Í N D I C E

1. INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

2. BASES FÍSICAS DE LAS ABERRACIONES

ÓPTICAS Y SU MEDIDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

3. ESTUDIOS EN LA POBLACIÓN NORMAL . . . .9

4. QUERATOCONO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

5. ABERRACIONES TRAS INTERVENCIONES

QUIRÚRGICAS CORNEALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

6. CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

1. INTRODUCCIÓNUna de las exploraciones fundamentales en oftalmología es la medida cuantitativ a de agudeza visual.Ésta se realiza habitualmente de forma monocular e intentando determinar la máxima visión que unotiene sin corrección.

La agudeza visual se v e afectada tanto por defectos ópticos (en la cór nea y cr istalino) como por lalongitud axial del ojo, que deter minan la calidad de la imagen sobre la r etina. Cabe clasificar estetipo de defectos en1:

1. errores refractivos,2. aberraciones oculares,3. difracción de la luz, y4. dispersión (scattering) de la luz.

Nº: 16

Dr. Juan Sánchez NavésI.B.O. (INSTITUTO BALEAR DE OFTALMOLOGÍA)

Salvador Balle MonjoLuca FurfaroDE P A R T A M E N T ODE FÍSICA INTERDISCIPLINARIMEDEA-UIB-CSIC (BALEARES)

I N N O V A C I Ó N

Asimismo, alteraciones del sistema r etina-córtex visual pueden pr oducir unapérdida de agudeza.

Cuando detectamos una disminución de la visión debemos determinar cuál es elfactor que contribuye a esa pérdida de agudeza. Para descartar deficiencias en el sis-tema retina-córtex visual, se realiza una medida de agudeza visual interponiendodelante del ojo un agujero estenopeico, el cuál permite sólo la entrada de luz enla zona central del ojo, donde los defectos ópticos son habitualmente pocoimportantes.

Una vez determinado que la pérdida de visión es debida a factores ópticos, inten-tamos corregir el nivel de errores refractivos (miopía, hipermetropía y astigma-tismo), que son los mayoritarios en la población. Para ello, disponemos de cr is-tales de corrección esférica y cilíndrica, con los que podemos compensar la dife -rencia entre la focal y la longitud axial del ojo en dos planos ortogonales. S inembargo, es cada vez más frecuente encontrar pacientes con problemas de visión(halos nocturnos, visión monocular doble, starbust, etc.) que no somos capacesde corregir con los medios habituales (corr ección esfero-cilíndrica con lentes) apesar de corr esponder a bajas “ graduaciones” de segundo or den. Es el llamadohabitualmente astigmatismo irr egular, que conllev a una gran alteración en lacalidad visual del paciente y la impotencia del oftalmólogo para tratarlo. Estapatología se observa con mayor frecuencia a raíz de la generalización de las téc -nicas de cirugía refractiva2, 3 (LASIK, PRK, LASEK, queratotomía radial, etc.).

A través de los nuev os sistemas de medida podemos descr ibir el segundo niv elde deterioro de la imagen r etiniana por cuestiones ópticas, las llamadas aberra -ciones ópticas del ojo, e incluso diseñar sistemas ópticos auxiliar es para mejorarla calidad de esa imagen4.

Las aberraciones en sistemas ópticos han sido pr ofusamente estudiadas desde lasegunda mitad del siglo XIX, aunque su estudio sistemático en el ojo no se producehasta finales del siglo XX5. Las técnicas desarr olladas para su medición nos per mi-ten analizar las aberraciones llamadas de alto or den (habitualmente, del ter cer alsexto orden), en contraposición a las técnicas de diagnóstico habituales que sólocubren el desenfoque y astigmatismo, que corresponden a segundo orden. El primerorden o tilt, nor malmente no es medido por los sistemas conv encionales, pues notiene repercusión en la calidad de la imagen retiniana sino sólo en su posición.

2. BASES FÍSICAS DE LAS ABERRACIONESÓPTICAS Y SU MEDIDA

En un sistema óptico ideal, la imagen de un objeto dado es idéntica (salv o un factor deescala) al objeto original: la imagen de cada punto del objeto es también un punto, puestodos los rayos de luz que parten del punto objeto pasan por el punto imagen (véase la Fig.1). En este tipo de sistema, a cada plano objeto le corr esponde un plano imagen dado, yla relación entre ellos está dada por

3

1so

1si

+ = 1f

donde so y si son las distancias de los planos objeto e imagen al sistema óptico, mientrasque f es la focal del sistema.

En sistemas ópticos como la cámara fotográfica o el ojo, la distancia entre el sistema ópti-co y el plano imagen, s i, es fija (s i= L) y dada por la posición de la película fotográfica yla retina, respectivamente. En un ojo emétrope, la imagen de un objeto infinitamente ale-jado del ojo (s o= ∞) se forma sobr e la r etina, puesto que la longitud axial del ojo, L , esigual a su focal, f . Para que la imagen de un objeto situado a distancia s o del sistema seforme sobre el plano imagen, es pr eciso cambiar la focal del sistema óptico, pr oceso queen el caso del ojo se denomina “acomodación” y se consigue modificando la forma del cris-talino. En el proceso de acomodación, el cristalino se abomba, r educiendo la focal delsistema; ello permite v er corr ectamente objetos situados más allá del punto próximo(localizado a unos 25 cm del ojo), marcado por el límite de abombamiento que se puedeconseguir en el cristalino.

En un sistema óptico ideal de este tipo, el único error que puede producirse es que la focaldel ojo y su longitud axial no coincidan. En un ojo hipermétrope, la longitud axial del ojoes menor que la focal del mismo, lo que obliga al hipermétr ope a acomodar continua-mente; ello le permite ver correctamente los objetos situados a gran distancia, pero le alejael punto próximo. En un ojo miope, en cambio, la longitud axial del ojo ex cede su focal;puesto que la acomodación sólo puede reducir la focal del sistema, un ojo miope nunca vecorrectamente los objetos situados a gran distancia. La corr ección de estos defectos devisión puede r ealizarse simplemente mediante lentes esféricas que modifican la focal delsistema compuesto resultante.

4

Figura 1Al pasar por una lente ideal (línea azul), todos los rayos que par ten de cada punto del objeto (líneas rojas o verdes) pasan por un mismo punto, definiendo la imagen como el punto de cruce.

Un sistema óptico r eal exhibe desviaciones r especto de este compor tamiento, llamadas“aberraciones ópticas”. Las aberraciones ópticas provocan una pérdida de calidad de la ima-gen generada, tanto por distorsión como por pér dida de nitidez de la misma.

La más frecuente y conocida de las aberraciones ópticas es la llamada “astigmatismo”. Los sis-temas astigmáticos no poseen una focal bien definida, sino que los rayos de luz contenidos enun plano se cr uzan a una distancia f 1 mientras que los contenidos en otr o plano se cr uzan adistancia f2 (véase Fig. 2a). Si los dos planos característicos del sistema son perpendicular es yuna de las focales se corresponde con la longitud axial del ojo, ello provoca que la imagen estéenfocada en una de las dir ecciones, y fuera de foco en la otra (véase F ig. 2b). En este caso, elastigmatismo puede corregirse sencillamente mediante lentes cilíndricas; en el caso de que nin-guna de las dos focales coincida con la longitud axial del ojo, se r equieren lentes tóricas.

5

Object Point

Objective

SagittalFocalPlane

Circleof Least

Confusion

OpticalAxis

Tangential(Meridional)Focal Plane

AiryDiffraction

Pattern

AiryDiffraction

Pattern

Astigmatism Aberration

AiryDiffraction

Pattern

y

x

z

Figura 2A) Rayos de luz en un sistema óptico astigmático, mostrandola existencia de dos focales diferentes para los rayos en el plano tangencial (amarillos) y en el plano sagital (rojo). B) Imagen retiniana de la letra A en un ojo emétrope(izquierda) y en un ojo con astigmatismo ver tical (derecha).

A

A AAAAAAB

Existen muchos otr os tipos de aberraciones ópticas. E ntre las más fr ecuentes en el ojohumano cabe mencionar la aberración esférica (véase F ig. 3) y el coma (véase F ig. 4). Ensistemas que presentan aberración esférica, la distancia focal para los rayos cercanos al cen-tro de la lente es distinta de la focal para los rayos periféricos; así, en el plano imagen cadapunto objeto pr oduce una mancha de luz que deteriora la nitidez de la imagen, la cuáldeviene difuminada y borrosa.

6

Longitudinal and Transverse Spherical Aberration

TransverseSphericalAberration

PeripheralRays Circle

of LeastConfusion

ParaxialFocus

(3)

SimpleLens

ParaxialRays

LongitudinalSphericalAberration

(1)

(2)

FocalPlane

Objetive

Optical Axis

Ray Trace Diagram

Object Point

Microscope Image Image Plane

HairyPattern

PointSpread

Function

Image Plane

FocalPlane

Objetive

Optical Axis

Ray Trace Diagram

Object Point

Microscope Image Image Plane

PointSpread

Function

HairyPattern

Figura 3A) Rayos de luz en un sistema óptico con aberración esférica,mostrando la existencia de focales diferentes para los rayos cer-canos al eje óptico (foco paraxial) y para los rayos periféricos. B) Imagen retiniana de la letra A en un ojo emétrope(izquierda) y en un ojo con aberración esférica (derecha).

Figura 4Panel superior: imagen obser vadaen un microscopio libre deaberraciones, así como lastrayectorias de los rayos que entranen el objetivo, los cuáles sefocalizan todos en el mismo punto.Panel inferior: imagen obser vada enun microscopio cuyo objetivo sufrede fuerte coma.

A

A AAB

La aberrometría es una técnica objetiv a para medir las aberraciones de un sistema óptico,basada en el hecho de que la luz es una onda electr omagnética. Existen distintos métodospara realizar las medidas de aberración; uno de los más extendidos sigue siendo el desarro-llado por Hartmann y Shack. El método se basa en el muestr eo local del fr ente de ondasdel sistema real (Fig. 5); puesto que éste no coincide con el del sistema ideal, la tray ecto-ria de los ray os en el sistema r eal (flechas negras) no es la misma que en el sistema ideal(líneas rojas de puntos). Si ponemos una matriz de micr olentes en la pupila de salida del sis-tema óptico, las imágenes que se forman por cada elemento de la matriz se desplazan dellugar donde deberían formarse en el sistema ideal. Midiendo estos desplazamientos, pode-mos medir las v ariaciones (más específicamente, la cur vatura local) del fr ente de ondasobre la pupila de salida del sistema:

7

{∂W∂x xj,yk

∂W∂y xj,yk

∆xjkf

∆yjkf

=–

=–

FO real

FO ideal

∆y00x0y0

x0y1

x0yN

fPantallaCCD

Matrizde microlentes

Figura 5Principio de medida de la

aberración óptica según la técnica de Har tmann-Shack. Lalínea negra (roja) indica el frente

de onda en el sistema real(ideal); las trayectorias del rayo

principal en cada microlenteestán indicadas por la flecha

negra (línea roja discontinua).

donde f es la focal de las microlentes. Un programa de ordenador procesa esta informacióny descompone la aberración total del sistema en sus distintas componentes, algunas de lascuáles —las de segundo, tercer y cuarto orden— se muestran en la Fig. 6.

En el caso del ojo, la configuración esquemática de un aberrómetr o de Hartmann-Shackse muestra en la F ig. 7. Ello nos permite determinar cuánta aberración de cada tipo pr e-senta el ojo. A menudo, podemos obtener una información global de la calidad visual delmismo agrupando todos los coeficientes de aberración de orden superior a 2 en una únicamagnitud llamada aberración RMS.

8

Astigmatismo 450 Desenfoque Astigmatismo 900

Trefoil Coma Y Coma X Trefoil

Tetrafoil Esférica 4º orden Tetrafoil

Figura 6Diferentes tipos de aberraciones de segundo, tercer y cuar to orden.

LD

Planos conjugadosFigura 7

Esquema de funcionamientode un aberrómetro ocular de

tipo Hartmann-Shack. Undiodo láser infrarrojo manda

un haz de rayos paralelos, loscuáles son refractados por la

córnea y el cristalino.Posteriormente, se reflejan en

la retina y se refractannuevamente, pasando a través

de las dos lentes hasta elarray de microlentes que

forma las múltiples imágenessobre la CCD.

3. ESTUDIOS EN LA POBLACIÓN NORMALEn la población normal (ojos emétropes) encontramos aberraciones ópticas con valores deRMS bajos6, incluso en aquellos con visión “supernormal”7 (Figs. 8 y 9, paciente 1).

9

1 µm

0 µm

-1 µm

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 45

°)

Pow

er

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 0°

)

Tref

oil X

-Axi

s

3rd

orde

r co

ma

X-A

xis

3rd

orde

r co

ma

Y-A

xis

Tref

oil Y

-Axi

s

Z44

odd

Z42

odd

4th

orde

r sp

heric

al a

berr

atio

n

Z42

even

Z44

even

Z55

odd

Z53

odd

Z51

odd

Z51

even

Z53

even

Z55

even

Figura 8Distribución de lasaberraciones ópticas en la población (en estegráfico aparecen los polinomios deZernike con lasexpansiones de tercer,cuarto y quinto orden), donde destaca el comade tercer orden depredominio vertical, yla aberración esféricapositiva de cuartoorden (picos en lagráfica). Aberracionesde mayor orden tienenpoca relevancia.

Figura 9Paciente 1 con una

graduaciónesferocilíndrica de

0.25 dp dondepredomina la aberración

de tercer orden tipotrefoil (imagen en forma

de trébol), en los mapas,el de la izquierda sería

el impacto de todo eldefecto refractivo del

paciente, el de laderecha representaría

las aberraciones deorden superior (a par tir

del tercero).

Los estudios r ealizados en pacientes miopes e hipermétr opes demuestran que los v alores deRMS no están correlacionados con los valores de desenfoque, siendo similares a los encontra-dos en la población emétrope aunque existen indicaciones de una mayor aberración RMS enhipermétropes que en miopes 8. Ello indica que los defectos visuales de alto or den contribui-rían a una mínima par te del total del defecto, por lo que la corr ección esferocilíndrica seríasuficiente para mejorar la visión de la gran mayoría de los pacientes (Figs. 10 y 11, paciente 2).

Por otra par te, se obser va una cier ta simetría entr e los coeficientes de alto or den corres-pondientes a los dos ojos de una misma persona (F igs. 12, 13 y 14, paciente 3) 9. Entreellos, el coma de tercer orden parece ser la aberración dominante más frecuente (Figs. 15,16 y 17, paciente 4). Por otra parte, cuanto menor es el diámetro pupilar, menor es la rele-vancia de las aberraciones de alto orden, de manera que aberraciones de orden superior alcuarto parecen tener poco impacto en la visión humana.

Puesto que el sistema óptico del ojo compr ende tr es elementos básicos difer enciados(lágrima sobre el epitelio corneal, la córnea y el cristalino), las aberraciones de alto or denpueden originarse por irr egularidades en la super ficie de cualquiera de estos tr es elemen-

10

9µm8µm7µm6µm5µm4µm3µm2µm1µm0µm

-1µm-2µm-3µm-4µm-5µm-6µm-7µm-8µm-9µm

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 45

°)

Pow

er

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 0°

)

Tref

oil X

-Axi

s

3rd

orde

r co

ma

X-A

xis

3rd

orde

r co

ma

Y-A

xis

Tref

oil Y

-Axi

s

Z44

odd

Z42

odd

4th

orde

r sp

heric

al a

berr

atio

n

Z42

even

Z44

even

Z55

odd

Z53

odd

Z51

odd

Z51

even

Z53

even

Z55

even

-0.16 -8.96

0.10

-0.07 -0.04 -0.10 -0.08 -0.01

0.05 0.05

-0.07 -0.02

0.01 0.01 0.01 0.01

-0.01 0.00

OD (right eye) 02.11.2004 16:21 PPR: -6.81 / -0.39 / 157°

Figura 11Paciente 2;coeficientes deZernike, podemosobservar que elpaciente presenta una miopía de –7dp,presentando unaaberración de altoorden baja(0.18micras),apreciando la escaladel nivel dedesenfoque (segundoorden), el resto de lasaberraciones jugaríanun impacto mínimosobre este paciente.

Figura 10Paciente 2; mapa

aberrométrico izquierdode 2º orden, cono de luz

desenfocado pordelante del plano

imagen, derecho alto orden, las

escalas centralesmuestran

numéricamente el valorabsoluto de cada color.

11

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 45

°)

Pow

er

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 0°

)

Tref

oil X

-Axi

s

3rd

orde

r co

ma

X-A

xis

3rd

orde

r co

ma

Y-A

xis

Tref

oil Y

-Axi

s

Z44

odd

Z42

odd

4th

orde

r sp

heric

al a

berr

atio

n

Z42

even

Z44

even

Z55

odd

Z53

odd

Z51

odd

Z51

even

Z53

even

Z55

even

2µm

1µm

0µm

-1µm

-2µm

OD (right eye) 08.06.2004 19:16 PPR: -4.00 / -1.19 / 155°

-1.06 -7.36

0.38 0.04 0.36 0.25

-0.21-0.08

-0.04 -0.55-0.08 -0.06

0.05

-0.01

0.04

0.00 0.00

0.01

Figura 14Coeficientes deZernike pertenecientesal mismo paciente 3,podemos observar la simetría de lasaberraciones de altoorden con unpredominio de laaberración esférica de 4º orden, el valorde la RMS sería altoen una paciente porotro lado con unamiopía baja.

Figura 13Paciente 3; mapa aberrométricoojo contralateral del mismo paciente.

Figura 12Paciente 3; mapa aberrométricosegundo y alto orden,el anillo periférico en el mapa derechomuestra una zona roja,en esa zona los rayosde luz se enfocaríanpor delante de lafocal.

4µm

3µm

2µm

1µm

0µm

-1µm

-2µm

-3µm

-4µm

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 45

°)

Pow

er

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 0°

)

Tref

oil X

-Axi

s

3rd

orde

r co

ma

X-A

xis

3rd

orde

r co

ma

Y-A

xis

Tref

oil Y

-Axi

s

Z44

odd

Z42

odd

4th

orde

r sp

heric

al a

berr

atio

n

Z42

even

Z44

even

Z55

odd

Z53

odd

Z51

odd

Z51

even

Z53

even

Z55

even-0.32 -6.92

0.37 0.01 0.45

-0.01-0.14

-0.06

0.06 0.01

-0.04

0.05 0.05

-0.03

0.06 0.01

-0.02

0.02

OS (left eye) 21.01.2005 13:00 PPR: -4.95 / -0.81 / 158°

Figura 15Paciente 4; topografías

superiores de alturaanterior y posterior,

mapas inferioresqueratométrico axial y

paquimetría óptica.

Figura 16Paciente 4; mapa

aberrométrico.

Figura 17Paciente 4; coeficientes

de Zernike. Paciente con–4.5 dp de miopía

(axial) y -0.75 dp deastigmatismo con a.v 1

en ambos ojos, presentaun coma vertical

acentuado (eje X), perodentro de los límites dela normalidad tal como

se ve en el gráficosuperior. Por otra parte,

el mapa de elevación de la córnea sigue

un patrón normal, por lo que el coma podría

ser debido a losdioptrios internos.

tos10. Hay que destacar que estos elementos inducen, en general, aberraciones de signoopuesto que tienden a compensarse11, 12. Ello conlleva que se produzcan variaciones en lasaberraciones de alto or den a lo largo de la vida: por ejemplo, el cristalino tiende a com-pensar la aberración esférica positiv a inducida por la córnea, per o las v ariaciones delmismo con la edad implican un paulatino empeoramiento de dicha corr ección13; asimis-mo, la aberración tipo coma también incr ementa con la edad.

4. QUERATOCONOEn esta frecuente patología ectásica corneal (1/2000), debida a la alteración pr ogresiva delas fibras de colágeno de su estr uctura, se producen grandes cambios en la mor fologíade la córnea, los cuáles deterioran la visión del paciente generalmente pr oduciendo unaumento de la cur vatura corneal de forma asimétrica, ya sea central o paracentral, habi-tualmente generando miopía y astigmatismo (Figs. 18 y 19, paciente 5).

13

Figura 18Paciente 5; mapa de

altura anterior y axial.

Figura 19Paciente 5; imagen de la luz queabandona el ojo y se recoge en lasmicrolentes (centroides), presenta unastigmatismo miópico oblicuo de 4dioptrías, la imagen de puntos de laaberrometría sigue el eje oblicuo de 36 o

donde la imagen de puntos está másseparada, en el eje ver tical los centroidesestán más próximos donde se situaría el ejemiópico, a pesar del alto astigmatismo ladistribución en forma de red de los puntoses bastante regular.

El diagnóstico parece claro en estadios av anzados, sobre todo a través de los signos topo-gráficos:

1. Asimetría Inferior-Superior >1.414

2. Skewing > 30 o, es decir el ángulo que formarían los hemimeridianos más cur vostendrían una orientación superior a 30 o, apreciándose en la esquiascopia una ima-gen en tijera o un patrón topográfico en J. Teniendo siempre en cuenta que haypatrones topográficos simétricos en pacientes con queratocono 15.

3. El cono sigue habitualmente una dir ección temporal inferior , con buenas corr ela-ciones con los mapas de altura y el mapa de cur vatura tangencial16.

4. Adelgazamiento corneal que habitualmente sigue al ápex del cono. Sin embargo, enmuchos otros casos las dudas son acentuadas con gr osores corneales normales 17 ycurvaturas dentro de la normalidad .

Los pacientes que presentan todos los signos topográficos anterior es son de fácil diagnós-tico (Figs. 20, 21, 22, 23 y 24, paciente 6). S in embargo, el problema se plantea en el lla-mado queratocono subclínico o “ frustre”, donde la posible inter vención con láser podríadegenerar en una ectasia corneal posterior.

14

Figura 20Paciente 6; mapa de altura anterior,posterior, axial y

paquimétrico.

Figura 21Paciente 6; imagen de centroides donde a

diferencia de la fig.19 la red de puntos seríaasimétrica, con una mayor agrupación de los

mismos en la zona que correspondería alcono, en la foto zona inferior izquierda.

15

9µm8µm7µm6µm5µm4µm3µm2µm1µm0µm

-1µm-2µm-3µm-4µm-5µm-6µm-7µm-8µm-9µm

OD (right eye) 04.01.2005 18:07 PPR: -9.55 / -3.35 / 51°

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 45

°)

Pow

er

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 0°

)

Tref

oil X

-Axi

s

3rd

orde

r co

ma

X-A

xis

3rd

orde

r co

ma

Y-A

xis

Tref

oil Y

-Axi

s

Z44

odd

Z42

odd

4th

orde

r sp

heric

al a

berr

atio

n

Z42

even

Z44

even

Z55

odd

Z53

odd

Z51

odd

Z51

even

Z53

even

Z55

even

2.51

-13.21 -0.19

0.171.00

0.49 0.33

-0.07-0.27

0.440.17 0.08 0.02 0.04

-0.01 -0.03

0.09

-0.02

Figura 22Paciente 6; mapaaberrométrico, dondea pesar de lasaberraciones de altoorden de 1.30 micraspredomina el defectomiópico (ver escaladerecha).

Figura 23Paciente 6; coeficientes de Zernike, presenta todos los aspectos topográficos clásicos de un queratocono, el predominio del cono temporal inferior , siguiendo la zona de mayoradelgazamiento corneal y con una elevación patológica de la cara posterior de la cór neaseguida por la superficie anterior, lo que provoca un incremento brusco de la cur vatura local,todo ello contribuye a generar un valor elevado de r ms (1.30) de alto orden, a expensas sobretodo de un aumento del coma ver tical según la dirección del queratocono. Ese aumento de la curvatura local genera una alta miopía y astigmatismo, defecto que predomina sobre lasaberraciones de alto orden, con una longitud axial nor mal (23,37mm), a pesar de que el restode la exploración oftalmológica es normal, su máxima visión corregida con gafas es de 0.6.

La agudeza visual se deteriora a medida que aumentan las aberraciones ópticas con el incre-mento del cono. A mayor aumento del cono aumenta así la aberración óptica junto con lamiopía y astigmatismo, postulando que podría ser un buen indicador de la pr ogresión dela enfermedad 18. G eneralmente, y dependiendo de la orientación del mismo, se incr e-menta mucho la aberración tipo coma 19 en el eje x básicamente y el tr efoil (recordemosque son aberraciones que se encuentran normalmente en la población normal) (F igs. 20,21, 22). La protusión del mismo determinará la cantidad de aberración que éste pr ovocateniendo una buena corr elación con las imágenes topográficas de altura 20, lo que hacesuponer que la gran may oría de aberraciones son generadas por la córnea. Así el segui-miento aberrométrico proporcionaría un nuevo método de seguimiento de estos pacientesy sus familiares.

5. ABERRACIONES TRAS INTERVENCIONESQUIRÚRGICAS CORNEALES

El cambio de la refracción ocular a través de la modificación de alguna de las lentes del ojo(córnea o cristalino) permite corregir las ametropías. La mayor parte de la cirugía actual serealiza sobre la córnea, modificando localmente la cur vatura de la misma mediante dife-rentes técnicas con el fin de conseguir una focal adecuada para la visión lejana. Todo estose realiza con éxito en la mayor parte de los pacientes.

Sin embargo, la intervención quirúrgica sobre la córnea para corregir las ametropías sueleinducir un aumento, en grado diverso, de las aberraciones de alto orden. Ello puede deber-se tanto al paso del microqueratomo como a la modificación del perfil corneal tras la inter-vención, y también a centrados imper fectos de la z ona óptica tratada. Como ya se hacomentado, ello enfr enta al oftalmólogo con un pr oblema poco fr ecuente hasta tiempos

16

Figura 24Paciente 6;

aplicando la escala de normalidad (zonas

en color verde)podemos ver que la

cara posterior de la córnea es la más

afectada, sigue ladirección de máximo

adelgazamientocorneal repercutiendo

finalmente sobre lacara anterior, lasescalas lateralesmarcan en verde los intervalos de

normalidad en la población.

recientes: un paciente “ sin graduación” que muestra pér dida de agudeza visual debido aaberraciones de alto or den, sobre todo en condiciones mesópicas y escotópicas. N o obs-tante, la r epercusión psicofísica tiene a v eces r esultados contradictorios, pues muchospacientes con pupilas escotópicas por encima de 6.5 mm ya tienen problemas de halos pre-vios a la cir ugía y estarían “ acostumbrados” a ellos. P or estas raz ones, la r elación entr ecorrección de cantidad de visión y “ pérdida” de calidad de la misma debe estar ajustadapara obtener buenos resultados quirúrgicos.

Hay que destacar que, debido a la inter vención, no todas las aberraciones de alto or denaparecen con la misma frecuencia. Las que más frecuentemente se observan son las llama-das “aberración esférica” y “coma”, aunque en la may oría de los casos se obser van contri-buciones de múltiples aberraciones de alto or den (Figs. 25, 26, 27 y 28, paciente 7).

17

Figura 25Paciente 7; mapas de

altura queratométricos ypaquimetría, en estoscasos la obtención de

imágenes resulta difícildebido al estado de la

superficie anterior de la córnea.

Figura 26Paciente 7; centroides con mucho scattering

de luz e imagen moteada, los resultadosobtenidos pueden llegar a exceder el rango

de medida.

18

12µm

10µm

8µm

6µm

4µm

2µm

0µm

-2µm

-4µm

-6µm

-8µm

-10µm

-12µm

OD (right eye) 11.02.2005 11:35 PPR: -6.70 / -2.25 / 36°

1.84

-12.54

0.25

-2.77

0.94 0.18 1.380.45

0.08

-0.97-0.46

0.36

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 45

°)

Pow

er

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 0°

)

Tref

oil X

-Axi

s

3rd

orde

r co

ma

X-A

xis

3rd

orde

r co

ma

Y-A

xis

Tref

oil Y

-Axi

s

Z44

odd

Z42

odd

4th

orde

r sp

heric

al a

berr

atio

n

Z42

even

Z44

even

Z55

odd

Z53

odd

Z51

odd

Z51

even

Z53

even

Z55

even

Figura 28Paciente 7; coeficientes de Zernike, fue operado hace 25 años de queratoplastia bilateral por queratocono,en el ojo derecho fue sometido hace tiempo a una resección en cuña por el alto astigmatismo; a pesar deque el trasplante presenta un aspecto excelente parece que la recidiva del queratocono es evidente; en estecaso, a parte de la miopía y astigmatismo generado por la cór nea, podemos observar unas aberraciones dealto orden donde predomina el trefoil. Su máxima agudeza visual corregida en plano gafa es de 0.3, conuna exploración oftalmológica por lo demás nor mal.

Figura 27Paciente 7; mapas

aberrométricos(obtenidos al procesar

la fig. 26), con un alto rms de 3.46

micras y depredominio trefoil

de 3er orden.

A. Aberración esférica

La aberración esférica se caracteriza por el hecho de que, para un objeto situado sobr e eleje óptico, los rayos de luz de las z onas periféricas de la lente no se focalizan en el mismopunto que los rayos centrales (véase Fig. 3). Puede ser positiva o negativa según que la focalpara los rayos periféricos sea menor o mayor que la de los rayos centrales.

En un ojo no tratado, la córnea tiene un per fil asférico y pr olato21, es decir , el radio decurvatura de la misma aumenta de centro a periferia. Al corregir miopía, habitualmente seinvierte esta relación, resultando una córnea más plana en la zona central y más incurvadaen la zona periférica, es decir, un perfil asférico oblato (Figs. 29, 30 y 31, paciente 2). E nel caso de los hipermétr opes, la tendencia es la inv ersa, intentando cr ear una córnea demayor curvatura en la zona central.

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Figura 30Paciente 2 postop.Mapas aberrométricostras cirugía de la paciente de la figura 10.

Figura 29Paciente 2 postop. Enel mapa A se muestrala curvatura anteriorde la córnea endioptrías, el perfilantes de la cirugía esprolato, mayor poderdióptrico de centro aperiferia (es decir,radio de curvaturaque aumenta decentro a periferia),invirtiéndose larelación tras elaplanamiento cornealpostop. Mapa B.

Las primeras técnicas de modificación de la cur vatura corneal se basar on en incisionespracticadas en la córnea, la cuál cambiaba sus radios de cur vatura a través de la subsi-guiente r elajación biomecánica (queratotomías). A ctualmente, dicho efecto se obtienemediante la extracción selectiv a y controlada de tejido corneal por foto-ablación, técnicamucho menos agresiva, más controlable y de mejores resultados finales.

En el tratamiento de la miopía, se elimina principalmente estroma de la zona central de lacórnea. En el ápex, el gr osor h de la capa de material a extraer viene determinado en pri-mera instancia por la fórmula de Munnerlyn (h = D·Φ2/3, donde D es la corrección visuala aplicar medida en dioptrías, Φ el diámetro de la zona óptica que deseamos tratar medi-do en mm y h el grosor en micras). Como puede verse, cuantas más dioptrías a corregir ocuanto mayor sea la zona óptica a tratar, más tejido tendremos que remover. En la prácti-ca, la zona intervenida es algo may or que la z ona óptica teórica debido a la necesidad deadaptar suavemente los radios de cur vatura de las z onas intervenida y no inter venida, lallamada zona de transición. Los límites de aplicación de esta técnica vienen mar cados porla estabilidad biomecánica de la córnea, pues necesitamos mantener un estr oma residualmínimo de 250 micras tras la aplicación del ex címer. Por ello, en pacientes con alta gra-duación o baja paquimetría esa r elación debe ser mantenida o bien hipocorrigiendo alpaciente o disminuyendo la zona óptica.

En el tratamiento de la hipermetr opía, se cr ea una z ona central de radio de cur vaturamenor a expensas de extraer tejido de la periferia y media periferia. E n general, la zona detransición es de peor calidad que en el caso miópico debido a pr oblemas biomecánicos.

Claramente, esta intervención induce aberración esférica en el ojo22, en mayor medida cuan-to menor sea la zona óptica y peor la calidad de las z onas de transición. En el caso del trata-miento de miopía, los rayos de un objeto infinitamente alejado que inciden en la z ona ópti-ca ablacionada se focalizan correctamente sobre la retina, mientras que los que inciden en la

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9µm8µm7µm6µm5µm4µm3µm2µm1µm0µm

-1µm-2µm-3µm-4µm-5µm-6µm-7µm-8µm-9µm

OD (right eye) 08.03.2005 13:32 PPR: +0.69 / -0.17 / 157°

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 45

°)

Pow

er

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 0°

)

Tref

oil X

-Axi

s

3rd

orde

r co

ma

X-A

xis

3rd

orde

r co

ma

Y-A

xis

Tref

oil Y

-Axi

s

Z44

odd

Z42

odd

4th

orde

r sp

heric

al a

berr

atio

n

Z42

even

Z44

even

Z55

odd

Z53

odd

Z51

odd

Z51

even

Z53

even

Z55

even

0.00 0.10 0.06 0.09

-0.50-0.03 -0.16

0.12 0.10

-0.34 -0.15

0.11 0.01 0.08

-0.01 -0.03

0.06 0.08

Figura 31Paciente 2 postop;

coeficientes de Zernike,esta paciente fue

intervenida conablación guiada por

frente de ondas,intentamos ablacionar

una zona óptica ampliaen un ojo con una

pupila escotópica demás de 7.5 mm. La reducción del

segundo orden esexcelente a expensas

de un incremento en elcoma vertical y la

esférica, sin embargo la satisfacción de la

paciente es muy alta.

zona no ablacionada o en la zona de transición se enfocan por delante de la r etina, generan-do así una aberración esférica positiv a (ver Fig. 3). En el tratamiento de hipermetr opías, laaberración esférica suele ser negativa, puesto que los rayos de la zona medioperiférica tiendena focalizarse por detrás del plano imagen, generando visión de halos, etc., incluso cuando elpaciente muestre una ex celente visión diurna debido al centrado corr ecto del tratamiento .Además, suele ser de mayor magnitud debido a la peor calidad de las z onas de transición.

B. Coma

La aberración llamada coma se caracteriza por el hecho de que, para un objeto situadofuera del eje óptico, las focales corr espondientes a los rayos de luz de las z onas periféricasde la lente no sólo son distintas de la focal de la z ona central, sino que no se encuentrantodas ellas sobre la misma línea recta; para un objeto puntual, ello origina una imagen reti-niana en forma de gota de agua (véase F ig. 4).

Cualquier intervención sobre la córnea puede generar coma a consecuencia de descen-tramientos de la zona intervenida respecto al eje visual. Por ello, el centrado de la z onaóptica debe ser pr eservado en la medida de lo posible, lo que en algunos casos puedesuponer una auténtica dificultad (F igs. 32, 33, 34, 35 y 36, paciente 8). H emos obser-vado coma tras:

21

1. técnicas donde sólo utilizamos elementos mecánicos, por ejemplo:

• queratotomía radial • queratomileusis • ojales (buttonholes)• flaps incompletos • pliegues en el flap

2. técnicas de ablación con láser, por ejemplo:• PRK • LASEK • LASIK• ectasia corneal tras excesivo adelgaza-

miento de la córnea • síndrome de la bisagra • etc.

Figura 32Paciente 8; mapas dealtura, queratométricoy grosor corneal eneste caso normal yaque se trata de unaqueratotomía radial.

Figura 33Paciente 8; imagen

especular de losanillos de plácido

proyectados sobre lacara anterior de

la córnea donde seaprecia el mayor

aplanamiento inferiorizquierdo con

deformidad de lasmiras.

Figura 34Paciente 8; mapa de

curvatura conaplanamiento

asimétrico nasalinferior.

Figura 35Paciente 8; mapa

aberrométrico.

6. CONCLUSIONESTal y como hemos podido ver en el transcurso de la discusión de los difer entes casos clínicos:1. Las aberraciones ópticas de alto orden se encuentran en todos los ojos en mayor o menor medida,

habitualmente con un valor RMS bajo. 2. Las modificaciones de los elementos ópticos del ojo incr ementan siempre las aberraciones de alto

orden.3. La pérdida tanto de agudeza visual como de calidad de la misma puede ser debida a v alores RMS

altos de la aberración óptica.4. El diagnóstico y tratamiento de estos casos r equiere desarrollar y poner a punto técnicas fiables y

reproducibles para corregir o disminuir las aberraciones ópticas de ter cer orden (coma y tr efoil)junto con el cuarto (básicamente la aberración esférica).

5. En ojos afectos de grandes aberraciones (queratoconos, queratoplastias, leucomas corneales, etc.),las medidas aberrométricas deben ser interpretadas con precaución. Incluso nos encontramos conalgunos pacientes inmedibles.

6. La topografía corneal es un interesante complemento de las medidas aberr ométricas, pues proveeindicaciones útiles acerca del tipo de aberración dominante en un ojo tras cualquier tipo de cir u-gía, trauma o distrofia que afecte la estructura corneal, sobre todo el mapa de elevación anterior.

23

OS (left eye) 01.02.2005 17:55 PPR: -0.42 / -2.56 / 176°

4µm

3µm

2µm

1µm

0µm

-1µm

-2µm

-3µm

-4µm

-0.35 -3.30

1.23

-0.34 -1.38 -1.35

0.38

-0.06 -0.09 -0.63 -0.35 -0.30-0.21 -0.22

0.19

-0.02 -0.11 -0.08

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 45

°)

Pow

er

Ast

igm

atis

m (

Axi

s 0°

)

Tref

oil X

-Axi

s

3rd

orde

r co

ma

X-A

xis

3rd

orde

r co

ma

Y-A

xis

Tref

oil Y

-Axi

s

Z44

odd

Z42

odd

4th

orde

r sp

heric

al a

berr

atio

n

Z42

even

Z44

even

Z55

odd

Z53

odd

Z51

odd

Z51

even

Z53

even

Z55

even

Figura 36Paciente 8; coeficientes de Zernike (este paciente tuvo que ser dilatado para obtenerlos, entodos los demás casos se obtienen los valores con pupilas sin dilatación far macológica y convalores rms de pupilas mayores a 6 mm para que puedan ser comparadas), inter venidomediante queratotomía radial de –4 dioptrías, presenta un claro descentramiento nasalinferior, con grosores corneales normales, lo que genera un valor alto de r ms a expensas deun coma “oblicuo” que se aprecia bien en la defor mación de las miras de la proyección deldisco de plácido sobre la cara anterior de la cór nea donde las miras están más separadas(aplanadas) en la zona nasal inferior, la distribución de las aberraciones de alto ordensiguen perfectamente la dirección de mayor aplanamiento nasal inferior , el elevado rms decasi 2 micras de desviación del plano ideal, hacen que a pesar de la correcciónesferocilíndrica con gafa la visión del paciente sea de 0.5.

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