Buena Cirugía Refractiva El reto del momento. Luís Antonio Ruiz M., MD. Sensibilidad de Contraste como medida de calidad visual

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1 EDITORIAL REVISIÓN Buena Cirugía Refractiva El reto del momento Luís Antonio Ruiz M., MD. Sensibilidad de Contraste como medida de calidad visual Alejandro De La Torre Burbano, MD Ana Milena Bautista Torres, MD María Ximena Nuñez Girón, MD Claudia Blanco Marín, MD ARTÍCULOS ORIGINALES Aberración esférica, prolaticidad y profundidad de foco en la cirugía de presbicia con técnica PARM María Ximena Núñez Girón Alejandro de La Torre Burbano Claudia Blanco Marín Diferencias en aberraciones oculares y calidad óptica entre Lasik estandar y Lasik guiado por wavefront corneal Claudia Blanco Marín María Ximena Núñez Girón Alejandro de La Torre Burbano Diagnóstico aberrométrico del queratocono Andrés Rosas, MD. Gerson López Moreno, MD. Luis Antonio Ruiz, MD. Zoila Rosa González, MD. Aberrometría en lentes intraoculares Análisis de siete diferentes lentes intraoculares Dr. Juan Guillermo Ortega J. 167 Dr. José Luis Panesso G. Dr. Harold Freydell V. v. 38 No. 4, P: Octubre - Diciembre de 2005

2 r e v i s t a ISSN Fundadores: Eduardo Arenas A.; Mario Ortiz G.; Mario Hoyos B. Fundada en Periodicidad: Trimestral Editora en Jefe Catalina Montoya, M.D. Agradecimientos Dr. Juan Guillermo Ortega Consejo Editorial Nacional: Marcela Arango, M.D. Marcel Ávila, M.D. Gerson López, M.D. Carlos Medina, M.D. Pedro Iván Navarro, M.D. Andrés Rosas, M.D. Revisores: Juan Carlos Abad, M.D. Gustavo Alvira, M.D. Natalia Villate, M.D. Juan Andrés Delgado, M.D. Federico Vélez, M.D. Tommy Starck, M.D. Impresión Molher Impresores LTDA Calle 93A No PBX Fax: Diseño y diagramación: Marcela Mejía y Elkin Restrepo Trans 21 No Oficina 305 Tel.: Fax: revistasco@socoftal.com Web Site: www. socoftal.com Bogotá, COLOMBIA Junta Directiva Sociedad Colombiana de Oftalmología Presidente Juan Guillermo Ortega, M.D. Presidente Electo Angela María Gutiérrez, M.D. Vicepresidente Juan Pablo Naranjo, M.D. Secretario Ejecutivo Zoilo Cuéllar Saénz, M.D. Tesorero Gabriel Ortiz, M.D. Fiscal Ramiro Prada, M.D. Vocales Roberto Baquero, M.D. Catalina Montoya, M.D. Felipe Vejarano, M.D. Agrupaciones de Especialidades Afiliadas a la Sociedad Colombiana de Oftalmología ASOGLAUCOMA Presidente : Juan Manuel Rodríguez Asociación Colombiana de Retina y Vítreo (ACOREV) Presidente: Carlos Abdala Caballero Asociación Colombiana de Oftalmología Pediátrica y Estrabismo Presidente: Guillermo Marroquín Gómez Asociación Colombiana de Cornea y Cirugía Refractiva (ASO- CORNEA) Presidente: Eduardo Arenas Archila Grupo Colombiano de Cirugía Plástica Ocular Coordinador: Pablo Emilio Vanegas Plata Asociación Colombiana de Catarata y Refractiva (ASOCCYR) Director Ejecutivo: Luis José Escaf Jaraba Asociacion Colombiana de Prevención de Ceguera (ASOPREC) Directora Ejecutiva: Luz Marina Melo S.

3 Buena Cirugía Refractiva El reto del momento Luís Antonio Ruiz M, MD. La tecnología del siglo XXI está influyendo, en forma marcada y muy interesante, en la oftalmología que practicamos hoy. Se hace entonces necesario poner en uso todos los recursos que en la actualidad están a nuestra disposición y aquellos que aparecerán en un futuro muy cercano, para darle a nuestros pacientes la solución que buscan a sus problemas visuales. Es el caso específico de la Cirugía Refractiva uno de los campos que más se ha beneficiado con estos desarrollos avanzados, a la que vamos a referirnos en esta oportunidad. El advenimiento de los aberrómetros significó la llegada de una fuente importante de información, indispensable para el tratamiento oftalmológico. En efecto, el aberrómetro permite tratar al paciente no sólo como un caso más, entre tantos otros, de defecto refractivo, sino como un caso individual cuyo tratamiento puede individualizarse según las características especificas y únicas de cada ojo, que pueden, incluso, ser cuantificables previo a la intervención quirúrgica. Hay más: una relación directa entre las aberraciones del paciente y su corrección, da como resultado una medida que no sólo puede ser evaluada desde el punto vista cuantitativo, sino también cualitativo. Lo anterior

4 significa que la oftalmología ha entrado ya en el campo de la valoración de la visión como elemento funcional, lo que le permite acceder a una información real sobre la manera como el paciente, en condiciones visuales favorables y desfavorables, se desenvuelve en sus actividades cotidianas. Es oportuno recordar que antes del aberrómetro se cuantificaba el resultado de una intervención sólo de manera cuantitativa, lo que no permitía comprender el hecho de que un paciente, con un excelente resultado quirúrgico, no lograra desempeñarse en sus actividades habituales en forma satisfactoria e, incluso, manifestara molestias visuales subjetivas a pesar de alcanzar un cien por ciento de la visión cuantitativa. Hoy se cuenta con métodos que permiten comprobar objetivamente el estado real del ojo, representar gráficamente la deformación que el paciente refiere y, al mismo tiempo, usar este elemento como base para la corrección del problema aberrométrico residual. Por otra parte, el análisis de la Sensibilidad al Contraste ayuda a comprobar lo que, objetivamente, se encuentra con la aberrometría, la cual permite entender el modo como el paciente se desempeña en diferentes condiciones luminosas y visuales, lo que, de acuerdo con el resultado y en cierta forma, es mirar desde el lugar del paciente. Ésta es una de las razones por la que es importante llegar a la estandarización y unificación de esta técnica: tanto en la forma de realizar el examen, como en la de presentar los resultados. hablaríamos de irregularidades microscópicas y constituirían una diferencia fundamental en cuanto al abordaje del tratamiento. Se debe tener en cuenta, igualmente, que un factor predominante en la reducción de la función visual es el cambio en la asfericidad (que se estudiará con más detalle en otra ocasión). Para resumir: los aberrómetros son un medio excelente para el diagnóstico prequirúrgico; constituyen una base importante para el calculo de tratamientos personalizados; son de gran valor en el diagnostico postoperatorio y fuente de información valiosa en la decisión de un posible tratamiento complementario. Ahora bien, para un uso adecuado de los aberrómetros, se deben tener en cuenta varios factores muy significativos en la toma de decisiones basadas solamente en su información. Uno de estos factores es la existencia de varios tipos de aberrómetros, con tecnologías y modos diferentes de realizar el procedimiento de la toma que, generalmente e incluso en el mismo paciente, dan resultados diferentes; por otra parte, en ocasiones no se logra obtener el mismo resultado al realizar tomas repetidas en el mismo ojo y con el mismo aberrómetro (variación de la repetibilidad). Razón por la cual no se debe operar guiándose sólo por los datos conseguidos con estas máquinas: hay que contar también con datos cuantificables como la refracción subjetiva, la topografía, la autorrefractometría y la sensibilidad al contraste. EDITORIAL La relación entre el tamaño pupilar y la luz nos lleva a las aberraciones como explicación directa entre el área analizada y la magnitud de las distorsiones. Si no existiese esta relación, Estos problemas están llevando a los investigadores hacia un punto que cautivará en gran parte la atención de todos los oftalmólogos: la búsqueda de una complementación mayor 122

5 entre los aberrómetros y la topografía usados individualmente o en conjunto, toda vez que hoy es posible tener el dato de la aberración total del ojo y, con base en la topografía, hacer un muy buen análisis del frente de onda originado solamente en la cornea; de esta manera por substracción podremos saber la aberración neta interna del ojo. Incluso, por un método similar a éste, se está logrando el análisis del frente de onda basado solamente en la superficie corneana posterior. Así, cada vez será más frecuente la ablación basada en la topografía o, como lo mencionábamos anteriormente, en el frente de onda de la sección del ojo que tenga más necesidad de corrección. De acuerdo con los reportes de las diferentes compañías, se podría pensar que el reto al que actualmente se enfrenta la oftalmología ha sido superado mediante la excelencia de sus resultados. Sin embargo, todos los que trabajamos en este campo sabemos que aunque es grande el progreso y el aspecto funcional muy similar al esperado, quedan algunas preguntas por responder, las cuales deben explicar aquellos casos cuyo resultado no es el esperado. Esbocemos, en la parte final de esta nota editorial, algunos aspectos que pueden ayudar en la búsqueda de esas respuestas. Por lo ya dicho, se sabe que hay habilidad para medir los parámetros (aberraciones), posibilidad de controlarlos (ablación personalizada) y una fuente de variación individual al tratamiento. Por esto, es decir, por el cambio de lo tecnológico a lo biológico, los resultados no son todavía los óptimos. Surge entonces un aspecto muy importante en un futuro cercano: ciertos factores, investigados y probados, sugieren una variación individual de las propiedades biomecánicas de la cornea. Algunos de estos factores biomecánicos son: Del mismo modo que para el resultado visual es más conveniente tener zonas ópticas de mayor tamaño, para la parte biomecánica esta amplitud da mayor estabilidad a la cornea al tiempo que disminuye la aberración esférica inducida por la cirugía (un permanente dolor de cabeza en este campo). La orientación de las fibras en el estroma anterior y posterior, y la diferencia en la hidratación en estas mismas zonas juegan un importante papel en el resultado de la intervención, favoreciendo el flap delgado y el de mayor tamaño. La influencia que tiene la profundidad de la ablación y su diferente resultado, si la cornea preoperatoria es más o menos prolata, indica la importancia del análisis de la asfericidad corneana preoperatoria versus postoperatoria. Diferencias en la respuesta nasal y temporal a la cirugía. Se ha comprobado que el grado de aplanamiento de la cornea del centro a la periferia es mayor en el meridiano nasal que en el temporal (asfericidad negativa) y así también la respuesta al tratamiento teniendo en cuenta, obviamente, que el espesor corneano no es uniforme, siendo más delgado en la región inferotemporal, luego en la superonasal, en la inferonasal y más grueso en la superotemporal, lo que podría ser muy importante al personalizar la ablación. Se sabe que cualquier procedimiento que circunferencialmente altere la tensión de las EDITORIAL 123

6 láminas corneanas, produce un aplanamiento central con encurvamiento y engrosamiento en la periferia media; por otra parte, se ha creído siempre al analizar la superficie corneana posterior, postoperatoriamente que hay una ectasia central. Sin embargo, hoy se ha comprobado que lo que realmente sucede es un edema periférico con desplazamiento hacia adentro, que da la impresión de encurvamiento central. La importancia de tener una bisagra pequeña para mayor exposición del estroma, ya que el hecho de tocar esa bisagra con el láser es un factor muy importante en la inducción de aberraciones, muchas veces erróneamente atribuidas al corte con el microquerátomo. Muchos de los aspectos mencionados están regidos por la biomecánica de la cornea y empiezan a aparecer técnicas para analizar estas propiedades, algunas más sencillas que otras. Es el caso de las propiedades elásticas y viscoelásticas, cuyo análisis producirá cambios inclusive en la forma como tomamos el dato de la presión intraocular. Así pues, esta etapa debe estar dirigida tanto a entender la respuesta biomecánica, como a predecirla de manera individual, paciente a paciente. Uno de los temas de mayor actualidad en la cirugía refractiva es el de la ectasia corneana y el módulo de elasticidad puede ser un muy importante predictor de ésta. Todo lo anterior permite afirmar que es éste un momento interesante y de mucho progreso en el campo de la Cirugía Refractiva, con elementos nuevos que aparecen en número creciente, para poder cumplir con el objetivo de nuestra sub especialidad: Buena Cirugía Refractiva, el reto del momento! EDITORIAL 124

7 Sensibilidad de Contraste como medida de calidad visual Alejandro De La Torre Burbano, MD Ana Milena Bautista Torres, MD María Ximena Nuñez Girón, MD Claudia Blanco Marín, MD Alejandro De La Torre Burbano, MD Profesor Asociado Departamento de Oftalmología, Universidad del Valle, Hospital Universitario del Valle. Oftalmólogo Clínica de Oftalmología de Cali Ana Milena Bautista Torres, MD Residente Tercer Año Oftalmología, Universidad del Valle, Hospital Universitario del Valle María Ximena Núñez Girón, MD Profesora Auxiliar Departamento de Oftalmología, Universidad del Valle, Hospital Universitario del Valle. Oftalmólogo Clínica de Oftalmología de Cali Claudia Blanco Marín, MD - Profesora Auxiliar Departamento de Oftalmología, Universidad del Valle, Hospital Universitario del Valle. Oftalmólogo Clínica de Oftalmología de Cali Autor responsable: Alejandro De la Torre Burbano Correo electrónico: delatorreburbano@hotmail.com La Sensibilidad de Contraste es una importante herramienta en la valoración de la calidad visual de los pacientes. En esta revisión se estudian los principios básicos de la sensibilidad de contraste y su aplicabilidad clínica. Resumen Introducción. La evaluación de la agudeza visual no refleja totalmente la visión funcional. La sensibilidad de contraste describe niveles más sutiles de la visión ya que se relaciona más estrechamente con tareas visuales cotidianas. Por lo tanto puede utilizarse como medida de calidad visual. Objetivo. Definir la utilidad de la Sensibilidad de Contraste como medida de calidad visual usando el grating como estímulo visual. Métodos. Se realizó una revisión de la literatura acerca de la sensibilidad de contraste, sus fundamentos físicos y su integración con la clínica. Resultados. Existe alguna correlación entre la agudeza visual de Snellen y la sensibilidad de contraste. Sin embargo, en algunos tipos de disfunción visual hay una reducción significativa en la sensibilidad de

8 REVISIÓN contraste, a pesar de resultados casi normales en el examen de agudeza visual. Es el caso de algunos pacientes, quienes se han sometido a cirugía refractiva y presentan quejas visuales que no son reveladas en su agudeza visual. El grating es el estímulo visual más simple y que provee mayor información al evaluar la sensibilidad de contraste, ya que representa ondas sinusoidales que pueden sumarse para crear cualquier escena visual que el ojo mire. Conclusiones. Ningún sistema óptico produce una imagen con total eficiencia. La sensibilidad de contraste es una medida de calidad visual útil en la evaluación de los pacientes, pues ayuda a interpretar mejor la eficiencia del sistema óptico y la fidelidad con que éste forma la imagen. Palabras clave: sensibilidad de contraste, ondas sinusoidales, grating, frecuencia espacial, función de transferencia de modulación, aberraciones ópticas, profundidad de foco. Abstract Introduction. Visual acuity assessment does not adecuately describe functional vision. Contrast Sensitivity describes more subtle levels of vision because it demonstrates better patient s performance in everyday visual tasks. This makes it a useful tool in visual quality assessment. Purpose. To determine the usefulness of Contrast Sensitivity as a metric of visual quality using gratings as visual targets. Methods. Literature about Contrast Sensitivity, its physical principles and applications was reviewed. Results. Contrast sensitivity and Snellen visual acuity are correlated. However various types of visual dysfunction may cause a reduction in contrast sensitivity despite near-normal visual acuity. Refractive surgery patients may have visual complaints not understood when visual acuity is tested. Gratings are the simplest visual targets that can be used, providing a great deal of information when testing contrast sensitivity. They represent sine waves which can be added together to create any visual scene at which the eye might care to look. Conclusions. No optical system produces an image with total efficiency. Contrast sensitivity is a useful metric since it describes a response form the optics and helps to predict the quality of the image. Key words: contrast senitivity, sine waves, gratings, spatial fequency, modulation transfer function, optical aberrations, depth of focus. sensibilidad de contraste, ondas sinusoidales, grating, frecuencia Introducción La Sensibilidad de Contraste es una importante herramienta en la valoración de la calidad visual de los pacientes. En esta revisión se estudian los principios básicos de la sensibilidad de contraste y su aplicabilidad clínica. El propósito del presente estudio es definir la utilidad de la Sensibilidad de Contraste en la valoración de la calidad visual del individuo, así como entender los principios físicos que hacen del grating un estímulo visual capaz de semejar las escenas visuales cotidianas. Además, se revisará la correlación entre las aberraciones ópticas, la cirugía refractiva y la sensibilidad de contraste, y su repercusión en la profundidad de foco. El entorno visual de nuestra vida diaria está compuesto por objetos que varían en forma, tamaño, color y contraste. Son objetos de diver- 126

9 sas frecuencias espaciales vistos bajo diferentes niveles de contraste. (1) La agudeza visual es la medida de función visual más ampliamente utilizada. La agudeza visual de Snellen se evalúa mediante objetos con casi el 100% de contraste, pues son letras oscuras contra un fondo blanco. Mide el optotipo más pequeño, con un contraste del 100%, que puede ser visto por el sistema visual, es decir, mide la capacidad de resolución. (2) Pero no refleja totalmente la visión funcional: hay otras características importantes de ésta que no son evaluadas con este test, tales como el contraste y el color, y que describen niveles más sutiles de la visión. (3, 4) Ningún sistema óptico produce una imagen con total eficiencia. Incluso un ojo modelo, corregido para aberraciones cromáticas inherentes, pierde contraste en el proceso de conducción de la imagen. Un objeto con un contraste teórico del 100% produce una imagen retiniana con menos de 100% de contraste. (1, 5, 6) El test de Sensibilidad de Contraste evalúa la eficiencia óptica del ojo y el umbral retiniano mínimo para la detección de patrones, usando el grating como estímulo visual que permite la valoración de la pérdida del contraste del objeto al pasar por el sistema óptico. Es de interés clínico cuantificar la magnitud de reducción del contraste que ocurre en un sistema óptico, para evaluar así la calidad visual del individuo. En este estudio se realiza una revisión de la literatura relacionada con la sensibilidad de contraste: se inicia con la revisión de los principios de las ondas armónicas, ya que los gratings son una representación de ellas. Así mismo, se hace énfasis en los conceptos de frecuencia espacial de un grating y la forma cómo el sistema óptico procesa el estímulo visual que ingresa en forma de ondas de luz para producir una imagen. Las personas que más han contribuido a estudios de este tipo son Larry Thibos y Raymond Applegate, quienes han evaluado la sensibilidad de contraste en la valoración de la calidad visual determinando su importancia y limitaciones. Métodos Este estudio es una revisión de la literatura relacionada con la sensibilidad de contraste. Se revisaron artículos publicados desde el año 2000 en revistas acreditadas por pares. Los principios físicos de las ondas se revisaron en textos básicos de óptica. Resultados En óptica se puede dividir el espacio por el que viajan las ondas de luz en dos planos: el plano del objeto y el plano de la imagen. Lo que está entre ellos es el sistema óptico. La onda, representada como un rayo de luz emitido por un punto del objeto, pasa por un sistema óptico y es transformada por él en un punto de la imagen. Lo que se espera es que cada punto del objeto tenga un punto correspondiente en el plano de la imagen. Esta correspondencia se denomina puntos conjugados. Es el principio de formación de imagen una a una. Un sistema óptico se considera perfecto cuando sobre el plano de la imagen se tienen todos los puntos del objeto y éstos se sitúan en el lugar correspondiente. Lo cual, sin embargo, no se cumple por completo para ningún sistema óptico, pues existen algunos fenómenos que distorsionan la imagen final. REVISIÓN 127

10 REVISIÓN El estímulo visual llega entonces al sistema óptico en forma de ondas de luz. La magnitud de cambio que el sistema óptico introduce al estímulo que entra determina qué tanto se parece la imagen al objeto. Entre más perfecto el sistema óptico mayor correspondencia entre el objeto y la imagen. En el ojo, como sistema óptico, la calidad de la imagen depende de factores ópticos el mosaico de conos retinianos y de factores neurales que participan en el procesamiento del estímulo visual y limitan los detalles finos que podemos ver. (7) La Onda Una onda es una perturbación de un medio, y viaja por éste transportando energía e impulso. Ejemplos de onda son las formadas tras un aplauso, un destello de luz, una piedra al caer a un estanque de agua. En el caso del sonido, el medio por el cual viaja la onda es el aire; en el caso de la luz, un campo electromagnético; en el caso del agua, la piedra. La forma de onda más simple es la onda armónica, en la cual el perfil es una curva seno o coseno, que representan funciones periódicas continuas. También se conocen como ondas sinusoidales. Cualquier forma de onda puede sintetizarse por una superposición de ondas armónicas, por lo cual tienen un significado especial. (8) Características de las Ondas Sinusoidales El máximo de perturbación de una onda a su medio se conoce como la amplitud de la onda. La fase es el argumento de la función: se refiere a la forma de la onda y determina la manera como ella se propaga. El Vector de Onda indica la dirección en la cual viaja la onda (dirección de propagación) y se caracteriza porque es siempre perpendicular a la superficie de la onda o al Frente de onda. (8) Figura 1. Una onda armónica es periódica (o repetitiva) en el espacio y en el tiempo. El período espacial se conoce como la longitud de onda y se denota por lambda (λ). Es una distancia fija a la cual se repite la fase de la onda. Figura 1 El inverso de la longitud de onda es la frecuencia espacial (FE), que es el número de longitudes de onda en la unidad de distancia. (8) FE = 1 / λ El período temporal (T) es la cantidad de tiempo que una onda tarda en repetir la fase. Es el número de unidades de tiempo por onda. Su inverso es la frecuencia temporal (ν), que es el número de ondas por unidad de tiempo. (8) ν = 1 / T Sensibilidad de Contraste El entorno visual de nuestra vida diaria está compuesto por objetos que varían en forma, tamaño, color y contraste. Son objetos de diversas frecuencias espaciales vistos bajo diferentes niveles de contraste. (1) La agudeza visual es la medida de la función visual más ampliamente utilizada. La agudeza visual de Snellen se evalúa con objetos con casi 100% de contraste, pues son letras oscuras 128

11 contra un fondo blanco. Mide el optotipo más pequeño, con un contraste del 100%, que puede ser visto por el sistema visual, es decir, mide la capacidad de resolución. (2) Pero no refleja totalmente la visión funcional; hay otras características importantes de la función visual que no son evaluadas con este test, tales como el contraste y el color, que describen niveles más sutiles de la visión. (3,4) El Contraste se define como la diferencia en la luminosidad de un objeto contra su fondo. (1, 2, 9, 10) Hay alguna correlación entre la agudeza visual de Snellen y la sensibilidad de contraste. Una reducción en la agudeza visual, por ejemplo por un error refractivo, tiene un efecto predecible en la sensibilidad de contraste. Pero algunos tipos de disfunción visual, incluyendo lesiones cerebrales, neuritis óptica, glaucoma, retinopatía diabética y ambliopía, pueden causar una reducción más significativa en la sensibilidad de contraste que la alteración detectada con el examen de agudeza visual. (1-3, 9) Contraste = luminosidad del objeto luminosidad del fondo luminosidad del objeto + luminosidad del fondo Para que un objeto pueda ser detectado visualmente, debe haber una diferencia en su luminosidad con respecto a la de su fondo; si las letras de este escrito estuvieran impresas sobre un fondo negro, la información no podría ser descifrada. La variación en la luminosidad hace al objeto evidente. Entre mayor sea esta diferencia, con mayor facilidad será visto el objeto. Una letra negra sobre un fondo blanco es una escena de alto contraste, mientras que un letrero en la carretera en una noche con neblina es un escena de bajo contraste, haciendo las letras más difíciles de leer. (1-3, 9) La Sensibilidad de Contraste se define como la habilidad del individuo para detectar diferencias entre la luminosidad del objeto y su fondo. Representa un indicador robusto de la función visual, ya que evalúa la relación entre la eficiencia óptica del ojo y el umbral retiniano mínimo para la detección de patrones. (1, 4) Provee mayor información sobre el sistema visual que la agudeza visual de alto contraste (Agudeza visual de Snellen), ya que se relaciona más estrechamente con tareas visuales cotidianas. (10) Gratings La Sensibilidad de Contraste se mide utilizando un estímulo visual llamado Grating. Un grating es una secuencia repetitiva de barras claras y oscuras intercaladas. Si se grafican los niveles de luminosidad de un grating, se obtiene una onda sinusoidal, ya que está hecho con cambios graduales en la intensidad luminosa entre las partes claras y oscuras con bordes indistintos. (1-3, 9) Figura 2 En un grating, un ciclo es un par de barras, una clara y una oscura. Un ciclo corresponde a una longitud de onda. Figura 3 El grosor de las barras determina cuántos ciclos ocurren en la unidad de longitud. El número de ciclos por unidad de longitud se denomina Frecuencia Espacial del grating, y es dado en ciclos por grado. (1, 3, 9) Figura 3 Un grating con una frecuencia espacial de 30 ciclos /grado tiene un grosor de barras que corresponde al de las letras de la línea de 20/20 en la Carta de Snellen; 60c/ corresponde a 20/10, y así sucesivamente. (7) El contraste del grating depende de la intensidad luminosa de la barra oscura, es decir, de la amplitud de la onda sinusoidal que representa el grating. Figura 4 REVISIÓN 129

12 Figura 1. Características de las Ondas Armónicas Figura 2. Un grating es un secuencia repetitiva de barras claras y oscuras. En la parte inferior se observa una onda sinusoidal que representa los cambios de luminosidad del grating. REVISIÓN 130 Figura 3. La frecuencia espacial está determinada por el número de ciclos por unidad de longitud (ciclos por grado). En la gráfica se observan gratings de frecuencia espacial baja (izquierda), media (centro) y alta (derecha).

13 Figura 4. En la parte superior se observa un grating de alto contraste y en la parte inferior uno de bajo contraste. La amplitud de la onda sinusoidal es mayor entre mayor es la intensidad luminosa de las barras oscuras del grating. Figura 5. Sistema de evaluación de sensibilidad de contraste. Los gratings disminuyen en contraste de izquierda a derecha y aumentan en frecuencia espacial de arriba a abajo. Figura 6 Curva de sensibilidad de contraste. REVISIÓN 131

14 REVISIÓN Las ondas sinusoidales pueden sumarse para crear cualquier escena visual que el ojo mire. El sistema visual opera descomponiendo los patrones y escenas observadas a ondas sinusoidales. (3,9) Si se conoce qué tan bien se observa la imagen de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias espaciales, es posible predecir la imagen retiniana para cualquier escena visual. Los gratings tienen, entonces, una implicación crucial en la evaluación del desempeño visual. (7) La ventaja de usar gratings sinusoidales es que son transferidos al plano de la imagen como una imagen sinusoidal de la misma frecuencia pero de contraste disminuido (demodulado). Esto permite usarlos para evaluar el impacto del sistema visual sobre el contraste del objeto. Y estas frecuencias espaciales demoduladas permiten la reconstrucción de la imagen tal y como la vería el ojo. (10) Ningún sistema óptico produce una imagen con total eficiencia. Incluso un ojo modelo, corregido para aberraciones cromáticas inherentes, pierde contraste en el proceso de conducción de la imagen. Un objeto con un contraste teórico del 100% produce una imagen retiniana con menos de 100% de contraste. (1,5,6) Es de interés clínico cuantificar la magnitud de reducción del contraste que ocurre en un sistema óptico para evaluar la calidad visual del individuo. Sensibilidad de Contraste como medida de calidad visual Función de Sensibilidad de Contraste (CSF): Para caracterizar el sistema visual se puede medir la habilidad del observador para detectar gratings sinusoidales a umbrales de contraste como una función de la frecuencia espacial. La sensibilidad de contraste es medida bajo condiciones variadas de luminosidad-oscuridad de las barras, y se establecen los límites de percepción visual a lo largo del espectro de las frecuencias espaciales. (4) Un grating se utiliza, entonces, para determinar en una persona el umbral de contraste para cada frecuencia espacial. Se disminuye el contraste del grating y se mantiene la FE constante hasta que el grating no sea visible. También puede mantenerse el contraste constante y aumentar las FE hasta que el grating no sea percibido como una secuencia de barras. (1,2,9) El Test Funcional de Agudeza de Contraste (FACT: Functional Acuity Contrast Test), diseñado por el Dr. Arthur Ginsburg, evalúa cinco frecuencias espaciales 1.5, 3, 8, 12, 18 ciclos por grado denominados A, B, C, D y E y nueve niveles de contraste numerados del 1 al 9 siendo el 1 el grating de mayor contraste y el 9 el de menor contraste. (11) Figura 5 El paciente determina el último grating visto para cada fila A, B, C, D, E y reporta la orientación del grating (derecha, izquierda, arriba). El último grating para cada frecuencia espacial es graficado en una curva de sensibilidad de contraste. (11) Esta gráfica representa la forma como la sensibilidad de contraste cambia en función de la frecuencia espacial y se denomina Función de Sensibilidad de Contraste. (1-3,5,9) En la Figura 6 se observa una curva de Sensibilidad de Contraste. En el eje X se encuentran las frecuencias espaciales evaluadas y en el eje Y el nivel de contraste hasta el cual el paciente pudo identificar el grating para cada frecuencia espacial. La gráfica contiene un sector sombreado que establece un rango de normalidad dentro del 132

15 cual deberían permanecer los datos del paciente, de lo contrario se puede concluir que existen alteraciones en su sensibilidad de contraste. Función de Transferencia de Modulación (MT.F) La Función Transferencia de Modulación (MTF) es la medida de la pérdida del contraste cuando la imagen es procesada por el sistema visual. Es la relación entre el contraste de la imagen con respecto al contraste del objeto medido con gratings de diversas frecuencias espaciales. (1,5,7,10) La reducción en la amplitud de la onda es la que ocasiona la reducción en el contraste. Figura 4 El eje X en la curva de MTF representa ondas sinusoidales con diferentes frecuencias espaciales. El eje Y es la modulación transferida por la óptica del ojo y corresponde a la tasa de contraste de la imagen del grating en la retina, comparado con el patrón original. (7) Figura 7 Por ser una tasa, el resultado es un rango entre 1.0 y 0, siendo 1.0 la máxima MTF, es decir, la mayor similitud entre el contraste del objeto y de la imagen. Entre mayor emborronamiento por la óptica del ojo, más se aleja la transferencia de modulación de 1.0 y se acerca a 0. En otras palabras: la MTF cuantifica la capacidad del sistema óptico para crear una imagen nítida y fiel en la retina. (1,3,5,7,9,10,12,13) Los sistemas ópticos tienen mejor sensibilidad de contraste para frecuencias espaciales menores. Se considera que el ojo es un filtro en el cual se pierde contraste al aumentar la frecuencia espacial. (2,5) El MTF a frecuencias espaciales bajas revela qué tan bien el ojo ve objetos grandes, mientras que la respuesta a frecuencias altas nos informa sobre la visión de detalles finos, más cerca de los límites de la visión. (7) Sólo para un campo uniforme, es decir, con una frecuencia espacial de 0, el contraste transferido al plano de la imagen es 100% eficiente (MTF=1.0). Esta eficiencia es independiente del tamaño pupilar. Para todas las demás frecuencias espaciales, el MTF es menor de 1.0 y es dependiente del tamaño pupilar. (6,10) Entre menor tamaño pupilar, mejor tasa de MTF debido a la menor influencia de las aberraciones en el procesamiento de la imagen y, por lo tanto, un mejor desempeño óptico. Una pupila entre 2.0 y 2.8mm da una MTF máxima para frecuencias espaciales altas. (5,6,9,12-14) Figura 7 Función de Transferencia de Fase (PTF) Además del cambio en el contraste de la imagen, el grating también sufre un cambio en su fase, esto es, cambia la localización de la imagen del grating, con respecto a la localización del objeto. Lo que ocurre en términos de ondas es un desplazamiento lateral en la fase de la onda, que hace que el objeto sea visto pero en una localización diferente. En estos casos, generalmente, el individuo ve los bordes de los objetos borrosos o presenta alteraciones en la lectura. La medida del cambio en la fase del grating se denomina Función de Transferencia de fase (Phase Transfer Function-PTF), y es un parámetro que captura el desplazamiento prismático inducido por las imperfecciones ópticas. (6,12) REVISIÓN 133

16 Figura 7 Curva de MTF que muestra el mejor desempeño para pupilas de menor tamaño. La pupila de 5.8 mm es la que menor MTF alcanza debido a la mayor influencia de las aberraciones sobre el contraste de la imagen. Figuta 8 Estas curvas de MTF representan sistemas ópticos libres de aberraciones, solo limitados por difracción. Se observa que al remover las aberraciones el desempeño visual es mejor con una pupila de mayor tamaño: con pupila de 7.3mm se logra un mejor MTF a frecuencias espaciales altas que con la pupila de 3mm. REVISIÓN 134

17 Figura 9 A la izquierda el objeto y a la derecha la imagen al pasar por un sistema óptico aberrado. Se introdujo una inversión en la fase en la parte central donde el grating tiene una mayor frecuencia espacial haciendo que las barras blancas sean vistas como negras y las negras como blancas. Figura 10. El objeto es un grating de una frecuencia espacial dada. En la parte superior se ve la imagen obtenida al pasar por un sistema de alta calidad en donde hay poca reducción del contraste y no hay cambios en la fase. En la parte inferior se observa lo ocurrido en un sistema de baja calidad. Hay una reducción marcada en el contraste y una inversión en la fase que hace ver las barras de manera invertida. REVISIÓN 135

18 REVISIÓN Difracción, aberraciones y Sensibilidad de contraste La difracción es el fenómeno en el cual la luz se curva cuando cruza un borde opaco como el margen pupilar. Se producen ondas secundarias en el margen pupilar que interfieren constructiva o destructivamente con el patrón de ondas que ingresa al sistema óptico. El área central de la pupila tiene un mejor desempeño que el margen pupilar. La difracción es una importante fuente de emborronamiento de la imagen cuando el tamaño pupilar es pequeño, haciéndose menos importante a medida que su tamaño es mayor. Si el tamaño pupilar es menor de 2.4mm ocurre una interferencia destructiva que, como consecuencia, producirá disminución de la agudeza visual y del contraste. (1,7,9) El emborronamiento por difracción es inevitable, contrario a las aberraciones que pueden ser corregidas. (7) Por otro lado, el emborronamiento producido por las aberraciones ópticas aumenta con el diámetro pupilar. Las aberraciones alteran la calidad visual. Producen una pérdida de contraste en la imagen produciendo alteraciones en la curva de Función de Sensibilidad de Contraste y una disminución más marcada en la MTF. Entonces, en un ojo aberrado una pupila grande es una desventaja. (7) En un ojo humano normal, con aberraciones, la MTF para una pupila de 7mm va a estar por debajo de la MTF para una pupila de 3mm. (7) Figura 7 Por el contrario, en un ojo libre de aberraciones ópticas (limitado por difracción) el MTF será mayor que en un ojo con aberraciones, notándose la diferencia sobre todo en pupilas grandes. En este caso, la MTF se extiende a mayores frecuencias espaciales para la pupila de 7.3mm que para la de 3mm. Figura 8 Lo anterior sugiere que al corregir las aberraciones de alto orden, la mejoría en la sensibilidad de contraste ocurrirá en pupilas de mayor tamaño. (7,12) Las aberraciones ópticas también pueden inducir cambios en la fase del grating observado. Pueden introducirse inversiones en la fase, lo cual hace que la barra oscura se vea clara y viceversa. Esto ocurre, por ejemplo, con el defocus, haciendo que el objeto sea inapropiadamente percibido. Figura 9. La corrección de aberraciones corrige errores en la fase espacial. Esto produce una mejoría en la función visual por ejemplo en la lectura. (6,12) El ojo, entonces, es un filtro que reduce el contraste (disminuye el MTF) y le cambia la posición relativa (cambia PTF) a cada FE del objeto, formando una imagen retiniana degradada. La magnitud de esta reducción en el contraste y en el cambio de fase va a determinar la calidad de la imagen. Una imagen de alta calidad es aquella en la que existe alto contraste y poco cambio en la fase, comparada con el objeto. Por el contrario, una imagen de baja calidad denota una reducción marcada en el contraste y tiene un cambio significativo, o incluso inversión, en la fase. (6) Figura 10 Al remover las aberraciones mejora el detalle de la imagen (mayor contraste) y la distinción de los bordes de los objetos (disminuyen los errores de fase), acercándose más a una imagen de alta calidad. (12) Condiciones que disminuyen la Sensibilidad de Contraste Además de las aberraciones ópticas, presentes en todos los sistemas ópticos, otras condiciones pueden disminuir la sensibilidad de contraste: 136

19 1. Cornea: edema corneal, Keratocono, KPP, Cirugía Refractiva. (1,2,4,9) 2. Cristalino: cataratas, especialmente subcapsular posterior. (1,2,4) 3. Lentes intraoculares: descentración, LIOs multifocales. (1,2,10,15) 4. Retina: Retinopatía Diabética, algunas degeneraciones maculares, retinitis pigmentosa, retinopatía central serosa, tóxicos. (1,2) 5. Nervio óptico y vías visuales: glaucoma, papiledema, drusen del nervio óptico, neuropatía óptica tóxica, neuritis óptica, tumores pituitarios. (1,2,4) Además la SC disminuye con la edad. Esto ocurre por varios factores. Hay un aumento en las aberraciones secundarias al cristalino y ocurren cambios en la relación de aberraciones cornea-cristalino. Con la edad aumenta la aberración esférica. El cristalino dispersa más la luz con la edad, emborronando los bordes de los objetos; además el sistema procesador retina-cerebro pierde su habilidad de resaltar contrastes. (1) Sensibilidad de Contraste y Lasik Es evidente la alta tasa de mejoría en la agudeza visual de Snellen en los pacientes post lasik. Sin embargo, la degradación en la calidad visual que experimentan estos pacientes ha sido bien documentada. Las quejas principales son las alteraciones en la visión nocturna, la presencia de halos y la reducción en la sensibilidad del contraste. Usualmente estos síntomas visuales son transitorios, desapareciendo según los informes en los primeros 3 a 12 meses. (16-20) Según reportes de Chan y Nakamura, ocurre una depresión en la sensibilidad de contraste para todas las frecuencias espaciales después del procedimiento estándar Se considera que el aumento en las aberraciones de alto orden es el responsable de este fenómeno. Con el procedimiento se inducen diferentes tipos y cantidad de aberraciones sobre todo aberración esférica y aberraciones irregulares, afectando la calidad visual. (17,18) Auque la mayoría de reportes se han hecho con lasik estándar, se ha encontrado que el lasik guiado por aberrometría también puede tener un efecto deletéreo sobre la sensibilidad de contraste, pero la magnitud es significativamente menor que con el método estándar. Kaiserman reportó un 7.2% de reducción en la SC en pacientes post lasik guiado por aberrometría, comparado con un 38% en pacientes post lasik estándar. (16-20) En este estudio también se determinó que la sensibilidad de contraste es inversamente proporcional al grado de miopía prequirúrgico del paciente, es decir: a mayor error refractivo prequirúrgico, mayor disminución en la sensibilidad de contraste postquirúrgica. Esto se explica porque entre mayor grado de miopía, mayor debe ser el tejido ablacionado, induciendo mayor oblaticidad y por lo tanto mayor aberración esférica. (19,20) Profundidad de foco Es un rango dióptrico o de distancia en el cual el paciente ve nítido sin usar la acomodación. Puede medirse en términos de sensibilidad de contraste, estableciéndose como el rango dióptrico en el que la SC para una frecuencia espacial dada es mayor al 50%. (19,20) Se determina, entonces, la profundidad de foco con datos de la sensibilidad de contraste en función del defocus para cada frecuencia espacial. (19,20) REVISIÓN 137

20 REVISIÓN Es conocido que las aberraciones ópticas aumentan la profundidad de foco, ya que aumentan ese rango dióptrico de desempeño visual. El sistema óptico se adapta a ellas y proporcionan una mayor tolerancia al defocus. Se ha encontrado que minimizar las aberraciones de alto orden puede tener un efecto favorable en la agudeza visual y en la sensibilidad de contraste, pero a costa de una reducción en la profundidad de foco pues se deja al sistema óptico más vulnerable al defocus. (19,20) Por esto se ha propuesto que en ojos jóvenes, con gran amplitud de acomodación, la corrección de las aberraciones de alto orden con lasik guiado por aberrometría puede tener un efecto beneficioso pues provee el máximo de agudeza visual. La acomodación provee el foco correcto compensando la pérdida en la profundidad de foco. (19,20) Pero en pacientes présbitas, en quienes la acomodación es deficiente o nula, la corrección total de aberraciones de alto orden no es deseable pues deja al sistema con poca profundidad de foco. Dejar el ojo con algo de aberración de segundo orden aumenta la profundidad de foco por efecto de astigmatismo miópico. (19,20) Discusión Los principales hallazgos de esta revisión de la literatura sugieren que, por la detallada información que brinda acerca de la eficiencia óptica del sistema visual, la sensibilidad de contraste es una importante herramienta en la valoración de la calidad visual de los pacientes. La cuantificación de la pérdida del contraste del grating, al pasar por el sistema óptico, contribuye a la comprensión de las quejas visuales manifestadas por los pacientes al enfrentarse a las escenas de la vida diaria. Esta revisión demuestra que la sensibilidad de contraste se afecta en múltiples condiciones, que alteran tanto las condiciones ópticas como la transmisión nerviosa de los estímulos visuales. Indica, además, que la sensibilidad de contraste conjuga información del sistema óptico, del umbral retiniano y del procesamiento neural. Representa de manera fiel la forma cómo el ojo ve una escena visual cotidiana. Se pone de manifiesto el impacto que tiene la cirugía refractiva sobre la sensibilidad de contraste, principalmente por su efecto en las aberraciones ópticas. Son necesarios estudios longitudinales que ayuden a determinar los diferentes patrones en las curvas de sensibilidad de contraste, para determinar las condiciones que la alteran y, así, ampliar sus aplicaciones clínicas y contribuir en la evaluación integral de los pacientes. BIBLIOGRAFÍA 1. Williams D, Yoon G, Guirao A, Hofer H, Porter J. How far can we extend the limits of human vision? Customized Corneal Ablation- The Quest for Supervision. 2001; Chapter Two: Hecht Eugene. El Movimiento Ondulatorio. Optica. Tercera Edición. Addison Wesley Madrid Amesbury E, Schalhorn S. Contrast Sensitivity and Limits of Vision in: Functional Vision. International Ophthalmology Clinics. Spring 2003; Vol 4, No 2: Rubin G. Visual Acuity and Contrast Sensitivity in: Ryan S. Retina Basic Science and inherited retinal disease. 3 rd edition. Mosby, St Louis 2001: Liesegang T,Skuta G, Cantor L. The Human Eye as an Optical System in: Miller K, Atebara N, Fellenz M et al Optics, Refraction and Contact Lenses. Basic and Clinical Science Course. American Academy of Ophthalmology, San Francisco : Packer M, Fine H, Hoffman R. Functional Vision, Contrast Sensitivity and Optical Aberrations. 138

21 International Ophthalmology Clinics. Spring 2003; Vol 4, No 2: Miller D. Optics of the normal eye in: Miller D. Optics and Refraction, a user friendly guide. Lippincot, Philadelphia 1991: Applegate Raymond, Hilmantel Gene, Thibos Larry. Visual performance assessment.. Customized Corneal Ablation- The Quest for Supervision. 2001; Chapter seven: Marcos Susana. Image Quality of the Human eye. International Ophthalmology Clinics. Spring 2003; Vol 4, No 2: Cheng X, Thibos L, Bradley A. Estimating visual quality from Wavefront aberration measurements. J Refractive Surgery. 2003;19:S579-S Ginsburg A. Vision Science Research Corporation Thibos Larry, Applegate Raymond. Assessment of Optical Quality. Customized Corneal Ablation- The Quest for Supervision. 2001; Chapter six: Applegate R, Thibos L, Hilmantel G. Optics of aberroscopy and super vision. J Cataract Refract Surg 2001;27(7): Applegate R. Limits of vision: Can we do better than nature? J Refract Surg 2000;16(5): S547-S Negishi K, Ohnuma K, Hirayama N, Noda T. Effect of Chromatic Aberration on Contrast Sensitivity in Pseudophakic Eyes. Arch Ophthalmol. 2001;119: Kaiserman I, Hazarbassanov R, Varssano D, Grinbaum A. Contrast sensitivity after wave frontguided lasik. Ophthalmology 2004;111(3): Chan J, Edwards M, Woo G, Woo V. Contrast sensitivity after laser in situ keratomileusis. J Cataract Refract Surg 2002;28(10): Nakamura K, Miyamija H, Toda I, Hori Y, Tsubota K. Effect of laser in situ keratomileusis correction on contrast visual acuity. J Cataract Refract Surg 2001;27: Nio Y, Jansonius N, Wijdh R et al. Effects of miopía correction on visual acuity, contrast sensitivity, and depth of focus. J Cataract Refract Surg 2003;29: Charman W. Ablation design in relation to spatial frequency, depth of Focus, and age. J Refract Surg 2004;20:S REVISIÓN 139

22 Aberración esférica, prolaticidad y profundidad de foco en la cirugía de presbicia con técnica PARM María Ximena Núñez Girón Alejandro de La Torre Burbano Claudia Blanco Marín Resumen Propósito: Evaluar los cambios producidos en pacientes operados de Presbicia con la técnica PARM (Método para corregir la Presbicia de Avalos y Rozakis) en términos de prolaticidad, aberración esférica y profundidad de foco. Método: Por medio de un estudio observacional se realizó cirugía para corregir presbicia con la técnica PARM con dos zonas ópticas en 48 ojos de 24 pacientes, con un promedio de edad de 52 años (43-58). Se midió preoperatorio y postoperatorio a 3 meses la prolaticidad con topógrafo Orbscan II, aberración esférica con aberrómetro Scout y COAS, amplitud de acomodación con el método push up, agudeza visual y calidad visual con pruebas de bajo contraste y MTF ( Modulation Transfer Function). Resultados: La prolaticidad y la aberración esférica negativa corneal aumentaron. La amplitud de acomodación se incrementó a expensas de la profundidad de foco. No hubo pérdida de la calidad visual medida en términos de MTF y pruebas de bajo contraste. Conclusiones: En este grupo de pacientes se obtuvo una agudeza visual lejana y cercana adecuada, conservando la calidad visual. Este riginales r t í c u l O s

23 resultado coincide con el aumento de la prolaticidad, hallazgo que se reflejó en el incremento de la profundidad de foco y la disminución esférica positiva corneal. La aberración esférica negativa corneal intenta optimizar la multifocalidad, de tal modo que las distancias focales estén dentro de la tolerancia al desenfoque o profundidad de foco. Palabras claves: prolaticidad, aberración esférica, profundidad de foco. Abstract María Ximena Núñez Girón. Profesora Auxiliar, Servicio de Oftalmología, Universidad del Valle, Clínica de Oftalmología de Cali, Cali, Colombia. Alejandro de La Torre Burbano. Profesor Asociado, Servicio de Oftalmología, Universidad del Valle. Clínica de Oftalmología de Cali, Cali, Colombia. Claudia Blanco Marín. Profesora Auxiliar, Servicio de Oftalmología, Universidad del Valle, Clínica de Oftalmología de Cali, Cali, Colombia. Autor Responsable: Maria Ximena Núñez G. Calle 47 sur # 8C 94 Consultorio 201. Clinica de Oftalmología de Cali. Cali, Colombia. mavinunez@yahoo.es Trabajo presentado en el XXXI Congreso Nacional de Oftalmología, Hotel Cartagena Hilton, Cartagena Colombia, 4-8 de agosto de 2004 Purpose: To evaluate changes induced by presbyopia surgery with PARM technique (Avalos and Rozakis Presbyopia correction Method), in terms of prolaticity, spheric aberration and depth of focus. Setting: Refractive Surgery Unit. Clínica de Oftalmología de Cali, Cali, Colombia Methods: A observational study was performed. Presbyopia correction was made with PARM technique with two opitc zones in 48 eyes of 24 patients with an average age of 52 years (range: 43-58). Prolaticity with Orbscan II topograph, spherical aberration with Scout aberrometer and COAS, accommodation amplitude with push up method, visual acuity and visual quality with low contrast tests and Modulation Transfer Function were measured preoperatively and postoperatively for a 3 month period. Results: Prolaticity and negative spheric aberration was found to increase. Accomodation amplitude increased at the expense of depth of focus. No decrease in visual quality was found when MTF and low contrast tests were applied. Conclusions: In this group of patients a satisfactory visual acuity was achieved, preserving visual quality. This result correlates with the prolaticity increase, the depth of focus increase and the corneal positive spheric aberration decrease. Corneal negative spheric aberration tries to enhance multifocality in order to tolerate focal distances within defocus range and depth of focus. Key Words: prolaticity, spheric aberration, depth of focus.