Calidad óptica de la córnea antes y después de cirugía refractiva con láser

MARIAM EL GHARBI Director FIDEL VEGA LERÍN Departamento ÓPTICA Y OPTOMETRÍA GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA TRABAJO FINAL DE GRADO CALIDAD ÓPTICA DE LA CÓRNEA ANTES Y DESPUÉS DE CIRUGÍA REFRACTIVA CON LÁSER 9 de Julio de 2021 Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 2 AGRADECIMIENTOS Quiero agradecer a todas aquellas personas que han contribuido, de una manera o de otra, en la realización del presente Trabajo Final de Grado. En primer lugar, quiero expresar mis sinceros agradecimientos al tutor y director del trabajo Fidel Vega Lerín por su ayuda, orientación, aportaciones, corrección y, sobre todo, por su atención y disposición. En especial, quiero agradecer su simpatía y sus frases motivadoras que me han animado a realizar el trabajo con mucha confianza y entusiasmo. Esto es muy importante ya que este es el último trabajo de la carrera y sus recuerdos serán especiales. Gracias por ofrecerme un desenlace agradable. En segundo lugar, quiero agradecer el apoyo de mis compañeros de clase. En particular a Zaynab, Denisa, Yamam, Ana y Janeth por animarme, por aguantar mis momentos de abatimiento y, sobre todo, por la frase conmovedora de “yo tampoco he avanzado el TFG esta semana” que me hacía sentir mal por todas nosotras pero me animaba a avanzar. Gracias por todos los momentos que hemos compartido juntas a lo largo de estos cuatro años. Y por último, a mi familia y mis amigos. Mi gratitud por todo lo que habéis hecho por mi y acompañarme en todas las etapas de mi vida no se puede expresar con palabras, ya que habéis hecho todo lo que soy y sin vuestro apoyo y confianza no habré llegado a aquí. Estoy muy orgullosa de teneros en mi vida; espero siempre estar a la altura de vuestras expectativas. Gracias a Samia, Camila, Ana y Clariza por animarme a hacer esta carrera y ser mi fuente de motivación en mis momentos de debilidad. Gracias a todos. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 3 El Sr. FIDEL VERGA LERÍN, como director y tutor del trabajo CERTIFICA Que la Sra. MARIAM EL GHARBI ha realizado bajo su supervisión el trabajo CALIDAD ÓPTICA DE LA CÓRNEA ANTES Y DESPUÉS DE CIRUGÍA REFRACTIVA CON LÁSER recogido en esta memoria para optar al título de grado en Óptica y Optometría. Y para que conste, firmo este certificado. GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA FIDEL VEGA LERÍN Director del trabajo Terrassa, 9 de Junio de 2020 Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 4 GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA CALIDAD ÓPTICA DE LA CÓRNEA ANTES Y DESPUÉS DE CIRUGÍA REFRACTIVA CON LÁSER RESUMEN Actualmente la cirugía refractiva como opción de tratamiento de las ametropías está cada vez más presente en el ambiente clínico. Aunque se consiguen resultados satisfactorios en cuanto a la cantidad de visión (agudeza visual), se han registrado cambios notables en la calidad visual especialmente durante la fase postoperatoria inicial. El objetivo de este Trabajo Final de Grado es analizar los cambios que se producen con el procedimiento quirúrgico con LASIK en la primera superficie de la córnea y determinar el grado de afectación a la calidad visual. Con este propósito se ha realizado una búsqueda bibliográfica sobre las características anatómicas y geométricas de la córnea, los tipos de aberraciones de un ojo normal, el procedimiento de la cirugía LASIK convencional y su afectación sobre las aberraciones oculares. También se ha hecho una parte experimental concisa basada en simulaciones mediante trazado de rayos. Se ha reproducido sobre las causas de la inducción de la aberración esférica ya que es el tipo de aberración principal que se suele alterar en este tipo de cirugía. Concluimos que las aberraciones residuales no son un inconveniente y que las quejas visuales iniciales se deben al desequilibrio entre las aberraciones corneales e internas y a la modificación de las aberraciones preoperatorias a las que el usuario estaba adaptado. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 5 GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA QUALITAT ÒPTICA DE LA CÒRNIA ABANS I DESPRÉS DE LA CIRURGIA REFRACTIVA AMB LÀSER RESUM Actualment la cirurgia refractiva com a opció de tractament de les ametropies esta cada vegada més present en l'àmbit clínic. Tot i que s’aconsegueixen resultats satisfactoris en quant a la quantitat de visió (agudesa visual), s’han enregistrat canvis notables en la qualitat visual en especial durant la fase postoperatoria inicial. L’objectiu d’aquest Treball Final de Grau és analitzar els canvis que es produeixen amb el procediment quirúrgic amb LASIK en la primera superfície de la còrnia i determinar el grau d’afectació a la qualitat visual. Amb aquest propòsit s’ha realitzat una búsqueda bibliográfica sobre les caractéristiques anatòmiques i geomètriques de la córnea, els tipus d’aberracions d’un ull normal, el procediment de la cirurgia LASIK convencional i la seva afectació sobre les aberracions oculars. També s’ha fet una part experimental concisa basada en simulacions mitjançant traçat de raigs. S’ha reproduït sobre les causes de la inducció de l’aberració esférica ja que és el tipu d’aberració principal que sol ser alterat en aquest tipu de cirurgia. Concloure que les aberracions residuals no són un inconvenient i que les queixes visuals inicials es deuen al desequilibri entre les aberracions cornials i internes i a la modificació de les aberracions preoperatories a les que l’usuari estava adaptat. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 6 GRADO EN ÓPTICA Y OPTOMETRÍA CORNEAL OPTICAL QUALITY BEFORE AND AFTER REFRACTIVE LASER SURGERY SUMMARY Currently, refractive surgery as an ametropies option treatment is increasingly present in the clinical field. Although satisfactory results are achieved in terms of the quantity of vision (visual acuity), notable changes in visual quality have been registered, especially during the initial postoperative phase. The main objective of this Final Degree Project is to analyse the changes that occur with the LASIK quirurgical procedure on the first surface of the cornea and determine the degree of affectation to the visual quality. With this purpose, a bibliographic search has been carried out on the anatomical and geometrical characteristics of the cornea, the types of aberrations of a normal eye, LASIK surgery convencional procedure and the affectation of this procedure on ocular aberrations. A concise experimental part based on ray tracing simulations has also been carried out. It has been reproduced on the causes of inductions of spherical aberration considering that it is the main type of aberration that is usually altered in this type of surgery. It has been concluded that residual aberrations are not an inconvenience and that the initial visual complaints are due to the imbalance between corneal and internal aberration and the modification of the preoperative aberrations to which the user was adapted. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 7 ÍNDICE 1. Introducción… .............................................................................................................. 9 2. Córnea preoperatoria… ............................................................................................... 10 2.1. Parámetros de la córnea… ...................................................................................... 10 2.2. Histología de la córnea… ........................................................................................ 11 3. Aberraciones ópticas… ............................................................................................... 15 3.1. Clasificación de las aberraciones… ........................................................................ 17 3.2. Aberraciones de la córnea preoperatoria… ............................................................. 20 4. Técnicas de cirugía refractiva con láser… .................................................................. 21 4.1. LASIK convencional… ........................................................................................... 22 4.1.1. Algoritmos de ablación… ............................................................................... 24 4.1.2. Tipos de ablación… ......................................................................................... 25 4.2. LASIK guiado por frente de onda… ....................................................................... 26 5. Aberraciones ópticas post-LASIK… .......................................................................... 27 6. Causas de la aberración esférica tras cirugía LASIK… .............................................. 28 6.1. Metodología… ........................................................................................................ 29 6.2. Resultados… ........................................................................................................... 30 6.3. Discusión… ............................................................................................................ 30 7. Conclusiones… ........................................................................................................... 32 Referencias bibliográficas… ................................................................................................... 33 Anexos… ................................................................................................................................. 37 Anexo A. Programa de simulación ZEMAX… ...................................................................... 37 Anexo B. Cálculo de la AE a partir de los datos obtenidos en ZEMAX… ............................ 39 Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 8 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Esquema de las capas histológicas de la córnea normal… ..................................... 11 Figura 2. (Izquierda) Representación esquemática de la trayectoria de los rayos y frentes de onda en el caso de un ojo miope ideal libre de aberraciones. (Derecha) Ojo miope con aberraciones… ......................................................................................................................... 16 Figura 3. Polinomios de Zernike. Cada uno de ellos representa una aberración individual que puede contribuir al frente de ondas total del ojo… ................................................................. 19 Figura 4. Ablación de miopía (arriba) e hipermetropía (abajo). La línea discontinua representa la córnea antes de la cirugía; la línea continua la postquirúrgica, y la zona gris, la córnea después del proceso biomecánico…………………………………………………,…26 Figura 5. (Izquierda) Resultados del estudio [3]. (Derecha) Resultados obtenidos con el programa Zemax. Las escalas y unidades de la aberración esférica (eje Y) son las mismas en las dos figuras… ...................................................................................................................... 30 Figura 6. Influencia de la asfericidad sobre la AE con el mismo radio de curvatura… 31 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Valores medios representativos de los parámetros corneales… ............................... 10 Tabla 2. Composición bioquímica de la córnea… .................................................................. 11 Tabla 3. Clasificación de las aberraciones monocromáticas… .............................................. 19 Tabla 4. Rangos de corrección del error refractivo con cirugía LASIK… ............................. 23 Tabla 5. Parámetros del modelo de ojo simulado con el programa Zemax… ........................ 29 ÍNDICE DE ECUACIONES Ecuación 1 .............................................................................................................................. 24 Ecuación 2 .............................................................................................................................. 25 Ecuación 3 .............................................................................................................................. 25 Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 9 1. INTRODUCCIÓN Los defectos refractivos se suelen corregir mediante gafas o lentes de contacto. No obstante, como que existe una gran dependencia para realizar muchas actividades, puede llegar a ser molesto utilizar este tipo de corrección en determinadas circunstancias. Es por ello que muchos usuarios optan por prescindir de él y someterse a la cirugía refractiva para mejorar su calidad de vida. Las primeras técnicas de cirugía refractiva llevadas a cabo en el siglo XIX eran incisionales. Posteriormente, y con la aparición del láser, se han introducido las técnicas de ablación con láser. En la actualidad, la técnica de cirugía con LASIK es la más utilizada, de la cual, también, se han desarrollado métodos personalizados [1]. Gracias al avance del sector, hoy en día, la cirugía refractiva gana mucha popularidad y cada vez es más elevada la cantidad de personas que optan por este tratamiento. Si no se producen complicaciones postquirúrgicas, se suelen obtener buenos resultados, con una tasa de satisfacción del 95-98% [2]. Sin embargo, los cambios estructurales provocan alteraciones en las aberraciones ópticas, sobre todo en los procedimientos no personalizados, que los pacientes suelen notar y afirman que tenían una mejor calidad visual con su corrección óptica que después de la cirugía. En el presente trabajo se estudian los cambios en las aberraciones, en especial la aberración esférica, tras la cirugía con LASIK convencional con el objetivo de analizar la calidad óptica de la córnea después de la cirugía. Para proceder a ello, en primer lugar se presentan las características de la córnea y las aberraciones que presenta. En segundo lugar, se explican las técnicas de cirugía refractiva, y se enfatiza la técnica LASIK. Luego, se describe la calidad visual después de la cirugía. Por último, se explican las causas de la aberración esférica mediante la reproducción de un estudio [3] con un programa de trazado de rayos. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 16 (entre 3.0 y 6.0 mm), la contribución de la difracción a la degradación de la calidad óptica de la imagen es poco significativa [14]. La dispersión por su parte, se produce principalmente por la diferencia de la composición bioquímica, inhomogeneidades en el índice de refracción en alguno de los medios oculares y los niveles de transmitancia entre ellos. Por lo tanto, su contribución a la reducción de la calidad visual es más importante en presencia de opacidades de los medios oculares, como por ejemplo un edema corneal o catarata [15]. El presente trabajo se va a enfocar principalmente sobre la pérdida de calidad visual producida por las aberraciones ópticas por ser el factor de mayor peso especialmente tras cirugía refractiva con láser. De manera cualitativa, podemos analizar las aberraciones tanto a partir de la óptica geométrica describiendo la luz como un conjunto de rayos, o bien usando la óptica ondulatoria y el concepto de frente de ondas. Como muestra la Figura 2 los rayos son perpendiculares a los frentes de onda, de modo que cuando la luz proviene de un objeto puntual situado ‘en infinito’ los rayos que llegan al ojo son paralelos y los frentes de onda asociados son planos. Figura 2. (Izquierda) Representación esquemática de la trayectoria de los rayos y frentes de onda en el caso de un ojo miope ideal libre de aberraciones. (Derecha) Ojo miope con aberraciones. En el caso de un ojo (ideal) libre de aberraciones (Figura 2 izquierda), los frentes de ondas dentro del ojo serían esféricos y convergerían al punto de enfoque de la luz (la retina en el caso de un ojo emétrope o uno amétrope con la corrección óptica). De este modo, se tendría una correspondencia ideal entre un punto objeto y su punto conjugado imagen. En ojos reales con aberraciones (Figura 2 derecha), la proyección de dichos frentes de onda no es perfectamente esférica, lo que provoca que los rayos que provienen de un punto objeto no Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 17 formen un punto imagen sino una ‘mancha’ más extensa, debido a la presencia de aberraciones. La córnea es la principal estructura a tener en cuenta en este proceso ya que representa dos terceras parte del poder refractivo total del ojo. Esto no resta importancia al resto de estructuras refractivas ya que hay una correlación entre las aberraciones corneales y las internas de forma que tiende a haber una compensación parcial o total entre ellos. Además, existe una simetría bilateral de aberraciones de frente de onda entre el ojo derecho y el izquierdo. De esta forma, la visión binocular proporciona imágenes con menos aberraciones que la monocular [16,17]. 3.1. CLASIFICACIÓN DE LAS ABERRACIONES Las aberraciones ópticas se pueden clasificar en dos grandes grupos [6,18]: - Aberraciones cromáticas: Son debidas al cambio del índice de refracción de los medios oculares (córnea, cristalino, humores acuoso y vítreo) con la longitud de onda. Esto provoca que haya un punto focal distinto para cada longitud de onda y, por consiguiente, en el caso de trabajar con luz blanca, se forman varias imágenes del objeto en distintas distancias focales. Más en particular, asumiendo un ojo emétrope para las longitudes de onda verde del centro del espectro visible (500-550 nm), las imágenes correspondientes a las longitudes de onda corta (rango de los azules) se formarían por delante de la retina, mientras que las de longitudes de onda largas (rango de los rojos) se formarían por detrás de la retina. Dado que las imágenes del objeto formadas con longitudes de onda en los extremos del espectro están desenfocadas sobre la retina, se crea un halo alrededor de la imagen enfocada y se denomina aberración cromática axial o longitudinal. Además, en el plano imagen, se produce un cambio de aumentos en función de la longitud de onda, sobre todo en la zona periférica de la imagen. Esto último se denomina aberración cromática lateral o transversal. - Aberraciones monocromáticas o de Seidel: Se producen por las distorsiones de los frentes de onda provocadas por errores esferocilindricos (aberraciones de bajo orden) y por irregularidades de las superficies refractivas del ojo y, por consiguiente, no se cumple de la aproximación paraxial (aberraciones de alto orden). Dependiendo de la organización de estas irregularidades se crean distintos patrones de distorsión, por lo que hay varios tipos de aberraciones monocromáticas. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 18 Las aberraciones monocromáticas se pueden clasificar según el grado de distorsión que provocan y la posibilidad de corregirlas [19]: - Aberraciones de bajo orden: Corresponden a los errores refractivos ‘convencionales’ y son el objeto de atención mayoritario del Óptico-Optometrista. Se estima que tienen un peso del orden del 85% de las aberraciones que presenta el ojo y se pueden corregir mediante prismas, lentes esferocilíndricas o cirugía refractiva. - Aberraciones de alto orden (AAO): Representan el 15% del total de aberraciones oculares. Las distorsiones que provocan no se pueden corregir con los métodos convencionales basados en lentes esferocilíndricas y pueden aumentar por las intervenciones quirúrgicas, especialmente la aberración esférica [20]. Cabe enfatizar que la afectación de las AAO sobre la calidad visual depende del diámetro pupilar: a mayor diámetro pupilar, mayor es la distorsión de la imagen ya que hay mayor cantidad de rayos periféricos. Por lo tanto, en condiciones fotópicas las AAO tienden a reducirse, mientras que en condiciones escotópicas, son más elevadas. En este Trabajo Final de Grado usaremos los polinomios de Zernike [8,21] para describir las aberraciones del ojo antes y después de la cirugía con láser. El frente de ondas aberrado corresponde a la suma de los diferentes polinomios de Zernike, cada uno multiplicado por un coeficiente que determina su peso o contribución al frente de ondas. Los polinomios de Zernike se clasifican en una pirámide de acuerdo con su orden (Figura 3). Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 19 Aberraciones de alto orden ● 3er orden: Coma Astigmatismo irregular / trefoil ● 4to orden: Aberración esférica Trefoil Astigmatismo secundario ● Orden superior (n ≥ 5) Aberraciones de bajo orden ● Orden n=0: Frente de onda plano ● 1er orden: Error prismático ● 2ndo orden: Desenfoque y astigmatismo Figura 3. Polinomios de Zernike. Cada uno de ellos representa una aberración individual que puede contribuir al frente de ondas total del ojo. Imagen obtenida de: MONOCHROMATIC EYE ABERRATIONS (telescope-optics.net) En la Tabla 3 se presenta la clasificación de las aberraciones de bajo y alto orden. Las AAO que afectan la calidad visual en gran magnitud son las del orden 3 y 4, mientras que las de orden superior son menos relevantes y sólo tendrían que considerarse en casos de ojos anormalmente aberrados y/o pupilas dilatadas [22]. Tabla 3. Clasificación de las aberraciones monocromáticas [19]. - Aberración esférica (AE): Se produce debido a que los rayos marginales periféricos se enfocan en puntos diferentes respecto de los rayos paraxiales que pasan más cerca del centro de la pupila, lo que provoca una reducción de la calidad de la imagen retiniana, disminución Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 20 de la sensibilidad al contrate, percepción de halos en el contorno de la imagen y miopía nocturna. Normalmente la AE de la córnea suele ser positiva, es decir, los rayos marginales periféricos se enfocan por delante de los rayos paraxiales. En cambio, la AE del cristalino suele ser negativa y compensa de manera total o parcial la AE de la córnea [23]. Tras la cirugía refractiva con láser, se suele modificar la AE corneal lo que provoca que se altere el balance con la AE del cristalino. - Coma: Los rayos de luz que inciden con un ángulo oblicuo respecto al eje óptico no convergen en el plano focal, sino más cerca o más lejos a éste. Provoca efectos severos sobre la calidad de la imagen retiniana. Este tipo de aberración también es frecuente tras la cirugía refractiva con láser si se produce un descentramiento entre la pupila y la zona de ablación [16]. - Astigmatismo irregular o trefoil: Se trata de un astigmatismo con tres ejes que impide que los rayos periféricos se proyecten en un punto sobre la retina. Para un mismo orden de magnitud que el coma, su afectación a la calidad de imagen es menor. 3.2. ABERRACIONES DE LA CÓRNEA PREOPERATORIA Los ojos emétropes no presentan aberraciones de bajo orden significativos. No obstante, no son libres de las AAO. Los estudios han demostrado que están presentes tanto en los ojos emétropes como los amétropes y con un orden de magnitud similar ya que depende de los parámetros oculares de cada individuo [24]. El ojo puede mitigar las AAO mediante la simetría entre la superficie anterior de la córnea y los medios internos, principalmente la segunda superficie corneal y el cristalino, y mediante descentramientos del ápice corneal, además de la compensación binocular [23,25,26]. La AE es un ejemplo del primer método de compensación. Existe una simetría entre la AE de la córnea, que toma un valor positivo, y la del cristalino, con un valor negativo. Cabe destacar que estas aberraciones son más simétricas en jóvenes ya que, con los cambios que experimenta el cristalino con la edad, cambia su asfericidad y, por consiguiente, la aberración esférica de este progresa hacia valores más positivos. En cambio, la asfericidad de la córnea no experimenta cambios significativos con la edad, de forma que se altera la simetría entre las aberraciones de ambos elementos ópticos [7,27,28]. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 21 El coma, por su parte, se compensa con los descentramientos entre los elementos ópticos del sistema visual. Existe un descentramiento entre el ápice corneal y el eje pupilar, formando un ángulo. Además, hay otro ángulo entre el eje visual y el eje pupilar, llamado ángulo kappa. Estos ángulos son los responsables de la producción del coma y, en menor medida, de otras aberraciones. Induce una cantidad de aberraciones en la cara anterior de la córnea y los medios internos de manera proporcional pero de signo contrario de forma que se compensan entre ellos [16,22,27]. Por otro lado, existe una compensación a nivel binocular. La simetría bilateral de los frentes de onda consiste en que las aberraciones han de ser aproximadamente de la misma magnitud y signo opuesto para los términos de Zernike asimétricos sobre el eje vertical de la pupila, como es el caso del coma horizontal. No obstante, han de ser del mismo signo para los términos simétricos sobre dicho eje, como por ejemplo el coma vertical. Los estudios han demostrado que existe una correlación bilateral significativa de los términos de Zernike del orden 2 al 5 [9,16]. Por último, existe una adaptación a nivel neuronal. Las aberraciones resultantes de los métodos de compensación mencionados, se presentan a nivel óptico. No obstante, el sistema nervioso las reduce mediante un proceso de adaptación cortical. De forma que la persona resta importancia a su presencia aunque estén presentes. Sin embargo, hay AAO elevadas que alteran la calidad visual y es más difícil adaptarse a ellas. 4. TÉCNICAS DE CIRUGÍA REFRACTIVA CON LÁSER Existen varias técnicas de cirugía refractiva que pueden ser corneales si se aplican a la córnea o lenticulares si suponen la introducción de una lente intraocular. Las técnicas corneales más utilizadas hoy en día son las de ablación con láser, aunque también existen otros tipos como las incisionales, termales o de implante [1,9,11,12,18,29]. La cirugía refractiva con láser consiste en aplicar un láser excímero de longitud de onda de 193 nm. La córnea tiene un coeficiente de absorción muy alto a esta longitud de onda y, mediante su absorción, se producen reacciones fotoquímicas que rompen los enlaces entre las moléculas. De esta forma, se elimina una parte del estroma corneal y se modifica el radio de curvatura de la córnea, disminuyendo así el error refractivo. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 22 Existen 3 técnicas queratorefractivas con láser: queratectomía fotorrefractiva (PRK), Laser assisted in Situ Keratomileusis (LASIK) y Laser Assisted Subepithelial Keratomileusis (LASEK). La PRK consiste en eliminar el epitelio corneal antes de proceder a la aplicación del láser. La desepitelialización supone una lenta recuperación visual y una elevada tasa de complicaciones postquirúrgicas, por lo que ha perdido popularidad tras la aparición del LASIK en los años noventa. Con técnica LASIK se ablaciona un plano del estroma más profundo con la conservación del epitelio. Esto se consigue mediante un corte lamelar o flap en la parte anterior de la córnea dejando al descubierto la zona del estroma donde se va a realizar la fotoablación; una vez realizada, se vuelve a colocar el flap. Hoy en día, es la técnica más utilizada ya que supone una recuperación visual más rápida y segura. No obstante, hay pacientes que no cumplen el perfil para ser intervenidos por el LASIK, principalmente por un grosor corneal insuficiente. En este caso se aplica la técnica LASEK que consiste en debilitar el epitelio con alcohol, despegarlo de la córnea y, tras aplicar el laser, volver a colocarlo. 4.1. LASIK CONVENCIONAL En la actualidad, el LASIK es la técnica más utilizada en la cirugía refractiva. Al realizar la ablación en una zona más profunda del estroma, garantiza una recuperación postquirúrgica más segura y eficaz. Dicho éxito depende principalmente del perfil del paciente a tratar. Éste debe tener una topografía corneal normal, con una paquimetría suficiente para realizar el flap y la ablación [2], además de un error refractivo estable y dentro de los rangos permitidos. Tal como se puede observar en la Tabla 4, el límite para la corrección de hipermetropía con el LASIK convencional es inferior al de la corrección de miopía. Esto se debe al hecho de que las aberraciones inducidas por la cirugía son mayores en el tratamiento de la hipermetropía, entre otras razones [30]. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 23 Rangos de corrección Miopía 0.5 - 10 D Hipermetropía 0.5 - 5 D Astigmatismo 0.5 - 8 D Tabla 4. Rangos de corrección del error refractivo con cirugía LASIK [30]. La paquimetría ha de permitir realizar el flap, eliminar tejido del estroma y obtener un tejido residual con grosor suficiente para no comprometer la integridad de la estructura corneal. Concretamente, al espesor corneal se le ha de restar el grosor del flap y 250-300 μm de tejido residual y, posteriormente, valorar si se puede realizar la fotoablación para el defecto refractivo correspondiente. Por tanto, la córnea ha de tener un espesor superior a 500 μm. Cabe indicar que, para evitar complicaciones postquirúrgicas, es poco habitual tratar ametropías tan altas como las que se indican en la tabla 4, ya que hay pocos individuos que tienen un grosor corneal suficiente para llevar a cabo la cirugía [12,29,30]. Otra variable a tener en cuenta es el diámetro pupilar, que ha de ser inferior a 6.0 mm en condiciones escotópicas. La zona óptica post-LASIK ha de ser de mayor o igual tamaño que la pupila de entrada. Esto es así porque los cambios bruscos en la curvatura de la córnea producen efectos de borde, que se manifiestan en forma de aberraciones de alto orden, especialmente la aberración esférica y el coma. Por lo tanto, para minimizar este efecto, la zona óptica ha de ser mayor o igual a 6.2 mm para cubrir el diámetro pupilar escotópico. Además, la zona de transición ha de ser grande y suave. El procedimiento quirúrgico convencional consiste en los siguientes pasos [6,11,18,29,31]: 1. Generación del flap. Se debe realizar un corte lamelar para separar un flap de 120140 μm de grosor que incluye el epitelio, la capa de Bowman y la parte más anterior del estroma. El flap no es completo, sino que se debe conservar una parte de 3-5 mm en un extremo de la córnea. Este corte se puede realizar mediante microqueratomo mecánico o con un láser de femtosegundos (fs). Este último es el más utilizado hoy en día porque es más seguro y se obtienen cortes regulares; el mecánico tiene baja repetibilidad y depende de las habilidades del cirujano. En el caso del flap creado con el láser de fs, se administran pulsos de 10-15 segundos (1500 pulsaciones por segundo) con láser infrarrojo de longitud de onda entre 1000-1053 nm según el modelo. Esta radiación es absorbida por la córnea mediante un Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 24 proceso de óptica no-lineal generando un plasma que provoca fotodisrupción entre las células. Cada pulsación genera una molécula de dióxido de carbono y vapor de agua que, cuando se acumulan y ejercen presión sobre un plano a la profundidad deseada, permiten separar el tejido corneal. 2. Fotoablación con láser excímero. Se aplica el láser excímero de 193 nm en la zona expuesta para modificar la curvatura de la córnea. Debido a la alta absorción que presenta la córnea a la luz ultravioleta, se rompen los enlaces peptídicos de las fibras de colágeno. Cada pulso láser ablaciona típicamente unas 0.3 μm de grosor, sin alterar la transparencia de la córnea [32]. Para determinar la cantidad total de tejido a eliminar se aplican algoritmos de ablación en función de la técnica quirúrgica utilizada; en el LASIK convencional se aplica el algoritmo de Munnerlyn. Los errores refractivos se tratan mediante la determinación de la profundidad de ablación con dicho algoritmo y la zona del estroma para aplicar el láser: para tratar la miopía se ablaciona el centro de la córnea; para la hipermetropía, en la parte medioperiférica, y para el astigmatismo, tratar cada meridiano por separado. 3. Recolocación del flap sobre la zona ablacionada. Una vez colocado, empieza el proceso de cicatrización. Se forma una cicatriz no fibrótica e hipocelular que no altera la transparencia de la córnea. También tiene lugar un proceso biomecánico mediante el cual se reorganizan las fibras para adaptarse a la nueva forma de la córnea. Durante los primeros 6 meses postoperatorios, los pacientes intervenidos deben realizar una serie de revisiones de seguimiento con el oftalmólogo. Esto es de gran importancia para controlar la cicatrización de la córnea y prevenir posibles complicaciones garantizando, así, una recuperación ocular y visual segura y eficaz. [2]. 4.1.1. ALGORITMOS DE ABLACIÓN En la técnica LASIK convencional, tanto la corrección de la miopía como de la hipermetropía, se calcula el grosor de tejido a ablacionar con el algoritmo esférico de Munnerlyn [33-35]. Se basa en la siguiente ecuación (Ecuación 1), obtenida con la óptica paraxial: Δ𝑛𝑛 𝑅𝑅' Δ𝑛𝑛 𝑅𝑅 (Ecuación 1) 𝐷𝐷 = − Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 25 La cantidad de ametropía a corregir (D) viene determinada por la diferencia entre el radio de curvatura de la superficie anterior corneal antes de la cirugía (R) y el radio de la misma después del LASIK (R’); Δn es la diferencia entre los índices de refracción de los medios (Δn=0.376). Una vez calculado el radio de curvatura post-LASIK, se calcula la profundidad de ablación mediante la ecuación de profundidad de ablación (Ecuación 2) para un procedimiento más personalizado, o con su aproximación parabólica (Ecuación 3) en función de la cantidad de dioptrías a corregir (D), la altura del eje óptico (y) y el diámetro de ablación (d): 2 2 1/2 2 2 1/2 2 1/2 2 (Ecuación 2) 𝑠𝑠 1(𝑦𝑦) 1/2 = (𝑅𝑅 − 𝑦𝑦 ) + (𝑅𝑅' − 𝑑𝑑 ) − (𝑅𝑅 − 𝑑𝑑 ) 2 2 (Ecuación 3) 𝑠𝑠 = 4 𝐷𝐷𝑦𝑦 − 𝐷𝐷𝑑𝑑 2(𝑦𝑦) 3 3 También se puede calcular la zona óptica postoperatoria y el factor de asfericidad mediante sus respectivas fórmulas. Sin embargo, este tipo de cálculo no se suele realizar en el ámbito clínico, sino más bien para la investigación. Este algoritmo no tiene en cuenta los efectos sobre las aberraciones corneales. Existen otros patrones de ablación más personalizados que tienen en cuenta la asfericidad corneal y permiten un mejor control sobre las aberraciones. 4.1.2. TIPOS DE ABLACIÓN La cirugía con LASIK puede tratar tanto los defectos refractivos esféricos como los astigmáticos [9,27]. En el presente trabajo nos centramos en la ablación esférica, de la cual se distinguen dos tipos: - Ablación para miopía: Se realiza una ablación circular de 6-7 mm de diámetro de la parte central de la córnea, a una profundidad determinada por los algoritmos de ablación dependiendo de la cantidad de miopía a tratar. Se obtiene un radio de curvatura de la zona óptica más plano reduciendo, de esta forma, la potencia de la córnea. 4 4 Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 32 7. CONCLUSIONES El sistema óptico del ojo humano, tanto en el caso de ojos emétropes como amétropes, no está libre de aberraciones. Las aberraciones de bajo orden (desenfoque y astigmatismo), se corrigen satisfactoriamente con las ayudas ópticas convencionales (gafas y/o lentes de contacto). En cuanto a las AAO, en ojos no patológicos, tienden a compensarse -total o parcialmentepor el efecto de las distintas superficies oculares, el procesamiento neuronal y el trabajo coordinado de ambos ojos. Además, existe una interacción entre los distintos tipos de aberraciones. Mediante la cirugía LASIK convencional se modifica la forma de la córnea y, por tanto, las aberraciones que presentan, de forma que se altera el balance entre las AAO del sistema visual. La modificación de los parámetros de la córnea, la esfericidad en particular, no se puede prevenir y tampoco se puede determinar la Q exacta de la córnea post-LASIK. A causa de esto, la zona óptica calculada tampoco suele coincidir con la zona óptica funcional dependiendo de la cantidad de ametropía a corregir. Referente a la AE, que es la aberración principal que se suele inducir mediante el LASIK, con Q=-0.528 es prácticamente nula en el modelo de córnea simplificado que hemos utilizado en este estudio. Sin embargo, este no es el objetivo de los procedimientos de cirugía refractiva ya que, de esta manera, se manifestará toda la magnitud de la AE interna porque no se puede compensar. Por consiguiente, se disminuye la calidad visual. Todas estas imprecisiones de la cirugía LASIK convencional provoca un cambio en la percepción visual. Esto es así porque la alteración de la simetría entre las aberraciones provoca una nueva combinación y magnitud de las aberraciones resultantes que se presentan en la imagen retiniana. Su manifestación suele provocar distorsiones y reducir la calidad de visión durante la fase postoperatoria inicial. No obstante, si la magnitud es pequeña, el paciente puede llegar a adaptarse a ellas y ‘recuperar’ su calidad visual inicial. En definitiva, es importante dejar aberraciones residuales en la córnea para no alterar significativamente las aberraciones oculares y facilitar la readaptación neuronal a las nuevas aberraciones. De hecho, estos son los métodos de funcionamiento de los procedimientos quirúrgicos personalizados. Facultat d’Òptica i Optometria de Terrassa © Universitat Politècnica de Catalunya, 2021. Todos los derechos reservados 33 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] American Academy of ophthalmology. Cirugía refractiva. Barcelona: Elsevier; 2009: 61-147. [2] López-Montemayor P, Hernández-Camarena JC, Valdez-García JE. Patient profile and postoperative follow up compliance in refractive surgery. Revista Mexicana De Oftalmología. 2016; 90(3): 125-128. [3] Yoon G, MacRae S, Williams DR, Cox IG. Causes of spherical aberration induced by laser refractive surgery. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 2005; 31(1): 127-135. [4] Buey Sayas MÁ del, Cristóbal Bescós JÁ, Ascaso Puyuelo FJ. Estudio de la biomecánica corneal: Relación entre las propiedades biomecánicas corneales, determinadas mediante el Analizador de Respuesta Ocular ORA y la patología ocular [Tesis doctoral]. 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