SIMPOSIUM DE PATOLOGÍA CORNEAL

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1 Motor de Innovación I N F O R M A C I Ó N I N F O R M A C I Ó N I N F O R M A C I Ó N I N F O R M A C I Ó N I N F O R M A C I Ó N SIMPOSIUM DE PATOLOGÍA CORNEAL 78 congreso de la Sociedad Española de Oftalmología Murcia 2002 Asfericidad corneal Dr. Ángel Ramón Gutiérrez Ortega Introducción a las conjuntivitis cicatrizantes. Penfigoide cicatricial Ocular Dr. Juan J. Pérez-Santoja Fisiopatología del ojo seco Dr. José M. Benítez del Castillo Excimer sobre queratoplastias penetrantes Dra. Carmen Barraquer Coll Úlcera corneal progresiva Prof. Juan A. Durám de la Colina Queratoplastia penetrante Dr. José Luis Güell 31 Número especial monográfico

2 Asfericidad corneal Asfericidad corneal Ramón Gutiérrez, César Villa, Jesús Conejero, Ángeles Arance, Sandra Picón, Marcos Navarro Introducción Aberración esférica Compensación de la aberración esférica en el ojo humano Asfericidad corneal: Valoración topográfica Valoración cuantitativa Tipos de córnea en función de la asfericidad (Factor Q) Distribución de los tipos de córnea según su asfericidad en la población normal Valores medios de asfericidad (Q): - En ojos normales - En ojos miopes - En membrana de Bowman y aberración esférica Manifestaciones clínicas de la aberración esférica Exploración específica de la aberración esférica Asfericidad corneal y cirugía en: Ablación miópica Ablación hipermetrópica Ablación bicilíndrica Pseudofaquia Queratotomía arcuata INTRODUCCIÓN La calidad de la imagen formada en cualquier sistema óptico, como el del ojo humano, una vez compensado el desenfoque y el astigmatismo mediante la esfera y cilindro que necesite, está condicionada por: la difracción la difusión las aberraciones Las aberraciones son el principal factor condicionante de la calidad de imagen en ojos normales, sin intervenciones quirúrgicas previas 1. Sin embargo, en estos casos, la importancia en conjunto de todas las aberraciones es escasa y por término medio podemos asumir que deterioran la imagen retiniana de modo similar a como lo hace un defecto esférico de 0,25 D. 2 Del conjunto de aberraciones que hay establecidas a partir de las diferentes clasificaciones en uso, la aberración esférica y el coma son los que más condicionan la calidad de imagen en el ojo humano. Teniendo en cuenta que el coma es en gran medida consecuencia de la aberración esférica en un sistema descentrado, como lo es nuestro ojo, la aberración esférica es la principal responsable del deterioro de la calidad de imagen. (Fig.1a). Las intervenciones quirúrgicas en córnea y cristalino modifican las aberraciones, las multiplican varias veces y este hecho va a condicionar la satisfacción del paciente intervenido, aunque tenga una buena agudeza visual. 3

3 Asfericidad corneal En estas intervenciones, sobre todo en las de cirugía refractiva corneal, la aberración esférica es la que más aumenta y su incremento es directamente proporcional al defecto corregido 3. Aunque los dioptrios internos compensen, parcialmente y de modo variable a lo largo de la vida, la aberración esférica, LA ASFERICIDAD CORNEAL, o de otro modo el PERFIL de la CARA ANTERIOR de la córnea, es el principal factor condicionante de esta aberración, y dada su importancia en el conjunto de aberraciones, podemos considerar al perfil de la cara anterior de la córnea el principal condicionante de la calidad de visión. (Fig.1b) A B 0,3 0,2 0,1 0 MTF 0,20 0,15 0,10 Q: -0,46 Q: -0,36 Q: -0,26 Q: -0,16 Q: -0,06 Q: -0,04 Q: -0,14-0,1-0,2 0,05-0,3 z -1 3 z 1 3 z-3 3 z 3 3 z 0 4 z 2 4 z-2 4 z 4 4 z-4 4 z 1 5 z-1 5 z 3 5 z-3 5 z 5 5 z-5 5 0,00 0,2 0,4 0,6 Frecuencia espacial normalizada Figura 1. a) Importancia relativa, en micras, de diferentes tipos de aberración de alto orden en el ojo normal, para pupilas de 5,7 mm. Destaca la magnitud de la aberración esférica y el coma (obtenido de Porter y cols. 53 ). b) Relación de la calidad de imagen retiniana representada según el modular transfer factor (MTF) en ordenadas y asfericidad corneal medida en función del factor Q para distintas frecuencias espaciales (obtenida de Navarro y cols. 48 ). Aberración esférica En cualquier sistema óptico uniforme la refracción depende del ángulo de incidencia del haz de luz, de manera que la refracción es tanto mayor cuanto mayor sea el ángulo de incidencia. El ángulo de incidencia de los haces marginales (periféricos) en una lente esférica es tanto mayor cuanto más se aleje del centro y por lo tanto la misma lente tiene más poder refractivo en la periferia que en el centro. La diferente refracción que se produce en el centro y en la periferia origina la aberración esférica y la consecuencia de este hecho es que un sistema puede ser emétrope para los rayos centrales ojo humano en ambiente fotópico pero al aumentar la pupila de entrada ojo humano en ambiente mesópico los haces periféricos quedan enfocados delante de la retina y perturban la imagen central. Lógicamente este deterioro será tanto mayor cuanto mayor sea el diámetro pupilar. Este tipo de aberración esférica es la más frecuente y se denomina aberración esférica positiva. En el caso contrario, lentes con menor poder refractivo en la periferia que en el centro generan aberración esférica negativa. (Fig. 2a) Compensación de la aberración esférica en el ojo humano Cuatro factores intervienen principalmente en el ojo humano para compensar parcialmente el deterioro de imagen provocado por la aberración esférica: 4

4 Asfericidad corneal 1. Asfericidad corneal: Actualmente todos los sistemas ópticos de instrumentos de calidad son asféricos, es decir, la curvatura del centro es mayor que la periférica. La córnea también lo es, pero en promedio insuficiente para compensar la aberración. (Fig. 2b) 2. Dioptrios internos: Se consideran dioptrios internos a la cara posterior de la córnea y caras anterior y posterior del cristalino y, en conjunto, su influencia varía a lo largo de la vida de manera que en la juventud compensan en parte la aberración esférica, pero a partir de la 5ª década la incrementan 4. La distinción de la cara anterior de la córnea del resto de dioptrios se establece así, debido a que los métodos actuales permiten estudiar por separado las aberraciones provocadas por la cara anterior de la córnea y las totales. Las provocadas por los dioptrios internos se obtienen por sustracción (totales cara anterior) o anulando la cara anterior de la córnea por inmersión 5,6,4,7. 3. Fenómeno Stiles-Crawford: es un conocido fenómeno según el cual la estimulación de los fotorreceptores depende de la inclinación del haz incidente, de manera que los haces más eficaces son los centrales que inciden perpendicularmente y los menos eficaces los periféricos. Podemos asumir que los haces que inciden por fuera de los 6 mm centrales pierden hasta un 80 % de eficacia Diámetro pupilar: La aberración esférica es consecuencia de la diferente refracción para rayos marginales y centrales. La MIOSIS que sólo permite la entrada de rayos centrales y paraxiales elimina prácticamente la aberración esférica. La aberración esférica varía proporcionalmente al diámetro pupilar. En la práctica, en pupilas inferiores a 4 mm es muy poco importante. A B Figura 2. a) Representación esquemática de la aberración esférica positiva mayor poder refractivo en la periferia y negativa mayor poder refractivo en el centro del sistema. b) Dos de los mecanismos de compensación de la aberración esférica en el ojo humano; en el esquema superior la mayor curvatura central de la córnea y en el inferior la pupila en miosis que impide la entrada de rayos periféricos y por lo tanto elimina prácticamente la aberración esférica. 5

5 Asfericidad corneal ASFERICIDAD CORNEAL Valoración topográfica Valoración cuantitativa Tipos de córnea en función de la asfericidad (Coef. Q) Distribución de los tipos de córnea según su asfericidad en la población normal Valores medios de asfericidad (Q): - En ojos normales - En ojos miopes - En membrana de Bowman y aberración esférica Valoración topográfica de la asfericidad corneal La manera más simple de valorar la asfericidad corneal es el mapa refractivo que proporcionan algunos topógrafos. Los mapas axiales o tangenciales que habitualmente utilizamos proporcionan valores queratométricos de la cara anterior de la córnea, el mapa refractivo muestra el poder refractivo real de cada punto de la cara anterior de la córnea. (Figura 3a) A. Valoración topográfica B. Valoración cuantitativa b P = (a/b) 2 = 0,74 a e = 1 - p = 0,45 Q = p - 1 = -0,26 Radio de curvatura periférico es un 7% mayor que el central Q ideal = -0, mm rp 41 Figura 3. a) Mapas axial representa valores queratométricos y refractivo representa valores refractivos de la misma córnea. Se pone de manifiesto que aunque la queratometría central es superior a la periférica, el poder refractivo real en el centro es inferior al de la periferia. b) Valoración cuantitativa de la asfericidad corneal mediante los 3 factores más utilizados (P, e y Q). El factor Q expresa diferencias queratométricas entre el centro y la periferia, y su valor medio (-0,26) se da cuando la queratometría periférica es un 7% inferior a la central. 6

6 Asfericidad corneal En el ejemplo de la figura 3a observamos que en el centro de la córnea, dada la perpendicularidad de los haces, la queratometría y el poder refractivo coinciden (aproximadamente 44 D). Sin embargo, en la periferia vemos en el mapa axial que la queratometría disminuye por debajo de 42 D, mientras que el verdadero poder refractivo (mapa refractivo) de esta zona es superior a 48 D. Valoración cuantitativa de la asfericidad corneal Actualmente diferentes topógrafos nos proporcionan diferentes índices, aunque todos sean expresión de lo mismo, de la relación entre curvatura central y periférica. Los 3 índices más utilizados son: P = Shape factor e = Factor de excentricidad Q = (factor Q) Asumiendo que la córnea tiene una sección cónica, el coeficiente de asfericidad se obtiene de la relación entre los hemiejes central y periférico y el perfil de la sección queda definido en función del radio de curvatura central y el coeficiente de asfericidad, siendo: a = hemieje horizontal b = hemieje vertical Rc = radio de curvatura central P = (b/a) 2 = Rc/a. Su valor medio en córneas normales es... P = + 0,74 Q = P - 1. Su valor medio en córneas normales es Q = -0,26 e = 1 - p. Su valor medio en córneas normales es e = + 0,45 a b Rc Rc = b 2 /a p = b 2 /a 2 Actualmente, el más utilizado sobre todo en literatura anglosajona, y al que nos referiremos en adelante, es el factor Q. Trasladando valores de asfericidad a queratométricos con los que estamos más familiarizados, podemos establecer que el perfil estándar de la córnea con un coeficiente Q = -0,26, tiene una queratometría central 7% superior a la periférica. (Ej.: para una queratometría central de 44 D, en la periferia, en una zona óptica de 10 mm la queratometría es de 41 D). (Fig. 3b) Tipos de córnea en función de la asfericidad (coef. Q) (Fig. 4a) Esférica: Q = 0. Tiene la misma curvatura en el centro que en la periferia. Oblata: Q > 0. La queratometría central es inferior a la periférica. Es rara en córneas normales pero habitual después de ablaciones miópicas. Induce aberración esférica positiva proporcional al factor Q. Prolata: 0> Q > -1 La queratometría central es superior a la periférica. Es habitual en ojos normales. 7

7 Asfericidad corneal A ASFERICIDAD (Q) +1 PERFIL DE LA CÓRNEA OBLATA 0 ESFERA -1 PROLATA -2 Q ideal: -0,52 PARÁBOLA HIPÉRBOLE B Distribución de 105 ojos normales en función de la asfericidad (Q) 51 Nº ojos Q -1, ,75-0,50-0,25 0 0, % córneas no prolatas (Gatinel 2002) Figura 4. a) Representación de cuatro perfiles corneales en función del factor Q. b) Frecuencia relativa de las diferentes asfericidades corneales en una muestra de 105 ojos normales. c) Factor Q medio (ordenadas) en tres grupos de ojos normales, con menos de 4 D de miopía y con más de 8 D de miopía (abscisas). Se pone de manifiesto que la córnea de ojos más miopes son menos prolatas. La correlación es baja r = -0,23 y algunos autores no lo comparten. Después de eliminar el epitelio, la asfericidad se ha medido en la membrana de Bowman y según el método utilizado es similar a la de cara anterior (Q = -0,2) en un caso o a una hipérbole (Q = -1,2) en otro. d) El gráfico superior representa la aberración esférica total, la de la cara anterior de la córnea y la originada en los dioptrios internos de 4 casos supuestos. En los tres de la izquierda, correspondientes a sujetos jóvenes, la aberración de la cara anterior de la córnea y la de los dioptrios internos son de signos opuestos y por lo tanto la aberración esférica total es inferior a la de la cara anterior de la 8

8 Asfericidad corneal C 0-0,05-0,1-0,15-0,2-0,25-0,3-0,35-0,4 Asfericidad (Q) en ojos miopes -0,4-0,34 Asfericidad (Q) en m. Bowman -0,18 0 <4D >8D Ojos de cadáver: Q = -0,2 (Simon, 1993) Paquimetría del epitelio: Q = -1,2 (Patel, 1998) Miopía (n = 37) r = -0,2 Carney 1997 Haouat 2002 D Evolución de la aberración esférica. Aumenta con la edad 0,6 1 Términos esféricos (µm) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Factor de compesación 0-1 0, Edad (años) Aberración esférica intraocular Artal Edad (años) z 0 4 0,5 Total Interna Corneal 0-0,5 córnea. En el supuesto de la derecha, la aberración tiene el mismo signo en la cara anterior y en dioptrios internos, por lo que la aberración total es la suma de ambas. Este último supuesto es característico de individuos ancianos. El gráfico inferior izquierdo relaciona la edad y la aberración esférica inducida en cara anterior de la córnea círculos rojos y en dioptrios internos cuadrados azules. Es evidente que la aberración generada en la cara anterior es similar en las diferentes edades. Sin embargo, la de los dioptrios internos aumenta con la edad (obtenido de Artal y cols. 7 ). El gráfico inferior de la derecha, relaciona la edad con el grado de compensación que ejercen los dioptrios internos sobre la aberración generada en la cara anterior de la córnea. Se pone de manifiesto que esta compensación es eficaz hasta los 45 años, y a partir de esta edad cambia de signo, y por lo tanto incrementa la aberración esférica total. 9

9 Asfericidad corneal Parábola e Hipérbola: Q -1 La queratometría central es muy superior a la periférica. Es excepcional en ojos normales y propia de patología ectásica central de la córnea o ablaciones hipermetrópicas elevadas. Induce aberración esférica negativa proporcional al factor Q. Factor Q ideal: Sería en cada ojo, aquel que compense la aberración esférica generada en los dioptrios internos. Dada la variabilidad interpersonal de la asfericidad de los dioptrios internos, y su cambio a lo largo de la vida, no podemos establecer un valor fijo del factor Q, pero sí un rango entre -0,45 y -0,55 9, 10, 11. Por lo tanto, la asfericidad ideal es la de una córnea más prolata que la del ojo humano. Para que el factor Q esté en ese rango ideal, la queratometría periférica debería ser al menos un 10 % inferior a la central (ej.: para una queratometría central de 44 D, la periférica debería ser inferior a 40 D). Distribución de los tipos de córnea según su asfericidad en la población normal En la Fig. 4b vemos la distribución del factor Q de 105 córneas normales en rangos de 0, Podemos observar que: el 94 % son córneas prolatas en el 49 % su valor está entre -0,25 y -0,5 en el 91 % su valor está entre 0 y -0,75 sólo el 5 % de córneas normales son oblatas el 1 % tiene una sección en parábola o hipérbola Valor medio de asfericidad (Q) en ojos normales Aunque se asume que el valor medio de Q es -0,26, diferentes trabajos han publicado valores diferentes comprendidos entre -0,01 y -0,33. Nº ojos Q Corney y cols ,33 Mandell y cols ,23 Kiely y cols ,26 Edmund y Sjontorft ,28 Guillon y cols ,18 Patel y cols ,01 Además de la lógica variabilidad de la media en función de su distribución y nº de casos, diferentes topógrafos utilizan diferentes métodos y diferentes puntos queratométricos para calcular la asfericidad y, por lo tanto, asignan valores de asfericidad ligeramente diferentes para una misma córnea. Asfericidad corneal en ojos miopes La fig. 4c muestra valores medios de Q en función de la miopía. En una muestra de 37 ojos podemos observar que cuanto más elevada es la miopía, la córnea es menos prolata y existe una débil correla- 10

10 Asfericidad corneal ción (r = 0,23) entre miopía y factor Q. Este hecho explica en parte que ojos miopes padezcan más aberración esférica. Algunos autores han encontrado esta correlación 18 y otros, en cambio, la cuestionan 9, 19, 20. Asfericidad en membrana de Bowman Se ha estudiado también el factor Q en ojos de cadáver 21, 22 y el valor obtenido es similar al de la cara anterior de la córnea. Sin embargo, el perfil deducido mediante paquimetría ultrasónica, es hiperbólico. Q = -1,2. 23 (Fig. 4c) Asfericidad corneal y aberración esférica La aberración esférica total del ojo es el sumatorio de la que se genera en cada una de los dioptrios oculares y en cada dioptrio depende de su asfericidad. Dado que la cara anterior de la córnea es el principal dioptrio, su asfericidad es la que más condiciona la aberración esférica total. Según el modelo teórico de Navarro 11, los diferentes tipos de asfericidad de cada dioptrio del ojo humano son: cara anterior de la córnea = -0,26 cara posterior de la córnea = 0 cara anterior del cristalino = -3,1 cara posterior del cristalino = -1 Actualmente, podemos utilizar diferentes sistemas para medir y/o deducir la aberración esférica generada en la cara anterior de la córnea, y en los 3 dioptrios internos en conjunto, en el ojo completo. Aberración de: Sistema de medida Ojo completo Aberrómetro Cara ant. córnea Deducida matemáticamente a partir de la topografía 24 Dioptrios internos Inmersión que anula el dioptrio anterior 25 Sustracción aberración esf. total aberración esf. corneal 6 Estos sistemas han permitido establecer también que la aberración esférica provocada por la cara anterior de la córnea es bastante estable a lo largo de la vida, mientras que la aberración generada en los dioptrios internos evoluciona de manera que en la juventud compensa parcialmente a la generada por la cara anterior de la córnea. Es decir, en esta etapa de la vida generalmente la aberración esférica total del ojo humano es inferior a la que se genera en la cara anterior de la córnea. A medida que se envejece, la aberración generada en los dioptrios internos cambia de signo y se suma a la corneal, de modo que en la vejez la aberración esférica total es superior a la de la cara anterior de la cornea (Fig. 4d). Según vemos en el gráfico, el factor compensador que ejerce la aberración esférica de los dioptrios internos desaparece con la edad, y comienza a incrementarse la aberración esférica total a partir de la 5ª década de la vida. En los supuestos del gráfico (4d), vemos representada la aberración esférica total, la de la cara anterior de la córnea y la de los dioptrios internos en diferentes edades. Se pone de manifiesto que la aberración total aumenta con la edad y que lo hace fundamentalmente a expensas de los dioptrios internos. 11

11 Asfericidad corneal MANIFESTACIONES CLÍNICAS DE LA ABERRACIÓN ESFÉRICA La sintomatología provocada por la aberración esférica varía en función del diámetro pupilar, de manera que es prácticamente despreciable cuando éste es inferior a 3 mm y se manifiesta, y es directamente proporcional al diámetro pupilar, en la medida que éste supera los 4 mm. (Fig. 5) MANIFESTACIONES CLÍNICAS Aberración esférica Proporcionales al diámetro pupilar A.V. Normal Bordes borrados Tonos apagados Exploraciones CSF con diferentes diámetros pupilares (BAT) Baja sensibilidad al contraste Figura 5. Imagen simulada de focos luminosos, optotipo y ambiente real con luz indirecta (glare), propia de sistemas con aberración esférica. Se genera por la proyección de los haces marginales desenfocados que deterioran la calidad de la imagen principal. Ésta se percibe con bordes borrados y con tonos apagados. En ambientes escotópicos, los focos luminosos se ven rodeados de fenómenos de estrella y halos. En ambientes con contrastes luminosos, el glare también deteriora la calidad de imagen. EXPLORACIÓN ESPECÍFICA DE LA ABERRACIÓN ESFÉRICA Objetiva: Aberrometría. Subjetiva: Disminución del umbral de sensibilidad al contraste en ambientes escotópicos. Para valorar la pérdida de sensibilidad en ambientes escotópicos es necesario hacer dos mediciones: 1º. Determinar el umbral con diámetro pupilar máximo (preferible superior a 6 mm). 2º. Repetir la prueba con diámetro inferior a 3 mm. Los diferentes diámetros pupilares se provocan con la luz ambiente, o bien de manera más reglada con el Brightness Acuity Testor (BAT, Marco Ophthalmic Inc.). 12

12 Asfericidad corneal La sustracción de la 1ª y 2ª determinaciones es la pérdida de visión de contraste cuando aumenta el diámetro pupilar. En la medición de la sensibilidad al contraste las frecuencias a explorar en sujetos con A.V. normal son las más altas. Si disponemos de optotipos con diferentes niveles de contraste optar por el %. El paciente con aberración esférica habitualmente tiene A.V. visual normal que apenas varía con el diámetro pupilar y, sin embargo, pierde significativamente umbral de contraste al determinarlo en la oscuridad. ASFERICIDAD CORNEAL Y CIRUGÍA Algunos procedimientos quirúrgicos habituales, como las ablaciones miópicas, modifican directamente la asfericidad corneal. En otras situaciones postquirúrgicas pseudofaquia, la asfericidad corneal condiciona la calidad de visión. Analizamos los cambios o influencia de la asfericidad corneal en: Ablación miópica Ablación hipermetrópica Ablación bicilíndrica Pseudofaquia Queratotomía arcuata Asfericidad corneal y ablación miópica Actualmente, es un hecho admitido que la ablación miópica provoca un deterioro de la calidad de visión proporcional al número de dioptrías corregidas, tanto en valoración objetiva del Modulation transfer factor (MTF) 1, como de la sensibilidad al contraste y glare 27, 28, 29, 30, 31, 32. El análisis del cambio topográfico inducido por el LASIK miópico pone de manifiesto que tres de las variables, que pueden justificar el deterioro de calidad de visión, cambian de manera proporcional al número de dioptrías corregidas. Estas variables son: microastigmatismo irregular zona óptica eficaz asfericidad corneal Microastigmatismo irregular: Hace referencia a cambios de curvatura entre puntos próximos. Se evidencia en topografía y se cuantifica con alguno de los índices diseñados para su medida: Surface regularity Index SRI 33 Corneal uniformity Index CIU 34 Análisis de Fourrier 35 Método Ray Tracing 36 Coeficiente de variación del poder corneal CVP, Elevation, Depression Magnitude (EDM) Aunque otros factores microqueratomo, tipo de láser, contribuyen a incrementar el astigmatismo irregular, éste siempre es proporcional al número de dioptrías corregidas con la ablación. (Fig.6a) El deterioro de la calidad de imagen que provoca el microastigmatismo irregular se pondrá de manifiesto independientemente del diámetro pupilar. 13

13 Asfericidad corneal A 0,6 SRI Esf. Preop. 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 < >10 Dioptrías preoperatorio B Z.O. Eficaz Esf. Preop , Dioptrías preoperatorias Figura 6. a)sri postoperatorio medio en intervenidos de LASIK en función de las dioptrías corregidas. Evidencia que el microastigmatismo irregular inducido es mayor cuanto mayor es la ablación. b) Zona óptica eficaz media en ojos intervenidos de LASIK, clasificados en 5 grupos en función del número de dioptrías corregidas. Se evidencia que la zona en la que realmente se corrige el defecto es menor cuanto mayor es el defecto corregido. c) Relación entre el número de dioptrías corregidas mediante LASIK (abscisas) y la aberración esférica inducida (ordenadas) en la cara anterior de la córnea (círculo claro), en dioptrios internos (triángulos), y las registradas en conjunto en el globo ocular (círculos negros). Se evidencia un 14

14 Asfericidad corneal C Aberración esférica postoperatoria. Coef. Z (µ) 0 4 3,0 2,0 1,0 0,0-1,0-16,0 Corneal Total Interna -12,0-8,0-4,0 0,0 Error esférico preoperatorio (D) D 3,0 2,5 Q postoperatoria 2,0 1,5 1,0 0, Tratamiento miópico (D) aumento de la aberración esférica generada en la cara anterior de la córnea, que aumenta proporcionalmente al número de dioptrías eliminadas; y también un incremento de la aberración esférica total del ojo, pero en menor medida que la generada en la cara anterior de la córnea, y una ligera disminución de la aberración en dioptrios internos que justifica que el incremento de aberración total sea inferior al de la cara anterior de la córnea. (Tomado de Holladay y cols) 37. d) Correlación entre el número de dioptrías corregidas mediante LASIK y factor Q postoperatorio. Evidencia un factor Q más positivo (córnea más oblata) cuanto mayor es la ablación. (Tomado de Marcos S y Cols. 3 ) 15

15 Asfericidad corneal Zona óptica eficaz (ZOE) El concepto de zona óptica eficaz 37 y funcional 38 hace referencia al área central de la córnea en el que realmente se corrige el defecto refractivo después de una ablación. Este concepto de ZOE adquiere importancia, dado que sólo es similar al área de ablación realizada por el láser cuando el defecto miópico tratado es inferior a 2,5 D. En tratamientos superiores a 3 D, la ZOE es proporcionalmente inferior al área de ablación, hasta el punto que en tratamientos de 12 o más dioptrías, aunque el área de ablación sea de 6 mm de diámetro, la ZOE no supera los 4 mm (Fig. 6b). Este hecho, aunque puede variar según el algoritmo de la ablación, pone de manifiesto que en miopía elevada se está generando una zona óptica que sólo proporciona emetropía en condiciones fotópicas, pero que en ambientes mesópicos o escotópicos la calidad de imagen se va a deteriorar a expensas de los rayos marginales que siguen atravesando un sistema miope. Obviamente, este hecho incrementa de forma notable la lógica aberración esférica positiva. La sintomatología clínica generada por una ZOE pequeña se pondrá de manifiesto fundamentalmente en ambientes escotópicos. Asfericidad corneal Múltiples trabajos ponen de manifiesto que después de LASIK miópico 39, 40, 41, 42, queratotomía radial 43 o PRK 44, se invierte y aumenta la asfericidad corneal de manera proporcional al número de dioptrías tratadas, (Fig 6c), y lógicamente la aberración esférica positiva lo hará también proporcionalmente. (Fig. 6d) 45, 46, 47, 48, 49. Es de destacar lo publicado por Marcos S y cols. 3, y reflejado en la fig. 6d, donde observamos que se produce una ligera disminución de la aberración en dioptrios internos que justifica que el incremento de la aberración total sea inferior al que se produce en la cara anterior de la córnea. El autor lo justifica por un cambio de la curvatura central y por lo tanto de la asfericidad de la cara posterior de la córnea. La clínica ya descrita de la aberración esférica se pone de manifiesto fundamentalmente en ambientes escotópicos. Importancia clínica relativa del astigmatismo irregular y de la aberración esférica La fig. 7 muestra la evolución de la sensibilidad al contraste de una muestra de ojos intervenidos de LASIK miópico con un defecto medio de -5,8 ±2,2 D, durante un periodo postoperatorio de 6 meses. Es importante destacar la recuperación de la CSF (Contrast Sensitivity Function) en condiciones fotópicas, que habla a favor de que el microastigmatismo irregular no es muy importante, y en cambio, es manifiesto el deterioro de la CSF en condiciones escotópicas propio de la aberración esférica. Es de destacar que la curva de evolución de la CSF, cuando las determinaciones se obtienen con mayor diámetro pupilar, y la de la asfericidad son prácticamente imágenes especulares, es decir, se deteriora la CSF cuando aumenta la asfericidad y mejora cuando la asfericidad disminuye. Lasik miópico y asfericidad corneal negativa, es posible? Dicho de otro modo, podemos reducir la queratometría central lo necesario para corregir el defecto refractivo, pero además dejar esa zona central con mayor poder dióptrico que la periferia para así poder mantener la asfericidad corneal deseada? La respuesta es Sí, si nos limitamos a un área igual o ligeramente superior a la de la pupila en condiciones escotópicas y extendemos la ablación por fuera de esta zona. (Fig. 8a) 16

16 Asfericidad corneal Cambio en el umbral de contraste (líneas) 0,2 0-0,2-0,4-0,6 Oscuridad Medio BAT Alto BAT -0,8 Pre-op 1 día 1 semana 1 mes 6 meses Visita Asferidad (Valor Q) 0,8 0,6 0,4 0,2 0-0,2 0,67 0,57 0,47 0,20 Valor Q -0,16 Pre-op 1 día 1 semana 1 mes 6 meses Visita Figura 7. Evolución postoperatoria de 6 meses de la sensibilidad al contraste y asfericidad corneal de 15 ojos intervenidos de LASIK miópico. El gráfico de la izquierda muestra la evolución del umbral de contraste medido en 3 ambientes de iluminación (3 diámetros pupilares). Se evidencia la recuperación casi completa del umbral de contraste, medido en ambientes fotópicos. Sin embargo, se evidencia un deterioro definitivo de la sensibilidad al contraste cuando ésta se determina en condiciones de mayor oscuridad (tomado de Holladay 48 ). El gráfico de la derecha muestra la evolución en el mismo periodo de seguimiento del factor Q. Se pone de manifiesto la existencia de una relación inversa, casi especular, con la pérdida de contraste en ambientes escotópicos (tomado de Holladay 55 ). A ASFERICIDAD POSTQUIRÚRGICA: LASIK MIÓPICO (IV) Propuesta: Perfil asférico Figura 8. a) Representación esquemática de una córnea normal con mayor curvatura en el centro (arriba), después de una ablación miópica esférica que disminuye la curvatura central sin modificar la periférica (abajo y a la izquierda) y después de una ablación asférica que disminuye la curvatura central lo necesario para corregir el defecto refractivo, pero además aplana también la córnea periférica situada dentro del área pupilar lo necesario para obtener la asfericidad postoperatoria deseada (abajo y a la derecha). 17

17 Asfericidad corneal La profundidad de la ablación a nivel central sería la habitual de la ablación miópica esférica, incrementada mínimamente para obtener el perfil asférico deseado. (Fig. 8b) 10, 51. El perfil asférico deseable, en líneas generales, es el que genera un factor Q próximo a -0,45. Actualmente, éste debe ser un primer objetivo a lograr en ablaciones corneales. Podemos establecer un segundo objetivo: determinar el perfil ideal para cada caso. Sería necesario conocer la aberración esférica total (aberrometría preoperatoria), y a partir de este dato establecer la asfericidad corneal ideal que la compense. 140 B Profundidad necesaria para la ablación miópica con perfil asférico D 6D Munnerlyn 3D 1D Profundidad de ablación central (µm) Profundiad de ablación (µm) Corrección (dioptrías) Posición (mm) b) El gráfico de la izquierda relaciona las dioptrías a corregir (abscisas) y la ablación necesaria (ordenadas) para lograr un perfil asférico ideal (Q = -0,45,) en ablaciones de 6 mm de zona óptica. Destaca que la línea de regresión no parte de cero, es decir que aún para 0D de corrección ojo emétrope, es preciso una ablación que produzca la asfericidad deseada. Este incremento de ablación depende de la asfericidad preoperatoria y será mayor cuanto más oblata sea (tomado de Manns F 10 ). En el gráfico de la derecha se muestran los perfiles de ablación para corregir 1D en córneas con diferente asfericidad. La profundidad de la ablación es mayor en córneas oblatas, pero al tratar córneas con factor Q = -0,45 o más prolatas, la profundidad de la ablación es inferior a la que se necesita para una ablación esférica tipo Munnerlyn (tomado de Manns F 10 ). Primeros resultados de LASIK miópico con ablación asférica Muestra de 23 pacientes con defecto refractivo bilateral y similar en ambos ojos (diferencia en valor esférico y cilíndrico inferior a 1 dioptría entre ambos ojos) a los que se practica de modo randomizado LASIK con ablación esférica en un ojo y asférica en el otro con el OBJETIVO de comparar resultados REFRACTIVOS, UMBRAL DE CONTRASTE (CSF) en ambiente fotópico y mesópico y ABERROMETRÍA. Se utiliza Láser SIGHT, modelo ASTRA SCAN y programa CIPTA para obtener el perfil asférico deseado. Aunque todos los casos tienen un seguimiento superior a 3 meses, sólo en 9 pacientes el diámetro pupilar fue suficiente para obtener la aberrometría y son los datos de estos 9 pacientes los que mostramos a continuación. 18

18 Asfericidad corneal A Dioptrías Refracción preoperatoria CIPTA Esfera Pre Cilindro Pre ESTÁNDAR Porcentaje B CIPTA Estándar VA > = 20/25 VA > = 20/20 Agudeza visual sin compensación Porcentaje C CIPTA Estándar D Porcentaje /-0,50 +/-1,00 2 líneas menos Refracción postoperatoria CIPTA 1 línea Igual 1 línea menos mas Av sin compensación Estándar 2 líneas mas Dioptrías E 1,5 1 0,5 0-0,5-1 CIPTA Esfera Pre. Cilindro Pre. ESTÁNDAR F 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0-0,1-0,2-0,3-0,4 Aberraciones de alto orden NO CIPTA Orden 3 Orden 4 Orden 5 Esférica SI 19

19 Asfericidad corneal G CSF C D E H CSF E (Escotópico) 3 2 Media +SD Media -SD Media Ganancia / pérdida NO CIPTA SI -3 Estándar CIPTA GI OD (ojo derecho) :40 PPR: -0,59 / -1,06 / 171 0,5 µm 0,4 µm 0,3 µm 0,2 µm 0,1 µm 0,0 µm -0,1 µm -0,2 µm -0,3 µm -0,4 µm -0,5 µm Figura 9. a) Esfera y cilindro preoperatorio de ambos grupos. b) AV sin corrección postquirúrgica. c) Predictibilidad. d)seguridad. El coeficiente es superior a 1 en el grupo CIPTA a expensas de 3 casos que ganan 1 línea frente a 1 caso que pierde 1 línea. e) Refracción residual postoperatoria -0, en el grupo CIPTA y ,3 en el NO CIPTA. f) Diferencia en aberraciones de alto orden que es estadísticamente significativa al comparar todas las de ORDEN 4 Y LA ESFÉRICA a favor del grupo CIPTA. g) Diferencia en deterioro de la CSF medida en ambiente fotópico, es SIGNIFICATIVO inferior en el grupo CIPTA en frecuencias de 12 y 15 c/ 0. h) En ambiente mesópico en el grupo CIPTA no se deteriora la CSF y la diferencia también es significativa frente al grupo de ablación esférica. i-j) Mapa de aberraciones característico del grupo de ablación esférica (i) y asférica (j). Obsérvese que la aberración esférica representada por la décima barra (de izquierda a derecha) supera los valores que se consideran normales (zona verde) en (i) y está dentro de la normalidad en (j). El resto de barras representan las otras aberraciones, hasta 5º orden de ondas según descomposición de Zernike. La SIGNIFICACIÓN ESTADÍSTICA se obtuvo mediante CHI CUADRADO. Es destacable la diferencia obtenida en la CSF en condiciones mesópicas y la menor aberración esférica registradas al realizar ablación asférica. Los resultados refractivos son similares en ambos grupos. 20

20 Asfericidad corneal GJ O5 (ojo derecho) 13,01, :35 PPR: +1,14 / -0,67 / 69 0,5 µm 0,4 µm 0,3 µm 0,2 µm 0,1 µm 0,0 µm -0,1 µm -0,2 µm -0,3 µm -0,4 µm -0,5 µm Asfericidad corneal y ablación hipermetrópica La ablación realizada para eliminar hipermetropía incrementa el poder dióptrico central con respecto al periférico y por lo tanto genera una asfericidad negativa y una aberración esférica de este signo. Entre los datos prácticos obtenidos del análisis de la asfericidad corneal en ablaciones hipermetrópicas, destacan: La indicación de ablación hipermetrópica debe establecerse o no en función del factor de asfericidad más que de la queratometría previa, para evitar provocar un perfil en hipérbole o parábola (Q <-1). Este concepto debe ser más importante que el evitar provocar queratometrías elevadas, dado que debe correlacionarse mejor con la calidad de visión. De manera aproximada, el factor de asfericidad (Q) cambia en -0,1 por cada dioptría corregida. (Fig.10) Debido a lo anterior, ablaciones para corregir pequeños defectos en témino medio, de hasta 2D, pueden incluso mejorar la asfericidad y diminuir la aberración esférica en córneas oblatas. En córneas muy prolatas deberían evitarse ablaciones hipermetrópicas. A modo de ejemplo, y en función de lo anterior, en un supuesto con un factor Q de -0,1 y un equivalente esférico de +4 D, la asfericidad final estará próxima a la ideal, en torno a -0,5, y sin embargo, en otro supuesto con el mismo equivalente esférico de +4D, con la misma queratometría y asfericidad preoperatoria Q= -0,5, una ablación hipermetrópica provocaría un perfil próximo a la hipérbole, y como consecuencia una aberración esférica negativa elevada, que contraindicaría este tipo de intervención. Asfericidad corneal y ablación bicilíndrica Si la ablación se distribuye al 50% en cilindro positivo y negativo, la asfericidad corneal apenas cambia, dado que la media queratométrica se mantiene. (Fig. 10b) Los deterioros de calidad de visión que pueden generarse con esta técnica son principalmente consecuencia de cambios bruscos de curvatura en la zona paracentral, generalmente en ablaciones superiores a 4D. 21

21 Asfericidad corneal AG Asfericidad post LASIK HIPERMETRÓPICO 0 Increm. Q -0,1-0,2-0,3 la asfericidad (Q) (-) aproximadamente -0,1 por dioptría. Evitar (Q) postoperatoria < -1-0,4-0,5-0,6 1,3 2,25 3 3,5 4,5 4,8 BG Asfericidad en ablación bicilíndrica 0,4 Increm. Q 0,2 0-0,2-0,27-0,15-0, ,07 0,2 0,1 Ablación bicilíndrica al 50% no modifica Q Puede programarse para obtener Q ideal -0,4-0,6-0,8-1 3, ,75 2, Figura 10. a) Cambio de asfericidad corneal en ablaciones hipermetrópicas. La gráfica relaciona incrementos del factor Q (ordenadas) y las dioptrías corregidas (abscisas). Se pone de manifiesto que la córnea se vuelve más prolata,y el factor Q cambia aproximadamente -0,1 por dioptría corregida. b) Ablaciones bicilíndricas. La relación entre el incremento de Q (ordenadas) y las dioptrías corregidas (abscisas) evidencia que la asfericidad corneal apenas cambia con este tipo de ablación. c) El gráfico relaciona la calidad de imagen (ordenadas) para diferentes frecuencias (abscisas) en sujetos ancianos, jóvenes y en ojos con L.I.O, y evidencia la peor calidad de imagen obtenida con la lente intraocular (tomado de Girao y cols 52 ). La distribución de asfericidades de ojos normales debe ser igual en pseudofacos. Los casos con córneas más prolatas deben conseguir más calidad de visión con L.I.O. esférica y córneas mas oblatas deben beneficiarse de L.I.O.s con asfericidad negativa. d)la asfericidad corneal apenas cambia tras la realizacición de queratotomía arcuata. 22

22 Asfericidad corneal CG Asfericidad en seudofaquia (I) 1,0 0,8 Sujetos sanos mayores Pacientes con IOLS implantadas Sujetos sanos jóvenes 0,4 0,3 0,4 0,4 Corneal Total 0,6 MTF 0,2 0,4 0,2 0, Mala calidad de imagen en seudofaquia (Artal 2002) Además de otros factores, scater... La asfericidad corneal no compensada justifica calidad de imagen DG Asfericidad postquirúrgica: Q. ARCUATA 0,15 Q 0,1 0,1 0,11 0,05 0,06 0,05 La Q. Arcuata no modifica la asfericidad corneal 0-0,03-0,03-0,05-0,1-0,1-0,1 3, ,5 5 5,25 Asfericidad corneal y pseudofaquia En la cirugía de la catarata se introduce una lente intraocular (LIO) con mayor resolución que la del cristalino joven. Sin embargo, la calidad de imagen que proporciona es inferior a la esperada. (Fig.10c) 52 Además del scattering, luz difundida, cambios anatómicos, la LIO introducida no sólo no compensa aberración esférica, sino que la incrementa, tanto más cuanto mayor sea su poder dióptrico. 23

23 Asfericidad corneal En la medida que se pretende mejorar la calidad de visión de la seudofaquia, la LIO a implantar debería tener además de la potencia adecuada diferentes asfericidades y poder elegir aquella que mejor compense la asfericidad corneal en cada caso. En esta línea ya se ha dado un primer paso y es posible disponer de una lente con asfericidad negativa única. En función de las asfericidades habituales en la población (Fig. 4b), este tipo de lente debe mejorar la calidad de visión en la mayor parte de los casos, pero lógicamente cuando se implante en ojos con asfericidad corneal muy negativa inducirá más aberración esférica que si implantamos una lente convencional. Así, la asfericidad corneal debe ser criterio a considerar para implantar este tipo de lente en casos de asfericidad normal o baja y evitarla en ojos con córneas con asfericidad muy negativa. Asfericidad corneal y Queratotomía Arcuata Esta técnica quirúrgica induce cambios de distinto signo en los meridianos principales con mínimas variaciones de la queratometría media. En consecuencia, la asfericidad como vemos en la fig.10d apenas cambia. 24

24 Asfericidad corneal BIBLIOGRAFÍA 1. J. Liang y D.R. Wiliams. Aberrations and retinal image quality of the normal human eye. J. Optical Society of America. 1997; Vol. 14: Artal Pablo. Towards super vision : facts and fiction. Dossier Pdv nº 46. Primavera Marcos Susana, Barbero Sergio, Llorente Lourdes, Merayo-Lloves Jesús. Optical response to miopic LASIK surgery from total and corneal aberration measurements. IOVS. August 2001; Artal Pablo, Berrio Esther, y Guirao Antonio. Contribution of the cornea and internal surfaces to the change of ocular aberrations with age.j. Optical Society of America. January 2002; Vol.19: Artal Pablo y Guirao Antonio. Contributions of the cornea and the lens to the aberrations of the human eye. Optics Letters. November 1998; Vol. 23: Guirao Antonio y Artal Pablo. Corneal wave aberration from videokeratography: accuracy and limitations of the procedure. J. Optical Society of America. June 2000; Vol. 17 (6): Artal Pablo, Guirao Antonio, Berrio Esther, Williams David R. Compensation of corneal aberrations by the internal optics in the human eye. Journal of Vision. May 2001; Vol. 1: Stiles W. S y Crawford B. H. The luminous efficiency of rays entering the eye pupil at different points. Proc. R. Soc. Londond B. 1933; Vol. 112: Kiely PM, Smith G., Carney LG. The mean shape of the human cornea. Optica acta. 1982; Vol. 29: Fabrice Manns, Arthur Ho, Jean-Marie Parel, William Culbertson. Ablation profiles for wavefront-guided correction of myopia and primary spherical aberration. J. Cataract Refract. Surgery. May 2002; vol. 28: Navarro R, Santamaria J, Bescós J. Acomodation-dependant model of the human eye whit aspherics. J. Opt. Soc. Am. 1985; Vol. 2: Carney Leo, Mainstone Julia C., y Henderson Beth A. Corneal topography and myopia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. February 1997; vol. 38: Mandell RB, St Helen R. Mathematical model of the corneal contour. Br. J. Physiol Opt. 1971; Vol. 26: Kiely PM, Smith G, Carney LG. The mean shape of the human cornea. Optica Acta. 1982; Vol.8: M. Haouat, D. Gatinel, M.H. Duong, H. Faraj, y cols. Étude de l asphéricité cornéenne chez le sujet myope. J. Fr. Ophtalmol. 2002; Vol. 25 (5): Applegate RA, Nuñez R, Buettner J, y coll. How can videokeratographic systems measure surface elevation?. Optom. Vis. Sci. 1995; Vol.11: Goss DA, Cox VD, Herrin-Lawson GA. y col. Refractive error axial length, and height as a function of age in young myopes. Optom. Vis. Sci. 1960; Vol. 67: Carney LG, Mainstone JC, Henderson BA. Corneal topography and myopia. A cross-sectionnal study. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1997; vol. 38: Eghbali F, Yeung KK, Maloney RK. Topographic determinacion of corneal asphericity and its lack of effect on the refractive outcome of radial keratotomy. Am. J. Ophthalmol. 1995; Vol. 119: Sheridan M, Douthwaite WA. Corneal asphericity and refractive error. Ophtahlmic Physiol Opt. 1989; Vol. 9: Goss A, Erickson P. Meridional corneal components of myopia progression in young adults and children. Am. J. Optom. Phys. Opt.1987; Vol. 64: Goss DA, Winker RL. Progression of myopia in youth: age of cessation. Am. J. Optom. Phys. Opt. 1983; Vol. 60: Patel S, Reinsteins DZ, Silverman RH, Coleman J. The shape of Bowman s layer in the human cornea. J. Refract. Surg. 1998; Vol. 14: Tomlinson A, Hemenger R.P., y Garriot R. Mecthod for estimating the spheric aberration of the human crystalline lens in vivo. Investigative Opthalmology and Visual Science. 1993; Vol. 34: Millodot M. y Sivak J. Contribution of the cornea and the lens to the spherical aberration of the eye. Vision Research. 1979; Vol. 19: Jiménez J.R., Anera R.G., Jiménez del Barco L. y Carretero L. Retinal image quality in myopic subjects after refractive surgery Journal Of Modern Optics, 2000; Vol. 47, nº 9, Lohmann CP, Timberlake GT, itzke FW, y cols. Corneal light scattering after excimer laser photorefractive keratectomy: the objective measurements of haze. Refract Corneal Surg. 1992; Vol. 8:

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