Miopía y aberraciones monocromáticas en adultos jóvenes

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Gaceta Optica 20 marzo 413 INTRODUCCIÓN La miopía afecta a una gran parte de la población y en términos muy generales se puede entender como un desequilibrio entre la potencia del ojo y su longitud axial. Se han publicado numerosos experimentos con animales donde se ha intentado mostrar la relación entre el desarro- llo del error refractivo, el cambio en la longitud axial y la imagen retiniana (véanse referencias generales 1-3). Éstos experimentos han utilizado diferentes técnicas, tales como la deprivación, la oclusión, la opacifica- ción corneal o la colocación de una lente negativa delante del ojo 4-11 . Los estudios tratan de explicar tanto la naturaleza como el desarrollo de la miopía en humanos y en animales, sin embargo los mecanismos que entran en juego no se comprenden completamente a día de hoy. Aunque la miopía se ha asociado principalmente a cambios en el tamaño del globo ocular, diferentes experimentos han mostrado sin embargo que ojos emétropes y mio- pes son también diferentes desde el punto de vista óptico. En particular, los estudios que relacionan la mio- pía y las aberraciones del ojo huma- no afirman que éstas tienden a aumentar en función de la miopía, pero solamente para pupilas gran- des 12 . Se ha sugerido que las abe- rraciones de orden 4 difieren entre ojos emétropes y miopes 13 . Otros autores han obtenido también una correlación entre la ametropía y el nivel de aberraciones 14-16 y que los ojos emétropes presentan mejor cali- dad de imagen que los miopes bien corregidos 17 . Otros experimentos encontraron que salvo la aberración esférica, el resto de aberraciones aumentan de forma significativa en sujetos miopes jóvenes 18,19 . En el caso de niños y jóvenes adultos, se han encontrado que las aberraciones de orden 2, 3 y 4 eran mayores en ojos miopes, aunque las de orden 3 no aumentaban significativamente 20 . Un estudio reciente en ojos miopes e hipermétropes de jóvenes adultos ha mostrado que las aberraciones de orden 3 son significativamente más altas en ojos hipermétropes y que no hay una relación evidente entre el proceso de emetropización y las abe- rraciones oculares 21 . Por el contrario, otros experimentos con un número elevado de sujetos (y un rango amplio de refracciones) no encontraron una correlación signifi- cativa entre la ametropía y las abe- rraciones 22-24 . Un estudio adicional ha mostrado que aunque las aberra- ciones oculares aumentan con la edad, no hay indicios de que éstas tengan alguna correlación con el esférico equivalente 25 . Algunas medidas han mostrado una reduc- ción de la agudeza visual con el aumento del error refractivo miópico 12,26 . Sin embargo, un estudio anterior no encontró variaciones en la función de sensibilidad al contras- te entre ojos emétropes y miopes 27 . Por otra parte, las aberraciones ocu- lares podrían proporcionar una pista para la determinación del signo del desenfoque 28 lo cual sería determi- nante en el proceso de emetropiza- ción. Recientemente se ha mostrado que los ojos emétropes experimen- tan pérdidas iguales en sensibilidad al contraste y agudeza visual cuando se inducen desenfoques en ambas direcciones (positivos y negativos). Por el contrario los miopes muestran pérdidas significativamente mayores con desenfoque positivos que con negativos. Esto se atribuye a que la aberración esférica en ojos miopes es mayor que la de ojos emétropes (aunque en media la diferencia no es significativa) 29,30 . También se sabe que la tolerancia al desenfoque es mayor en ojos con mayor cantidad de aberraciones 31 . Puesto que por una parte las aberra- ciones oculares en miopes podrían ser mayores que en emétropes y por otra existe un deterioro de la imagen retiniana con la edad 25,32,33 , el objetivo del presente trabajo ha sido estudiar la relación entre las aberraciones oculares y la cantidad de miopía en sujetos jóvenes corregidos con sus propias gafas. Además se han anali- zado las posibles diferencias en la calidad de imagen retiniana entre ARTÍCULOS CIENTÍFICOS Miopía y aberraciones monocromáticas en adultos jóvenes Juan M. Bueno 1 , Jennifer J. Hunter 2a , Melanie C. W. Campbell 2b S e ha estudiado la relación entre las aberraciones oculares monocromáticas y la miopía presente en un grupo de 30 jóvenes adultos que llevaban su corrección en gafa con equivalentes esféricos entre 0 y –8.75 D. Las medidas se realizaron en condiciones de baja iluminación, antes y después de dilatar la pupila (5 y 7 mm respectivamente). Los resultados muestran que las aberraciones de alto orden (no corregibles con métodos convencionales) aumentan significativamente en función de la miopía para la pupila de 5 mm. Sin embargo este aumento está dominado por los altos miopes. La correlación entre la aberración esférica y la ametropía es significativo para el caso de pupilas dilatadas. Además, la extensión de la imagen retiniana aumenta con el error refractivo. Todos estos cambios dan muestra de las posibles diferencias entre la óptica ocular de ojos emétropes y miopes.

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Gaceta Optica20 marzo 413

INTRODUCCIÓN

La miopía afecta a una gran parte dela población y en términos muygenerales se puede entender comoun desequilibrio entre la potenciadel ojo y su longitud axial. Se hanpublicado numerosos experimentoscon animales donde se ha intentadomostrar la relación entre el desarro-llo del error refractivo, el cambio enla longitud axial y la imagen retiniana(véanse referencias generales 1-3).Éstos experimentos han utilizadodiferentes técnicas, tales como ladeprivación, la oclusión, la opacifica-ción corneal o la colocación de unalente negativa delante del ojo4-11. Losestudios tratan de explicar tanto lanaturaleza como el desarrollo de lamiopía en humanos y en animales,sin embargo los mecanismos queentran en juego no se comprendencompletamente a día de hoy.Aunque la miopía se ha asociadoprincipalmente a cambios en eltamaño del globo ocular, diferentesexperimentos han mostrado sinembargo que ojos emétropes y mio-pes son también diferentes desde elpunto de vista óptico. En particular,los estudios que relacionan la mio-pía y las aberraciones del ojo huma-no afirman que éstas tienden aaumentar en función de la miopía,pero solamente para pupilas gran-des12. Se ha sugerido que las abe-rraciones de orden 4 difieren entre

ojos emétropes y miopes13. Otrosautores han obtenido también unacorrelación entre la ametropía y elnivel de aberraciones14-16 y que losojos emétropes presentan mejor cali-dad de imagen que los miopes biencorregidos17. Otros experimentosencontraron que salvo la aberraciónesférica, el resto de aberracionesaumentan de forma significativa ensujetos miopes jóvenes18,19. En elcaso de niños y jóvenes adultos, sehan encontrado que las aberracionesde orden 2, 3 y 4 eran mayores enojos miopes, aunque las de orden 3no aumentaban significativamente20.Un estudio reciente en ojos miopes ehipermétropes de jóvenes adultos hamostrado que las aberraciones deorden 3 son significativamente másaltas en ojos hipermétropes y que nohay una relación evidente entre elproceso de emetropización y las abe-rraciones oculares21.Por el contrario, otros experimentoscon un número elevado de sujetos (yun rango amplio de refracciones) noencontraron una correlación signifi-cativa entre la ametropía y las abe-rraciones22-24. Un estudio adicionalha mostrado que aunque las aberra-ciones oculares aumentan con laedad, no hay indicios de que éstastengan alguna correlación con elesférico equivalente25. Algunasmedidas han mostrado una reduc-ción de la agudeza visual con elaumento del error refractivo

miópico12,26. Sin embargo, un estudioanterior no encontró variaciones enla función de sensibilidad al contras-te entre ojos emétropes y miopes27.Por otra parte, las aberraciones ocu-lares podrían proporcionar una pistapara la determinación del signo deldesenfoque28 lo cual sería determi-nante en el proceso de emetropiza-ción. Recientemente se ha mostradoque los ojos emétropes experimen-tan pérdidas iguales en sensibilidadal contraste y agudeza visual cuandose inducen desenfoques en ambasdirecciones (positivos y negativos).Por el contrario los miopes muestranpérdidas significativamente mayorescon desenfoque positivos que connegativos. Esto se atribuye a que laaberración esférica en ojos miopeses mayor que la de ojos emétropes(aunque en media la diferencia no essignificativa)29,30. También se sabeque la tolerancia al desenfoque esmayor en ojos con mayor cantidadde aberraciones31.Puesto que por una parte las aberra-ciones oculares en miopes podríanser mayores que en emétropes y porotra existe un deterioro de la imagenretiniana con la edad25,32,33, el objetivodel presente trabajo ha sido estudiarla relación entre las aberracionesoculares y la cantidad de miopía ensujetos jóvenes corregidos con suspropias gafas. Además se han anali-zado las posibles diferencias en lacalidad de imagen retiniana entre

ARTÍCULOSCIENTÍFICOS

Miopía y aberraciones monocromáticasen adultos jóvenes Juan M. Bueno1, Jennifer J. Hunter2a, Melanie C. W. Campbell2b

Se ha estudiado la relación entre las aberraciones oculares monocromáticas y la miopía presente en un grupo de 30 jóvenesadultos que llevaban su corrección en gafa con equivalentes esféricos entre 0 y –8.75 D. Las medidas se realizaron encondiciones de baja iluminación, antes y después de dilatar la pupila (5 y 7 mm respectivamente). Los resultados muestran

que las aberraciones de alto orden (no corregibles con métodos convencionales) aumentan significativamente en función de lamiopía para la pupila de 5 mm. Sin embargo este aumento está dominado por los altos miopes. La correlación entre la aberraciónesférica y la ametropía es significativo para el caso de pupilas dilatadas. Además, la extensión de la imagen retiniana aumenta conel error refractivo. Todos estos cambios dan muestra de las posibles diferencias entre la óptica ocular de ojos emétropes y miopes.

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ojos emétropes y miopes cuan-do se inducen desenfoquespositivos y negativos.

MÉTODOS

1. SujetosLa medidas se realizaron en elojo derecho de 30 sujetosjóvenes normales con edadesentre 19 y 32 años (edadmedia 21, desviación estándar±2). Ninguno de los ojos pre-sentó síntoma alguno de pato-logía ocular y la agudeza visualdecimal con corrección fue 1.0o superior. El equivalente esfé-rico (EE) de cada ojo se calcu-ló como la esfera más la mitaddel cilindro y para los ojos estu-diados se situaron entre 0 y -8.75 D(media -3.0±2.5 D). El astigmatismose eligió ser menor de 1.5 D y en 5 delos 30 ojos utilizados fue menor de -0.125 D. La ametropía de cada ojofue medida subjetivamente y cadasujeto portaba sus propias gafas.Para mostrar las posibles diferenciasque existen en función de la miopíapresente, en algunos de los resulta-dos que se muestran a continuaciónse han hecho tres grupos de 10 suje-tos atendiendo a su EE. Dichos gru-pos corresponden respectivamentea ojos con niveles de miopía baja(entre 0 y – 1.75 D), media (entre–1.75 y –5 D) y alta (mayor de –5D).

2. Sistema experimental y procedi-mientoSe utilizó un aberrómetro Hartmann-Shack (HS) no comercial descrito endetalle previamente16,34. El sistemafue modificado para utilizarse a unentorno clínico con sujetos no expe-rimentados. Un esquema del sistemase muestra en la Figura 1. De formabreve: un haz colimado de 1 mm dediámetro (procedente de un láserHe-Ne de 633 nm) entra en el ojo yforma una fuente puntual. En el cami-no de salida, una matriz de microlen-tes muestrea el haz procedente dedicha fuente y lo focaliza en el CCDde una cámara. El plano de la pupiladel ojo y el de las microlentes están

conjugados. Una mentonera monta-da sobre un conjunto de posiciona-dores XYZ permite la estabilizaciónde la cabeza del sujeto durante lasmedidas.Para cada sujeto se registraron imá-genes de HS (32 ms de tiempo deexposición) antes y después de lamidriasis farmacológica. Se utilizó

Tropicamida (1.0 %) combina-da con Fenilefrina (2.5%) parala dilatación pupilar y la parali-zación de la acomodación.Durante todo el experimentolas condiciones de iluminaciónfueron de 1 lux. Los tamañosde pupila utilizados para elanálisis de la imágenes de HSfueron 5 y 7 mm para antes ydespués de la dilatación, res-pectivamente. En un ojo libre de aberraciones(limitado por difracción) el hazque emerge de éste y llega alas microlentes es plano, conlo cual sobre la CCD apareceun patrón regular de spots(Figura 2a). La posición dedichos spots sirve de referen-

cia para las medias experimentales.Sin embargo, en un ojo real con abe-rraciones el frente de onda queemerge del ojo está distorsionado yal pasar las microlentes los spots sedesplazan con respecto a la referen-cia (Figura 2b). Para cada imagen deHS la posición de cada spot se com-putó calculando su centroide. Laposición de cada centroide con res-pecto al centroide de referencia sirvepara inferir la pendiente local delfrente de onda. Con estos datos secalcula la aberración de onda (AO)ocular (para pupila natural y dilatada)expresada como una expansión enpolinomios de Zernike hasta 7ºorden. Una explicación extensa ydetallada de la obtención del frentede onda a partir de las imágenes deHS se puede encontrar en la refe-rencia 35. El parámetro RMS (delinglés, root-mean-square) calculadoa partir de los coeficientes de Zerni-ke se utilizó como medida de la cali-dad óptica (a mayor RMS menorcalidad óptica). A partir de la aberra-ción de onda también se puede cal-cular la PSF (del inglés point spreadfunction), es decir la imagen de unobjeto puntual sobre la retina afecta-da por la correspondiente AO. Aefectos estadísticos, a lo largo deeste trabajo se considerará que lacorrelación entre dos magnitudes essignificativa si p<0.05.

Figura 1. Aberrómetro Hartmann-Shack utilizado en el presente trabajo. AP1 y AP2,pupilas artificiales; LS1-LS3, láminas separadoras; L1 y L2, lentes convergentes;ML, matriz de microlentes; T1 y T2, test de alineamiento; CP, cámara de vídeo parael control de la posición y tamaño de la pupila; CCD-HS, cámara CCD para elregistro de las imágenes de HS.

Figura 2. Imágenes de HS: patrón de referencia(a) e imagen real (b).

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ARTÍCULOSCIENTÍFICOS

En la literatura científica rela-cionada con la Óptica, laVisión y la Optometría el térmi-no “aberraciones de altoorden” se atribuye a los coefi-cientes de los términos deorden 3 y superiores. Es decir,dichas aberraciones excluyenel desenfoque y el astigmatis-mo (términos de orden 2,corregibles por métodos con-vencionales como las gafas olas lentes de contacto), ade-más de los tilts (orden 1) y eltérmino pistón (orden 0).

RESULTADOS

1. Pupila natural (5 mm)La Figura 3 muestra los valores deRMS para los coeficientes de Zerni-ke correspondientes a las aberracio-nes de alto orden en función del EE(en valor absoluto). Cada símbolocorresponde a un sujeto diferente yla línea representa el mejor ajustelineal a los datos presentados. Elaumento del RMS con el EE fue sig-nificativo (R=0.44, p=0.02). Estacorrelación desaparece cuando seeliminan de la gráfica los altos mio-pes (miopías mayores de -5 D).Cuando los términos de 2º orden seincluyen, tampoco existe correlación(R=0.08, p=0.68).En la Figura 4 se presenta la relaciónentre el EE y el RMS para los térmi-nos de orden 3 y 4. Mientras que lasaberraciones de orden 3 (cuadra-dos) aumentan significativa-mente con la miopía (R=0.50,p=0.005), los términos de 4ºorden (triángulos) no mues-tran cambios significativos(R=0.05, p=0.79). Además,cuando se incluyen solamentelos ojos emétropes y modera-damente miopes, la correla-ción para los términos deorden 3 desaparece (R=0.20,p=0.40). Esto indica que ladependencia entre esos térmi-nos y el EE está dominada poraltos miopes.Los coeficientes indivi-duales de los términos de

Zernike correspondientes a laaberración esférica de orden 4( ) y al coma horizontal de orden 3 ( )se muestran en la Figura 5. En estegrupo de ojos y para este tamaño depupila, no hay una relación significa-tiva entre la aberración esférica y elEE (R=0.15 p=0.42). aumentasignificativamente con el EE (R=0.40p=0.03), pero la correlación no exis-te si se excluyen los ojos con miopí-as altas (R=0.31, p=0.15). Para estetamaño de pupila ningún otro términoindividual de Zernike mostró unacorrelación significativa con el EE.

En la Figura 6 se han representadolas contribuciones medias de lasaberraciones para los tres nivelesdiferentes de miopía descritos en elsección anterior. Como podría espe-rarse, la contribución de los términosde orden 2 es mayor que la de losórdenes 3 y 4 en los tres grupos.

Esto indica que los términos desegundo orden (desenfoque yastigmatismo) tienen un pesoimportante en la AO de los ojosmiopes corregidos. Finalmenteen la Figura 7 se muestran lasPSF medias correspondientesa los tres niveles de miopía. Sepuede apreciar cómo la exten-sión de la PSF aumenta con elgrado de miopía, lo que indicaque la calidad de imagen reti-niana empeora.

2. Pupila dilatada (7 mm)Para todo el rango de miopía

de los sujetos estudiados y una pupi-la de 7 mm, la Figura 8 presenta losresultados de RMS para los coefi-cientes de Zernike correspondientesa órdenes 2 y superiores. El aumentode RMS está en el límite de ser esta-dísticamente significativo según elcriterio utilizado en este trabajo(R=0.35, p=0.06). Si restringimos elrango a EEs entre 0 y 5 D, la corre-lación es aún menor (R=0.14,p=0.51). Además, a diferencia de loencontrado para pupilas de 5 mm,los valores de RMS para aberracio-nes de orden 3 y superiores no estáncorrelacionados con el grado de mio-pía presente (R=0.15, p=0.44).Considerando las aberraciones deorden 3 y 4 separadamente, la rela-ción entre el correspondiente RMS yel EE no es estadísticamente signifi-cativo (R=0.11, p=0.56 y R=0.24,p=0.20 respectivamente) como

representa la Figura 9.Aunque la cantidad de aberra-ción esférica, ( ), aumenta deforma significativa con la ame-tropía (R=0.40, p=0.03), estadependencia desaparececuando se reduce el rango demiopía hasta –5 D (R=0.18,p=0.47). Por otra parte, el coe-ficiente del término de Zernike( ) no está correlacionadocon la miopía (R=0.13, p=0.51para todo el grupo de sujetosinvolucrados en el estudio).Estos resultados se muestranen la Figura 10. Otros dos tér-minos de orden 4 ( y )

Figura 3. RMS (en micras) para una pupila de 5 mm en función del equivalenteesférico para los términos de Zernike de orden 3 y superiores.

Figura 4. RMS para los términos de orden 3 (cuadrados) y 4 (triángulos) enfunción del equivalente esférico para una pupila de 5 mm. La línea correspondeal ajuste lineal de los primeros.

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disminuyen de forma significativa conel aumento de miopía para estetamaño de pupila (R=0.39, p=0.03 yR=0.42, p=0.02 respectivamente).Las contribuciones medias de lasaberraciones de órdenes 2, 3 y 4para los tres grupos de miopía antesdescritos y una pupila de 7 mm semuestran en la Figura 11. Para lostres grupos, los términos de orden 2son dominantes y para este tamañode pupila aumentan de forma signifi-cativa con el EE (R=0.36, p=0.05).Para poder hacer una comparaciónmás directa entre los resultadosobtenidos con los dos tamaños depupila, la Tabla 1 resume los valoresde los parámetros estadísticos R y pde las figuras anteriores. También sehan incluido las pendientes (a) y laordenada en el origen (yo) de los dife-rentes ajustes lineales presentados.

DISCUSIÓN

El aberrómetro de HS es una técnicaobjetiva que permite la medida rápi-da y cómoda de las AO oculares.Aunque hay diversos factores queafectan a las prestaciones de estedispositivo35, éste proporciona medi-das fiables, repetitivas y consistentescon otras técnicas36-39. En este traba-jo hemos medido y analizado las AOoculares en 30 ojos de sujetos jóve-nes adultos corregidos con sus pro-pias gafas. Se utilizaron dos condi-ciones experimentales: pupila natural(5 mm) y pupila dilatada farmacológi-camente (7 mm). Los resultadossugieren diferencias en las aberra-ciones monocromáticas en funcióndel grado de miopía, aunque los ojoscon miopías altas dominan este com-portamiento.Para pupila natural, el RMS de lasaberraciones de 2º orden y superio-res no cambian significativamentecon el nivel de miopía. Sin embargo,la correlación entre el RMS de lasaberraciones de alto orden y el EE esestadísticamente significativa,habiéndose obtenido un aumento de0.18 mm en un rango de 9 D. Estecomportamiento desaparece cuandoreducimos el rango a los ojos con

Figura 8. RMS (en micras) para una pupila de 7 mm, en función del equivalenteesférico para los términos de Zernike de orden 2 y superiores.

Figura 5. Valores correspondientes a los coeficientes de aberración esférica (

, triángulos) y coma horizontal de orden 3 ( , cuadrados). La línea

representa el ajuste lineal de los términos del coma.

Figura 6. Datos medios de las aberraciones de orden 2, 3 y 4 (barras rojas,amarillas y verdes respectivamente) para tres grupos diferentes de miopía. Cadagrupo incluye 10 sujetos. Las barras indican la desviación estándar.

Figura 7. PSFs medias para los tres grupos de miopía y pupila de 5 mm. No se han incluido los términos deorden 2. Cada imagen subtiende 56 minutos de arco.

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ARTÍCULOSCIENTÍFICOS

miopía baja y moderada. Para unapupila de 7 mm, el coeficientecorrespondiente a la aberraciónesférica, , aumenta con la miopía deforma significativa. Con esta pupila lostérminos de alto orden no muestrancambios con el EE. Aunque la dilata-ción de 5 a 7 mm da lugar a un aumen-to en media del RMS de 3.3 micras(desviación estándar=1.3) para los tér-minos de orden 2 y superiores, esteaumento no es significativo (R=0.33,p=0.07).Los resultados de la relación entre lamiopía y las AO oculares para los mis-mos sujetos antes y después de la dila-tación muestran el efecto de esta últi-ma. Como se podría esperar, para lostres grupos de miopía las aberracionesaumentan cuando la pupila incrementasu tamaño.Aunque cada sujeto llevaba su propiacorrección, las aberraciones de orden2 resultaron ser no nulas y contribuirde forma considerable a la AO total.Diferentes autores han descrito previa-mente este hecho22,40,41. Las razones,entre otras, para esto podrían ser: (1)las diferencias entre la refracción obje-tiva y subjectiva42, (2) la apodización dela pupila durante la refracción subjeti-va43, (3) la aberración cromática longi-tudinal y (4) las diferencias entre elplano de la reflexión retiniana para lasimágenes de HS y el plano de los

conos usado para la visión. Se sabeque las cantidades de esfera y cilindronecesarias para una visión subjetivacorrecta son diferentes de las requeri-das para minimizar el RMS42. Mientrasque las métricas con origen en el planode la retina (por ejemplo la razón deStrehl o el volumen bajo la MTF) predi-cen mejor la refracción subjetiva, lavarianza de la AO no lo hace, especial-mente en el caso de ojos muy aberra-dos. En este sentido, las aberracionesde alto orden juegan un papel esencialen la determinación de la mejor refrac-ción subjetiva.Nuestros resultados son coherentescon la literatura previa y muestran lanecesidad de medidas objetivas, elcontrol de la edad en la muestra desujetos utilizada y el análisis cuidadosodel efecto de la corrección en gafa.Los rayos que pasan a través de laslentes de prueba o las gafas puedenmodelarse dentro de la óptica paraxialy los efectos de las aberraciones dealto orden se asumen que son peque-ños44. Sin embargo, aparte de las abe-rraciones intrínsecas de las lentes, elefecto de la vergencia y del aumentoson factores que pueden afectar a losresultados finales. Las aberracionescorrespondientes a haces de luz pro-cedentes (por ejemplo) del puntoremoto de un observador miope (focoimagen de la lente compensadora de

la ametropía) difieren de las que aso-ciadas a un haz con vergencia nula.Por su parte, el cambio de tamaño dela pupila de entrada del ojo debido a lapresencia de las gafas también produ-ce un cambio en la proyección y mues-treo de la matriz de microlentes sobredicha pupila. Si este factor no se tie-nen en cuenta las aberraciones ocula-res podrían sobreestimarse o subesti-marse dependiendo del tipo deametropía presente (y corregida con lagafa). En particular, en un ojo con unacorrección en gafa de –9 D la reduc-ción en el tamaño de la pupila de entra-da es de un 12% y las aberraciones sesobrestiman en un 20%45. En este tra-bajo, las aberraciones se midieron parapupilas fijas resultado de la imagen dela pupila del ojo a través de la gafa. Enlas medidas realizadas por Paquin ycolaboradores16 no se tuvo esto encuenta, lo cual puede ser un artefactoque dar lugar a una sobreestimaciónen la relación aberraciones-miopía,como afirma Charman en su recienteartículo de revisión46.El hecho de que las aberraciones dealto orden tiendan a mostrar cambiosrelacionados con la ametropía (comose muestra el presente trabajo) es con-sistente con la hipótesis de que lasaberraciones indican un cambio en laóptica del ojo miope y un papel poten-cial en el desarrollo de la miopía. Estas

Tabla 1. Cuadro resumen de las pendientes (a), la ordenada en el origen (yo) y los parámetros estadísticos del ajuste lineal (R y p). Los primeros se muestran solamente enlos casos en los que el valor del parámetro p fue 0.06 o menor.

55 mmmm 77 mmmm

aa yy oo RR pp aa yy oo RR pp

22nndd aanndd hh iigghhee rr 00.. 0088 00.. 6688 00.. 1122 22.. 2266 00.. 3355 00.. 0066

33rrdd aann dd hh iigghhee rr 00.. 002200 00.. 331155 00.. 4444 00.. 0022 00.. 1155 00.. 4444

33rrdd 00 .. 002211 00.. 221188 00.. 5500 00.. 000055 00.. 1111 00.. 5566

44 tthh 00 .. 0055 00.. 7799 00.. 2244 00.. 2200

00.. 1155 00.. 4422 00.. 005588 00.. 229911 00.. 4400 00.. 0033

00.. 004444 00.. 002222 00.. 4400 00.. 0033 00.. 1133 00.. 5511

00.. 0044 00..8822 --00.. 00 2255 00.. 003388 00.. 3399 00.. 0033

00.. 1111 00.. 5566 --00.. 00 3311 --00.. 11 4444 00.. 4422 00.. 0022

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aberraciones contribuirán al deteriorode la imagen retiniana y a la disminu-ción del contraste en ésta. En particu-lar, el emborronamiento causado por eldesenfoque, además de degradar laimagen, influye sobre la percepciónvisual, la acomodación y el crecimientodel globo ocular8,31,47-50. La caracteriza-ción de la PSF en función del desenfo-que es importante para comprender

tanto el mecanismo acomodativocomo el crecimiento del globo ocular(y el desarrollo del error refractivo).Varios estudios han indicado que lasaberraciones podrían proporcionaruna señal a la dirección del desenfo-que y ser un elemento clave en el pro-ceso de emetropización15,28,50. Existeuna asimetría en la PSF según ladirección del foco y además estas

diferencias dependen de si los ojosson emétropes o miopes50. Concreta-mente, se ha comprobado que lahabilidad para distinguir la direccióndel desenfoque varía entre individuos,pero que en general depende de lamagnitud de las aberraciones mono-cromáticas oculares presentes28. Así,tanto el exceso de aberraciones comola corrección de éstas podrían reducireste efecto.En 1980, Green y colaboradores pos-tularon la relación entre el tamaño delojo, la agudeza visual y la profundidadde foco51. El máximo emborronamien-to tolerado por un ojo estaba relacio-nado con la resolución del sistemavisual. El concepto de tolerancia alemborronamiento debido al desenfo-que podría generalizarse como tole-rancia a las aberraciones. Si un ojomiope sufre de emborronamiento debi-do al desenfoque, se podría esperaruna tolerancia mayor a las aberracio-nes sin efectos adversos sobre la agu-deza visual. Esto sugiere que unaumento de las aberraciones podríaser resultado del desarrollo de la mio-pía. Sin embargo, también es posibleque cambios en las aberraciones seanel desencadenante de una ruptura delproceso de emetropización y que elojo fuese entonces más vulnerable aldesarrollo de un error refractivo. Sieste fuera el caso, habría maneras demodificar el emborronamiento de laimagen retiniana para frenar o inclusoparalizar el desarrollo del error refracti-vo. En cualquier caso los resultadosque aquí se han presentado proporcio-nan datos experimentales para ayudar-nos a entender un poco más la calidadóptica del ojo miope. En este sentido,el análisis de los cambios intrínsecosen la PSF, el uso de nuevas métricaspara cuantificar la calidad de imagenretiniana y la exploración de las relacio-nes temporales entre el desarrollo dela miopía y cambios en las aberracio-nes son piezas claves en largo caminoque llevará al entendimiento del proce-so de emetropización52-54.

AgradecimientosLos autores quieren expresar suagradecimiento a H. Hamam y M. P.

Figura 9. RMS para los términos de orden 3 (cuadrados) y 4 (triángulos) enfunción del equivalente esférico para una pupila de 7 mm.

Figura 10. Aberración esférica ( , triángulos) y coma horizontal de orden 3

( , cuadrados) para una pupila de 7 mm. La línea representa el ajuste lineal

de los datos correspondientes a los coeficientes de aberración esférica.

Figura 11. Resultados medios de las aberraciones de orden 2, 3 y 4 orden(barras rojas, amarillas y verdes respectivamente) para los tres grupos diferentesde miopía: 0<miopía baja≤1.75 D, 1.75<miopía media≤5 D, miopía alta>5 D.

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Gaceta Optica26 marzo 413

ARTÍCULOSCIENTÍFICOS

Paquin por su ayuda en la parteexperimental, a D. King por su con-tribución en el análisis de los datosy a P. Simonet por las ideas y suge-rencias. También queremos dar lasgracias a todos los sujetos que des-

interesadamente han participadoen este estudio.

Datos de los autores1. Profesor Titular de Universidad, Diploma-tura en Óptica y Optometría, Universidad

de Murcia, 2. School of Optometry andDepartment of Physics, University of Water-loo, Waterloo, ON, Canadá.(a) Becaria predoctoral.(b) Catedrática de Óptica, Fellow de la

Optical Society of America

1. Yinon U. Myopia induction in animals following alteration of the visual input during development: Areview. Cur. Eye Res. 1984;3: 677-690

2. Wallman J. Retinal control of eye growth and refraction. Prog. Retinal Res. 1993; 12, 133-153.3. Smith EL III. Environmentally indiced refractive errors in animals. In: Myopia and Nearwork (eds. M.

Rosenfield and B. Gilmartin). Oxford: Butterworth Heinemann, 1998: 57-90.4. Wiesel TN, Raviola E. Myopia and eye enlargement after neonatal lid fusion in monkeys. Nature, 1977;

266: 66-68.5. von Noorden GK, Crawford MLJ. Lid closure and refractive error in macaque monkeys. Nature,

1978; 272: 53-54.6. Wiesel TN, Raviola E. Increase in axial length of the macaque monkey eye after corneal opacifica-

tion. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1979; 18: 1232-1236.7. Smith EL III, Harwerth RS, Crawford MLJ, von Noorden GK. Observations on the effect of form

deprivation on the refractive status of the monkey. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1987; 28: 1236-1247.8. Schaeffel F, Glasser A, Howland HC. Accommodation, refractive error and eye growth in chickens.

Vision Res. 1988; 28: 639-659.9. Troilo D, Judge SJ. Ocular development and visual deprivation myopia in the common marmoset

(Callithrix jacchus). Vision Res. 1993; 33: 1311-1324.10. Bartmann M, Schaeffel F. A simple mechanism for emmetropization without cues from accommo-

dation or color. Vision Res. 1994; 34: 873-876.11. Kee CS, Marzani D, Wallman J. Differences in time course and visual requirements of ocular res-

ponses to lenses and diffusers. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2001; 42: 575-583.12. Applegate RA. Monochromatic wavefront aberrations in myopia. In: Noninvasive assessment of the

visual system. OSA Technical Digest (Optical Society of America, Washington DC), 1991: 234-337.13. Collins MJ, Wildsoet CF, Atchison DA. Monochromatic aberrations and myopia. Vision Res. 1995;

35: 1157-1163.14. Simonet P, Hamam H, Brunette I, Campbell MCW. Influence of ametropia on the optical quality

of the human eye. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. (Suppl.) 1999; 40: S448.15. Campbell MCW, Priest AD, Hamam H, Simonet P, Brunette I. Myopia and optical aberrations

of the eye: before and after surgical correction. Proceedings of the VIII International Conference onMyopia, 2000: 98-101.

16. Paquin MP, Hamam H, Simonet P. Objective measurement of optical aberrations in myopic eyes.Optom. Vis. Sci. 2002; 79: 285-291.

17. Chateau N, Blanchard A, Baude D. Influence of myopia and aging on the optimal spherical abe-rration of soft contact lenses. J. Opt. Soc. Am. A, 1998; 15: 2589-2596.

18. Marcos S, Moreno-Barriuso E, Llorente L, Navarro R, Barbero S. Do myopic eyes suffer from lar-ger amount of aberrations? Proceedings of the VIII International Conference on Myopia, 2000: 118-121.

19. Marcos S, Barbero S, Llorente L. The sources of optical aberrations in myopic eyes. Invest. Oph-thalmol. Vis. Sci. ARVO Annual Meeting 2002, Abstract #1510.

20. He JC, Sun P, Held R, Thorn F, Sun X, Gwiazda JE. Wavefront aberrations in the eyes of emme-tropic and moderately myopic school children and adults. Vision Res. 2002; 42: 1063-1070.

21. Lorente L, Barbero S, Cano D, Dorronsoro C, Marcos S. Myopic versus hyperopic eyes: axiallength, corneal shape and optical aberrations. J. Vision, 2004; 4: 288-298.

22. Porter J, Guirao A, Cox I, Williams D R. Monochromatic aberrations of the human eye in a largepopulation. J. Opt. Soc. Am. A, 2001; 18: 1793-1803.

23. Carkeet A, Lo H, Tong L, Saw S, Tan D. Refractive error and monochromatic aberrations in Sin-gaporean children. Vision Res. 2002; 42:1809-1824.

24. Cheng X, Bradley A, Hong X, Thybos LN. Relationship between refractive error and monochro-matic aberrations of the eye. Optom. Vis. Sci. 2003; 80: 43-49.

25. McLellan JS, Marcos S, Burns SA. Age-related changes in monochromatic wave aberrations ofthe human eye. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2001; 42: 1390-1395.

26. Strang NC, Winn B, Bradley A. The role of neural and optical factors in limiting visual resolutionin myopia. Vision Res. 1998; 38: 1713-1721.

27. Thorn F, Corwin TR, Comerford JP. High myopia does not affect contrast sensitivity. Cur. Eye Res.1986; 5: 635-639.

28. Wilson BJ, Decker KE, Roorda A. Monochromatic aberrations provide an odd-error cue to focusdirection. J. Opt. Soc. Am. A, 2002; 19: 833-839.

29. Radhakrishnan H, Pardhan S, Calver RI, O’Leary D. Effect of positive and negative defocus oncontrast sensitivity in myopes and non-myopes. Vision Res. 2004; 44: 1869-1878.

30. Radhakrishnan H, Pardhan S, Calver RI., O’Leary D. Unequal reduction invisual acuity with posi-

tive and negative defocusing lenses in myopes. Optom. Vis. Sci. 2004; 81: 14-17.31. Marcos S, Moreno E, Navarro R. The depth-of-field of the human eye with polychromatic light

from objective and subjective measurements. Vision Res. 1999; 39: 2039-2049.32. Artal P, Berrio E, Guirao A, Piers P. Contribution of the cornea and internal surfaces to the chan-

ge of ocular aberrations with age. J. Opt. Soc. Am. A, 2002; 19: 137-143.33. Brunette I, Bueno JM, Parent M, Hamam H, Simonet P. Monochromatic aberrations as a func-

tion of age, from childhood to advanced age. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2003; 44: 5438-5446.34. Hamam H. An apparatus for the objective measurement of ocular image quality in clinical conditions.

Opt. Comm. 2000; 173: 23-36.35. Prieto PM, Vargas-Martín F, Goelz S, Artal P. Analysis of the performance of the Hartmann-Shack

sensor in the human eye. J. Opt. Soc. Am. A, 2000; 17: 1388-1398.36. King DL, Campbell MCW, Hamam H. Aberrations of the human eye: Comparative objective and

subjective measurements. 1997 OSA Annual Meeting (Opt. Society of America, Washington DC), 101.37. Salmon TO, Thibos LN, Bradley A. Comparison of the eye’s wavefront aberration measured

psychophysically and with the Shack-Hartmann wave-front sensor. J. Opt. Soc. Am. A, 1998; 15: 2457-2465.

38. Moreno-Barriuso E, Navarro R. Laser Ray Tracing versus Hartmann-Shack sensor for measuringoptical aberrations in the human eye. J. Opt. Soc. Am. A, 2000; 17: 974-985.

39. Moreno-Barriuso E, Marcos S, Navarro R, Burns SA. Comparing laser ray tracing, spatially resol-ved refractometer and Hartmann-Shack sensor to measure the ocular wavefront aberration. Optom.Vis. Sci. 2001; 78: 152-156

40. Castejón-Mochón JF, López-Gil N, Benito A, Artal P. Ocular wave-front aberration statistics ina normal young population. Vision Res. 2002; 42: 1611-1617.

41. Thybos LN, Hong X, Bradley A, Cheng X. Statistical variation of aberration structure and imagequality in a normal pupilation of healthy eyes. J. Opt. Soc. Am. A, 2002; 19: 2329-2348.

42. Guirao A, Williams DR. A method to predict refractive errors from wave aberration data. Optom.Vis. Sci. 2003; 80: 36-42.

43. Zhang X, Ye M, Bradley A, Thibos LN. Apodization by the Stiles-Crawford effect moderates thevisual impact of retinal image defocus. J. Opt. Soc. Am. A, 1999; 16: 812-820.

44. Atchison DA. Modern optical design assessment and spectacle lenses. Optica Acta, 1985; 32: 607-634.

45. Campbell MCW, Bueno JM, Hunter JJ, Kisilak ML. Ophthalmic lens effects in hartmann-shackmeasurements [Abstract]. J. Vision, 2003; 3: 29a.

46. Charman W N. Aberrations and myopia. Ophthal. Physiol. Opt. 2005; 25: 285-301.47. Campbell FW, Westheimer G. Factors influencing accommodation responses of the human eye. J.

Opt. Soc. Am. 1959; 49: 568-571.48. Charman WN. Near vision, lags of accommodation and myopia. Ophthal. Physiol. Opt. 1999; 19: 126-

133.49. Charman WN, Jennings JA. The optical quality of the monochromatic retinal image as a function

of focus. Br. J. Physiol. Opt. 1976; 31: 119-134.50. Campbell MCW, Kisilak ML, Hunter JJ, Bueno JM, King D, Irving EL. Optical aberrations of

the eye and eye growth: Why aberrations may be important to understanding refractive error deve-lopment [Abstract]. J. Vision, 2002; 2, 111a.

51. Green DG, Powers MK, Banks MS. Depth of focus, eye size and visual acuity. Vision Res. 1980;20: 827-835.

52. Kisilak ML, Campbell MCW, Irving EL, Hunter JJ. Hartmann-Shack measurements of themonochromatic image quality in the chick eye during emmetropization. 2002 Annual Meeting Abstractand Program Planner, www.arvo.org, abstract #2924.

53. Campbell MCW, Hunter JJ, Kisilak ML, Irving EL, Huang L. Image quality on the retina of thechick eye during emmetropization: Goggled vs control eyes. 2003 Annual Meeting Abstract and Pro-gram Planner, www.arvo.org, abstract #1993.

54. García de la Cera E, Rodríguez G, Marcos S. Longitudinal changes and optical aberrations in nor-mal and form-deprived myopic chick eyes. Vision Res. 2005; 46: 579-589.

BIBLIOGRAFÍA

20-26 Científico 2 26/2/07 10:05 Página 16