Recherche en ophtalmologie : publication dans Nature Report d’une étude d’IA qui pourrait révolutionner l’utilisation des appareils de mesure objective de la réfraction

Un auto-réfractomètre fournit d’abord à l’examinateur une estimation de la correction à prescrire, mais une vérification subjective est nécessaire et suppose la coopération active et précise du patient. Pour les patients présentant des défauts complexes de la réfraction, l’appréciation du "je vois mieux" ou du "je vois moins bien" avec les verres d’essai montre parfois ses limites.

De fines imperfections optiques, non mesurables par les auto-réfractomètres car non corrigibles en lunettes, peuvent toutefois influer sur cette appréciation subjective.
Seuls les instruments appelés "aberromètres" permettent d’établir une cartographie détaillée des défauts optiques résiduels qui entachent les yeux humains même bien corrigés en lunettes. A partir du recueil de plusieurs milliers de relevés aberrométriques et leur étude au moyen d’une classification originale des aberrations optiques, des algorithmes d’IA ont permis d’accroître la qualité de la prédiction de la réfraction subjective et comparer l’influence de groupes d’aberrations spécifiques sur la meilleure correction à prescrire.

L’innovation apportée par cette découverte d’algorithmes robustes de prédiction de la réfraction est majeure.
Elle pourrait améliorer la précision des mesures fournies par les équipements de mesure en ophtalmologie plus particulièrement destinés à déterminer la correction optimale des yeux humains.

L’examen de la réfraction permet de caractériser et de mesurer l’importance d’un défaut optique, myopie, astigmatisme, hypermétropie. Ces anomalies de la réfraction sont regroupées sous le terme d’amétropie (l’unité de mesure de l’importance d’une amétropie est la dioptrie). La mesure de ces anomalies de la réfaction se fait par un auto-réfractomètre, le patient fixe une mire dans un oculaire que le médecin déplace successivement sur chaque œil.

L’examen par un aberromètre fournit un relevé beaucoup plus exhaustif des caractéristiques optiques propre à chaque œil. Un faisceau infrarouge est émis puis recueilli par l’instrument après réflexion sur la rétine et traversée des milieux oculaires. En plus d’estimer la puissance du défaut optique à corriger en lunettes, l’aberromètre permet de caractériser et quantifier des aberrations optiques résiduelles qui affectent avec des degrés variables les yeux humains et que l’on regroupait auparavant sous le vocable d’« astigmatisme irrégulier ». Ces mesures très précises ont toutefois une limite, les aberromètres ayant initialement été conçus et étalonnés pour caractériser des  instruments comme les télescopes ou objectifs photographiques, mais pas  les yeux humains.  Si ces mesures s’avèrent assez précises pour la majorité des patients, leur interprétation selon les modalités établies pour les sciences instrumentales sont source de confusion chez les patients présentant, par exemple, d’importants astigmatismes irréguliers.

"Pour pallier ce problème, j’ai démarré un travail il y a une dizaine d’années dans le cadre de ma thèse en mathématiques appliquées qui repose sur la mise au point d’une technique de décomposition analytique originale des aberrations optiques des yeux humains. Cette méthode permet une distinction plus pertinente de ce qui relève de la correction en lunette (myopie, astigmatisme, etc.) de ce qui n'en relève pas (astigmatismes dits irréguliers)" souligne le Dr Damien Gatinel, chef de service d’ophtalmologie à l’Hôpital Fondation Rothschild.  On peut ainsi mieux étudier l’influence d’un de ces contingents sur l’autre.

"En utilisant des algorithmes performants de machine learning, nous avons pu isoler l'influence de fines imperfections optiques inhérentes aux systèmes biologiques comme les yeux sur la meilleure correction subjective avec des lunettes. Les applications de cette étude concernent la compréhension et la prédiction de la correction subjective des défauts optiques par l'analyse détaillée des propriétés optiques de l'œil humain, et plus particulièrement tout ce qui gravite autour de la réfraction, de l'IA et de la télémédecine" ajoute le Dr Guillaume Debellemanière, ophtalmologue à l’Hôpital Fondation Rothschild. 

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