Hablemos de aberrometría

Este artículo fue publicado en el Noticiero #39, edición marzo/ abril de 2020 y se publica con permiso de ALACCSA-R. Para más información sobre el Noticiero visite www.alaccsa.com

La medición de las aberraciones oculares ha sido objeto de interés por más de 100 años. En las últimas décadas, se han desarrollado tecnologías que permiten la medición del error refractivo no convencional, incluyendo las aberraciones de bajo y alto orden.

Hoy existen instrumentos diagnósticos capaces de medir las aberraciones de todo el sistema óptico ocular, de la córnea sola, y por análisis de software restar la córnea al total y calcular las aberraciones internas solamente. Con las tecnologías modernas se presenta la oportunidad de compensar y tratar los errores refractivos, más allá de los términos esfera y cilindro. 1, 7
Hay muchas terminologías que se usan para nombrar las aberraciones, pero la más común es la de los polinomios de Zernike.

¿Cómo es el funcionamiento de dichos polinomios? Cuando un frente de ondas penetra en un sistema óptico que no es perfecto, sufre alteraciones y por lo tanto se aberra, se deforma. Los aberrómetros miden estas diferencias, es decir, analizan la diferencia entre el frente de onda perfecto que entró y el aberrado que sale, arrojando valores gráficos y numéricos que representan la aberración sufrida.3 (Ver figura 1)

Como existen muchos tipos de aberraciones ópticas que modifican el frente de ondas saliente, la representación matemática más eficaz y sencilla son los polinomios de Zernike. 6, 11 Éstos aglutinan la información acerca del tipo de aberración y la cuantifican. La jerarquía de Zernike es piramidal, mostrando en distintos órdenes todas las posibles aberraciones ópticas que puede sufrir un sistema óptico.7
Concretamente, la descomposición polinómica de Zernike describe la contribución de una serie de funciones seno y coseno al aspecto de la superficie del frente de ondas aberrado. Cada término de Zernike presenta un coeficiente con una magnitud y signo que indica la contribución relativa y la dirección que cada término aporta a la aberración total, respectivamente. 14

¿Qué es un mapa de aberraciones?

Es el modo de analizar cuánta calidad óptica pierde el sistema cuando observamos algo.
Un frente de ondas perfecto penetra en el sistema ocular, es transmitido por los distintos medios con sus correspondientes geometrías, heterogeneidades y densidades llegando al espejo retiniano que emite de nuevo la reflexión del frente de ondas para regresar por el mismo camino hacia la pupila donde es analizado por el aberrómetro. Aquel frente de ondas ideal habrá sufrido en este recorrido una serie de deformaciones medidas por el sistema, mostradas como mapas y valores para su interpretación.8 11 (Ver figura 2)

Las aberraciones se miden en micras, en los ojos normales, suelen ser valores bajos de alrededor de 0,1 a 0,3 micras para las de alto orden.2
Un ojo con queratocono suele tener las aberraciones de alto orden elevadas, especialmente el coma, a valores que pueden superar la unidad o más aun dependiendo del estadio.8 12 Estudios recientes sugieren clasificar el queratocono en base al grado de aberraciones de alto orden y no solo por sus topografías o espesores corneales.12

RMS (Root Mean Square): significa la suma de los errores cuadráticos medios, es otra forma de medirlo, puede ser usado para los coeficientes de Zernike por separado o en su conjunto. El RMS se considera una medida objetiva de calidad visual en el plano pupilar.3 El valor normal es la unidad. Si es menor, ese ojo ve más del 100%, si es mayor tiene la calidad visual disminuida.14
PSF (Point Spread Function): término que indica la dispersión de una luz puntiforme al atravesar un sistema óptico, a mayor perfección del sistema, menos aberraciones, más pequeño y puntual es el punto de luz. Si el sistema está aberrado, el punto se dispersará en mayor o menor medida. Permite correlacionar la sintomatología visual con los hallazgos clínicos que se desprenden de esta medida.8
No todas las aberraciones impactan de la misma forma en la visión. Las que más influyen en la cantidad visual son las de bajo orden, el desenfoque y el astigmatismo. Luego le siguen las de alto orden, afectando la calidad visual, las más importantes son el coma, el trefoil (tercer orden) y la aberración esférica (cuarto orden). 14

Aberración esférica y la asfericidad

Estas, están correlacionadas pero no son proporcionales. No necesariamente que el Q sea negativo implica que la aberración esférica sea negativa (Ver tabla 1).
Una esfera, tiene aberración esférica positiva, eso significa que los rayos que inciden en la periferia se difractan más que los del centro, haciendo foco por delante de los mismos.14

Una esfera perfecta, tiene asfericidad cero (Q igual a cero), y aberración esférica de +0.50 a +1.50. (Ver figura 3)

La asfericidad, es el aplanamiento que se produce en la periferia de un sistema óptico con respecto al centro, habitualmente es de alrededor de un 10%, se mide también con el factor Q, que sale de una fórmula matemática.

El valor Q habla sobre el grado de asfericidad de la superficie refractiva. Ya dijimos que las superficies esféricas puras (es decir, un círculo sin asfericidad) tienen Q de un valor de 0.

Luego se distinguen dos tipos de superficies asféricas: superficies prolatas tienen Q y las superficies oblatas tienen Q +. Cuanto más prolatas más es el Q y cuanto más oblatas más + es el Q. Entonces, el Q no es más que un valor que se asigna para medir objetivamente la magnitud de asfericidad de una superficie. (Ver figura 4)

La córnea normal es prolata, más plana en la periferia, asférica con un factor Q entre -0,20 y -0,45, con menos aberración esférica que una esfera, pero de todas formas con aberración esférica positiva.
Una córnea hiperprolata, ya sea operada con de LASIK hipermetrópico, o un queratocono central tendrá disminuido su factor Q a valores por debajo de -0,60, y pasará a tener aberración esférica negativa pues los rayos periféricos se refractarán menos que los centrales. Lo contrario ocurre con las córneas oblatas operadas de LASIK miópico, donde la periferia corneal tiene más poder dióptrico que el centro, y los rayos periféricos se refractan más adelante que los centrales, suelen tener el factor Q positivo, y la aberración esférica muy positiva. 13

La aberración esférica entonces es una medida directa objetiva acerca de la magnitud de aberración que tiene la superficie.

En la siguiente tabla se puede ver los valores de asfericidad (factor Q) y sus relaciones con la aberración esférica longitudinal y diferentes tamaños pupilares. 4 (Ver tabla 1)

La relación entre el tamaño pupilar y las aberraciones es casi directamente proporcional. Cuanto más grande es la pupila, mayores son las aberraciones, Esto es válido para las aberraciones de bajo orden, y aún más todavía para las de alto orden. 5

En el pasado, la cirugía refractiva de LASIK miópica estándar convencional, aumentaba las aberraciones de alto orden especialmente la esférica. El incremento de las aberraciones de esos tratamientos guardaba correlación con una alteración de la sensibilidad del contraste medida subjetivamente, empeorando la visión nocturna. El incremento de la aberración esférica guardaba estrecha relación con la cantidad de error esférico corregido.

Hace 15 años atrás la preocupación era que se mejorasen los perfiles de tratamiento para los pacientes operados de cirugía refractiva corneal en miopía, para evitar la inducción de aberraciones oculares. 10
Eso mejoró con los perfiles de ablación modernos guiados por wavefront, que no solo corrigen el error refractivo central bajando las curvaturas, sino que también hacen tratamientos de la periferia para mantener la relación centro/periferia y no inducir aberración esférica positiva.

Las nuevas plataformas de cirugía refractiva con excimer láser se encuentran dotadas de sistemas diagnósticos de medición de aberraciones y compensación de las mismas y realizan la corrección no sólo de las aberraciones de bajo orden, desenfoque y astigmatismo, sino también las aberraciones de alto orden, pudiendo el cirujano setear el valor de Q deseado para cada paciente.
Diferentes empresas desarrollaron softwares que permiten manipular la aberración esférica total del paciente mediante láser excimer, tallando córneas hiperprolatas, con factores de asfericidad muy altos, y así aumentar la profundidad del foco para mejorar la visión de lectura.

Aberraciones y cirugía de catarata

La córnea y el cristalino son los principales componentes refractivos del ojo. Las aberraciones de cada uno de ellos contribuyen a la calidad de imagen retiniana. La córnea normal es prolata, asférica, con aberración esférica levemente positiva. Está demostrado que, en sujetos jóvenes, una parte de las aberraciones corneales está compensada por la aberración esférica negativa del
cristalino. El gradiente progresivo de cambio de índice de refracción que tiene el cristalino por su crecimiento y compactación es lo que hace que el cristalino joven compense la aberración positiva de la córnea.18

De la investigación realizada entre grupos de sujetos de distintas edades se desprende la existencia de un incremento de las aberraciones de alto orden con la edad, en particular de la aberración esférica. Las mediciones del cristalino realizadas in vitro muestran un incremento de la aberración esférica hacia valores más positivos, aumento que altera la compensación de las aberraciones corneales con la edad.9, 16 (Ver figura 5)

Al planificar una cirugía de catarata, es bueno estudiar el grado y monto de aberraciones corneales de un ojo para elegir el implante más acorde.
Un lente esférico convencional, tiene aberración esférica positiva, sería ideal en un ojo operado previamente de LASIK hipermetrópico, cuya córnea es hiperprolata, con valores Q de -0,60 o más negativos y aberración esférica negativa.

Existen implantes intraoculares asféricas de valor negativo para neutralizar la aberración esférica positiva corneal y dotar de más calidad la visión posquirúrgica. En el estudio de Marcos S. et al demostraron que con lentes asféricos lograban bajar la aberración esférica corneal previa, lo cual mejoraba la calidad visual final, pero eran menos tolerantes al defocus postoperatorio. 9 (Ver figura 6)
En un ojo operado de LASIK miópico, cuya córnea es oblata y con aberración esférica positiva, conviene implantar un lente asférico negativo para compensarla.
Hay diferentes modelos de lentes. Las esféricas, con aberración esférica positiva son, por ejemplo, e Alcon SA60 y el Rayner Superflex. Las lentes asféricas, con aberración esférica neutra son por ejemplo la Rayner RayOne, la Akreos de Bausch & Lomb. Las lentes con aberración esférica Negativa son la Alcon IQ (-0,20) y la Tecnis de AMO (-0,27).
En un metanálisis de 2015 de Schuster A, et al, no encontraron diferencias significativas, salvo mejora en la sensibilidad de contraste en ojos implantados con lentes asféricos comparados con lentes esféricos de la misma plataforma.17

Referencias

1. Liang J, Williams DR, Miller DT. Supernormal vision and hi- gh-resolution retinal imaging through adaptive optics. J Opt Soc Am (A) 1997;14:2884-2892.
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6. (Sec 13 – Cap. 1) Curso de Ciencias Básica y Clínicas. Cirugía Refractiva. Barcelona: American Academy of Ophthalmology; Elsevier, 2009.
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15. Holladay, Jack. (2015). Effect of corneal asphericity and sphe- rical aberration on intraocular lens power calculations. JCRS 41. 1553-4.10.1016/j.jcrs.2015.06.021.
16. Glasser A.-Campbell M. Presbyopia and the optical changes in the human crystalline lens with age. Vision Research Vol 38, Issue 2, January 1998, Pages 209-229
17. Schuster A, Tesarz J. Ocular wavefront analysis of aspheric compared with spherical monofocal intraocular lenses in cataract surgery: Systematic review with metaanalysis.JCRS: May 2015 – Volume 41 – Issue 5 – p 1088-1097
18. Iribarren R. Crystalline lens and refractive development. Prog Retin Eye Res 2015;47:86–106.