Une des applications de l’échographie médicale est celle de l’ophtalmologie qui pose de nombreux problèmes spécifiques liés en partie à la faible dimension de l’oeil et à la précision importante que requièrent les mesures intraoculaires. En effet, avec le développement de la chirurgie réfractive qui regroupe ensemble des techniques capables de corriger les erreurs de réfraction et l’avènement des implants intraoculaires, le chirurgien ophtalmologiste est amené à surveiller la tolérance et les effets secondaires de ces implants sur les structures du segment antérieur. L’échographie à haute fréquence apporte la résolution suffisante pour cette tâche. Cependant, le développement de l’échographie 3D permet une extension des applications ophtalmologiques notamment pour le dimensionnement des implants en préopératoire. La modélisation 3D du segment antérieur permet d’étudier le comportement des implants et surtout de dessiner à terme un implant « sur mesure » pour le patient. C’est dans ce contexte que nous présentons une méthode originale de segmentation et de reconstruction 3D du segment antérieur par échographique haute fréquence en utilisant l’ajustement de modèles 3D. Nous utilisons un système échographique 3D de type main-libre, composé d’une sonde échographique haute fréquence, et d’un module de localisation actif comprenant une caméra et des marqueurs infrarouges. Ce système échographique 3D nous permet d’obtenir des images avec des informations de positionnement dans l’espace tridimensionnel associées. Nous avons ainsi pu mettre en place toute une chaîne d’acquisitions et de traitements des images échographiques. Nous créons, à partir d’images échographiques du segment antérieur oculaire, des modèles de référence 3D réalistes. Nous proposons ainsi une méthode d’ajustement de modèles 3D de référence sur des données 3D échographiques via l’utilisation de l’algorithme de recalage ICP. Nous avons également sélectionné et adapté différentes méthodes pour l’évaluation de l’approche de reconstruction proposée. Ces méthodes permettent de mettre en valeur la précision de ces reconstructions. / Ophthalmology is one of the clinical application fields of ultrasound imaging, for which numerous specific issues arise, related in part to the eye’s small anatomical dimensions combined with the high level of accuracy requirements associated with intraocular measurements. Indeed, since the development of refractive surgery including all the techniques dedicated to the correction of refractive errors, as well as the emergence of intraocular lens (IOL), ophthalmic surgeons have to monitor overall acceptance as well as secondary effects related to these implants on the structures of the anterior eye segment. High frequency ultrasound imaging provides the required spatial resolution for this task. However, the development of 3D ultrasound imaging allows for the development of new applications in ophthalmology, for instance pre-operative dimensioning of the lens. 3D modelling of the anterior eye segment therefore allows studying the IOL behaviour and may help designing future personalized IOL tailored for each patient. Within this context, we present an original 3D segmentation and reconstruction method based on 3D models registration, dedicated to the anterior eye segment acquired in high frequency ultrasound imaging. We used a 3D ultrasound free-hand acquisition system, composed of a high frequency ultrasound probe and a localization module based on a camera and infrared markers. This 3D ultrasound system provides images along with associated 3D spatial positioning information. We were therefore able to develop an entire ultrasound images acquisition and processing chain. This allowed us creating realistic reference 3D models from sequences of ultrasound images of the anterior eye segment. We thus propose a method based on the iterative closest point (ICP) algorithm for the registration of the 3D reference models to 3D ultrasound acquired data. We have also selected and adapted various methods for the evaluation of the proposed reconstruction process. These methods highlight the accuracy of the obtained reconstructions.

L'orientation des lentilles sclérales devient extrêmement importante pour maximiser la stabilité et la vision chez des patients qui portent des lentilles ayant une face antérieure torique. Les techniques cliniques actuelles pour déterminer la rotation d'une lentille sclérale impliquent l'utilisation de lentilles diagnostiques; cependant, ces méthodes nécessitent beaucoup de temps de chaise pour obtenir un ajustement optimal. Des appareils novateurs existent maintenant pour évaluer la forme de la surface oculaire et peuvent s’avérer utiles pour prédire la rotation des lentilles sclérales et augmenter l'efficacité globale des ajustements. Le but de cette étude comparative et randomisée était d'évaluer la rotation des lentilles sclérales en se basant sur des valeurs fournies par deux topographes. Quinze participants ont été recrutés et leurs deux yeux ont été imagés à l'aide de deux topographes: le Eye Surface Profiler (ESP) et le Cornea Sclera Profile (CSP). Les participants ont ensuite été ajustés avec la lentille OneFit MED dans un oeil et la Zenlens dans l'autre. La rotation de chaque lentille a été évaluée à l’aide de la lampe à fente et comparée à l’axe le plus cambré de l’astigmatisme conjonctival identifié par chaque topographe. Bien que les rotations des deux instruments ne soient pas comparables, l'ESP a prédit une rotation à moins de 15° de l'observation à la lampe à fente, ce qui la rend cliniquement acceptable pour les lentilles avec de faibles valeurs de puissance cylindrique. L'acuité visuelle des patients portant des lentilles avec des quantités élevées de toricité pouvant être plus affectée par la quantité de rotation, les ajustements empiriques semblent, à ce stade, être déconseillés pour ces cas. / Scleral lens orientation becomes extremely important to maximize vision and lens stability in patients who are fitted in front-toric lenses. Current clinical techniques to determine the rotation of a scleral lens involve the use of diagnostic lenses; however, these methods require a substantial amount of chair time to achieve an optimal fit. Contemporary equipment exists to evaluate ocular surface shape, which could be useful in predicting scleral lens rotation and increasing the overall efficiency of scleral lens adjustments. The goal of this comparative and randomized study was to evaluate scleral lens rotation based on the values provided by two scleral topographers. Fifteen participants were recruited and both eyes were imaged using two scleral topographers: the Eye Surface Profiler (ESP) and the Cornea Sclera Profile (CSP). Participants were fitted with the OneFit MED on one eye and the Zenlens on the other. Each lens’s rotation was evaluated at the slit lamp and compared to the steep axis of conjunctival astigmatism identified by each topographer. While the rotations from both instruments are not comparable, the ESP predicted rotation within 15˚ from slit lamp observation, which makes it clinically acceptable for lenses with low values of cylindrical power. The visual acuity of patients wearing lenses with a high amount of toricity may be affected by the amount of rotation and are not suitable for empirical fittings at this point in time.