Estudio clínico de las ventajas de lentes monofocales free-form

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1 ARTÍCULOS CIENTÍFICOS Estudio clínico de las ventajas de lentes monofocales free-form Beatriz Gómez-Elices - O.C Jose Miguel Cleva - Eduardo Pascual - Jose Alonso - Daniel Crespo Las nuevas tecnologías de fabricación permiten obtener diseños capaces de mejorar la calidad óptica y estética de la lente final, permitiendo mayor libertad en el diseño. El presente trabajo muestra un estudio clínico comparativo entre lentes monofocales de diseño esférico y esferotórico con su base óptima de fabricación y lentes personalizadas de diseño free-form. Estas últimas fueron calculadas mediante trazado real de rayos y fabricadas con la base más plana posible. Se han medido los valores de AV que los pacientes alcanzaron en distintas posiciones de mirada con los dos tipos de lentes, realizando también un test subjetivo comparativo entre un tipo y otro de lentes. PALABRAS CLAVE Lente oftálmica, base, error de esfera, error de cilindro, tecnología free-form, agudeza visual. INTRODUCCIÓN Los diseños de las lentes monofocales han estado siempre condicionados por la tecnología de fabricación y se ha debido buscar siempre una solución de compromiso entre criterios de calidad óptica, estética y coste de la lente. En el caso de los monofocales tradicionales, los diseños utilizados hasta ahora no han conseguido optimizar simultáneamente estas propiedades 1. Sin embargo, con el desarrollo de avanzados programas de cálculo y gracias a la llegada de nuevas tecnologías de fabricación free-form, se abre la posibilidad de calcular lentes mejor optimizadas, cuyos diseños permitan obtener un mejor balance de las tres características anteriores: calidad óptica, estética y coste. LENTES ESFÉRICAS TRADICIONA- LES de potencia o error tangencial. Para ello debe fabricarse la lente correspondiente a partir de una curva base concreta para cada prescripción. No obstante, esta solución se corresponde con lentes bastante curvadas, mientras que la tendencia del mercado en Europa y Japón es hacia el uso de lentes con poca curvatura. Por ello, las curvas base de las distintas graduaciones fueron forzadas a ser más planas de lo que especifica la solución teórica, siempre que se mantuviera dentro de unos límites de tolerancia establecidos por cada fabricante. Por otro lado, tener una curva base específica para cada graduación resulta inviable para cualquier fabricante, ya que daría lugar a un stock de semiterminados muy elevado. Como resultado, los fabricantes ofrecen una solución de compromiso, utilizando un conjunto reducido de curvas base para producir la mayoría de prescripciones. Esta restricción limita de forma considerable la calidad óptica que se puede obtener mediante el método de fabricación tradicional, llegando a ser crítica en el caso de pacientes con elevada exigencia visual o para determinadas potencias dentro de un mismo rango de semiterminados 1 (Figura 1). LENTES ASFÉRICAS TRADICIONA- LES El uso de superficies asféricas introduce grados de libertad en el diseño de lentes oftálmicas que permiten obtener un mejor balance entre calidad óptica y planitud 2, disminuyendo los errores de oblicuidad 3 (astigmatismo oblicuo, error de potencia o error tangencial). Para que una lente asférica pueda corregir correctamente los errores de oblicuidad es necesaria una asfericidad que La mayoría de lentes que se prescriben para la compensación de ametropías tiene diseños esféricos. Con esta geometría, según la solución clásica de Tscherning, se pueden corregir los errores de astigmatismo oblicuo, error Figura 1. Intervalos típicos de selección de base para un amplio rango de potencia frontal posterior. La curva negra continua representa la elipse de Tscherning para eliminación de astigmatismo oblicuo. 16 noviembre 431

2 En conclusión, con estos diseños no se solucionan los problemas de astigmatismo oblicuo y error de potencia 4, 5. Además existen estudios comparativos que demuestran que el paciente percibe mayores problemas de distorsión con este tipo de lentes que la percibida con lentes esféricas. A su vez, las lentes asféricas presentan mayor intolerancia a los descentramientos. LENTES CON SUPERFICIE FREE- FORM Figura 2. Error medio de potencia a 40º en función de la potencia frontal posterior para lentes esféricas tradicionales y asféricas free-form. Este gráfico muestra un error de potencia esférica y cilíndrica ponderado sobre todo el campo de visión en lentes tradicionales esferotóricas y las lentes free-form de este estudio. En ambos casos el cálculo se realiza para la mejor base posible. El comportamiento de las lentes free-form es más homogéneo en todo el rango de potencias, ofreciendo siempre mejor calidad que el diseño tradicional, incluso cuando en este se utiliza una base óptima curvada. depende de la curva base y de la prescripción. En el método de fabricación tradicional basado en semiterminados asféricos en la cara convexa sólo se utiliza un valor de asfericidad por cada curva base, lo cual compromete seriamente la calidad óptica que puede finalmente alcanzarse. Como resultado, las lentes son más planas, pero no necesariamente de mayor calidad óptica que las lentes esféricas. Además, las lentes asféricas tradicionales son de mayor utilidad en caso de lentes de potencias positivas y no en lentes negativas, ya que en estos casos su contribución a la mejora de la calidad visual es insignificante o nula. Figura 3. Variación de los errores de esfera y cilindro con la base, para lentes de potencia frontal -10 D (a), -5 D (b) y +4 D (c). En este caso se representan errores máximos, no errores ponderados. La tecnología free-form IOT-Futura permite obtener lentes de calidad homogénea con bases muy diferentes, lo cual facilita la fabricación de lentes muy planas y ligeras o lentes de base elevada para monturas envolventes, manteniendo siempre una alta calidad óptica en todo el campo visual. En los últimos años se ha desarrollado una nueva tecnología de fabricación que permite producir diseños avanzados y de un alto nivel de calidad. Los nuevos generadores se denominan free-form y utilizan una herramienta con punta de diamante que les permite tallar la superficie de la lente punto por punto con una precisión de 0,01 D, siendo así capaces de generar todo tipo de curvaturas complejas en la cara interna de la lente. Al combinar en el cálculo de la lente final, las curvas de superficie frontal (base del semiterminado) con las de la superficie posterior, se pueden generar superficies que compensen los errores oblicuos de potencia derivados de la elección de la base del semiterminado. De este modo, las lentes monofocales personalizadas con superficies free-form permiten obtener la potencia correcta en eje y fuera de eje y, por tanto, una alta calidad óptica en todas las direcciones de mirada del usuario. Las lentes free-form del presente estudio consiguen mejorar la calidad de visión para todos los usuarios por igual, tanto para la base óptima de fabricación (Figura 2), como para cualquier otra base (Figura 3a, Figura 3b, Figura 3c). Escogiendo bases más planas y generando superficies posteriores free-form complementarias, se obtendrían lentes muy estéticas y de una calidad óptica inigualable (Figura 4a). Por su parte, las lentes free-form con bases de alta curvatura, ideales para monturas deportivas, muestran unas curvas de error de potencia de hasta un 50% menor que 431 noviembre 17

3 artículos científicos La libertad de diseño no ha quedado sólo ahí, sino que a su vez se han desarrollado programas de cálculo avanzado que permiten fabricar superficies por trazado real de rayos, calculando la potencia verdadera que el usuario debe percibir al mirar por todos los puntos de la lente. La tecnología free-form da lugar a lentes monofocales personalizadas, atendiendo no sólo a la prescripción, sino también a otras características del usuario como los parámetros de la montura escogida y el ángulo pantoscópico. Cualquier usuario podrá decidir qué parámetro prefiere mejorar en su diseño de lente, atendiendo a criterios de estética, calidad óptica o de ambos al mismo tiempo (Figura 5). Figura 4. Variación del error de potencia según la base de fabricación escogida, para lente esférica tradicional y diseño free-form. (a) Base más plana. (b) Base más curva. en el caso de las lentes esféricas con la misma base. Esto se traduciría en un mayor campo de visión óptima para todas las potencias (Figura 4b). En este trabajo se presenta un estudio clínico comparativo entre lentes monofocales de diseño esférico fabricadas a partir de sus bases correspondientes del stock de semiterminados y lentes personalizadas de diseño free-form. Estas últimas fueron fabricadas con diseños calculados por la empresa IOT (Indizen Optical Technologies, S. L.), mediante trazado real de rayos y fabricadas a partir de la base más plana. Se han medido los valores de AV que los pacientes alcanzaron en distintas posiciones de mirada con los dos tipos de lentes, y también se ha realizado un test subjetivo comparativo, valorando uno y otro tipo de lentes. MATERIAL Y MÉTODO Para llevar a cabo el estudio hemos utilizado un optotipo de Bailey-Lovie, situado a 4 metros del paciente, utilizando para la medida de la AV la escala LogMAR (mínimo ángulo resoluble en escala logarítmica). El motivo por el que se ha elegido esta escala de medida es que permite afinar la AV del paciente en un +/ 0.02, la medida correspondiente a la resolución de cada letra. Figura 5. Interfaz de usuario al software de optimización y cálculo de lentes progresivas IOT Futura. El software permite diferentes aspectos de personalización y muestra mapas de diferentes magnitudes ópticas (error de esfera, de cilindro, AV, etc.), así como características geométricas de las lentes calculadas. La librería de cálculo devuelve los ficheros de descripción de superficie que se introducen en los generadores free-form. Las lentes esféricas han sido fabricadas con la base recomendada por un software de cálculo estándar para lentes esferotóricas. Por su parte, las lentes free-form se han fabricado con la base más plana posible y con diseños freeform calculados por el programa de diseño IOT Futura, fabricados a su vez por generadores VFT combinados con pulidoras i-flex-cnc/autocell- P3 de Satisloh. 18 noviembre 431

4 métrico completo que nos permitiera detectar cualquier anomalía binocular. A continuación se tomaron los datos de la montura escogida a través del sistema Relaxed-Vision de Zeiss. Figura 6. Distribución de los pacientes según la reducción de AV binocular experimentada al pasar de visión central a visión periférica. La reducción de AV es menor con lentes free-form, a pesar de utilizar bases más planas. Los pacientes del presente estudio han sido atendidos en la Clínica Universitaria de Optometría de la Universidad Complutense de Madrid. La medida se ha llevado a cabo en 22 pacientes escogidos de forma aleatoria, con edades comprendidas entre 18 y 40 años, errores refractivos comprendidos entre +4.00D y 8.00D, valores de astigmatismo inferiores a 2,00D, anisometropías inferiores a 2,00D y sin problemas de visión binocular. Los sujetos que estuvieron fuera de estos rangos fueron descartados en base a estudios anteriores que muestran la influencia de las altas ametropías y anomalías binoculares en la homogeneidad de los resultados obtenidos de calidad de la imagen retiniana. Los parámetros de montaje de las lentes de la montura para cada usuario se han medido con el sistema Relaxed- Vision de Zeiss, teniendo en cuenta altura de montaje, DNP, ángulo pantoscópico y distancia de vértice. El protocolo clínico utilizado en el estudio es el siguiente: I. Cada sujeto ha sido refraccionado nuevamente, realizando un test opto- II. Fabricada y montada la primera pareja de lentes (escogidas de forma aleatoria) para cada paciente, tras un periodo de adaptación y uso mínimo de una semana, se procede a realizar un estudio tipo doble ciego, en el que se mide la AV de cada paciente en escala LogMAR, en tres posiciones de mirada: -30º, 0º, 30º (con la cabeza mirando al frente mediante una mentonera). Este proceso se realiza tanto de forma monocular como binocular. Además se lleva a cabo un test subjetivo de confort visual, en el que cada paciente pueda exponer y valorar criterios de adaptación, visión estática, visión dinámica y confort general para el tipo de lentes que lleva. III. Una vez montada la otra pareja de lentes, tras un periodo de uso igual que la pareja anterior de lentes, se procede a realizar todas las medidas descritas en el paso anterior: toma de AV en las distintas posiciones y test de confort visual para estas lentes. IV. Finalmente se somete a cada paciente a un test comparativo que le permita cotejar las dos parejas de lentes entre sí, valorándolas según los criterios de visión seleccionados: tiempo de adaptación, visión estática, visión dinámica y confort general. A lo largo de nuestro estudio se han obtenido numerosos resultados, unos son valorables y otros discutibles. No obstante, todos los resultados fueron planeados según nuestro protocolo de trabajo y siguiendo un estricto criterio científico, en el que impusimos que las medidas de visión binocular estuvieran dentro de la norma y que su refracción se encontrara dentro del rango seleccionado. Figura 7. Distribución de los pacientes según la reducción de AV monocular experimentada al pasar de visión central a visión periférica hacia el lado temporal. La reducción de AV es claramente menor con lentes free-form, a pesar de utilizar bases más planas. El análisis estadístico de los datos se ha obtenido gracias a un trabajo combinado entre los programas informáticos de Excel y SPSS v noviembre 19

5 artìculos cientìficos influye sobre la sensación de confort visual de los pacientes, siendo esta más positiva con las lentes free-form (Figura 8). CONCLUSIONES Se ha confirmado que la fabricación con diseños free-form sí permite seleccionar bases más planas sin afectar por ello a la calidad óptica de la lente, llegando incluso a mejorarla en muchos de los casos. Figura 8. Distribución de pacientes según el grado de satisfacción. RESULTADOS A partir de los datos obtenidos directamente de la medida de AV, se han realizado los cálculos para obtener las diferencias de AV central a AV periférica, dado que lo que hemos querido valorar es la variación de la misma. Hemos demostrado estadísticamente que la variación de AV de todos los individuos a 30º en visión periférica (a derecha e izquierda), tanto en monocular como en binocular, no difiere de un tipo a otro de lente, es decir, que, a pesar de utilizar bases más planas de lo requerido en las lentes free-form, se consigue, al menos, la misma calidad óptica que con las lentes esféricas con su base óptima. Esta conclusión se ha obtenido por medio del Test de Wilcoxon para medidas relacionadas de un contraste no paramétrico (puesto que lo que se ha aplicado en la hipótesis es la variación de AV central-periferia). Por otro lado, hemos aplicado el test de Mc Nemar de muestras relacionadas para valorar la disminución de AV, considerando que esta sería nula o insignificante si esta era menor o igual a 0,04 (la AV es una medida subjetiva y no puede depender directamente de la precisión del optotipo). En este caso también se ha demostrado que el tipo de lente no producía ningún efecto sobre la variación de AV. Todo esto confirma lo indicado en la Figura 3, en la que se muestra gráficamente que, si una lente free-form está correctamente optimizada, la base de fabricación no influye en la calidad óptica de la lente. En el caso de una lente esferotórica, la calidad óptica fuera de eje sí está muy condicionada por la base de fabricación seleccionada. Independientemente del resultado del test de Mc Nemar, se observa que la variación de AV binocular entre la posición principal de mirada y las posiciones oblicuas sigue una tendencia favorable para las lentes de diseño free-form, encontrando que la mayoría de los pacientes conserva su AV en todo el campo de visión con este tipo de lente (Figura 6). Por su parte, la AV monocular en mirada extrema también se mantiene en mayor porcentaje en los usuarios de las lentes free-form, siendo especialmente notable la diferencia que se obtiene en el caso de la mirada hacia el lado temporal (Figura 7). Con relación al test subjetivo, la mayoría de pacientes prefiere las lentes free-form, argumentando un mayor confort visual, mejor calidad óptica o mejor visión binocular. Para valorar estadísticamente este resultado, hemos asignado a cada compensación (free-form y esferotórica) una puntuación de 0 a 10 en base a los datos de confort general aportados por cada paciente. Estos resultados han sido evaluados con un test de Wilcoxon unimuestral y hemos obtenido un nivel de significancia menor que 0,05, por lo que se puede afirmar con un intervalo de confianza del 95% que el tipo de lente sí Los diseños free-form han conseguido por tanto mejorar considerablemente la calidad óptica y estética que se obtenía con las lentes esféricas convencionales. Además, se ha demostrado que la sensación subjetiva de confort general de los pacientes fue muy buena y mejor con las lentes free-form que con las lentes esferotóricas tradicionales. AGRADECIMIENTOS Este estudio ha sido realizado con la colaboración de la Clínica Universitaria de Óptica de la Universidad Complutense de Madrid, bajo un contrato de Artículo 83 financiado por Indizen Optical Technologies. Queremos agradecer expresamente la colaboración de los profesores y personal de la Clínica Universitaria de Óptica. Todas las lentes del estudio han sido realizadas por Signet Armorlite Ibérica en su fábrica de Madrid. Queremos agradecer expresamente la colaboración al departamento de I+D por la fabricación de dichas muestras. BIBLIOGRAFÍA 1. Salvadó Arqués J. Tecnología óptica: Lentes oftálmicas, diseño y adaptación. Barcelona: Ediciones UPC, 1997: Vera M; Caum J, Salvadó J. Peso de lentes oftálmicas asféricas. Ver y Oír 85: May 3. Briones R. Lentes asféricas. Gaceta Óptica 233: Nov 4. Fontaine N, Simonet P, Gresset J. Optical performance of aspheric concave ophthalmic lenses: the effect of vertex distance. Optom Vis Sci 74 (4): Apr. 5. G. Smith and D. A. Atchison. Effect of conicoid asphericity on the Tscherning ellipses of ophthalmic spectacle lenses. Optical society of America.73 (4): Apr 20 noviembre 431