acuité visuelle.
B) Les aberrations chromatiques
La réfraction varie avec la longueur d'onde. Elle augmente pour les courtes longueurs d'onde (bleu) et diminue pour les grandes longueurs d'onde (rouge).
C) Les aberrations sphériques
La réfraction du dioptre oculaire est plus puissante en périphérie qu'au centre. Ainsi les rayons issus d'une source ponctuelle ne convergent pas en un seul point ; l'image d'une surface plane n'est plus plane.
Cette dispersion linéaire de la lumière provoque une diminution du contraste qui augmente avec le diamètre pupillaire.
D) La diffraction de la lumière
La lumière projetée à travers un orifice passe sans modification au centre mais est absorbée et retransmise sur les bords. Les fronts d'onde retransmis provoquent des interférences qui augmente la dispersion linéaire de l'image focalisée derrière l'orifice. L'image d'un point n'est pas ponctuelle ; elle prend un aspect circulaire appelé disque d'AIRY avec un centre circulaire et autour des anneaux sombres et clairs. Ce disque est d'autant plus large que la pupille est petite.
2 - Le diamètre pupillaire
C'est un facteur essentiel capable d'influencer 3 paramètres de la réception visuelle : l'éclairement rétinien, les aberrations sphériques, la diffraction. Quand la pupille a un diamètre inférieur à 3 mm, l'image se dégrade par diffraction, lentement d'abord puis rapidement ; mais le myosis augmente la profondeur de champ. À l'inverse, la mydriase, augmente l'éclairement rétinien, mais au-delà de 3 mm de diamètre pupillaire ; les phénomènes de diffraction altèrent la qualité de l'image rétinienne.
En pratique, un équilibre est obtenu, entre ces différents effets à actions contraires, pour un diamètre pupillaire de 2,4 mm. C'est pourquoi le diamètre optimal du trou sténopéique pour tester la fonction maculaire est de 2 mm.
3 - La topographie rétinienne
L'acuité visuelle en conditions photopiques décroît très rapidement lorsqu'augmente l'excentricité du point d'impact rétinien. En effet, les capacités de discrimination les plus élevées sont sous la dépendance des cônes fovéolaires. L'acuité visuelle angulaire telle qu'on la mesure en clinique teste la fonction des seuls cônes centraux sur 1 ou 2° avec un test de contraste maximum en ambiance photopique. Le degré d'acuité visuelle chute rapidement plus on s'éloigne de la fovéola de telle sorte qu'à 5° du centre de la macula, l'acuité visuelle est seulement le quart de l'acuité visuelle.
4 - L'âge
L'acuité visuelle photopique varie peu avec l'âge. Elle atteint son maximum entre 15 et 20 ans. Elle diminue ensuite, en raison du jaunissement du cristallin, du miosis et de facteurs neuronaux. Ainsi au-delà de 80 ans, une acuité de 5/10 peut être considérée comme normale, en dehors de toute affection oculaire. L'acuité mésopique est par contre rapidement affectée par les années. Elle passe de 7/10 à 30 ans à 5/10 à 40 ans.
5 - La vision binoculaire
Elle est classiquement meilleure que l'acuité monoculaire. Le gain est de 20 %.
III - Facteurs psychophysiques complexes
- La vitesse de perception est variable selon les sujets.
- L'influence de la typographie des optotypes, leur mode de présentation ont déjà été envisagés.
- L'expérience, la fatigue comme dans toute épreuve psychophysique influencent le seuil de détection.
- L'émotivité, l'hypoxie etc….
Quels sont les facteurs pouvant affecter la qualité de vision après chirurgie de l’œil ?
Chirurgie réfractive par Lasik
La qualité de vision après Lasik dépend surtout de la qualité optique résultant du remodelage de la surface cornéenne par la découpe du capot et la photoablation au laser excimer.
En pratique cette qualité optique peut être dégradée du fait :
- des aberrations optiques induites ou résiduelles
- de l’inadéquation de la zone optique à la pupille d’entrée
Les aberrations optiques comportent les éléments classiques de l’amétropie (myopie, hypermétropie ou astigmatisme résiduels) ainsi que les aberrations optiques dites « d’ordre supérieur » (HOA pour high order aberrations).
Pour simplifier on peut considérer que la vision d’un patient opéré de Lasik peut être altérée principalement du fait de 3 types d’aberrations d’ordre supérieur :
- la coma (ordre 3) liée à un éventuel décentrement de la zone optique, responsable d’un effet optique de « traînée » ou « bavure en queue de comète ».
- l’aberration sphérique (ordre 4) liée à l’asphéricité de la cornée résultante. En effet après correction myopique la cornée centrale est aplatie et les rayons passant par ce centre ne sont plus focalisés au même point (la fovéa) que ceux passant par la périphérie cornéenne en cas de pupille large. Ce décalage est responsable d’une myopie nocturne partielle, des halos lumineux et d’une réduction de la profondeur de champ aggravant une éventuelle presbytie débutante.
- les aberrations optiques plus complexes (ordre 5 et suivants) résultant d’une ablation irrégulière ou d’une multifocalité entraînant des phénomènes de polyplopie (dédoublement, superpositions, images fantômes)
La pupille d’entrée est tout simplement la projection (virtuelle) de la pupille au niveau du dioptre cornéen. Tous les rayons passant par la pupille d’entrée contribuent à la formation de l’image « fovéolaire » (ou extrafovéolaire en cas d’aberrations optiques). La taille de la pupille d’entrée joue un rôle déterminant dans l’impact des aberrations optiques d’ordre supérieur sur la qualité de vision du patient opéré. Il est de ce fait impératif que la zone optique apparente finale soit environ 0.2 mm plus grande que la pupille mésopique du patient.
L’inadéquation de la zone optique et de la pupille d’entrée résulte le plus souvent
- d’une pupille mésopique trop large (altération de la vision nocturne chez la femme jeune, ou en cas de traitement à effet secondaire anticholinergique)
- d’une zone optique trop étroite (forte myopie, hypermétropie, cornée mince, décentrement)
Les facteurs de risque de dégradation de la qualité de vision en postopératoire sont donc clairement définis :
- Aberrations optiques d’ordre supérieur préopératoire élevées ( rms HOA > 0.50 µm, 28% des patients)
- Pupilles mésopiques larges (plus de 6 mm, 42% des patients)
- Limitation intrinsèque de la taille de la zone optique (cornée mince, amétropie forte)
Chirurgie réfractive par implant phake
en cours de rédaction
Chirurgie du cristallin et de la cataracte
en cours de rédaction
Chirurgie de la surface oculaire
en cours de rédaction
