El ojo , como cualquier otro sistema óptico, sufre una serie de aberraciones ópticas específicas . La calidad óptica del ojo está limitada por las aberraciones ópticas, la difracción y la dispersión . [1] La corrección de los errores refractivos esferocilíndricos ha sido posible durante casi dos siglos después del desarrollo de métodos por parte de Airy para medir y corregir el astigmatismo ocular. Sólo recientemente [ ¿cuándo? ] ahora es posible medir las aberraciones del ojo y con la llegada de la cirugía refractiva podría ser posible corregir ciertos tipos de astigmatismo irregular.
La aparición de molestias visuales como halos , deslumbramientos y diplopía monocular después de la cirugía refractiva corneal se ha correlacionado durante mucho tiempo con la inducción de aberraciones ópticas. Varios mecanismos pueden explicar el aumento en la cantidad de aberraciones de orden superior con los procedimientos refractivos con láser excimer convencionales: un cambio en la forma de la córnea hacia achatamiento o prolatismo (después de ablaciones miopes e hipermétropes respectivamente), tamaño insuficiente de la zona óptica y centrado imperfecto. Estos efectos adversos son particularmente notables cuando la pupila es grande. [2]
Un frente de onda es una superficie sobre la cual una perturbación óptica tiene una fase constante. Los rayos y los frentes de onda son dos enfoques mutuamente complementarios para la propagación de la luz. Los frentes de onda son siempre normales (perpendiculares) a los rayos.
Para que la luz converja en un punto perfecto, el frente de onda que emerge del sistema óptico debe ser una esfera perfecta centrada en el punto de la imagen. La distancia en micrómetros entre el frente de onda real y el frente de onda ideal es la aberración del frente de onda, que es el método estándar para mostrar las aberraciones del ojo. Por tanto, las aberraciones del ojo son la diferencia entre dos superficies: el frente de onda ideal y el real.
En la población normal, las aberraciones dominantes son los errores de enfoque esferocilíndricos ordinarios de segundo orden, que se denominan errores de refracción . Las aberraciones de orden superior son un componente relativamente pequeño y comprenden aproximadamente el 10% del total de aberraciones del ojo. [3] Las aberraciones de alto orden aumentan con la edad y existe simetría especular entre el ojo derecho y el izquierdo. [4]
Varios estudios han informado de una compensación de la aberración de la córnea por la aberración del cristalino. La aberración esférica de la córnea suele ser positiva, mientras que el cristalino joven presenta una aberración esférica negativa. Además, existe fuerte evidencia de compensación de aberraciones entre la córnea y la óptica intraocular en casos de astigmatismo (horizontal/vertical) y coma horizontal. El equilibrio de las aberraciones corneales e internas es un ejemplo típico de creación de dos sistemas ópticos acoplados. [5]
La respuesta acomodativa del ojo da como resultado cambios en la forma de la lente y afecta sustancialmente el patrón de aberración del frente de onda. La mayoría de los ojos muestran una aberración esférica positiva cuando no están acomodados, con una tendencia hacia una aberración esférica negativa en la acomodación. [1]
Las aberraciones de bajo orden incluyen miopía (desenfoque positivo), hipermetropía (desenfoque negativo) y astigmatismo regular . Otras aberraciones de orden inferior son aberraciones no significativas visualmente conocidas como aberraciones de primer orden, como los prismas y las aberraciones de orden cero (pistón). Las aberraciones de orden bajo representan aproximadamente el 90% de la aberración general de las ondas en el ojo. [5] [6]
Existen numerosas aberraciones de orden superior, de las cuales sólo la aberración esférica , el coma y el trébol son de interés clínico.
La aberración esférica es la causa de la miopía nocturna y comúnmente aumenta después del LASIK miópico y la ablación de superficie. Da como resultado halos alrededor de imágenes puntuales. La aberración esférica agrava la miopía en condiciones de poca luz (miopía nocturna). En condiciones más brillantes, la pupila se contrae, bloqueando los rayos más periféricos y minimizando el efecto de la aberración esférica. A medida que la pupila se agranda, entran más rayos periféricos en el ojo y el foco se desplaza hacia delante, lo que hace que el paciente sea un poco más miope en condiciones de poca luz. En general, se ha informado que el aumento de la aberración general de las ondas con el tamaño de la pupila aumenta aproximadamente a la segunda potencia del radio de la pupila. Esto se debe a que la mayor parte de la aberración de las ondas se debe a aberraciones de segundo orden, que dependen del radio cuadrado. [5] El efecto de la aberración esférica aumenta con la cuarta potencia del diámetro de la pupila. Duplicar el diámetro de la pupila aumenta 16 veces la aberración esférica. [7] Por lo tanto, un pequeño cambio en el tamaño de la pupila puede causar un cambio significativo en la refracción. Esta posibilidad debe considerarse en pacientes que tienen visión fluctuante a pesar de que las córneas están bien cicatrizadas después de una cirugía queratorrefractiva.
El coma es común en pacientes con injertos de córnea descentrados , queratocono y ablaciones con láser descentrados.
Trefoil produce menos degradación en la calidad de la imagen en comparación con coma de magnitud RMS similar. [6]
Se han descrito muchas técnicas para medir las aberraciones oculares. La técnica más común es la aberrometría de Shack-Hartmann. Otros métodos incluyen los sistemas Tscherning, el trazado de rayos y los métodos Skiascopy. [2] [8]
Las comparaciones cuantitativas entre diferentes ojos y condiciones generalmente se realizan utilizando RMS (media cuadrática). Medir el RMS para cada tipo de aberración implica elevar al cuadrado la diferencia entre la aberración y el valor medio y promediarla en el área de la pupila. Diferentes tipos de aberraciones pueden tener el mismo RMS en toda la pupila pero tener diferentes efectos en la visión; por lo tanto, el error RMS no está relacionado con el rendimiento visual. La mayoría de los ojos tienen valores RMS totales inferiores a 0,3 μm. [6]
El método más común para clasificar las formas de mapas de aberración es considerar cada mapa como la suma de formas fundamentales o funciones básicas. Un conjunto popular de funciones básicas son los polinomios de Zernike . [2] Cada aberración puede tener un valor positivo o negativo e induce alteraciones predecibles en la calidad de la imagen. [9] Debido a que no hay límite para el número de términos que pueden ser usados por los polinomios de Zernike, los científicos de la visión usan los primeros 15 polinomios, basándose en el hecho de que son suficientes para obtener una descripción altamente precisa de las aberraciones más comunes encontradas en ojo humano. [10] Entre estos, los coeficientes de Zernike más importantes que afectan la calidad visual son el coma, la aberración esférica y el trébol. [6]
Los polinomios de Zernike generalmente se expresan en términos de coordenadas polares (ρ,θ), donde ρ es la coordenada radial y θ es el ángulo. La ventaja de expresar las aberraciones en términos de estos polinomios incluye el hecho de que los polinomios son independientes entre sí. Para cada polinomio, el valor medio de la aberración a través de la pupila es cero y el valor del coeficiente proporciona el error RMS para esa aberración particular (es decir, los coeficientes muestran la contribución relativa de cada modo de Zernike al error total del frente de onda en el ojo). [4] Sin embargo, estos polinomios tienen la desventaja de que sus coeficientes sólo son válidos para el diámetro de pupila particular para el que están determinados.
En cada polinomio de Zernike , el subíndice n es el orden de aberración , todos los polinomios de Zernike en los que n=3 se llaman aberraciones de tercer orden y todos los polinomios con n=4, aberraciones de cuarto orden y así sucesivamente. y generalmente se denominan astigmatismo secundario y no deben causar confusión. El superíndice m se llama frecuencia angular y denota el número de veces que se repite el patrón Wavefront. [4]
Lista de modos Zernike y sus nombres comunes: [11]
Las aberraciones de bajo orden (hipermetropía, miopía y astigmatismo regular) se pueden corregir con gafas , lentes de contacto blandas y cirugía refractiva . Ni las gafas ni las lentes de contacto blandas ni la cirugía queratorrefractiva de rutina corrigen adecuadamente las aberraciones de alto orden. Una aberración significativa de alto orden generalmente requiere una lente de contacto rígida permeable al gas para una rehabilitación visual óptima. [6]
Los tratamientos con láser corneal refractivo guiados por frente de onda personalizados están diseñados para reducir las aberraciones existentes y ayudar a prevenir la creación de nuevas aberraciones. [6] El mapa de frente de onda del ojo puede transferirse a un sistema Lasik y permitir al cirujano tratar la aberración. Se requiere una alineación perfecta del tratamiento y la pupila en la que se mide el frente de onda, lo que normalmente se logra mediante la detección de características del iris. Para el tratamiento es necesario un sistema de seguimiento ocular eficiente y un láser de punto pequeño. La personalización de la ablación por frente de onda aumenta la profundidad de la ablación porque se debe extirpar tejido corneal adicional para compensar las aberraciones de alto orden. [2] Los resultados reales con LASIK guiado por frente de onda mostraron que no solo no puede eliminar HOA sino que también aumentan las aberraciones ópticas. Sin embargo, la cantidad de aumento de aberraciones es menor que la del Lasik convencional. [12] Las aberraciones ópticas corneales después de la queratectomía fotorrefractiva con una zona de ablación más grande y una zona de transición son menos pronunciadas y más fisiológicas que las asociadas con ablaciones de primera generación (5 mm) sin zona de transición. [13] Una próxima revisión sistemática buscará comparar la seguridad y efectividad de la cirugía refractiva con láser excimer de frente de onda con la cirugía refractiva con láser excimer convencional, y medirá las diferencias en las aberraciones residuales de orden superior entre los dos procedimientos. [14]
Las lentes intraoculares asféricas (LIO) se han utilizado clínicamente para compensar las aberraciones esféricas corneales positivas. Aunque las LIO asféricas pueden proporcionar una mejor sensibilidad al contraste, es dudoso que tengan un efecto beneficioso sobre la agudeza visual a distancia. Las LIO convencionales (no asféricas) brindan una mejor profundidad de enfoque y una mejor visión de cerca. La razón de la mejora de la profundidad de enfoque en las lentes convencionales está relacionada con la aberración esférica residual. La pequeña mejora en la profundidad de enfoque con las LIO convencionales mejora la visión de cerca sin corregir y contribuye a la capacidad de lectura. [15]
Las lentes personalizadas Wavefront se pueden utilizar en anteojos. Basado en el mapa de frente de onda del ojo y con el uso de láser, se le da forma a una lente para compensar las aberraciones del ojo y luego se coloca en los anteojos. El láser ultravioleta puede alterar el índice de refracción de los materiales de lentes de cortina, como el polímero epoxi, punto por punto para generar el perfil de refracción deseado. [1]
Las lentes de contacto personalizadas Wavefront pueden, en teoría, corregir la HOA. La rotación y el descentrado reducen la previsibilidad de este método. [1]
