Applications ophtalmologiques de l'optique adaptative

par Marie Glanc

Thèse de doctorat en Physique. Optique et photonique

Sous la direction de Pierre Léna.

Soutenue en 2002

à Paris 11 .


  • Résumé

    J'ai réalise au cours de ma thèse un montage permettant l'obtention d'images à haute résolution de la rétine d'yeux emmétropes. Il consiste en une camera de fond d'oeil dans laquelle opère une optique adaptative, c'est-à-dire un système asservi autorisant la correction "en temps réel" des déformations des fronts d'onde émergeants de l'oeil. En effet, même lorsque les yeux étudiés sont de bonne qualité optique, différents phénomènes viennent dégrader la qualité des images de rétine, empêchant l'ophtalmologiste de visualiser certaines structures fines. Parmi ceux -ci, on note en particulier les fluctuations rapides du processus d'accommodation, qui engendrent des variations du plan de mise au point dans la rétine. La conception du système a nécessité une étude poussée des aberrations engendrées dans les yeux emmétropes (absence de port de verres correcteurs), ainsi que des mesures photométriques complexes afin de respecter scrupuleusement les normes de sécurité oculaire. Une dizaine de sujets ayant une bonne vision et placés en mydriase ont été examinés. Seul un petit nombre d'entre eux possédait des défauts oculaires suffisamment faibles pour que ceux-ci demeurent en deçà des capacités de correction du miroir déformable disponible. Des images de photorécepteurs corrigées par optique adaptative ont été obtenues, présentant des informations presque jusqu'à la limite de diffraction d'une pupille dilatée (à 7 mm, diamètre i de la tache de diffraction égal à environ 1,6 mM à une longueur d'onde de 550 nm). Le rapport signal à bruit sur les images est limité par les contraintes de sécurité oculaire, mais est suffisant pour obtenir des informations à haute fréquence spatiale lors de l'enregistrement d'une seule courte-pose (7 ms). Des développements futurs, impliquant l'utilisation d'un miroir déformable plus performant mèneront à une meilleure qualité de correction ainsi qu'à l'étude d'un plus grand nombre d'yeux. Appliquer l'Optique Adaptative à l'ophtalmologie doit donner accès à des informations nouvelles permettant de comprendre le fonctionnement de la rétine humaine vivante. Cette technique peut être utile également pour guider les gestes des chirurgiens, en autorisant la visualisation d'images précises de détails fins du fond de l'oeil. Enfin, d'autres applications ambitieuses sont prévues, incluant des systèmes permettant d'obtenir à terme une cartographie haute résolution à 3 dimensions de la rétine.

  • Titre traduit

    Applying adaptative optics to ophtalmology


  • Résumé

    I realised a setup allowing to take high resolution images of emmetropic eye's retinas. It is composed of a fundus camera coupled with an adaptive optics system (i. E. A servo system which allows a real-time correction of the emerging wavefront's aberrations). Indeed, even when the assessed eyes are of good optical quality, various phenomenons induce blurring of the retinal images, so that ophtalmologists are not able to resolve small details on it. Among them, one can mention accommodation's fluctuations, which generate variations of the focusing plane's position inside of the retina. Conceiving the setup implied a study of the aberrations in emmetropic eyes, as also photometric measurements to respect ocular safety. About ten subjects having good vision and with dilated eyes were assessed. Only a small number showed sufficiently small aberrations so that a good quality correction could be achieved. Corrected images were obtained on one of them, presenting informations almost up to the diffraction limit (for a 7 mm diameter pupil, the Airy spot diameter is about 1. 6 mM at a 550 nm wavelength). Although the illuminating flux was limited by safety constraints, signal-to-noise ratio (of about 6, assuming a contrast of ca. 0. 3 for the photoreceptors) is sufficient to avoid co-adding of corrected images, a method inevitably leading to a loss in resolution. The exposure time was ca. 7 ms. Future developpements, involving the use of an upgraded deformable mirror will lead to a better correction quality as also to the assessement of more subjects. Applying adaptive optics to ophtalmology will provide new information about understanding the basic properties of the living human retina. Adaptive optics may be also useful for clinical applications, as retinal diagnosis and surgery, by providing high resolution images of small details. A special field of interest is the coupling of adaptive optics with other techniques like optical coherent tomography to reach three-dimensional micrometer resolution.

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Informations

  • Détails : 241 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)76
  • Bibliothèque : Institut d'optique Graduate school. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
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