Biofísica de la visión
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PRINCIPIOS DE ÓPTICA APLICADA AL SISTEMA DE VISIÓN HUMANO
Dr José Young
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LUZ: es una onda
electromagnética. Compuesta por
un campo eléctrico oscilante y uno
magnético, también oscilante,
mutuamente perpendiculares
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Fotón: cada una de
las partículas
que
constituyen la
luz
Luz visible:
400 a 700 nm
fotometría
óptica
Lumen
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Luz no visible
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Radiación ultravioleta
• mayor energía que la luz visible
• transformación de algunas moléculas en vitamina (Vit D)
• Fototerapia:
– terapéutica de elección y la más difundida para el tratamiento de la ictericia neonatal.
• aumenta el riesgo de cáncer de piel
• UV-A = onda larga (400-315nm)
• UV-B = media (315-280)
• UV-C= corta (280-100; germicida)
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Fototerapia: fotoisomerización de BR
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La luz UV con longitudes
de onda menores que 280
nm es germicida
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Cáncer de piel • Es la forma de cáncer más común en los Estados Unidos
• Los dos tipos más comunes son el cáncer de células basales y el cáncer de células escamosas
• La dosis de eritema media (DEM) es la cantidad de radiación que se necesita para que se produzca enrojecimiento en la piel de una persona
Fototipo de piel Color de la piel no expuesta
Sensibilidad a la radiación
Descripción
I Blanca Muy sensible Siempre se quema con facilidad, nunca se broncea.
II Blanca Muy Sensible Siempre se quema con facilidad. Se broncea mínimamente y con dificultad
III Blanca Sensible Se quema mínimamente. Se broncea de manera gradual y uniforme, (café claro).
IV Café Clara Moderadamente sensible Se quema mínimamente. Siempre se broncea bien. (café moderado).
V Café Mínimamente sensible Rara vez se quema. Se broncea intensamente (café oscuro).
VI Café oscuro o negro Insensible o mínimamente sensible
Nunca se quema. Se broncea intensamente (café oscuro o negro).
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¿Cómo afectan los rayos UV a la piel humana?
• Uno de los efectos más evidentes de la radiación UV-B (media) es la quemadura del sol, conocida como eritema
• Pueden dañar el material genético de las células y causar cáncer (formación de dímeros de timidina).
• Para las personas de piel clara, la exposición a elevados niveles de UV-B a lo
largo de la vida, aumenta el peligro de cáncer cutáneo sin melanoma.
• Los investigadores han sugerido que este tipo de cáncer podría aumentar en
2% cada vez que 1% el ozono estratosférico
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Melanoma
A.de Asimetría
B. de Borde, porque la mayoría de
los melanomas iniciales tienen
bordes irregulares y festoneados
C. de Color, que en el caso de los
melanomas no es homogéneo
D.de Diámetro (si es >6 mm)
E. de Evolución.
‘
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Rayos X
• Son producidos por la desaceleración de electrones producidos en el cátodo (generalmente un filamento de tungsteno) al chocar con un metal
– En un tubo con gas que contiene un cátodo de aluminio que acelera partículas hacia el ánodo donde está la placa o blanco
• Interactúan con el material biológico: son absorbidos, son transmitidos y generan iones
• Atraviesan cuerpos opacos e imprimen películas fotográficas
• La radiación X es de uso amplio en Medicina
– estudios de huesos y de articulaciones
– para diagnosticar problemas en tejido blando
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Principios de óptica
el ángulo de reflexión “r” es igual al
ángulo de incidencia “i” medidos
respecto a la perpendicular a la
superficie
• Rayos de luz
• Incidente; Reflejado; Refractado
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• Refracción
• índice de refracción n: razón de la velocidad de la luz en el vacío c a la velocidad de la luz en el medio v
• la Ley de Snell: n1 sen i = n2 sen r
• pipas de luz o fibras ópticas
• Endoscopio
• Citoscopio
Transmisión de rayos de luz en la fibra óptica.
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Cistoscopia
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Absorción de energía • La energía de la luz absorbida se
manifiesta como calor
• En medicina la luz infrarroja se usa para calentar tejidos
• Fluorescencia: cuando se absorbe un fotón, es emitido otro fotón pero de menor energía
• detección de la porfiria (deficiencia en las enzimas que intervienen en la biosíntesis del grupo hemo) ésta se presenta como una fluorescencia roja cuando se irradian los dientes con luz uv.
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Lentes
+ -
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Desviación de la luz por las lentes.
A. La lente convergente (+) concentra los rayos de luz.
B. La lente divergente (-) separa los rayos de luz.
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Dioptría D=1/F
Es la unidad que expresa con valores
positivos (convergente) o negativos
(divergente) el poder de refracción de
una lente o potencia de la lente y
equivale al valor recíproco o inverso de
su longitud focal (distancia focal)
expresada en metros.
una lente cuya longitud focal sea de +1 metro,
tendrá una potencia de 1 dioptría y una lente de
+2 dioptrías es una lente convergente de
distancia focal igual a 0,5 metros
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Formación de la imagen y
Anatomía básica
![Page 21: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/21.jpg)
Formación de la imagen y distancia focal
![Page 22: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/22.jpg)
Formación de la imagen
• Concepto de foco: es el punto donde convergen los rayos de luz originados desde un punto en el objeto observado
• Distancia focal: es la distancia entre el centro óptico de la lente y el foco cuando se enfoca hacia el infinito.
• Cálculo del tamaño de la imagen: ley de triángulos semejantes usando el modelo de ojo reducido
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Q’F’
QF =
F’N
FN
N= punto nodal
Q’F’ = F’N
FN (QF)
FN
F’N
AP
Árbol 1,8 m
Distancia = 5m
Diámetro AP del ojo 2,3 cm
N= 0,6 cm
N
Q’F’ = AP-N
FP+N (QF)
Q’F’ = 2,3cm-0,6cm
500cm+0,6cm (180cm)
Q’F’ = 1,7
500,6 (180cm) = 0,611 cm
Imagen
Objeto =
imagen-N
Objeto+N
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Sistema óptico del ojo humano
humor vítreo humor acuoso
![Page 25: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/25.jpg)
• Estructura transparente
• Tres capas
1. Epitelio corneal
2. Estroma
3. Endotelio
• 44 dioptrías
• Cataratas
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During phacoemulsification — the most
common type of cataract surgery — the
rapidly vibrating tip of the ultrasound probe
breaks up the cataract, which your surgeon
then suctions out (top). After removing the
cataract, your surgeon inserts the lens
implant into the empty capsule where the
natural lens used to be (bottom).
![Page 27: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/27.jpg)
44 D
![Page 28: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/28.jpg)
Cristalino
• El índice de refracción del cristalino depende de las proteínas que lo forman, por eso su poder de refracción es mayor que el de los líquidos que lo limitan.
– La proteína MIP26 (“major intrinsic protein”) del cristalino funciona como un canal iónico, que permite que las fibras del cristalino funcionen como un sincitio (gap junction) iónico y eléctrico
– MIP26 extrae agua del cristalino y mantiene la transparencia.
– Con la técnica de patch clamp se han identificado cerca de 9-11 canales de potasio, hay varios canales no selectivos de cationes
• Es una lente que permite enfocar los objetos y concentrar la luz.
![Page 29: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/29.jpg)
Mecanismo de enfoque
Mecanismo de acomodación: variación del diámetro antero-
posterior de la lente por medio de acción del músculo ciliar sobre el
ligamento suspensorio que está unido a la lente
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![Page 31: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/31.jpg)
Retina: capa más interna del globo ocular y donde se localizan los
receptores.
![Page 32: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/32.jpg)
Conos (5-8mm)
• Visión fotópica
• A colores
• Mayor umbral
• Pigmentos
fotosensibles
• Rodopsina
Bastones (2-5mm)
• Visión escotópica
• Menor umbral: sensible a 5 fotones
• Vm= -30mV (canal de Na+
parcial/ abierto)
![Page 33: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/33.jpg)
Conversión de energía
lumínica en potenciales
de acción:
1. Reacción de la
rodopsina
2. Transducina (Prot G)
3. PDE: cGMP
![Page 34: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/34.jpg)
Mecanismo de transducción de la luz
Ca2+
oscuridad
Ca2+
![Page 35: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/36.jpg)
CELULA GANGLIONAR
NERVIO OPTICO
Receptor
CELULA BIPOLAR
CELULA
HORIZONTAL
![Page 37: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/38.jpg)
EVALUACIÓN DEL SISTEMA VISUAL
![Page 39: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/39.jpg)
CAMPIMETRIA
![Page 40: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/40.jpg)
• Es la capacidad de discriminar detalles finos de un objeto
– Objetivos de determinar la agudeza visual
» Determinar la integridad neurológica de los componentes del sistema visual
» Determinar la precisión del enfoque retiniano
» Evalúa la función de la mácula
» Al comparar la AV sin corrección con la AV con corrección se determina la necesidad de prescribir la corrección
» También se puede utilizar para medir el éxito de un tratamiento correctivo
![Page 41: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/41.jpg)
Medición de la agudeza visual en la clínica
• Cartilla o tabla de Snellen
– Cada línea de letras (optotipos) tiene una fracción que señala el valor de la agudeza visual que tiene el sujeto que puede leer la línea de letras
• Normal: 20/20
• 20/200 o sea que ve menos = 10% de visión, es miope
![Page 42: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/42.jpg)
Test para astigmatismo
Verifique si alguna o algunas de
las líneas se ve borrosa o más
clara
http://www.opeluce.tecnoplace.co
m/test/testagudeza.php#
![Page 43: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/44.jpg)
• El ojo humano es capaz de percibir colores. Esta propiedad se debe a la presencia de pigmentos fotosensibles en los conos.
• Las opsinas se encuentran tanto en conos como en bastones y sufren una serie de cambios químicos cuando son excitadas por la luz.
• Los conos son sensibles a los colores azul, verde y rojo.
– Eritropsina - luz roja de 560 nm
– Cloropsina – luz verde de 530 nm
– Cianopsina – luz azul de 430 nm (Los bastones tienen rodopsina)
![Page 45: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/45.jpg)
Estos tres tipos de
conos dan lugar a la
visión tricromática
que poseen la
mayoría de los
humanos
![Page 46: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/46.jpg)
Pigmento
carotenoide
Rodopsina
activa
Vit A
![Page 47: Biofísica de la visión](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022081720/55849b0dd8b42a0f5a8b4c2d/html5/thumbnails/47.jpg)
TEST DE ISHIHARA