CAMBIOS CORNEALES INDUCIDOS POR ABLACIÓN LÁSER

CAMBIOS CORNEALES INDUCIDOS POR ABLACIÓN LÁSER:
EVOLUCIÓN DE LA CALIDAD VISUAL MEDIANTE UN MODELO DE OJO
PERSONALIZADO
D. Ortiz1, R. G. Anera2, J. M. Saiz1, J. R. Jiménez2, F. Moreno1, L. Jiménez del Barco2
y F. González1
1
Departamento de Física Aplicada. Facultad de Ciencias. Universidad de Cantabria.
Avenida de los Castros s/n 39005 Santander (Spain)
2
Laboratorio de Ciencias de la Visión y Aplicaciones. Departamento de Óptica.
Universidad de Granada. Avda. Fuentenueva s/n. 18071 Granada (Spain)
[email protected]
Resumen: En este trabajo, hemos estudiado los cambios inducidos en la asfericidad y
la homogeneidad de la cornea para un grupo de miopes intervenidos de cirugía LASIK.
Cada uno de los ojos se ha caracterizado utilizando un modelo personalizado, basado en
el ojo teórico de Kooijman, en el que las inhomogeneidades producidas por la ablación
en la interfase corneal se introducen como un incremento aleatorio de índice de
refracción corneal con distribución gaussiana y una cierta correlación espacial, la
asfericidad corneal postoperatoria se obtiene a partir de la fórmula paraxial de
Munnerlyn modificada. La calidad visual se ha evaluado a través de la Función de
Transferencia de Modulación (MTF) y la Función Imagen de un Punto (PSF). Los
resultados mostraron que, en valor medio, la evolución de la agudeza visual es
consistente con el cambio en la asfericidad corneal, mientras que la evolución de la
sensibilidad al contraste requiere introducir en el modelo la pérdida de homogeneidad
corneal para poder ser explicada. En conclusión, incluyendo ambos efectos en el
modelo, se mejora la capacidad de predicción de la calidad visual postoperatoria.
1. Introducción
Las técnicas de evaluación de frente de onda, aplicadas a la medida de la MTF y la
PSF del sistema ocular, han mejorado el conocimiento del funcionamiento visual. Estas
dos funciones están fuertemente ligadas con los parámetros que caracterizan la calidad
visual subjetiva, como la agudeza visual y la sensibilidad al contraste. Un método
relativamente simple de reproducir el comportamiento ocular (el objetivo de los
procedimientos personalizados) es introducir los datos biométricos de un ojo en un
modelo óptico apropiado y calcular la MTF y la PSF por medio de un trazado de rayos.
De esta manera, es posible predecir la evolución de la calidad de la imagen ocular
cuando el sistema es alterado de alguna forma, como por ejemplo una intervención de
cirugía refractiva LASIK.
Las técnicas refractivas, y en particular la técnica LASIK, se utilizan para corregir
el efecto refractivo ocular modificando la potencia corneal mediante ablación con láser
excimer. Sin embargo, aunque el principal objetivo de estas técnicas es que el sujeto
amétrope prescinda de corrección externa y alcance la emetropia, algunos estudios
muestran que se producen otros efectos adicionales como el cambio en la asfericidad
corneal [1] y la pérdida de homogeneidad de la córnea causada principalmente por la
presencia de partículas en la interfase corneal [2].
El objetivo principal de este trabajo es demostrar la importancia relativa de estos
dos efectos, comparando su influencia en la PSF y en la MTF calculadas antes y
después de la cirugía, relacionar dicha evolución con la observada en la agudeza visual
y la sensibilidad al contraste para los mismos pacientes. Para ello se utiliza un modelo
personalizado en el que se han implementado tanto las inhomogeneidades como el
cambio de asfericidad corneal y un proceso de trazado de rayos que permite estimar el
frente de onda a partir del que se calcula la PSF y la MTF.
2. Método
Cada uno de los ojos incluidos en el estudio se modela utilizando un modelo
completo de ojo, basado en el ojo teórico de Kooijman, en el que los principales
parámetros del ojo individual (radios de curvatura y espesores) se sustituyen por
aquellos medidos en las diferentes pruebas optométricas (topografía, paquimetría,
biometría y refracción).
El modelo de ojo personalizado que hemos descrito nos proporciona una
secuencia conocida de superficies refractivas separando medios de índice de refracción
también conocidos. De este modo la evaluación de la PSF y MTF puede realizarse a
partir de un proceso de trazado de rayos y relacionarse con los parámetros de calidad
visual (AV y SC) medida sobre los pacientes.
2.a. Cambio de asfericidad corneal
El cambio de la asfericidad corneal (p-value) [3] tras la cirugía refractiva se
calcula utilizando la formula paraxial de Munnerlyn y considerando un factor de ajuste
que tiene en cuenta las pérdidas por reflexión y la incidencia no-normal cuando el haz
láser se mueve verticalmente y de forma paralela al eje óptico.


R 3post 
aD 2

(1)
p post  3   p 
oz (0.62  1.333p)  1.333R 2 
R
R 

donde p y ppost son los valores de asfericidad antes (modelo de Kooijman p=0.75) y
después de la cirugía respectivamente, R y Rpost son los valores de radio corneal; D es el
número de dioptrías a corregir; y oz es el diámetro de zona óptica. El parámetro a viene
dado por 1/Ln(F0/Fth), donde F0 es la exposición incidente del pulso láser y Fth es la
exposición umbral para la ablación. Para este estudio se utiliza un valor medio de a =
0.88.
2.b. Introducción de inhomogeneidades
Con el modelo de trazado de rayos empleado, la presencia de inhomogeneidades
[4] en la trayectoria de los rayos produce alteraciones de camino óptico proporcionales a
la variación local de índice y al espesor de la córnea afectado por dicha variación, z. El
valor de z es típicamente 50 m y n es generado como una función de las coordenadas
de pupila, siendo su distribución de valor medio nulo, caracterizándose por su
desviación típica n y por su longitud de correlación L.
3. Resultados y conclusiones
En cuanto a la agudeza visual (figura 1), se observa que la dispersión producida
en la imagen de un punto por las variaciones locales de índice de refracción es menos
importante que el incremento de tamaño inducido por el cambio de asfericidad corneal.
Figura 1. Evolución de la agudeza visual tras LASIK. La agudeza visual (BCVA) pre- y post-quirúrgica
se representa en el eje de ordenadas, y las valores prequirúrgicos de /d, calculados mediante el modelo,
se representa con el símbolo . a)  : Valores posquirúrgicos de /d calculados con el modelo. b) ▲:
Valores posquirúrgicos de/d incluyendo inhomogeneidades con n = 0.5% y L = 0.3 mm c) ○:
Valores posquirúrgicos de /d incluyendo el cambio de esfericidad corneal (a =0.88).
Figura 2. MTF para uno de los ojos del estudio calculada antes (■) y después de la cirugía (○) con el
modelo base, comparada con la MTF calculada introduciendo el cambio de asfericidad corneal, con a
=0.88 (x) y la MTF calculada introduciendo las inhomogeneidades, con L = 0.5 mm y n = 0.5%
(valores óptimos para este caso) ().
Para el caso de la sensibilidad al contraste y la MTF (figura 2), se observa que
cuando únicamente se incluye en el modelo el cambio de curvatura, espesor y
asfericidad producidos por la cirugía, la MTF calculada es más alta que la prequirúrgica
para todas las frecuencias espaciales, comportamiento que no se observa para la
sensibilidad al contraste. En este caso, es necesaria la implementación en el modelo de
las inhomogeneidades producidas por la cirugía para que el comportamiento de la MTF
calculada con el modelo reproduzca la evolución de la sensibilidad al contraste medida.
Bibliografía
[1] J.R. Jiménez, R.G. Anera, L Jiménez del Barco and E. Hita. Appl. Phys Lett., 81 (8),
1521-1523 (2002).
[2] D. Ortiz, J.M. Saiz, F. González, J.N. Fernández del Cotero, F. Moreno. J. Refract.
Surg. 18 (suppl), S327-S331 (2002).
[3] R.G. Anera, J.R. Jiménez, L. Jiménez del Barco, and E. Hita. Opt. Lett. 28 (6), 417419 (2003).
[4] D. Ortiz, J.M. Saiz, F. González. Opt. Lett. 29 (7), 739-741 (2004).