Marín Sánchez JM, Caballero Presencia A, Méndez Bernal D, Benito Galindo A, Losada Morell M, Salinas Estan M

Objetivo: Desarrollar un método para poder comparar los mapas de elevación pre- y postquirúrgicos de pacientes intervenidos de LASIK mediante un algoritmo propio.

Método: Hemos creado un programa informático que calcula las diferencias entre los valores de elevación de dos superficies obtenidos mediante un topógrafo ORBSCAN II. El método consiste en centrar ambas superficies, elegir un anillo periférico de valores de elevación que no se modifican con la cirugía, e igualar por un ajuste de mínimos cuadrados las elevaciones de esos valores. Posteriormente realiza la sustracción de la zona central que es el área que se modifica con la cirugía. De los valores resultantes calculamos el máximo, el mínimo, sus coordenadas, su distancia al centro y la anchura de los valores máximos y mínimo.

Resultado: Este método nos proporciona unas ventajas sobre el mapa de diferencias de ORBSCAN. Tenemos el conocimiento y control total del algoritmo. Esto nos permitirá analizar los datos mediante un desarrollo de polinomios de Zernike, íntimamente relacionados con las aberraciones. Presentamos dos casos representativos de ectasia corneal en pacientes intervenidos de LASIK. Ambos casos sugieren una hipocorrección de la miopía debida a un menor aplanamiento de la superficie anterior causado por la ectasia de la superficie posterior.

Conclusiones: Un nuevo algoritmo nos permite tener mayor conocimiento de los cambios producidos con la cirugía refractiva tanto en la primera como en la segunda superficie.

Palabras clave: LASIK, ectasia, Orbscan, hipocorrección.

Purpose: To develop a method to compare the pre-surgery and post-surgery elevation maps of eyes that underwent LASIK surgery using a new algorithm.

Method: We have developed a software that calculates the differences between the elevation values of two surfaces obtained with the ORBSCAN II. We first find the centers of both surfaces, and select a peripheral ring whose elevation values are not modified by the surgery. We adjust the relative elevation of both rings by a least squares fitting algorithm, and then we substract the values of the central regions to find the difference map. We calculate the maximum and the minimum of each difference map, their distances to the center and their half widths.

Results: This method has some advantages over the difference map of the ORBSCAN. We have a perfect knowledge and control of the algorith. This will allow us to analize the data in terms of Zernike's polynomials, intimately related to aberrations. We present two typical cases of posterior ectasia. Both cases suggest a hypocorrection of myopia due to the flattening of the anterior surface produced by the ectasia in the posterior surface.

Conclusions: A new algorithm allows us to achieve a better knowledge of the changes caused by refractive surgery both the first and the second surface.

Key words: LASIK, ectasia, ORBSCAN, hypocorrection.

El uso de la técnica keratomileusis láser in situ (LASIK) para la corrección de la miopía está cada vez más extendido en la cirugía refractiva. Entre las características positivas de esta técnica podemos destacar su mínima producción de dolor, su escasa cicatrización y rápida rehabilitación visual. En contraposición, existe el peligro, entre otros, de que desarrolle una ectasia corneal (EC) manifiesta, tal como ha sido descrito tanto para la alta miopía (1), como para la baja miopía (2,3).

Con el objetivo último de poseer una herramienta eficaz para la caracterización de las posibles ectasias, hemos desarrollado un nuevo algoritmo para el análisis de los mapas de elevación obtenidos mediante el topógrafo Orbscan II. Para mostrar la utilidad del método presentamos dos casos de regresión de la miopía por ectasia corneal tras cirugía refractiva.

En primer lugar, obtenemos los datos de elevación proporcionados por el topógrafo Orbscan II de las superficies corneales anterior y posterior, prequirúrgica y postquirúrgica.

Para poder comparar las superficies corneales antes y después de la cirugía es preciso conocer con precisión sus centros respectivos, así como sus planos de referencia. Una vez obtenidos estos datos, calculamos la diferencia de elevación, es decir, la diferencia de los valores en el eje Z antes y después de la intervención. Nuestro algoritmo realiza, de forma sintetizada, las siguientes funciones.

1. Se hallan los centros de cada una de las superficies a comparar. Elegimos una primera aproximación a las coordenadas X e Y del centro (x, y). Normalmente se toma el punto central de fichero que contiene los datos de la exploración, aunque a veces es conveniente elegir otro punto si la superficie es anómalamente pequeña, descentrada o con defectos. También se selecciona un radio R y se asegura que sea lo suficientemente pequeño para que no abarque las zonas mal definidas de la superficie posterior que determinaran artefactos. Por defecto hemos seleccionado el R de 2,75 mm. El programa varía el centro (x, y) hasta que minimiza los valores:

[Z(x + R, y) – Z(x – R, y)]
[Z(x, y + R) – Z (x, y – R)]

Este cálculo define el centro de cada una de las superficies.

2. Ajuste de los planos de referencia de las superficies. Una vez calculados los centros podemos comparar los datos de elevación haciendo coincidir dichos centros. El algoritmo ajusta por el método de mínimos cuadrados los valores de elevación medios de las zonas periféricas. Dichas zonas corresponden al exterior de los círculos con el centro (x, y) y el radio R anteriormente determinados, y que en principio no se ven modificadas por la cirugía. Al igualar las elevaciones medias de las zonas periféricas conseguimos que el plano de referencia de las superficies que deseamos comparar sea el mismo.

3. Cálculo de la diferencia de elevación de ambas superficies. Tras los pasos anteriores se está en disposición de poder sustraer los valores de elevación antes y después de la intervención, tanto en la superficie anterior como en la superficie posterior.

El resultado son unas nuevas superficies que podríamos interpretar como los cambios producidos como consecuencia de la cirugía (fig. 1).

 
Fig. 1. Diferencias pre y postquirúrgicas de la superficie posterior del paciente del caso 2.

4. Análisis de la información. La información que hemos considerado más relevante de los mapas de diferencias y que en consecuencia obtiene nuestro algoritmo es: los valores máximo y mínimo, así como sus coordenadas y distancias al centro, y las anchuras de los picos máximo y mínimo en los ejes X e Y. Esto último se realiza midiendo la distancia a lo largo del eje X y del eje Y de los puntos con una elevación igual a la mitad del valor máximo y mínimo respectivamente. Esta anchura nos permite poder valorar la importancia real de los picos.

En el caso de la superficie posterior nos suele interesar el valor máximo de elevación que corresponde a la ectasia en caso de que exista, y en el de la superficie anterior nos concentramos en el valor de elevación mínimo que nos da el aplanamiento conseguido.

Estamos trabajando en el análisis de estos datos mediante un desarrollo en polinomios de Zernike que es la forma idónea de determinar las aberraciones corneales que provoca la cirugía.

Para saber la fiabilidad de nuestro método y sus posibles errores lo hemos utilizado en primer lugar en personas sin antecedentes de cirugía y hemos valorado las diferencias a lo largo del tiempo. Para el estudio hemos elegido personas miopes intervenidas mediante cirugía refractiva LASIK.

Para conocer la fiabilidad y reproducibilidad de nuestro método, lo hemos aplicado a personas sin antecedentes de cirugía en dos medidas sucesivas separadas por distintos intervalos de tiempo y hemos analizado las diferencias obtenidas. Hemos estudiado 11 ojos y los resultados obtenidos para las máximas diferencias de las dos superficies corneales los podemos observar en la tabla 1. En ella se aprecian diferencias prácticamente despreciables para la superficie anterior y de entre 5 y 30 micras para la posterior. Los valores medios (tabla 2) pueden considerarse como una aproximación al error de medida de Orbscan. Estos datos reflejan que es un error pequeño para la superficie anterior y un error considerable, de casi 20 micras, para la superficie posterior como cabría esperar por la dificultad inherente a dicha medición. De forma paralela calculamos, a partir del mapa de diferencias de elevación proporcionado por Orbscan II, los valores medios y las desviaciones estándar tanto del máximo valor positivo de las diferencias de las superficies posteriores como del máximo valor negativo de las diferencias en las superficies anteriores de los 11 ojos. En las opciones de este mapa fijamos una zona anular entre 7 y 10 mm que sería la parte de la córnea que no se modificaría con una hipotética cirugía. Este anillo corneal es el nivel de referencia necesario para poder comparar la parte central de estas superficies. Los valores medios hallados y las desviaciones estándar de estos picos para los 5 mm centrales se muestran en la tabla 2. Al comparar los resultados logrados con nuestro algoritmo y con el mapa de diferencias de Orbscan podemos observar que las diferencias existentes en el valor medio de la superficie posterior como de la superficie anterior son mínimas.

Hemos aplicado este método de análisis a personas miopes intervenidas mediante LASIK.

Presentamos dos casos clínicos ilustrativos de un proceso de ectasia corneal. Un resumen de los datos clínicos de estos pacientes se muestra en la tabla 3.

El primer caso se trata de una mujer de 32 años. Su refracción en OD era –9,5 dioptrías en noviembre de 1999. Portadora de lentes de contacto. El estudio preoperatorio no revela patología ocular. Presenta una agudeza visual de 20/20 con su corrección. La topografía corneal preoperatoria es normal sin signos de queratocono ni queratocono precoz. La paquimetría preoperatoria, medida mediante paquimetría óptica, era de 559 micras en el punto más delgado y 560 micras en el ápex o punto de mayor elevación en relación a la mejor esfera posible. El float en la superficie posterior, es decir, el máximo valor de elevación en la superficie posterior con respecto a la esfera que mejor se adapta a dicha superficie, es de 31 micras.

Se interviene 25/11/99 realizando un flap corneal de 160 micras y una ablación de 86 micras con una zona óptica de 5,5 mm de diámetro utilizando un láser excimer MEDITEC MEL70 (flying spot). El lecho corneal de estroma teórico es de 313 micras.

A los 4 meses postquirúrgicos presenta una refracción de –3,5 esférico. La paquimetría ha descendido en esta fecha hasta 447 micras en el punto de menor lectura y de 461 micras en el ápex de la córnea.

Al aplicar nuestro método en esta topografía observamos un aplanamiento de 63,17 micras, con una ectasia posterior de 67,7 micras y con un diámetro de 3,45 x 4,05 mm en su base. Este punto se encuentra a 0,97 mm del centro de la córnea.

El descenso de la paquimetría varía entre 98 y 112 micras. Este valor es mayor que la ablación programada (fig. 2).

 
Fig. 2. Valores centrales de elevación en eje X de la superficie anterior y de la superficie posterior del caso clínico 1. La línea negra discontinua representa los valores de elevación de la córnea de la primera y segunda superficie antes de la cirugía. La línea gris discontinua representa el perfil teórico de ablación con un máximo de 86 micras. Las líneas grises continuas definen los valores de elevación de la superficie anterior y posterior a los 6 meses postcirugía. Para poder observar los valores de ambas superficies se ha suprimido la parte central del eje de coordenadas.

El segundo caso se trata de un varón de 29 años. Su refracción en noviembre de 2000 OI es –1 x 170° –4. Portador de lentes de contacto blandas. Su agudeza visual es 20/20 con su corrección. En la paquimetría preoperatoria presenta 534 micras en el punto más delgado y 538 en el ápex de la córnea. En la topografía preoperatoria no existe ningún signo de queratocono. El float de la superficie posterior es de 31 micras.

Se interviene el 15/11/00 mediante LASIK, realizándose un flap corneal de 160 micras y una ablación de 53 micras con un diámetro de 6 mm con el mismo láser que en el caso anterior. Esto determina un lecho corneal residual teórico de 321 micras.

A los 3 meses de la intervención el paciente presenta una refracción residual de –3 dioptrías esféricas. En el postoperatorio ha padecido una hipertensión ocular que precisó medicación tópica. En el estudio muestra una paquimetría de 463 micras en el punto más delgado y de 475 micras en el ápex. La topografía postoperatoria revela una elevación central en la superficie posterior de la córnea.

Aplicando nuestro método de análisis observamos una ectasia de 53,9 micras de elevación situada a 1,58 mm del centro de la córnea y con una anchura de 2,9 x 2,65 mm. La superficie anterior presenta un aplanamiento de 35,67 micras con una anchura de 4,25 x 4,15 mm (fig. 3).

 
Fig. 3. Valores centrales de elevación en ej X de la superficie anterior y posterior del caso clínico 2. La línea negra discontinua representa los valores de elevación de la córnea de la primera y segunda superficie antes de la cirugía. La línea gris discontinua representa el perfil teórico de ablación con un máximo de 53 micras. Las líneas grises continuas definen los valores de elevación de la superficie anterior y posterior a los 3 meses postcirugía. Para poder observar los valores de ambas superficies se ha suprimido la parte central del eje de coordenadas.

Se reinterviene en enero de 2001 con una nueva ablación nominal de 34 micras. Dos meses después de esta segunda intervención se realiza un control postoperatorio en el que se observa un aplanamiento anterior de 61,62 micras en relación al preoperatorio. La ectasia posterior es ahora de 88,18 micras con una anchura de 2,75 x 2,7 mm y una distancia al centro de 0,95 mm. La paquimetría final es de 403 micras en el punto más delgado y de 408 en el ápex, lo que significa un descenso de la paquimetría de unas 130 micras en relación con su situación preoperatoria.

La topografía basada en el barrido por hendidura de las superficies oculares ha aportado algunas ventajas en relación con los sistemas basados en la reflexión de los discos de Plácido. En primer lugar este sistema no precisa una orientación exacta de la córnea y del instrumento para la medida, mientras que el sistema basado en los anillos de Plácido necesita un alineamiento perfecto de la córnea con los anillos pues la reflexión depende del ángulo de proyección. En segundo lugar, el Orbscan mide la superficie con múltiples imágenes, mientras que los sistemas basados en los anillos de Plácido utilizan una sola imagen, lo que puede ocasionar errores importantes en caso de úlceras, cicatrices o suturas. En tercer lugar, los datos aportados por aquel topógrafo son mejor manejados por modelos matemáticos que resultan necesarios para la cirugía refractiva (4).

El método de análisis que proponemos nos permite valorar los datos que proporciona el topógrafo Orbscan II e interpretar de manera efectiva la numerosa información que aporta este topógrafo. Orbscan II proporciona un mapa de diferencias similar al realizado por nuestro algoritmo. Sin embargo existen algunas ventajas en nuestro sistema:

• En nuestro algoritmo tenemos un conocimiento y control total del método.
• Este nuevo método permite analizar los datos de sustracción de ambas superficies. La información aportada por el topógrafo Orbscan II no nos permite extraer los datos de la diferencia. Orbscan muestra un mapa de colores, los valores en un punto determinado por el puntero y los valores máximos y mínimos de la diferencia. Con nuestro método podemos calcular todos los parámetros que consideremos relevantes.
• El método que presentamos calcula la anchura a la mitad de altura de los puntos máximo y mínimo de forma que podemos valorar la importancia de esos promontorios y valles.
• El avance más importante, no obstante, es poder aplicar un desarrollo en polinomios de Zernike a la diferencia de elevaciones y así saber las aberraciones que provoca la cirugía.

Aunque la precisión y reproducibilidad del sistema Orbscan no ha sido demostrada (5) varios artículos nos indican las bondades de este sistema topográfico. Tanto Morris (7) como Liu (8) consideran una herramienta útil para evaluar la topografía y paquimetría corneal. Maloney estima que el error de Orbscan es de aproximadamente 20 micras (6) en la superficie posterior. Los resultados obtenidos por nosotros y que se muestran en la tabla 2 indican un error de medida de 17 micras para la superficie posterior y de 7 micras para la superficie anterior. Uno de los problemas que sugiere Maloney para valorar las diferencias en la superficie posterior de la córnea con este topógrafo, antes y después de la cirugía, es el alineamiento de las superficies que queremos comparar. Nosotros proporcionamos un método de centrado de ambas superficies que creemos que soluciona este problema adecuadamente.

Los mecanismos propuestos para la regresión de la miopía después de LASIK incluyen la esclerosis del cristalino, la hidratación corneal, la hiperplasia epitelial compensatoria, la síntesis o cicatrización estromal y la ectasia corneal (9). La ectasia corneal es una de las complicaciones más temidas en este tipo de cirugía.

En la literatura existen varias formas de ectasia corneal post-LASIK en pacientes intervenidos de miopía. Podemos clasificarlas según el tipo de miopía preoperatoria, alta, mediana o baja. Damiano (10) observa en las altas miopías, intervenidas 15 años atrás con PRK, una lenta regresión a la miopía al cabo de los 5 años y postula que se debe a un proceso de ectasia. Pero también existe esta ectasia progresiva en casos de mediana y baja miopía (2).

Por otro lado, según la calidad de la córnea preoperatoria, la ectasia puede aparecer en pacientes con córneas patológicas debido a la presencia de queratoconos [manifiestos (11) o frustrados (12)] o en personas sin signos de córnea patológica (13).

También podemos clasificar las ectasias de acuerdo con el tiempo de aparición. Existen ectasias muy severas y de rápida presentación descritas como queratoconos malignos por Speicher y Göttinger (14). Hay ectasias de aparición precoz de 1 mes (15) o incluso 1 semana como el caso presentado en el artículo de Amoils (3) y otras ectasias que aparecen años después de la intervención (10).

Por último, podríamos hablar de dos tipos de ectasia corneal según su evolución. Una ectasia donde no se observa progresión o ésta es muy lenta y por tanto imperceptible (5) y otro tipo de ectasia cuya progresión es rápidamente evidenciable por la clínica, con miopía y astigmatismo progresivos y pérdida importante de agudeza visual. Algunos de los casos de ectasia progresiva requieren la realización de una queratoplastia (3).

De acuerdo con Seiler (1), el flap anterior no contribuye a la resistencia biomecánica de la córnea. Esta resistencia sólo depende del lecho corneal residual, es decir, del estroma corneal por debajo del flap una vez realizada la ablación. Un lecho mayor de 250 micras supone un menor riesgo de ectasia (5,16,17). Otros autores aumentan esta lecho corneal de seguridad hasta 300 micras para disminuir el riesgo de ectasia (3,18). Amoilsd (3) considera que sólo deben ser intervenidos aquellos pacientes con más de 500 micras de espesor corneal total. En los dos casos de ectasia que aportamos se respeta el lecho corneal residual de seguridad más exigente de 300 micras. Además ninguno de los dos casos presenta signos de queratocono precoz o manifiesto, por lo que la técnica de LASIK parece la apropiada.

Los dos casos de ectasias corneales que presentamos son de carácter no evolutivo de 78 y 60 micras respectivamente y que según nuestra opinión son responsables de la regresión de la miopía. En ambos casos, la paquimetría ha descendido incluso en mayor medida que la ablación programada, a pesar de que el aplanamiento obtenido es menor que el deseado. Esta falta de decenso en la superficie anterior podría ser debida a la ectasia de la superficie posterior, lo que explicaría la regresión de la miopía. Tanto la figura 2 como la 3 representan un corte lineal en el eje X de los valores de elevación de la superficie anterior y posterior en el centro de la córnea. Se observa que la ectasia de la superficie posterior parece coincidir con una zona de menor aplanamiento en la superficie anterior en ambos casos. Esta posibilidad es sugerida por Wang (5) después de estudiar 32 ojos de pacientes intervenidos mediante la técnica de LASIK y analizar los mapas de diferencias de la superficies corneales antes de la cirugía y tres meses después. En la respuesta que Maloney (6) proporciona a este autor señala unos errores metodológicos que sin embargo consideramos subsanados con este nuevo algoritmo. En primer lugar, podemos observar que estas ectasias son centrales y que se encuentran dentro del área de ablación a diferencia de algunos de los casos aportados en el artículo de Wang (5). Esto indica que la ectasia está provocada por la cirugía. En segundo lugar, las ectasias no se expresan exclusivamente por un punto de máxima elevación en los mapas de diferencias de Orbscan, lo que podría esconder un artefacto de la medida. Nosotros caracterizamos estas ectasias por un punto de máximo valor y sus anchuras, y estamos seguros de su existencia por el alto valor de éstas. Por último, los valores de ectasia son significativos ya que se encuentran muy por encima del error estimado para el método de análisis y el error de medida del topógrafo.

Los datos que hemos obtenido con nuestro algoritmo en estos dos casos clínicos parecen comportarse de igual forma que los casos definidos por Wang (5) por un método de análisis diferente de los datos de elevación topográficos. La regresión de la miopía en estos casos parece estar producida por la ectasia de la superficie posterior que conlleva una falta de aplanamiento de la superficie anterior. Otros autores, en estudios realizados en pacientes intervenidos de PRK (19,20), sugieren que los cambios producidos en la superficie posterior son responsables de la regresión de la miopía y juegan un papel importante en el resultado final de esta cirugía.

La superficie posterior de la córnea es difícil de estudiar. El método que proponemos proporciona una valiosa información acerca de la misma que nos aporta un mayor conocimiento del estado de pacientes sometidos a cirugía refractiva. Estamos analizando enfermos intervenidos con esta técnica para poder confirmar las sospechas expresadas en este artículo y entender la importancia real de la superficie posterior en esta cirugía.