Le FDT, nouveau champ visuel

Introduction

Le FDT, ou Frequency Doubling Technology, est une nouvelle technique destinée à l'étude des champs visuels et principalement utilisée pour le dépistage des glaucomes.

Elle présente différentes qualités, une réalisation rapide, une bonne sensibilité et une bonne spécificité. Le FDT devient ainsi un apport très utile pour l'ophtalmologiste. L'utilisation de ce champ visuel automatisé ne dispense pas d'un examen ophtalmologique complet car diagnostiquer un glaucome ne repose pas sur un examen complémentaire unique, mais sur un ensemble de données.

Nous évoquerons brièvement les techniques complémentaires d'examen des champs visuels automatisés (SWAP, HPRD et MAP).

Définition

Le professeur Béchetoille définit bien ce qu'est le FDT:

"La périmétrie FDT (technologie de doublage de fréquence) est un nouvel appareil de mesure du champ visuel qui utilise un phénomène d'illusion optique créé par la superposition de la projection d'une grille de barres verticales blanches et noires sinusoïdales de basse fréquence spatiale (0,25 cycles par degré) et de haute fréquence temporelle, papillotantes (Flicker) (25Hz). Il se produit alors un phénomène d'illusion appelé doublage de fréquence car les barres verticales apparaissent deux fois plus nombreuses. Cette illusion est engendrée par un sous-ensemble de cellules ganglionnaires (My) de la voie magnocellulaire (cellules M). Celles-ci possèdent des fibres axonales de grand diamètre qui seraient atteintes électivement et précocement lors de la maladie glaucomateuse."

+ donne

Dans la rétine, on décrit 2 groupes de cellules ganglionnaires dont les axones sont les fibres nerveuses rétiniennes.

Le groupe majoritaire se projette sur les couches parvocellulaires du noyau géniculé latéral. Ces cellules sont appelées parvocellulaires ou P-cells (cellules P). Elles ont des axones de petit diamètre et une conduction lente des influx nerveux. Elles répondent principalement à des stimuli à haute fréquence spatiale (petits objets et détails) et à basse fréquence temporelle (mouvements lents ou basses vitesses de flicker). Différentes catégories de ces cellules sont concernées dans la vision des couleurs, l'acuité visuelle et la perception des formes.

L'autre groupe de cellules ganglionnaires se projette dans les couches magnocellulaires du noyau géniculé latéral. Elles sont appelées fibres magnocellulaires ou M-cells (cellules M). Elles ont des axones de grand diamètre et présentent une conduction rapide. Ces cellules M constituent 15% du nombre total de cellules ganglionnaires de la rétine. Elles répondent bien aux fréquences spatiales basses (grands objets et motifs larges) et aux hautes fréquences temporelles (alternance rapide de motifs (flicker) ou changement rapide du stimulus). Les M-cells sont ainsi la principale réponse aux mouvements et flickers rapides.

Un sous-groupe des cellules M correspond aux cellules My qui ne représentent que 25% de l'ensemble des cellules M. Ces cellules sont sensibles aux altérations glaucomateuses et rétiniennes. Elles ont une réponse non-linéaire au contraste. Ce sont elles qui seront étudiées en FDT, par un stimulus ayant une faible fréquence spatiale de 0,25 cycles par degré, avec une fréquence temporelle élevée de 25Hz de changement de contraste (flicker). Les barres verticales noires deviennent blanches et inversement, toutes les 20 millisecondes. Apparaît alors une illusion d'optique qui nous fait voir le double de barres qu'il n'y a en réalité. Dans l'exemple ci-dessus on a l'impression qu'il y a 6 barres noires et 6 barres blanches, alors qu'il n'y a qu'un changement d'un motif par un autre. C'est ce qu'on appelle le doublage de fréquence (frequency doubling).

Ces cellules My étant altérées en cas de maladies rétiniennes, il sera nécessaire d'augmenter nettement le contraste pour que le malade les voie.

On trouve beaucoup plus d'informations dans l'article princeps de Maddess et Henry en 1992: Performance of nonlinear visual units in ocular hypertension and glaucoma (fichier pdf, en anglais, de 344 kilos).

Dans le programme C-20, le stimulus est présenté dans le secteur central de 5 degré, ainsi que dans les 16 zones périphériques de 10 degrés chacune. Le test de seuil (threshold) consiste à déterminer quel est le contraste minimum qui déclenche une réponse du patient, pour chacun des carrés. Si le stimulus est détecté, son contraste sera diminué pour la présentation suivante. S'il n'est pas détecté, le contraste sera augmenté pour la présentation suivante. Cette tactique en escalier est appelée Modified Binary Search ou MOBS. Le temps d'examen pour un programme C-20 de seuils est de 4 à 5 minutes.

Chaque stimulus est présenté pendant 720 millisecondes au maximum. Pendant les premières 160 millisecondes le contraste augmente progressivement jusqu'au seuil prévu, si le test n'est pas vu, 400 millisecondes sont disponibles pour augmenter le contraste, puis pour revenir à 0 dans les 160 dernières millisecondes. Cela évite les brusques changements de contraste.

Les programmes

L'appareil propose deux tests de dépistage C-20 et C-30 supraliminaires et donne des résultats en 4 niveaux de gris et en moins d'une minute.

Il existe un test de dépistage C-20-1 qui doit être perçu par 99% de la population, à haute spécificité (il classe rarement une personne normale comme ayant un champ visuel anormal). Sa sensibilité est modérée car il peut laisser passer de légers déficits glaucomateux.

Il existe un test de dépistage C-20-5 qui doit être perçu par 95% de la population, et a, en revanche, une haute sensibilité pour la détection des déficits campimétriques légers, mais sa spécificité n'est pas aussi bonne que le C-20-1.

Deux tests de seuils, de bien meilleure qualité, sont aussi proposés, C-20 et N-30 utilisant une stratégie de seuils en escalier, avec calcul des indices MD (Mean Deviation) et PSD (Pattern Standard Deviation). L'indice MD correspond à la sensibilité moyenne du champ visuel, en comparaison avec une population considérée comme normale. Un chiffre positif indique que l'individu présente une sensibilité supérieure à la moyenne de la population, et un chiffre négatif qu'il est en dessous. L'indice PSD correspond à la somme des irrégularités du champ visuel. La courbe obtenue est en principe une courbe régulière car toute zone irrégulière correspond à des altérations localisées du champ visuel.

Les faux positifs sont testés pour détecter les patients qui appuient sur le bouton même quand ils ne voient rien ("trigger happy patient").

Les faux négatifs correspondent aux stimuli vus pour lesquels le patient n'a pas appuyé sur le bouton.

Les erreurs de fixation sont décelées par un test dans le scotome physiologique (tache de Mariotte).

L'effet Troxler est peu important en principe. Ce phénomène correspond à la disparition de la perception des zones périphériques, lorsqu'on fixe intensément devant soi. Pour le faire disparaître, il suffit de cligner une fois, ou de bouger un peu le regard. Ce "Troxler effect" ou "Troxler peripheral fading"est plus important dans la réalisation des champs visuels traditionnels, manuels ou automatisés. Ignaz Paul Vital Troxler (1780-1866) a décrit ce phénomène en 1804.

Les avantages

Le test est rapide, aux alentours de une minute pour le dépistage et 5 mn pour les seuils.

Il n'est pas gêné par la dimension de la pupille. On peut l'utiliser sans correction de -7 dioptries à +7 dioptries.

Les inconvénients

Il est pratique pour un dépistage des lésions du glaucome mais semble peu apte à diagnostiquer des scotomes précoces des DMLA, ou certaines anomalies de neuro-ophtalmologie car le méridien vertical est mal exploré (4).

Le champ est divisé en 17 ou 19 secteurs, à comparer au 50 ou 75 zones explorées en périmétrie standard blanc sur blanc (white-on-white). La résolution spatiale n'est pas assez bonne pour suivre les patients qui n'ont que des déficits très modérés. On évoque une version plus complète de l'appareil avec un nombre supérieur de zones explorées.

Résultats

Le professeur Béchetoille retrouve une sensibilité de 86% et une spécificité de 98% par rapport au test de seuils du périmètre automatique classique Humphrey Field Analyser 30-2.

Une équipe milanaise (1) a évalué les performances de la périmétrie bleu-jaune et de la technologie double fréquence pour la détection des anomalies de l'épaisseur des fibres du nerf optique chez les sujets présentant une hypertension oculaire. Vingt-cinq patients ont participé à ce travail. Une différence statistiquement significative a été observée entre les résultats des deux méthodes testées: "La FDT semble plus sensible dans la détection des pertes de fibres nerveuses focales que la périmétrie en bleu-jaune."

Une autre équipe (2) a comparé les résultats chez 30 patients glaucomateux et 30 patients présentant une hypertension oculaire. Dans le groupe glaucome, les résultats sont comparables, mais dans le groupe hypertension oculaire, le FDT est plus sensible et détecte mieux et plus précocement les anomalies.

Un exemple de comparaison, dans un glaucome:

Voici une autre comparaison entre un champ visuel automatisé traditionnel et le tracé du FDT.

Champ visuel automatique classique Seuils

FDT supraliminaire

Scotomes dus à un glaucome évolué
Comparaison des deux examens chez un même patient

Bien que ce ne soit pas son domaine de prédilection, on peut utiliser le FDT dans d'autres pathologies. Ici le dépistage d'une patiente qui se plaignait de troubles variés qui correspondaient en fait à une hémianopsie bi-temporale consécutive à un adénome hypophysaire important.

Actuellement (janvier 2003) différentes technologies sont évaluées par l'American Academy of Ophthalmology (3) pour l'étude des champs visuels automatisés:

• short wavelength automated perimetry (SWAP),
• frequency doubling technology perimetry (FDT),
• high-pass resolution perimetry (HPRP), et
• motion automated perimetry (MAP).

Elles permettent des temps d'examen plus courts (en dehors du SWAP), et une meilleure performance de la part des patients.

Conclusions de l'étude:

• "La short wavelength automated perimetry (SWAP) a détecté des pertes de champ visuel plus tôt que la périmétrie automatisée standard à seuils, avec une sensibilité et une spécificité d'environ 88% et 92% respectivement. Cependant, c'est un long test, sensible au trouble des milieux, et qui a plus de fluctuations à long terme que la périmétrie standard à seuils, ce qui rend difficile l'évaluation précise de la progression de la maladie.
• Quand on la compare à la périmétrie automatisée standard à seuils, la périmétrie à doublage de fréquence (FDT) montre une sensibilité et une spécificité supérieure à 97%, pour détecter les glaucomes modérés et avancés, et une sensibilité de 85% et une spécificité de 90% pour les glaucomes précoces. Comme la périmétrie FDT a un temps de réalisation bref et n'est pas influencée par le trouble des milieux et la taille de la pupille, elle peut être un outil efficace de dépistage.
• Lors des études longitudinales, la high-pass resolution perimetry (HPRP) fut plus efficace que la périmétrie automatisée standard à seuils dans le suivi des altérations progressives dues au glaucome, avec une détection plus précoce de 12 mois en moyenne, pour 54% des patients étudiés.
• La motion automated perimetry (MAP) a démontré ses qualités dans la détection précoce des déficits glaucomateux lors d'une étude longitudinale. Les études par SITA (Swedish interactive threshold algorithm) ont mis en évidence une plus grande sensibilité et reproductibilité, et moins de variabilité entre examens, par rapport à la périmétrie automatisée standard à seuils, et une réduction du temps d'examen de 50%. Une étude comparant la périmétrie automatisée standard à seuils, le SITA et le SITA rapide, trouva une sensibilité de 95% pour les 2 premières techniques et 93% pour le SITA rapide.

Des études de suivi sur le long terme sont nécessaires pour évaluer les possibilités de ces techniques à détecter la progression du glaucome au fil du temps."

Conclusion

Les glaucomes représentent un groupe de maladies très fréquentes et parfois difficiles à diagnostiquer et à traiter.

Nous avons évoqué ici une nouvelle technique d'examen qui ne peut que compléter les éléments indispensables que sont l'interrogatoire du patient, l'examen ophtalmologique complet, la mesure de la pression intraoculaire, la pachymétrie dans certains cas, l'étude du champ visuel conventionnel manuel ou automatique, en blanc ou en bleu-jaune, l'examen de la papille et la mesure du cup/disk pour ne citer que les principaux points.

Le FDT est un bon appareil mais il ne faut pas espérer diagnostiquer un glaucome en moins d'une minute, après avoir appuyé sur le bouton on/off de l'appareil. L'ophtalmologiste interprètera les résultats recueillis, fera la synthèse et pourra ainsi conseiller le patient sur le traitement éventuel adapté et la surveillance à envisager.

Liens

Courte documentation d'Humphrey (filiale de Zeiss) à propos du FDT (fichier pdf, en anglais, de 588 kilos)

Historique du périmètre FDT par l'inventeur de la technique, l'Australien Ted Maddess

Un article de l'American Academy of Ophthalmology: New Perimetry Devices Promise Earlier Detection (SWAP and FDT)

Bibliographie

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