Estudio de la óptica del cristalino humano y de lentes intraoculares sustitutivas

Abstract

El trabajo consta de dos partes. Los resultados correspondientes a la primera parte son los siguientes: 1. Se ha desarrollado un modelo paramétrico adaptativo de la distribución GRIN del cristalino, basado en una formulación potencial muy compacta (sólo 4 parámetros: el valor del índice central n0, la diferencia entre el valor central y la periferia dn, la potencia p, y el espesor axial de la parte anterior ta), pero general (y generalizable). La principal hipótesis, que fue necesaria para obtener un modelo adaptativo compacto, consiste en suponer que todas las superficies iso-índice son concéntricas con las superficies externas, lo que permite la adaptación automática de la distribución interna a los cambios en la superficie. A diferencia de modelos anteriores, que presuponían que el plano ecuatorial dividía al cristalino en dos partes, el presente modelo muestra que esa superficie divisoria, que es el lugar geométrico formado por las intersecciones de los hemisferios anterior y posterior de las superficies iso-índice debe de ser curva en general. Para los modelos geométricos estándar, que suponen superficies conicoides, esta superficie divisoria (ecuatorial) es otra conicoide. 2. El modelo paramétrico se ha probado en muestras individuales obteniéndose buenos ajustes de la distribución axial del índice de refracción. El siguiente paso fue realizar un ajuste global a un conjunto de 8 especímenes que cubrían un amplio rango de edades, de forma simultánea, para obtener un modelo empírico de la variación de los 4 parámetros del modelo con la edad. 3. El último paso para obtener el modelo genérico del cristalino y de sus cambios con la acomodación y la edad, consistió en unir los 4 parámetros obtenidos para la estructura interna en función de la edad (modelo de envejecimiento obtenido a partir de datos in vitro) con el modelo más aceptado actualmente [Dubbelman, 2005] de la geometría externa obtenido a partir de medidas en vivo en función de la edad y la acomodación. La suposición implícita en el modelo es que dada la incompresibilidad (debido al alto contenido de agua), el índice de refracción permanece constante, a nivel local, ante los cambios de forma de la superficie, por lo que los parámetros GRIN internos son independientes de la acomodación. 4. Se han estudiado las propiedades ópticas del modelo resultante, especialmente los cambios de estas propiedades con la edad y la acomodación. Como el modelo presupone superficies cónicas con simetría de revolución, pusimos especial atención en el papel relativo que juegan la estructura GRIN y las constantes de conicidad, en la potencia refractiva y en la aberración esférica. De hecho se encontró un fuerte acoplamiento entre las conicidades y la estructura GRIN que incluso afecta a las propiedades paraxiales, de forma que incluso la potencia depende de las conicidades, que es un efecto contrario a la intuición.

En la segunda parte de la Tesis, se han obtenido los siguientes resultados, que tienen en común la utilización de modelos de ojo (numéricos y artificiales) para el diseño y evaluación de lentes intraoculares: 5. Se ha realizado un análisis consistente en el diseño optimizado y posterior cálculo de tolerancias a incertidumbres o errores en su colocación, tanto desplazamientos (longitudinales y transversales) como inclinaciones (desalineaciones) de tres tipos de lentes intraoculares monofocales (esféricas estándar, y asféricas bien corregidas en eje, bien corregidas en campo) en un modelo de ojo. Se han realizado simulaciones por Montecarlo obteniéndose el comportamiento tanto del frente de onda (error RMS) como de la MTF para distintos niveles (desviaciones típicas) de desplazamientos e inclinaciones de la LIO dentro del modelo. La LIO estándar resulta ser más robusta que las asféricas. 6. Se ha llevado a cabo el diseño y la fabricación de un dispositivo de medida de la calidad óptica (MTF) y de la potencia dióptrica de lentes intraoculares, según la norma internacional ISO para lentes oftálmicas, para su uso en procesos de calidad en un entorno industrial. Las principales novedades que aporta el sistema es que las medidas son totalmente automáticas, eliminando la toma de decisiones del operario, y permite la medida de un gran rango de potencias (desde -30 D a +40 D) de LIOs. Tanto el principio de operación, como los componentes del sistema (test puntual e iluminación, modelo de ojo, sistema de registro), algoritmos de cálculo y control, o la interfaz de usuario, se han desarrollado íntegramente. Tras un meticuloso calibrado con lentes certificadas se ha comprobado que el sistema mide con una precisión superior a la exigida por la norma.