Díaz-Doutón F, Luque S, Arjona M, Pujol J, Sanabria F, Güell JL, Sisquella M, Manero F

La figura 1 muestra un diagrama esquemático de un sistema de doble paso similar al utilizado para el desarrollo del OQAS™. El primer paso consiste en proyectar un punto objeto luminoso en la retina que se obtiene a partir de un diodo láser de 780 nm de longitud de onda. El haz es espacialmente filtrado y colimado por la lente L1 de 100 mm de focal. La pupila de entrada (PA1), que limita el área del haz de entrada, es conjugada con el plano pupilar del ojo. Después de que el haz se refleje en una película divisora es transmitido por las lentes L2 y L3 de 100 mm que conforman un sistema Badal. A través del cabezal móvil FC, al cual se hallan solidarios dos espejos, se produce la corrección de la refracción esférica del ojo a medir. Esto se consigue por medio de la modificación de la longitud del camino óptico entre las lentes L2 y L3.

 
Fig. 1: Esquema de la configuración empleada para medidas de doble paso.

La ecuación (1) expresa el cambio de potencia introducido por el sistema Badal mencionado en función de la distancia de separación entre las lentes (fig. 2).

 
Fig. 2: Esquema del sistema Badal que se emplea para corregir aberraciones esféricas en las mediciones de doble paso.

donde:

P es la potencia resultante,
f’2 es la focal de la lente L2,
f’3 es la focal de la lente L3 y
e es la distancia de separación entre las lentes.

El segundo paso es el que determina la luz en su trayectoria desde la retina hasta la cámara CCD (imagen aérea o de doble paso). Este camino se inicia con la luz que se refleja en la retina que puede considerarse como un nuevo objeto emisor que puede considerarse como puntual.

Esta técnica ha sido aplicada con mucho éxito para multitud de estudios clínicos. Cabe destacar los referentes a la pérdida de calidad óptica con la edad (10), su variación con la acomodación (11), estudios de calidad de lentes de contacto (12-14) y lentes intraoculares (15), diferentes condiciones refractivas (16), degeneración de la imagen extrafoveal (17,18), etc.

Recientemente hemos desarrollado OQAS™ (Optical Quality Analysis System), un nuevo instrumento para la determinación objetiva en un entorno clínico de la calidad óptica del ojo (19,20) (fig. 4). Está basado en un diseño asimétrico de un sistema de doble paso, lo cual garantiza que la imagen registrada contiene toda la información acerca de la óptica del ojo, al que se han incorporado nuevos elementos para permitir su utilización en la práctica clínica (21).

 
Fig. 4: Fotografía de OQAS™ (Optical Quality Analysis System, VISIOMETRICS S.L.).

En el esquema de la figura 1 se ha podido observar que la imagen aérea captada por una cámara CCD es adquirida por un ordenador. La información, que se digitaliza a través de una tarjeta de vídeo, es acondicionada y procesada con el fin de extraer información sobre el estado óptico del ojo medido. Toda esta información se presenta a través de una interfaz con distintas opciones de visualización del registro realizado y con diferentes parámetros que tienen por objetivo definir la calidad óptica ocular. La figura 5 corresponde a la pantalla de inicio del sistema en la cual se deben fijar los valores con los cuales se realizará la medida. La información introducida en los distintos campos será almacenada junto con los datos registrados en una base de datos de pacientes.

 
Fig. 5: Pantalla de inicio del sistema OQAS™.

El diseño permite seguir fácilmente los pasos necesarios para finalmente realizar la captura de la imagen de doble paso. La medida requiere que el ojo se encuentre centrado ópticamente y que se conozca la refracción esférica del mismo con un error de ± 2 dioptrías. El posicionado correcto se consigue mediante el desplazamiento del cabezal óptico del equipo mientras el paciente permanece estático. Esto se realiza por medio de la observación de la pupila del ojo del paciente, que se muestra en la pantalla de inicio, y cuya imagen es registrada mediante una cámara CCD (C2 en figura 1). Cuando el ojo se halla posicionado correctamente se inicia la secuencia de medida que consiste en la determinación del diámetro de la pupila, la búsqueda del mejor enfoque a través de un barrido de medidas para diferentes correcciones de refracción esférica y, finalmente, con este valor de refracción óptimo se realiza la medida.

La información se presenta automáticamente mostrando la imagen de doble paso con representaciones que faciliten su interpretación (fig. 6). Por ejemplo, se presentan visualizaciones en dos y tres dimensiones. En este último caso la altura de la imagen representa la intensidad. El patrón de colores observado en las imágenes se corresponde con los niveles de intensidad medida.

 
Fig. 6: Pantalla donde se muestra la imagen captada en 2 y 3 dimensiones y los valores cuantitativos de los parámetros de la calidad óptica.

También existen opciones que permiten la visualización del perfil radial de la imagen y la representación de la MTF (fig. 7). Esta información es muy importante para caracterizar el comportamiento frecuencial de la óptica ocular. La MTF es una función que brinda información sobre la pérdida de contraste debido a las imperfecciones de la óptica ocular para estímulos cuya luminancia varía sinusoidalmente a distintas frecuencias espaciales, en función de dicha frecuencia. Esta función se halla normalizada a la unidad para el valor de frecuencia cero. A medida que la frecuencia óptica aumenta la respuesta ocular disminuye hasta un punto de frecuencia a la cual el ojo no tiene respuesta alguna. Es decir, se ha alcanzado la frecuencia de corte y el ojo no es capaz de resolver dos líneas que se encuentren separadas un ángulo que es la inversa de dicha frecuencia. En términos visuales, se puede entender como la capacidad que tiene el paciente de discriminar detalles en una escena, sin tener en cuenta el proceso neurológico posterior a la formación de la imagen en la retina.

 
Fig. 7: Pantalla donde se muestra la imagen captada en 2 dimensiones, la MTF radial que caracteriza el ojo medido y los valores asociados.

A partir de esta función de transferencia de modulación se determina la agudeza visual y la sensibilidad al contraste impuesta por los medios oculares (fig. 8). En este aspecto se debe resaltar que esta información, si bien tiene un significado similar al obtenido en estudios subjetivos, como la lectura de la carta de Snellen, viene determinada exclusivamente por las limitaciones impuestas en la medida por restricciones oculares, mientras que en los casos subjetivos intervienen en gran medida aspectos de procesamiento neural. Estos resultados pueden ser obtenidos mediante la convolución de la PSF con las letras de la carta de Snellen o bien, mediante la transformada inversa de Fourier del producto entre la MTF bidimensional y la Transformada bidimensional de Fourier de la imagen deseada (en este caso, las letras de la carta de Snellen).

 
Fig. 8: Esquemas de agudeza visual y sensibilidad al contraste. En el gráfico de la izquierda se observa como se representa la agudeza visual de un ojo limitado por difracción. A la derecha se muestra el resumen combinado de la agudeza visual alcanzada para diferentes niveles de contraste.

Toda la información hasta aquí descrita puede ser almacenada en una base de datos permitiendo mantener el historial de cada paciente. Esto es muy importante ya que es posible realizar seguimientos de cada sujeto en diferentes etapas en las cuales el ojo sufre perturbaciones, como pueden ser cirugías o simplemente la evolución con la edad.

La figura 11 muestra algunos ejemplos de los resultados obtenidos en diferentes condiciones. Estas gráficas permiten observar como la imagen patrón se modifica (letras de la carta de Snellen) de acuerdo con la imagen de doble paso registrada. Además en cada caso se tiene la agudeza visual limitada por la óptica ocular.

La imagen aérea de la figura 11-B presenta una forma elíptica cuyo semieje mayor describe la dirección en la cual la imagen se verá emborronada como puede apreciarse en la representación de las letras. En este ejemplo se puede observar como las aberraciones oculares degenerarían la imagen que se forma en la retina. De esta forma es relativamente sencillo determinar la forma en la que el ojo modifica lo que debería ser una imagen fidedigna del mundo real. En los ejemplos mostrados se intenta resaltar algunos de los casos patológicos, o de ojos sometidos a cirugía, más comunes. Si se comparan estos casos con el obtenido para un ojo joven normal se verá que este último posee una imagen de doble paso más pequeña y simétrica radialmente. Esto indica que para un objeto puntual la imagen tiende a ser puntual. En los otros casos como por ejemplo un ojo que padece catarata, la imagen de un objeto puntual es una mancha de mayor tamaño debido al alto grado de difusión intraocular. Cada aberración o conjunto de aberraciones afecta de manera diferente la formación de la imagen pero a través de este sistema es posible determinar la forma en la que la imagen es alterada como un todo.

 
Fig. 11: Ventanas mostradas por OQAS™ para: A) ojo joven normal, B) un ojo que posee astigmatismo. La imagen aérea presenta un forma elíptica cuyo semieje mayor describe la dirección en la cual la imagen se verá desenfocada como puede apreciarse en la representación de las letras, C) un ojo con aberración asimétrica, D) un ojo que ha sido sometido a cirugía LASIK y E) un ojo que presenta catarata.

Además se han realizado medidas en pacientes operados de cirugía refractiva y de cataratas que han demostrado la potencialidad del instrumento (figs. 12 y 13). Este tipo de cirugías son algunos de los campos de aplicación que se vislumbran con mayor potencialidad para la aplicación del sistema OQAS. Los resultados mostrados en la figura 12 se obtuvieron a partir de un grupo de 9 personas candidatas a cirugía LASIK, antes de la cirugía, y de 6 personas operadas de LASIK.

 
Fig. 12: Imágenes aéreas obtenidas con OQAS™ para estadios pre y post cirugía LASIK. Como se observa, la imagen aérea registrada posteriormente a la cirugía es peor a la registrada anteriormente a la misma con las aberraciones de bajo orden compensadas por el sistema. Los gráficos de la derecha muestran las MTF’s. El gráfico superior corresponden a la MTF que se obtuvo en el estadio pre-cirugía y el inferior corresponde al estadio post-cirugía. También se puede observar como en el segundo caso la función es inferior al primero indicando una disminución de la calidad óptica.

Los resultados presentados en la figura 13 se obtuvieron de un grupo de 8 pacientes afectados de cataratas (3 operados y 5 sin operar).

 
Fig. 13: Imágenes aéreas correspondientes a estadios pre y post cirugía de catarata. Se observa que tanto las imágenes aéreas como las MTF’s se ven mejoradas posteriormente a la cirugía.

La evaluación de la calidad óptica visual es, sin duda, un campo de aplicación oftalmológico de gran importancia. Esto nos permite evaluar el comportamiento óptico ocular a partir de conocer la calidad de las imágenes generadas por el ojo. Las diferentes condiciones presentadas por la óptica visual, fruto del envejecimiento celular, lentes correctoras, cirugías, traumatismos, patologías oculares, etc. pueden ser evaluadas de forma objetiva impidiendo que factores psicológicos influyan en los resultados finales. Los instrumentos de evaluación de la calidad óptica no solo son una herramienta de gran utilidad para los profesionales de la visión. También tienen un papel preponderante en la investigación de la dinámica ocular permitiendo conocer y evaluar mejor aún el comportamiento del ojo.

Para contribuir a la evaluación objetiva de la calidad visual hemos desarrollado un instrumento OQAS™ (Visiometrics S.L) basado en la técnica del doble paso con una configuración asimétrica que garantiza que se puede obtener toda la información acerca de la calidad óptica del ojo, incluyendo las aberraciones de alto orden y la luz difusa.

Lo resultados han demostrado la alta capacidad que el sistema posee como herramienta para la medida de la calidad óptica. Esto se evidencia en los diferentes casos mostrados donde se observa que en cada situación particular OQAS describe el comportamiento del sistema óptico de una forma clara y precisa.