Optimización del parámetro FSI para el cálculo de la difusión intraocular a partir de la imagen de doble paso

Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa ©Universitat Politècnica de Catalunya, any 2019. Tots els drets reservats ASSMA HABBOUBI MARGHOUBI JOAN ANTONI MARTÍNEZ-RODA DEPARTAMENTO CD6 GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA TRABAJO FINAL DE GRADO OPTIMIZACIÓN DEL PARÁMETRO FSI PARA EL CÁLCULO DE LA DIFUSIÓN INTRAOCULAR A PARTIR DE LA IMAGEN DE DOBLE PASO FECHA DE LECTURA 10/10/2019 Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa ©Universitat Politècnica de Catalunya, any 2019. Tots els drets reservats Desde hace mucho tiempo se conoce que el ojo humano es un sistema óptico imperfecto que está afectado por tres factores que degradan la calidad de la imagen retiniana. Dichos factores son la difracción, las aberraciones y la difusión. Por esta razón, durante los últimos años, el interés por el estudio de nuevas técnicas que puedan medir la calidad óptica del ojo humano ha crecido y por tanto es importante poder cuantificarla objetivamente. En este trabajo se centrará en el estudio de la difusión. Existe una técnica llamada doble paso que mide la calidad de la imagen retiniana y que consiste en registrar la imagen de una fuente de luz puntual después de reflejarse a la retina y pasar dos veces a través de los medios oculares. El HDA es el único instrumento clínico que utiliza el sistema del doble paso y que proporciona un parámetro para cuantificar la difusión intraocular denominado OSI (Objective Scatter Index). Recientemente, se ha propuesto un nuevo parámetro FSI (Frequency Scatter Index) que mide también la difusión y que se calcula en el dominio de las frecuencias. En este trabajo, el principal objetivo es optimizar el parámetro FSI calculado a partir de dos métodos diferentes, para cuantificar la difusión intraocular utilizando el instrumento comercial HDA con una cámara CCD de 8-bits, en base a tres estudios diferentes; desenfoque, aberraciones y difusión intraocular. GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA OPTIMIZACIÓN DEL PARÁMETRO FSI PARA EL CÁLCULO DE LA DIFUSIÓN INTRAOCULAR A PARTIR DE LA IMAGEN DE DOBLE PASO RESUMEN CASTELLANO Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa ©Universitat Politècnica de Catalunya, any 2019. Tots els drets reservats Des de fa temps es coneix que l’ull humà es un sistema òptic imperfecte que està afectat per tres factors que degraden la qualitat de la imatge retinina. Aquests factors son la difracció, les aberracions i la difusió. Per aquesta raó, durant els últims anys, el interès per l’estudi de les noves tècniques que poden mesurar la qualitat òptica de l’ull humà ha crescut i per tant és important poder-la quantificar objectivament. En aquest treball es centrarà en l’estudi de la difusió. Existeix una tècnica anomenada doble pas que mesura la qualitat de la imatge retinina i que consisteix en registrar la imatge de una font de llum puntual després de reflectirse a la retina i passar dues vegades a través dels medis oculars. El HDA és l’únic instrument clínic que utilitza el sistema de doble pas i que proporciona un paràmetre per quantificar la difusió intraocular denominat OSI (Objective Scatter Index). Recentment, s’ha proposat un nou paràmetre, FSI (Frequency Scatter Index) que mesura també la difusió i que es calcula en el domini de les freqüències. El principal objectiu d’aquest treball és optimitzar el paràmetre FSI calculat ambdós mètodes diferents, per quantificar la difusió intraocular utilitzant l’instrument comercial HDA amb una cámara CCD de 8-bits, en base a tres estudis diferents; el desenfoc, les aberracions i la difusió intraocular. GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA OPTIMIZACIÓ DEL PARÁMETRE FSI PEL CÀLCUL DE LA DIFUSIÓ INTRAOCULAR A PARTIR DE LA IMATGE DE DOBLE PAS RESUM CATALÀ Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa ©Universitat Politècnica de Catalunya, any 2019. Tots els drets reservats It has long been known that the human eye is an imperfect optical system that is affected by three factors that degrade the quality of the retinal image. These factors are diffraction, aberrations and scattering. For this reason, for the last several years, interest in the study of new techniques that can measure the optical quality of the human eye has grown and it is therefore important to be able to quantify it objectively. This study will focus in the analysis of scattering. There is a technique called double-pass that measures the quality of the retinal image and it consists of recording images from a point source object after the reflection on the retina and a double pass through the ocular media. The HDA is the only clinical instrument that uses the double-pass system and provides a parameter to quantify intraocular scattering called OSI (Objective Scatter Index). Recently, a new parameter named FSI (Frequency Scatter Index) has been proposed, which also measures scattering and is calculated in the frequency domain. In this paper, the main purpose is to optimize the FSI parameter computed with two different methods to quantify and evaluate the intraocular scattering employing the commercial HDA instrument with an 8-bit CCD camera based on three different studies; defocus, aberrations and intraocular scattering. GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA OPTIMIZATION OF THE PARAMETER FSI TO MEASURE THE INTRAOCULAR DIFFUSION BASED ON DOUBLE PASS IMAGE ABSTRACT Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa ©Universitat Politècnica de Catalunya, any 2019. Tots els drets reservats ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) 1 © Sociedad Española de Óptica Research Paper/Artículo de Investigación OPTIMIZATION OF THE PARAMETER FSI TO MEASURE THE INTRAOCULAR DIFFUSION BASED ON DOUBLE PASS IMAGE OPTIMIZACIÓN DEL PARAMETRO FSI PARA EL CÁLCULO DE LA DIFUSIÓN INTRAOCULAR A PARTIR DE LA IMAGEN DE DOBLE PASO Assma Habboubi Marghoubi (1*) 1. Universidad Politécnica de Catalunya,Terrassa-Barcelona, Spain (*) E-mail: assmahabboub[email protected]m S: miembro de SEDOPTICA / SEDOPTICA member Received: 10/10/2019 Accepted: 10/10/2019 DOI: xxxxx ABSTRACT: For the last several years, interest in the study of new techniques that can measure the optical quality of the human eye has grown and it is therefore important to be able to quantify it objectively. This study will focus in the analysis of scattering. There is a technique called double-pass that measures the quality of the retinal image and it consists of recording images from a point source object after the reflection on the retina and a double pass through the ocular media. The HDA is the only clinical instrument that uses the double-pass system and provides a parameter to quantify intraocular scattering called OSI (Objective Scatter Index). Recently, a new parameter named FSI (Frequency Scatter Index) has been proposed, which also measures scattering and is calculated in the frequency domain. In this paper, the main purpose is to optimize the FSI parameter computed with two different methods (FSI3, FSI256 and FSI128) to quantify and evaluate the intraocular scattering employing the commercial HDA instrument with an 8-bit CCD camera based on three different studies; defocus, aberrations and intraocular scattering. The results showed that FSI3 and FSI256 can be considered as two good parameters that measure the intraocular diffusion. Key words: intraocular scattering, double-pass, defocus, aberrations. RESUMEN: Durante los últimos años, el interés por el estudio de nuevas técnicas que puedan medir la calidad óptica del ojo humano ha crecido y por tanto es importante poder cuantificarla objetivamente. En este trabajo se centrará en el estudio de la difusión. Existe una técnica llamada doble paso que mide la calidad de la imagen retiniana y que consiste en registrar la imagen de una fuente de luz puntual después de reflejarse a la retina y pasar dos veces a través de los medios oculares. El HDA es el único instrumento clínico que utiliza el sistema del doble paso y que proporciona un parámetro para cuantificar la difusión intraocular denominado OSI (Objective Scatter Index). Recientemente, se ha propuesto un nuevo parámetro FSI (Frequency Scatter Index) que mide también la difusión y que se calcula en el dominio de las frecuencias. En este trabajo, el principal objetivo es optimizar el parámetro FSI calculado con dos métodos diferentes (FSI3, FSI256 y FSI128), para cuantificar la difusión intraocular utilizando el instrumento comercial HDA con una cámara CCD de 8-bits en base a tres estudios diferentes; desenfoque, aberraciones y difusión intraocular. Los resultados han mostrado que el FSI3 y el FSI256 pueden ser considerados útiles para medir la difusión intraocular. Palabras clave: difusión intraocular, doble paso, desenfoque, aberraciones REFERENCES AND LINKS / REFERENCIAS Y ENLACES [1] Artigas J. Optica Fisiologica. Interamericana.McGraw-Hill; 1995. [2] Salvi SM, Akhtar S, Currie Z. Ageing changes in the eye. Postgrad Med J. 2006;82(971):581–7. ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. 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El ojo humano es un sistema óptico imperfecto, es decir, que cuando la luz, portadora de la información de un objeto, pasa a través del globo ocular se encuentra con una serie de degradaciones y deformaciones provocadas por las características morfológicas del ojo. Además, dado que el globo ocular está formado por tejidos biológicos, con el paso del tiempo envejecen y van perdiendo sus características. A causa de este proceso del ojo humano, se produce una disminución de la calidad óptica ocular relacionada con la edad [2]. Gracias al continuo avance de las técnicas quirúrgicas cada vez más personas optan por la cirugía refractiva o de cataratas con el fin de lograr una mejor calidad óptica ocular. Por esta razón, durante los últimos años, el interés por el estudio de nuevas técnicas que puedan medir la calidad óptica del ojo humano ha crecido. De manera que es importante para las aplicaciones clínicas, poder medir y analizar de forma objetiva la calidad óptica ocular. La calidad óptica ocular se puede ver afectada, en mayor o menor grado, por tres factores: la difracción, las aberraciones y la difusión de la luz. La difracción estará siempre presente en las imágenes que forme el ojo ya que es un fenómeno característico de las ondas electromagnéticas. Sin embargo, solo es importante en el caso de diámetros pupilares muy pequeños (1-2mm). Normalmente el diámetro pupilar suele ser de 3 a 4 mm. Las aberraciones se producen cuando hay una diferencia del comportamiento de la luz cuando pasa a través de un sistema óptico respecto al comportamiento predicho teóricamente por la óptica paraxial. Existen, principalmente, aberraciones de bajo orden como son el desenfoque y el astigmatismo. Por otro lado, se hallan las aberraciones de alto orden que tienen un efecto menos pronunciado sobre la visión, sin embargo, en algunas condiciones oculares pueden ser importantes. Algunos ejemplos de este tipo de aberraciones son la aberración esférica o el coma [1]. Los aspectos que inciden en la magnitud de las aberraciones y que disminuyen la calidad visual son: el tamaño de la pupila, la edad del sujeto [3], la acomodación [4] y la excentricidad en la retina [5]. Los aberrómetros son instrumentos que permiten medir las aberraciones oculares. El sistema más utilizado es el que utiliza la técnica de Hartman-Shack [6,7] que proporciona medidas satisfactorias de las aberraciones oculares [8]. Sin embargo, se ha demostrado que ignora la difusión intraocular [9]. Finalmente, uno de los tres factores que degradan la calidad óptica de la imagen retiniana es la difusión de la luz. La difusión es un fenómeno óptico que se puede observar en diferentes situaciones. Este fenómeno se genera cuando la trayectoria de la luz se ve modificada por la interacción de ésta con moléculas o partículas que cambian localmente el índice de refracción de los medios oculares. ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) 4 © Sociedad Española de Óptica En ojos jóvenes y sin patologías la difusión no degrada significativamente la calidad de la imagen de la retina, pero a medida que incrementa la edad el efecto de la difusión va aumentando. El principal factor que causa este fenómeno es la pérdida progresiva de la transparencia de los medios oculares [10] como por ejemplo las cataratas y las distrofias corneales [11], entre otros factores. Medir completamente la calidad óptica del ojo presenta muchas dificultades ya que no es posible acceder al espacio imagen del ojo. No obstante, actualmente existen técnicas objetivas de medida que no necesitan la colaboración del paciente que se basan en la formación y el registro de la imagen de una fuente puntual en la retina. La técnica más utilizada para medir la difusión intraocular objetivamente es la del doble paso [12] que consiste en la formación, en la retina del paciente, de la imagen de una fuente puntual y la captura del reflejo de ésta tras su doble paso por los medios oculares. Existe un instrumento basado en esta técnica que fue desarrollado en el Centro de Desarrollo de Sensores, Instrumentación y Sistemas (CD6) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y que actualmente fabrica y comercializa la empresa Visiometrics (Terrassa, España). De las imágenes que se obtienen con esta técnica se determina la MTF (Modulation Transfer Function) [13] que proporciona la información sobre la calidad óptica del ojo humano incluyendo los factores que degradan la imagen de la retina, como las aberraciones y la difusión. Este instrumento, también, cuantifica la difusión intraocular mediante el parámetro OSI (Objective Scatter Index) que relaciona la luz integrada en una superfície anular de entre 12 y 20 minutos de arco con la cantidad de luz que hay en un área circular de 1 minuto de arco alrededor del pico central de la imagen de doble paso (DP). Artal et al. [14] usaron este parametro para clasificar las cataratas. Asímismo, otros autores analizaron la calidad óptica ocular, usando este parámetro, en pacientes con diferentes condiciones oculares. Por ejemplo, en pacientes sometidos a cirugía refractiva [15]–[17], en pacientes con tratamiento de miopía con LIO [18], en pacientes afáquicos que llevan una LIO [19] y en pacientes con condiciones relacionadas con la calidad de la lágrima [20]. No obstante, Miao et al. [21] encontraron que el OSI puede estar influenciado por la presencia de aberraciones. Martínez-Roda et al. [22] presentaron un nuevo parámetro (FSI3) para cuantificar la difusión intraocular en el dominio de las frecuencias que se basa en el análisis de la información contenida en la región comprendida entre 0.59° y 2.35° de la imagen de DP con el propósito de minimizar el impacto de las aberraciones en los resultados. Para ello, el instrumento que utilizaron fue un sistema experimental de DP con una cámara CCD de 14 bits de muy altas prestaciones. La región seleccionada no está tan afectada por las aberraciones pero sí que incluye gran parte de la difusión intraocular [23]. En conclusión, el FSI3 determina con eficacia la información sobre la difusión en comparación con el OSI. Este trabajo tiene como objetivo optimizar el parámetro FSI para el cálculo de la difusión intraocular a partir de imágenes obtenidas utilizando un instrumento comercial de DP con una cámara CCD de 8 bits, que es la que habitualmente incorporan los equipos comerciales debido a su menor coste. Por lo tanto, se explicará como se han desarrollado los parámetros para calcular la difusión, así como el análisis y la optimización del FSI en base a tres estudios diferentes; desenfoque, patologías corneales y difusión intraocular en cataratas. 2. Metodología A continuación, en este apartado se explica el instrumento que se utilizó para la adquisición de las imágenes, el cálculo de los parámetros de difusión a partir de las imágenes de DP, los ojos de los sujetos que se han seleccionado de los tres estudios, y finalmente, el protocolo y los métodos estadísticos que se han seguido para la consecución del objetivo general. ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) 10 © Sociedad Española de Óptica ControlMembrana Basal ControlCórnea Guttata ControlFuchs OSI(HDA) Estadístico Normalizado (Z) -0.768 -0.701 -4.112 Signficancia (P) 0.443 0.483 <0.001 FSI3 Estadístico Normalizado (Z) -0.675 -2.397 -2.928 Significancia (P) 0.5 0.017 0.003 FSI256 Estadístico Normalizado (Z) -0.814 -3.174 -3.487 Significancia (P) 0.416 0.002 <0.001 FSI128 Estadístico Normalizado (Z) -0.268 -0.993 -4.211 Significancia (P) 0.789 0.321 <0.001 TABLA 4. Variables de estudio para el grupo control y pacientes con patologías corneales. Señalados en azul las diferencias estadísticamente significativas. 3.c. Estudio de las cataratas En el estudio de la difusión intraocular en pacientes que tienen cataratas se han incluido un total de 96 ojos de 96 pacientes, de los cuales 33 ojos son sanos y 63 son ojos de pacientes afectados por cataratas. Las cataratas están clasificadas según el método LOCSIII. Los datos demográficos de este estudio están representados en la Tabla 5. LOCSIII Grup Control 1 2 3 Sexo (n) Masculino 11 7 13 12 Femenino 22 8 17 6 Ojo (n) Derecho 15 8 15 10 Izquierdo 18 7 15 8 Edad (años) Media (DE) 59 (10) 64 (8) 69 (9) 70 (9) R ango(min max) 43 74 50 86 47 83 55 85 Equivalente Esférico (D) Media (DE) -1.15 (2.55) 0.85 (3.35) 0.60 (3.42) 0.35 (3.53) Rango(min max) -6.38 3.13 -8.25 3.75 -5.50 5.50 -5.00 5.75 AVlogMAR Media (DE) -0.00 (0.09) 0.02 (0.22) 0.10 (0.21) 0.33 (0.22) Rango(min max) -0.18 0.22 -0.20 0.70 -0.28 0.74 0.10 1.00 TABLA 5. Datos demográficos de la muestra de estudio de patologías corneales, sexo, número de ojos derechos e izquierdos, edad de los pacientes, equivalente esférico, AV medida en LogMAR. ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) 10 © Sociedad Española de Óptica Respecto al género, 53 de los ojos corresponden a mujeres (55.2 %) y 43 a hombres (44.8 %). La media de edad de pacientes que empiezan a tener catarata incipiente es de 64±8 años. No se han encontrado diferencias estadísticamente significativas entre el grupo control y de estudio respecto al sexo y al ojo derecho e izquierdo. No obstante, sí que existen diferencias de edad y de AV entre los grupos control y estudio (Tabla 6). De modo que al hacer la prueba de U de Mann-Whitney para analizar si existen diferencias de AV y edad entre el grupo control y cada uno de los grupos de gradación de catarata, se puede observar que entre el grupo control y una catarata incipiente no hay diferencias significativas de AV y edad (p=0.631 y p=0.088, respectivamente), pero sí en cataratas más avanzadas (p<0.001). Grupo Control-Estudio Edad Estadístico Normalizado (Z) -4,252 Significancia (P) <0.001 AvlogMar Estadístico Normalizado (Z) -3,432 Significancia (P) <0.001 TABLA 6. Estadístico normalizado y significancia de U de Mann-Whitney para diferencias entre grupos de las variables AVlogMAR y edad entre el grupo control y estudio. Grupo Control Grupo Estudio Estadístico Normalizado (Z) Significancia (P) OSI(HDA) Media 1.00 4.75 -7.35 <0.001 D.E 0.58 3.26 Máx 3.19 15.50 Mín 0.36 0.60 FSI3 Media 0.81 1.44 -6.18 <0.001 D.E 0.21 0.55 Máx 1.23 3.09 Mín 0.41 0.70 FSI256 Media 1.01 1.41 -6.74 <0.001 D.E 0.16 0.27 Máx 1.31 2.19 Mín 0.71 1.01 FSI128 Media 0.54 0.80 -7.21 <0.001 D.E 0.08 0.15 Máx 0.74 1.19 Mín 0.39 0.49 TABLA 7. Estadístico normalizado y significancia de las variables de estudio entre el grupo control y el grupo estudio. Como se puede observar en la Tabla 7, las variables de estudio son estadísticamente diferentes entre el grupo control y el grupo estudio. Por consiguiente, se ha hecho la prueba de Kruskal-Wallis (Tabla 8) para ver si la distribución de las variables es la misma en todas las categorías del LOCSIII. ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) 10 © Sociedad Española de Óptica LOCSIII OSI Estadístico de Prueba 64,096 Significancia(P) <0.001 FSI3 Estadístico de Prueba 47,095 Significancia(P) <0.001 FSI256 Estadístico de Prueba 55,426 Significancia(P) <0.001 FSI128 Estadístico de Prueba 62,380 Significancia(P) <0.001 TABLA 8. Prueba de Kruskal-Wallis. Estadístico de prueba y significancia de las variables de estudio. En todos los casos la distribución de las variables de estudio no es la misma en las subcategorías del LOCSIII, por lo tanto, se ha procedido a hacer la prueba de Mann-Whitney entre el grupo control y cada uno de los grupos de gradación de cataratas y se ha observado que existen diferencias significativas en todos los casos (p<0.001). Por lo tanto, las variables detectan difusión intraocular en todos los grupos de clasificación de cataratas. Finalmente, al hacer la prueba de Mann-Whitney entre los grupos de gradación de cataratas, no se observan diferencias de las variables de estudio entre el grupo 1 con el grupo 2, pero sí que se observan diferencias significativas entre el grupo 2 y 3. 3.d. Estudio de la relación entre variables de difusión En este apartado se pretende estudiar la relación entre las variables de difusión (OSI, FSI3, FSI256 y FSI128) en cada uno de los estudios que se han utilizado en este trabajo. En primer, se ha calculado el coeficiente de Rho de Spearman para observar la interdependencia entre las variables de interés (Tabla 9, 10 y 11). DESENFOQUES Rho de Spearman FSI3 FSI256 FSI128 OSI Coeficiente de correlación 0,511 0,627 0,957 Sig. (bilateral) <0.001 <0.001 <0.001 FSI3 Coeficiente de correlación 0,965 0,635 Sig. (bilateral) <0.001 <0.001 FSI256 Coeficiente de correlación 0,746 Sig. (bilateral) <0.001 TABLA 9. Coeficientes de correlación Rho de Spearman entre las variables que miden la difusión intraocular en el estudio de desenfoques. Señaladas en azul las variables que presentan una correlación significativa en el nivel de 0.01 (bilateral). ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) 10 © Sociedad Española de Óptica DISTROFIAS CORNEALES Rho de Spearman FSI3 FSI256 FSI128 OSI Coeficiente de correlación 0,680 0,745 0,925 Sig. (bilateral) <0.001 <0.001 <0.001 FSI3 Coeficiente de correlación 0,958 0,806 Sig. (bilateral) <0.001 <0.001 FSI256 Coeficiente de correlación 0,835 Sig. (bilateral) <0.001 Tabla 10. Coeficientes de correlación Rho de Spearman entre las variables que miden la difusión intraocular en el estudio de distrofias corneales. Señaladas en azul las variables que presentan una correlación significativa en el nivel de 0.01 (bilateral). CATARATAS Rho de Spearman FSI3 FSI256 FSI128 OSI Coeficiente de correlación 0,814 0,885 0,979 Sig. (bilateral) <0.001 <0.001 <0.001 FSI3 Coeficiente de correlación 0,963 0,876 Sig. (bilateral) <0.001 <0.001 FSI256 Coeficiente de correlación 0,927 Sig. (bilateral) <0.001 Tabla 11. Coeficientes de correlación Rho de Spearman entre las variables que miden la difusión intraocular en el estudio de cataratas. Señaladas en azul las variables que presentan una correlación significativa en el nivel de 0.01 (bilateral). Como se puede observar en las tres tablas, existe una correlación significativa entre todas las variables de estudio, especialmente fuerte entre el FSI256 y el FSI3 y esto también pasa entre el FSI128 y el OSI. Por otra parte, se han representado los diagramas de dispersión entre OSI y las tres variables de estudio según los desenfoques, las patologías corneales y finalmente las cataratas. Gráfico 2. Estudio de desenfoques. Diagramas de dispersión entre OSI y los 3 parámetros estudiados en este trabajo para los diferentes desenfoques (en la leyenda se indica el valor del desenfoque en D). Las líneas continuas muestran el ajuste por mínimos cuadrados con los coeficientes de determinación (R2) en la parte izquierda de la gráfica ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) 10 © Sociedad Española de Óptica En el Gráfico 2, se puede apreciar como OSI y FSI128 son prácticamente similares independientemente del valor del desenfoque, mientras que FSI256 y FSI3 muestran una mayor dispersión que además está relacionada con el valor del desenfoque, especialmente FSI3. Gráfica 3: Estudio de las distrofias corneales. Diagramas de dispersión entre OSI y los 3 parámetros estudiados en este trabajo para los pacientes con diferentes patologías corneales (en la leyenda se indica el color usado para cada distrofia corneal). Las líneas continuas muestran el ajuste por mínimos cuadrados con los coeficientes de determinación (R2) en la parte izquierda de la gráfica. En el Gráfico 3, se puede observar como OSI y FSI128 mantienen la similitud en el estudio de las patologías corneales. En este caso, tanto los datos de FSI256 como de FSI3 muestran menor dispersión, lo que refleja la moderada correlación con OSI, sin embargo, menor que con FSI128. Gráfica 4: Estudio de las cataratas. Diagramas de dispersión entre OSI y los 3 parámetros estudiados en este trabajo para los pacientes con cataratas (en la leyenda se indica la clasificación según el sistema LOCSIII). Las líneas continuas muestran el ajuste por mínimos cuadrados con los coeficientes de determinación (R2) en la parte izquierda de la gráfica. En el Gráfico 4, se puede observar como OSI y FSI128 se comportan de manera similar en el estudio de las cataratas y los dos anteriores. En cambio, los datos de FSI256 presentan una menor dispersión que en los dos estudios anteriores lo que refleja una fuerte correlación con OSI. Por otro lado, FSI3 presenta una correlación con OSI más débil que la que se observa con FSI256. ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) 10 © Sociedad Española de Óptica 4. Discusión En este trabajo se ha calculado la difusión intraocular a partir de imágenes obtenidas utilizando el instrumento comercial de DP con una cámara CCD de 8 bits y se han desarrollado los parámetros para calcular la difusión intraocular utilizando medidas clínicas derivadas de tres estudios diferentes; desenfoques, distrofias corneales y cataratas. Las cuatro variables que se han estudiado para calcular la difusión intraocular en los diferentes estudios son OSI, FSI3, FSI256 y FSI128. Estos resultados que se han extraído se discuten a continuación. En primer lugar, en el estudio de desenfoques se ha comprobado que al inducir un desenfoque de más de 1.00D, el OSI tiende a sobreestimar la difusión y aumentar considerablemente [14]. El FSI128 también experimenta lo mismo, pero en menor medida. En cambio, el FSI3 y el FSI256 no sufren este excesivo incremento de sobreestimación como OSI. También, se ha detectado que el OSI y el FSI128 muestran una correlación muy fuerte con el desenfoque. Esto es debido a que OSI y FSI128 utilizan zonas de medida próximas a la región central de la imagen de DP, donde justamente predominan las aberraciones de bajo orden [21,23]. Sin embargo, FSI3 y FSI256 no presentan una correlación alta con el desenfoque, principalmente FSI3, ya que utilizan zonas más excéntricas de la imagen de DP donde, en cambio, predomina la difusión [22]. En segundo lugar, respecto al estudio de las distrofias corneales se ha observado que las tres lesiones corneales, membrana basal, córnea guttata y distrofia de Fuchs, disminuyen la función visual. En este caso se puede afirmar que la patología con menos afectación de la calidad óptica es la membrana basal, mientras que la distrofia de Fuchs produce un empeoramiento más notable. La AVlogMar ha presentado diferencias significativas entre el grupo control y los grupos de patologías corneales. Esto se puede confirmar, ya que las tres distrofias tienen en común una disminución de la AV. Es decir que esta variable puede detectar una distrofia corneal. Por otra parte, con las variables de estudio se han observado que el OSI y el FSI128 solo pueden diferenciar entre el grupo de pacientes sanos y la distrofia de Fuchs. En cambio, el FSI256 y el FSI3 son más sensibles a la difusión producida por la córnea guttata y pueden detectarla, así como lo hacen con la distrofia de Fuchs. Finalmente, ninguno de los parámetros que miden la difusión puede distinguir la distrofia de membrana basal, esto es debido a que la distrofia de la membrana basal es prácticamente asintomática o en algunos casos solo se ve afectada la AV. En tercer lugar, en relación al estudio de cataratas se ha observado que la media de la edad entre el grupo control y los grupos de gradación de cataratas va aumentando. Este fenómeno es normal ya que el envejecimiento es una de las causas principales de la catarata. Por otra parte, se ha demostrado que la AVlogMAR solo puede detectar las cataratas avanzadas, clasificadas en grupo 2 y 3, pero no puede detectar diferencias significativas entre el grupo control y una catarata incipiente. Por el contrario, las variables de estudio detectan la difusión intraocular incluso en las etapas iniciales de una catarata. Por lo tanto, se ha demostrado que, con los datos proporcionados, las variables de estudio pueden discriminar los ojos sanos de los ojos que padecen difusión intraocular provocada por catarata. Finalmente, OSI es un parámetro eficaz al medir difusión intraocular provocadas por cataratas [14]. No obstante, se tiene que tener en cuenta que, por la distribución de esta variable, los valores pequeños están muy próximos entre ellos. Asimismo, se ha demostrado que el FSI128 y el OSI presentan una correlación fuerte en los tres estudios diferentes. Esto es debido, como se ha mencionado anteriormente, a que los dos miden la difusión en zonas similares, aproximadamente de 20 minutos de arco. Sin embargo, la escala que utilizan ambos parámetros es diferente y por consiguiente no se deben comparar sus valores. Entre estas dos variables es preferible escoger el FSI128 para medir la difusión intraocular ya que presenta una distribución más normal que OSI. Por otro lado, para medir cantidades pequeñas de difusión, como es el caso de las distrofias corneales, por ejemplo, FSI3 y FSI128 son los más adecuados ya que calculan la difusión utilizando zonas más excéntricas de la imagen de doble paso. En caso de cantidades de difusión altas, por ejemplo, las cataratas, todas las variables de estudio son muy buenas para cuantificar la difusión. ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) © Sociedad Española de Óptica 5. Conclusiones En conclusión, este trabajo presenta la optimización del parámetro FSI para el cálculo de la difusión intraocular a partir de imágenes obtenidas utilizando el sistema comercial de DP con una cámara CCD de 8 bits de menos calidad que el sistema de DP experimental. Esto se ha logrado gracias a los estudios clínicos ya realizados, de desenfoques, distrofias corneales y cataratas. En general, con los resultados obtenidos en este trabajo, se puede concluir que FSI3 y FSI256 son más adecuados para medir la difusión intraocular, ya que no son sensibles a las aberraciones de bajo orden y únicamente miden la difusión que existe en las zonas excéntricas de la imagen de DP. Entre estas dos variables, con este trabajo, no nos permite concluir cuál es la mejor ya que son bastante parecidas. Debido a que la muestra que se ha examinado de las distrofias corneales no es de mayor tamaño y también existen pocos estudios que relacionen las patologías corneales con la variable de difusión FSI, se podrían realizar futuros estudios con muestras más grandes. Agradecimientos A mi director de trabajo Joan Antoni Martínez Roda, sin su ayuda este trabajo no se habría acabado. A mis compañeras de piso, María y Nadia, por el apoyo. A Saray, porque siempre está ahí. A mi familia. ÓPTICA PURA Y APLICADA www.sedoptica.es Opt. Pura Apl. NUM (vol) p-p (yyyy) © Sociedad Española de Óptica