| Número 2 - Junio 2005 |
En 1629, el jesuita Christoph Scheiner (1575-1630), matemático, astrónomo (se le atribuye el descubrimiento de las manchas solares) y profundo conocedor de la anatomía y fisiología del ojo a través de su experimento clásico, mide la curvatura de la superficie anterior de la córnea empleando el reflejo de los rayos luminosos. Disponiendo de esferas de cristal de diferentes diámetros y, colocando al paciente frente a una ventana que pueda reflejarse sobre su córnea, situaba sucesivamente las diferentes esferas en el canto externo del ojo hasta hallar una en la que se produjera una imagen del mismo tamaño que la de la córnea. La curvatura de esta sería pues igual que la de la esfera que refleja una imagen idéntica.
En la evolución histórica de los estudios para la medición del astigmatismo: podemos considerar tres etapas: la primera, todavía inmadura, corresponde a la invención y desarrollo del optómetro, la segunda al esbozo e invención del oftalmómetro y la tercera al perfeccionamiento y utilización clínica de este aparato.
En el primer período cabe destacar al francés Phillipe de la Hire (1640-1718) que, en 1685, construye lo que podría denominarse un optómetro simple, consistente en una tarjeta con dos agujeros a través de los cuales el observador mira un objeto puntiforme, que se ve doble aproximadamente a 3 pies de distancia. Interponiéndose entonces lentes cóncavas o convexas hasta verse un único objeto, se suponía que esa era la potencia de la lente necesaria para conseguir la visión nítida en el ojo y que ese método podía adoptarse para determinar si alguna persona requería corrección con lentes y consiguientemente la potencia apropiada.
Aunque el nombre de oftalmómetro parece atribuirse a Abbé Bignot, en 1728, el término se menciona por primera vez en el trabajo del médico francés François-Pourfour du Petit (1664-1741) (fig. 60) presentado, en 1728, a la Academia de Ciencias de París. Este anatómico, fisiólogo, oftalmólogo y cirujano, realiza mediciones de la curvatura corneal, en ojos de cadáver congelado, empleando un instrumento propio provisto de una regla graduada que le permite medir la longitud del globo, desde el polo anterior al posterior y aproximando a la córnea diferentes segmentos de esfera de latón cortados, con varios radios de curvatura seleccionados, determinar su curvatura en diferentes direcciones (fig. 61).
Fig. 60. François Pourfour du Petit (1664-1741).
Fig. 61. Oftalmómetro de Parfour du Petit (1728).
En 1737, el inglés William Porterfield (1696-1771) aplica por vez primera el nombre de optómetro para un sencillo aparato consistente en una pequeña placa de hierro en la que cortaba dos estrechas hendiduras paralelas (en lugar de orificios para permitir mayor paso de luz), cuya distancia entre sí no excedía el diámetro pupilar. Presumiblemente una regla era adaptada o mantenida cerca de la placa para realizar las mediciones. Con este simple dispositivo fue capaz de calcular la amplitud de la acomodación y la participación del cristalino, sirviendo como test de la visión tanto cualitativo como cuantitativo. En 1724 escribe en dos volúmenes su Treatise on the Eye (fig. 62).
Fig. 62. Libro de Porterfield.
Resulta, sin embargo, sorprendente pensar que hubiera que esperar más de sesenta años hasta la aparición de un aparato más sofisticado, diseñado por Thomas Young (1773-1829), para lograr el descubrimiento del astigmatismo por el método del optómetro. El primitivo instrumento fue construido por un famoso artesano William Cary (1759-1865), empleando como material el marfil, si bien Young indica que también podría realizarse con una tira de cartón para eliminar reflejos de su superficie. Consistía en una regla en cuyo extremo se encajaba una pletina con dos hendiduras de diferente anchura (1/40 a 1/10 de pulgada) variando en separación de tal forma que cada observador podía seleccionar la más apropiada, dependiendo del diámetro individual de su pupila. La regla tenía 8 pulgadas de longitud (20,32 cms) y 1 de anchura (2,54 cms), dividida longitudinalmente por una delgada línea oscura. La línea aparece duplicada cuando se mira a través de las hendiduras, excepto en un punto donde intersectan que indica el lugar en el que el ojo está acomodado y que puede determinarse con exactitud por medio de un indicador deslizante. Comprendiendo las limitaciones de su primitivo optómetro, Young le adaptó al instrumento una lente de 4 pulgadas de distancia focal para poder ser usado por individuos présbitas. Sobre la regla había grabadas varias escalas para la apreciación directa de las medidas que permitieran, mediante unas tablas, calcular los cristales de las gafas necesarias para corregir la presbicia o la miopía (fig. 63). El contraste entre los métodos empíricos utilizados hasta entonces y el método de Young empleando la combinación de un optómetro y unas tablas resulta evidente y constituye el primer intento riguroso de determinar la refracción de manera individual.
Fig. 63. Optómetro de Young.
Bajo el influjo de Young, durante el siglo XIX se diseñan numerosos modelos de optómetros (figs. 64-66). Su uso no se limitó, sin embargo, a la medida de la refracción ocular sino que fue aplicado también para determinar la magnitud esférica del ojo, las aberraciones cromáticas y el mecanismo de la acomodación, proporcionando los resultados de esos estudios una primera batería de constantes oculares de importancia fundamental en el desarrollo posterior de la óptica fisiológica.
Fig. 64. Optómetro de Lehot (1829).
Fig. 65. Optómetro S. XIX.
Fig. 66. Oftalmómetro de Donders.
Durante el segundo período en el progreso de la queratometría una importante innovación la constituyó la introducción en los nuevos aparatos de los sistemas de desdoblamiento óptico empleados en los telescopios astronómicos para medir el diámetro aparente del sol (heliómetros), inventados en 1743 por el astrónomo inglés Servington Savery (1730-1781) y modificados poco después por varios científicos en especial, en 1748, por el matemático y astrónomo francés Pierre Bouguer (1698-1758) (fig. 67).
Fig. 67. Desdoblamiento por placas heliométricas.
Un dispositivo modificado de duplicación micrométrico fue adoptado por el inventor inglés de instrumentos matemáticos y astronómicos Jesse Ramsden (1735-1800) (fig. 68), aplicándolo en el ocular del telescopio y el microscopio, iniciando sus estudios con el oftalmólogo cirujano y anatómico Everard Home (1756-1832) (fig. 69). En 1793 presentaron sus experimentos destinados a determinar si el ojo privado de cristalino era todavía capaz de acomodar, la responsabilidad de la córnea en la acomodación, así como estimar cualitativamente su posible movimiento durante aquella. Para demostrar cualquier modificación corneal, Ramsden construyó un dispositivo consistente básicamente en un cabezal, un microscopio (telescopio de foco corto) y unos objetos para ser vistos en distancia de lejos y cerca. El microscopio se situaba para observar la córnea lateralmente, pudiendo desplazarse en sentido antero-posterior, vertical y horizontal de tal forma que, al producirse un cambio de fijación de lejos a cerca, fuera posible detectar cualquier movimiento de la córnea. Después de repetidos ensayos, Home y Ramsden estimaron la magnitud del desplazamiento corneal en 0,08 pulgadas. El experimento era difícil de realizar pues el más ligero movimiento de la cabeza producía el de la córnea, desplazándola fuera del campo del microscopio, por lo que fue abandonado, diseñándose un nuevo aparato, que puede considerarse como el más primitivo modelo de oftalmómetro conocido. Su principio se basaba en que en el caso de producirse un aumento de la convexidad de la córnea durante la acomodación el cambio podría medirse comparando el tamaño de dos imágenes reflejadas sobre su superficie y observadas con un microscopio acromático que dispusiera de una lente micrométrica. Aunque Ramsden y Home fácilmente podían haber adaptado su aparato, como en los instrumentos modernos, para medir el radio de curvatura de la superficie anterior de la córnea, en realidad no lo concibieron con este fin, persistiendo por el contrario en su objetivo de intentar detectar cualquier cambio en su superficie durante la acomodación. Esta puede ser la razón por la que, aunque ya Purkinje apreciara que el aparato de Ramsden podía adaptarse para medir la curvatura corneal y el mismo von Helmholtz hiciera referencia al instrumento en sus escritos, no siempre se mencione su nombre como uno de los pioneros en su descubrimiento.
Fig. 68. Hesse Ramsden (1735-1800).
Fig. 69. Everard Home (1576-1832).
El auténtico precursor de la oftalmometría corneal fue el matemático y físico alemán Rudolf Kohlrausch (1809-1858) que, en 1840, presenta un trabajo sobre la medición del radio de curvatura de la superficie anterior del ojo humano vivo, utilizando un dispositivo de proyección sobre la córnea observada con un telescopio y la medida del tamaño de las imágenes reflejadas por su superficie convexa. Pudo así obtener un radio de curvatura medio de 7,87 mm aunque sólo en el diámetro horizontal. Adicionalmente plantea la hipótesis de que perfeccionando el aparato, podría determinarse si la zona corneal axial presenta una forma diferente a un círculo con lo que, investigando diferencias en la curvatura en la mirada de lejos y de cerca, podría tomarse una decisión definitiva sobre la disputa del papel de la córnea en el mecanismo de la acomodación.
Muy poco después en 1846, Karl Eduard Senff (1810-1849), filósofo y profesor de matemáticas puras y aplicadas, emplea un sistema similar para medir la curvatura de la córnea en el ojo vivo observando, con un telescopio de distancia focal corta provisto de un dispositivo micrométrico, el reflejo sobre la superficie corneal de dos tiras de papel pegadas al cristal de la ventana situada frente al ojo y en varias posiciones de aquél. Sus cálculos, demostraban un perfil elíptico de la córnea.
En estos años se propusieron también modificaciones al aparato de Ramsden por el cirujano y anatómico alemán Kart August von Burow (1809-1874) en su trabajo Uber ein neues Optometer, y el holandés Antonie Cramer (1822-1855) (fig. 70) que, en 1853, emplea un dispositivo que denomina «oftalmoscopio» (fig. 71) que le permite observar el comportamiento de las imágenes de Purkinje durante la acomodación, concluyendo que aumenta la curvatura de la cara anterior del cristalino.
Fig. 70. Antonie Cramen (1822-1855).
Fig. 71. Oftalmoscopio de Cramer.
Fue necesario, sin embargo, el genio del científico alemán Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894) (fig. 72), médico y fisiólogo, profesor en Heidelberg y Berlin y una de las figuras más trascendentes de historia de la oftalmología y de la medicina, para concebir un instrumento válido en la medición del astigmatismo, si bien clínicamente imperfecto. Autor en 1856 del Handbuch der physiologischen Optik, en 1854, tres años después de su invención del oftalmoscopio, describe el oftalmómetro (fig. 73) constituido por un telescopio en el que introduce dos placas heliométricas (dos láminas gruesas de vídrio, idénticas, de caras paralelas, superpuestas, formando un ángulo variable) (fig. 74), lo que permite un desdoblamiento modificable de la imagen logrando una gran exactitud de las medidas y, a diferencia del aparato diseñado anteriormente por Kohlrausch, con independencia del movimiento del ojo observado.
Fig. 72. Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894).
Fig. 73. Oftalmómetro de von Helmholtz.
Fig. 74. Sistema de desdoblamiento por placas heliométricas en el oftalmómetro
de Von Helmholtz.
Aunque la precisión del oftalmómetro de von Helmholtz era notable, su manejo resultaba difícil y requería dedicarle un largo tiempo. Por otro lado al precisar su instalación un amplio espacio resultaba casi imposible adaptarlo a la práctica diaria de la oftalmología. Estas dificultades fueron, por lo tanto, la razón de los sucesivos cambios y perfeccionamientos en el sofisticado instrumento inicial introducidos por el propio von Helmholtz, y mas tarde por sus discípulos y sin duda constituyen la clave sobre la que se asientan sus teorías sobre el astigmatismo y sus fundamentos clínicos.
Herman Knapp (1832-1911) (fig. 75), discípulo de von Helmholtz en el laboratorio de Fisiología de Heidelberg, mide con su oftalmómetro cinco ojos probando la asimetría de la córnea. En 1859, presenta sus resultados en su tesis Die Krümmung der Hornhaut des menschlichen Augen, que le hace merecedor de la prioridad de la observación frente a Donders, a quien se atribuye comúnmente el hallazgo que, por el contrario, publica sus primeros estudios sobre astigmatismo algo más adelante, en 1860 (Astigmatism), en 1861 (Astigmatismus und cylindrische Gläser) y finalmente, en 1864, el lugar donde se produce el astigmatismo (Der Sitz des Astigmatismus), un año después de la lectura, en 1863, de la tesis de H. Middelburg con el mismo título Der Sitz des Astigmatismus. En 1880 diseña un optómetro propio (fig. 76).
Fig. 75. Herman Knapp (1832-1911).
Fig. 76. Optómetro de Knapp (1870).
Max Emanuel Mandelstamm (1839-1913) (fig. 77), escribe, en 1865, Zur Ophthalmometrie, y en 1872, su trabajo conjunto con H. Schüler, en el que proponen un nuevo método para medir el astigmatismo, Eine neue Methode zur Bestimmung der optischen Konstanten des Auges am Lebenden. Igualmente ese mismo año, en 1865, B. Rosow publica su monografía Zur Ophthalmometrie.
Fig. 77. Max Emanuel Mandelstamm (1839-1913).
A partir de 1866, Ernest Adolf Coccius (1825-1890), profesor de oftalmología de Leipzig realiza ensayos para la fabricación de un oftalmómetro barato, simple y útil. Reduce la distancia de las luces desde el ojo observado a 20 pulgadas y, para producir la doble imagen, sustituye las placas heliométricas por una lámina de calcita (un mineral birrefringente usado la fabricación de prismas polarizantes) de bordes paralelos. La separación de la doble imagen permanece constante para cierta distancia de las luces al ojo por lo que ha de cambiarse moviendo una de ellas, hasta que la doble imagen adquiera una posición que permita medir el radio de la córnea. Con este instrumento examinó a numerosos pacientes. Su monografía Ophthalmometrie und Spannunsmessung, publicado en 1872, no fue justamente reconocida en su época quedando marginada por los estudios posteriores de Javal.
En 1869, junto a August Ritter von Reuss (1841- 1924), M. Woinow (¿ - 1875) escribe el trabajo Ophthalmometrische Studien que contiene exámenes del astigmatismo corneal tras la operación de la catarata. Posteriormente, en 1871, publica Ophthalmometrie, la primera monografía sobre el tema, en la que discute los métodos y los posibles hallazgos del examen mediante el nuevo instrumento inventado por von Helmholtz, a quien la dedica. Analiza su aplicación clínica para la medición de la curvatura del cristalino y para la determinación del ángulo alfa, reconociendo igualmente la validez práctica del aparato de Coccius.
El polaco Ludwig Mauthner (1840-1894) (fig. 78), profesor de oftalmología en la Universidad de Viena, en 1876, en su extensa libro Vorlesungen über die optischen Fehler des Auges, analiza detalladamente los problemas de la medición del astigmatismo.
Fig. 78. Ludwig Mauthner (1840-1894).
En 1876, Félix Giraud-Teulon (1816-1887) (fig. 79), presenta el optómetro de Badal (fig. 80) a la Sociedad Quirúrgica de París destacando su principio y la calidad de la escala de medida, que permite una determinación más fácil del astigmatismo. El aparato dispone de una escala de barras paralelas diversamente inclinadas, de un figura estrellada y de una hendidura estenopéica móvil, adaptada al ocular y situada perpendicular al eje del aparato cuya inclinación puede leerse en un círculo graduado, determinando el punto remoto de los diferentes meridianos.
Fig. 79. Félix Giraud-Teulon (1816-1887).
Fig. 80. Optómetro de Badal (1876).
En 1877, el suizo Edmond Landolt (1846-1926), introduce el doble prisma para reemplazar las placas de vidrio del aparato de von Helmholtz.
En 1880, el sueco Magnus Gustav Blix (1849-1904) que, como instructor de fisiología en Upsala enseña a los estudiantes el uso del oftalmómetro de von Helmholtz, lee su tesis doctoral sobre oftalmometría usando un doble microscopio para medir la curvatura corneal, perfeccionando el aparato para poder determinar su espesor, la profundidad de la cámara anterior e incluso visualizar la reflexión de la cara posterior de la córnea que el mismo Helmholtz encontraba de gran dificultad. El instrumento, sin embargo no se populariza.
El tercer período en el que la oftalmometría se incorpora a la clínica de forma usual, se inaugura con el dispositivo de Javal y Schiötz en el que, sin mencionarlos, se combinan los principios descritos previamente por Coccius y Landolt.
Parece, en efecto, que el francés Louis Emile Javal (1839-1907) (fig. 81), director del Laboratorio de Oftalmología de la Sorbona no tuvo conocimiento hasta 1880 de los trabajos de Coccius, pese a que posteriormente en sus escritos reconoce haber aplicado en su instrumento las ideas de aquél. En ese año presenta un primer modelo en el que todavía se aprecia la influencia de von Helmholtz (fig. 82) y en 1881 en cooperación con el noruego Hjalmar August Schiötz (1850-1927) (fig. 83) y otros excelentes colaboradores mecánicos y ópticos, presenta a la comunidad oftálmica un aparato adecuado para el diagnóstico clínico, rápido y exacto (en dioptrías y de acuerdo a los ejes), del astigmatismo (fig. 84). Emplean prismas de Wollastom, consistentes en dos lentes prismáticas rectangulares de cuarzo unidos que provocan una doble refracción, simétrica con relación al rayo incidente, de tal modo que se producen dos conos de luz completos (fig. 85). Utilizan además luz difusa procedente de dos miras luminosas, una escalonada y otra rectangular (fig. 86), dispuestas sobre un arco circular que pueden desplazarse y rotar alrededor del eje del instrumento, formando siempre ángulos iguales, permitiendo investigar cualquier meridiano corneal.
Fig. 81. Louis Emile Javal (1839-1907).
Fig. 82. Queratómetro de Javal (1880).
Fig. 83. Hjalmar August Schiötz (1850-1927).
Fig. 84. Queratómetro de Javal y Schiötz (1881).
Fig. 85. Trayecto de los rayos en el oftalmómetro de Javal-Schiötz.
Desdoblamiento por prisma de Wollastom.
Fig. 86. Miras.
Posteriormente se desarrollaron nuevos modelos, incorporando perfeccionamientos técnicos diversos, como el de 1889 que dispone de un amplio disco que refleja sobre la córnea las gradaciones del arco con el objetivo de detectar inmediatamente los meridianos principales (fig. 87) o el modelo eléctrico diseñado poco después, en 1890 (fig. 88).
Fig. 87. Queratómetro de Javal y Schiötz (modelo 1889).
Fig. 88. Oftalmómetro de Javal Schiötz (Versión eléctrica 1881).
Ente los años 1881-1890, el fabricante de instrumentos de Utrech D.B. Kagenaar (1842-1924), asistente al laboratorio de Donders y Snellen, juega un papel importante en la introducción en el mercado alemán del aparato que denomina «astigmómetro», una modificación del oftalmómetro de Javal-Schiötz, en el que para la duplicación de imágenes, emplea un doble prisma con desplazamiento antero-posterior.
En 1899, Chambers y Innskeep realizan una modificación del oftalmómetro de Javal en el que cabe destacar que las miras son fijas y el desdoblamiento variable producido por un biprisma móvil y que técnicamente puede considerarse el predecesor del de Sutcliffe (fig. 89).
Fig. 89. Queratómetro de Chambers e Innskeep (1899).
En 1906, el óptico inglés John Hamer Sutcliffe (1867-1941) (fig. 90) diseña un queratómetro en el que es posible medir ambos meridianos simultáneamente (fig. 91), con miras circulares (fig. 92) incorporando un prisma que puede moverse paralelo al eje del instrumento (fig. 93). Con ello intenta eliminar una de las fuentes de error del aparato de Javal por el movimiento de los ojos del paciente, al ser necesario girarlo para medir de forma sucesiva los meridianos principales. En este modelo ambos meridianos pueden medirse simultáneamente.
Fig. 90. John Hamer Sutcliffe (1867-1941).
Fig. 91. Queratómetro de Sutcliffe (1906).
Fig. 92. Miras del queratómetro de Sutcliffe.
Fig. 93. Esquema queratómetro de Sutcliffe.
En 1932, la Firma Bausch & Lomb incorpora varios rasgos característicos a su queratómetro que incluyen un disco de Scheiner para mejorar el enfoque, miras circulares para permitir una mejor estimación cualitativa de la superficie corneal y la capacidad de medir dos meridianos ortogonales simultáneamente. El aparato muy popular entre los oftalmólogos americanos ha permanecido invariable durante muchos años.
En 1934, la firma Carl Zeiss Jena patenta un nuevo modelo, diseñado por Hartinger (fig. 94), en el que emplea un sistema de desdoblamiento variable mediante dos biprismas constituidos por un anillo prismático. compuesto. Las miras no se mueven ajustándose las imágenes catóptricas mediante los prismas.
Fig. 94. Queratómetro de Hartinger (1934).
En 1949 la compañía Krahn retorna al principio del oftalmómetro de Helmholtz con miras estacionarias y placas de vidrio movibles (fig. 95).
Fig. 95. Queratómetro de la Compañía Krahn (1949).
En 1953, la Compañía Carl Zeiss presenta un nuevo oftalmómetro diseñado por Litmann (fig. 96) en el que el fascículo luminoso paralelo es dividido en dos partes, en el interior de un sistema de prismas, por un espejo semitransparente permitiendo coincidir las imágenes de las miras reflejadas en la córnea (fig. 97).
Fig. 96. Oftalmómetro de Zeiss (1953).
Fig. 97. Miras del oftalmómetro de Zeiss.
La oftalmología americana desde mediados del siglo XX ha empleado preferentemente el queratómetro de Bausch & Lomb (fig. 98) que está basado en el modelo von Helmholtz y en el que el objeto proyectado sobre la córnea es fijo y el tamaño de la imagen variable. Dispone de objetivos de precisión, prismas acromáticos e iluminación uniforme. Las mediciones se hacen en milímetros y dioptrías.
Fig. 98. Queratómetro de Bausch & Lomb.
En una etapa posterior surgen los dispositivos queratométricos automáticos entre los que cabe mencionar el Queratómetro automatizado de Humphrey que analiza la curvatura corneal central y paracentral, que en años posteriores ha experimentados notables perfeccionamientos técnicos cuya descripción lógicamente sobrepasa los limites de este capítulo histórico.