L’OCT à domaine spectral

1.3.2.1. Fonctionnement

Le concept de l’utilisation de l’interférométrie spectrale, soit l’exploitation des interférences intervenant entre plusieurs ondes a été proposé par Fercher et coll. en 1995 (67). Le SD-OCT étudie les fréquences des rayons réfractés au lieu de leur temps de trajet comme le faisait le TD-OCT. L’appareil utilise une source lumineuse de grande largeur spectrale et son système d’acquisition comporte un spectromètre constitué d’un réseau de diffraction et d’une caméra CCD linéaire qui permet de surveiller l'extérieur des yeux et d’aider à analyser l'alignement (65, 68). Une schématisation du système est présentée dans la figure 6.

Figure 6 : Le système SD-OCT.

(Source : Sacchet, D., 2010 (68))

Les rayons lumineux provenant de la source de lumière sont transmis le long de deux chemins optiques : un menant à l’échantillon (l’œil), et un chemin de référence dont le miroir est fixe contrairement au TD-OCT.

Le spectromètre mesure simultanément plusieurs longueurs d'onde de la lumière réfléchie par les miroirs et provenant des 2 chemins optiques, et utilise la transformation de Fourier pour résoudre les signaux d’interférence (65, 68).

1.3.2.2. Qualité des mesures et reproductibilité

1.3.2.2.1. Artéfacts

Les améliorations des dispositifs de SD-OCT mentionnées plus haut, soit des vitesses de balayage accrues et une résolution supérieure, présentent un avantage supplémentaire : elles permettent d’obtenir des scans de densité plus élevée et présentant une diminution des artéfacts dus aux mouvements (69). Ho et coll. ont comparé les mesures effectuées au niveau maculaire avec plusieurs dispositifs de SD-OCT (dont le Cirrus HD-OCT) avec celles effectuées avec le Stratus OCT, un TD-OCT, chez des yeux présentant diverses pathologies oculaires. Le Cirrus HD-OCT a obtenu le plus bas pourcentage de scans présentant des artéfacts en tous genres (variation de 68,5 % à 90,6 % pour l’ensemble des appareils ; 73,8 % avec le TD-OCT) et le plus bas pourcentage de scans présentant des valeurs d’épaisseur fovéale incorrectes et cliniquement significatives (variation de 11,1 % à 45,2 % pour l’ensemble des appareils). Il est à noter que lors de cette dernière évaluation, le plus haut taux d’erreurs a été obtenu avec le Stratus OCT (TD-OCT) (70). Dans leur étude, Giani et coll. ont évalué les protocoles standards de mesure d’épaisseurs au niveau maculaire chez des yeux normaux et pathologiques. Le pourcentage d’examens affectés par au moins une erreur dans la segmentation de la rétine était plus élevé avec le Stratus OCT (TD-OCT) qu’avec le Cirrus HD-OCT (SD-OCT) (26,61 % vs 8,2 %) et les erreurs dans la détermination automatique des limites de la rétine étaient significativement moins nombreuses avec le Cirrus (p < 0,001). Le taux d’erreurs observées dans un scan individuel était significativement plus faible avec le Cirrus (SD-OCT) qu’avec celui du Stratus (TD-OCT) (p < 0,001) (71).

1.3.2.2.2. Reproductibilité

Il a été démontré que la reproductibilité du SD-OCT est supérieure à celle du TD-OCT (72, 73). Les résultats de quelques études conduites chez des patients atteints de différents types d’affections oculaires ainsi que chez des sujets mineurs (74-77) sont détaillés dans le tableau 2. Ils témoignent de la grande reproductibilité des tests effectués plus spécifiquement avec le Cirrus HD-OCT (SD-OCT) en comparaison avec le Stratus OCT (TD-OCT).

Tableau 2 : Résultats d’études évaluant la reproductibilité du Cirrus HD-OCT.

Les résultats des études présentées dans cette section démontrent que le Cirrus HD-OCT (SD-OCT) faisait partie des meilleurs instruments d’OCT disponibles et validés lors de l’instigation de ce projet de recherche. Il demeure d’ailleurs, à ce jour, un des SD-OCT les plus utilisés dans le monde. La forte reproductibilité des résultats, la diminution des erreurs de segmentation de la rétine chez des yeux présentant des pathologies oculaires et la diminution des erreurs dues aux mouvements favorisent l’obtention de données de qualité chez des patients ataxiques. Ceux-ci présentant une occurrence de mouvements oculaires involontaires plus importante que les individus sains, auxquels peuvent s’ajouter des épisodes de spasmes musculaires chez les patients les plus atteints, il était important de pouvoir réaliser les tests d’imagerie avec la durée d’acquisition la plus brève possible sans sacrifice dans la qualité/fiabilité des mesures.

Références population Devis de l'étude - Paramètres OCT mesurés

Principaux résultats et conclusions en lien avec la reproductibilité du Cirrus HD-OCT Forooghian 2008 réf.77 Patients diabétiques présentant un œdème maculaire cliniquement significatif

Transversale; Comparaison avec un TD-OCT (Stratus) - Mesures d'épaisseurs et de volume maculaires

Le Stratus et le Cirrus ont tous 2 démontré une grande reproductibilité intra- séance des mesures, avec des CR < 19 et 21 μm respectivement, des CV respectifs < 3,2% et 2,9% et des ICC respectifs > 0,92 et 0,83. Si ces systèmes ne peuvent pas être utilisés de manière interchangeable , ils apparaissent tout aussi fiable pour générer des mesures maculaires pour la pratique clinique et la recherche.

Leung 2009 réf.78

Sujets sains et patients atteints de glaucome

Prospective transversale; Comparaison avec un TD-OCT (Stratus) - Mesures d'épaisseurs de la RNFL

Le CR intra-séance du Cirrus HD-OCT variait entre 5,12 et 15,02 µm, et le CR inter-séances entre 4,31 et 22,01 µm. Le Cirrus HD-OCT a démontré une variabilité dans les mesures inférieure à celle du Stratus OCT, avec des différences significatives principalement au niveau des mesures d'épaisseurs des quadrants horaires de la RNFL.

Parravano 2010 réf.79

Patients atteints de dégénérescence maculaire liée à l'âge (forme exsudative)

Transversale - Mesures d'épaisseurs maculaires (centrale et sectorielles)

Le CR était de 42,4 µm (10,5%) pour la CST et variait entre 12,1 µm (3,7%) et 41,8 µm (11,4%) pour les mesures sectorielles. Suite à l'exclusion des yeux pour lesquels des erreurs de segmentation de la rétine ont été observées (6/49; 12,24%), les valeurs révisées du CR étaient de 26,1 µm (8,1%) pour la CST, avec des variations de 10,3 µm (3,8%) à 30,2 µm (8,3%) pour les mesures sectorielles. Dans l'ensemble, le Cirrus présente une bonne variabilité test-retest lors des analyses des épaisseurs maculaires centrales et sectorielles, avec une faible incidence d'artefacts.

Altemir 2013 réf.80

Sujets sains mineurs Prospective transversale - Mesures d'épaisseurs de la RNFL et mesures maculaires

les CV intraobservateur des mesures de la RNFL variaient entre 2,24% et 5,52%, et celui de la CST était de 0,97%. Un ICC > 0,8 a été obtenu pour tous les paramètres. Le CV interobservateur variait de 2,23% à 5,18% pour les mesures de RNFL, et était de 0,82% pour la CST.L'ICC était > 0,75. Tous les paramètres évalués étaient hautement reproductibles, et la répétabilité était légèrement meilleure chez les enfants âgés de 10 ans que chez ceux de moins de 9 ans.

OCT: Tomographie par cohérence optique, TD-OCT: appareil utilisant un mode de détection dans le domaine temporel, CV: coefficient de variation,CR: coefficient de répétabilité, ICC: coefficient de corrélation intra-classe.

1.3.2.3. Visualisation des couches rétiniennes à l’aide de l’OCT

L’OCT permet de réaliser une « biopsie optique » de la rétine, les différentes couches cellulaires étant bien délimitées sur les images obtenues (78). La figure 7 permet de comparer la délimitation des couches sur une image d’OCT (A, C) avec celle observée sur une coupe histologique de la rétine (B).

Figure 7 : Comparaison de la délimitation des couches rétiniennes d’un sujet sain observée avec l’OCT à

celle obtenue sur une coupe histologique. A. Coupe transversale de la macula à l’OCT. B. Visualisation par microscopie optique de la macula et de la fovéa humaines suite à une coloration au bleu azur II de méthylène (méthode de Richardson) ; le trait = 100 µm. C. Image de la macula et du disque optique obtenue par OCT. ELM : Membrane limitante externe ; GCL : Couche de cellules ganglionnaires ; ILM : Membrane limitante interne ; INL : Couche nucléaire interne ; IPL: Couche plexiforme interne; IS/OS : Jonction entre les segments internes et externes des photorécepteurs (cônes et bâtonnets) ; ONL : Couche nucléaire externe ; OPL: Couche plexiforme externe; NFL : Couche de fibres nerveuses rétiniennes ; RPE : Épithélium pigmentaire.

(Sources :

http://meditec.zeiss.com/content/dam/Meditec/downloads/pdf/Cirrus/Cirrus_Education_View_Retinal_Layers_li nk.pdf (A) ; Milam et coll., 2006 (58) (B) ; http://www.zmpbmt.meduniwien.ac.at/index.php?id=320&L=1 (C))

1.3.2.4. Protocoles d’acquisition du Cirrus HD-OCT

Le logiciel intégré dans l’appareil contient différents protocoles d’acquisition et d’analyse de données d’examens effectués sur les 2 yeux. Ces protocoles d’acquisition et d’analyse permettent de générer des cubes de données à travers des grilles de 6x6 mm2 _{de côté. Les principaux sont les protocoles « Macular}

Cube » (Cube maculaire) 512 x 128 ou 200 x 200 et « Optic Disc Cube » (Cube papillaire) 200 x 200 (le premier chiffre correspondant au nombre de lignes d’examen horizontal, et le deuxième au nombre d’examens axiaux). Le protocole « Optic Disc Cube » 200 x 200 fournit les évaluations de la couche de fibres nerveuses rétiniennes (RNFL) et de la tête du nerf optique (ONH). Les examens du cube maculaire fournissent une évaluation qualitative et quantitative de la rétine. L’algorithme de segmentation du système calcule à partir des images obtenues les données d’épaisseur des paramètres rétiniens (65, 79). Les valeurs calculées sont comparées aux données de sujets de même âge contenues dans une base de données normative d’adultes seulement intégrée au logiciel (65).