Compensación de aberraciones en el ojo humano

Compensación de aberraciones en el ojo humano
A. Benito, J. Tabernero, P, Artal
Departamento de Física. Universidad de Murcia

Palabras clave: Aberración de frente de onda. Coeficientes de Zernike. Compensación de aberraciones. Ángulo kappa.

El estudio de las propiedades ópticas del ojo humano ha suscitado un creciente interés durante los últimos años, merced al desarrollo y aplicación enel ojo humano de nuevas técnicas e instrumentación óptica. En parte, esa nueva tecnología, como pueden ser los sensores de frente de onda1,2 o la óptica adaptativa3, se desarrolló previamente en astronomía, adaptando con posterioridad su uso para el ojo humano. Estos avances también se han aprovechado del desarrollo de nuevos aparatos para el estudio de los medios oculares, como puede ser eltopógrafo corneal que, por ejemplo, nos ha permitido disponer de descripciones detalladas de la primera superficie corneal. También ha evolucionado nuestra forma de describir los defectos ópticos del ojo. Actualmente, la forma más utilizada para expresar en detalle los defectos del sistema óptico ocular es la llamada aberración de frente de onda (wave-front aberration): en el ojo, es la diferencia entreel frente de onda medido en el plano de la pupila de entrada y un frente de onda ideal, la cual se expresa en forma de expansión lineal de polinomios de Zernike4. Esto nos permite describir los problemas ópticos más allá del error esférico o astigmático, permitiendo una cuantificación de lo que comúnmente se ha dado en llamar como “astigmatismo irregular”. La utilización de esta metodología en elestudio del ojo humano ha permitido algunos interesantes descubrimientos, como la descripción del mecanismo de compensación de las aberraciones en el ojo humano. Se ha demostrado que los medios internos del ojo humano joven compensan al menos parcialmente la aberración esférica de la

córnea, luego posee mejor calidad óptica que sus componentes, córnea y cristalino, por separado5,6. Perotambién sabemos que esta compensación de la aberración esférica es menos eficiente con la edad, debido a que la aberración esférica del cristalino cambia con la edad, por lo que en personas mayores termina por sumarse al de la córnea, disminuyendo con los años la calidad óptica global7. Debido a su posición en la órbita, el ojo humano presenta una inclinación del eje óptico respecto al eje visual endirección temporal, el ángulo alfa (a), cuyo rango para los emétropes está entre los 4º y los 8º (valor medio 5º), pudiendo alcanzar los 10º en los hipermétropes, y valores menores o incluso negativos (desviación nasal) en los miopes. Esta diferencia está a su vez íntimamente relacionada con las diferencias en la longitud axial del ojo8. Hay que tener en cuenta que, en principio, si el eje óptico deun sistema no coincide con el eje de observación, puede haber una pérdida de calidad óptica debido al aumento de las aberraciones por dicha inclinación. La medición experimental de a es complicada; por ello, la inclinación de la óptica ocular se relaciona con el ángulo kappa (k), formado por el eje pupilar (eje que atraviesa el centro de curvatura corneal y el centro de pupila) y el eje primario demirada (que igualmente atraviesa el centro de la pupila). El valor de k es proporcional a a y más sencillo de obtener ya que tanto el eje pupilar y como la línea de mirada atraviesan el centro de la pupila, haciendo que sea fácil relacionar la posición del reflejo en la primera cara de la córnea respecto a la posición del centro pupilar cuando la persona observa un objeto alejado.

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Al igual que j, el valor de k será mayor en ojos de menor tamaño, y al contrario, será menor o negativo en ojos más grandes, como podría ocurrir en hipermétropes y miopes respectivamente.

Resultados
En la figura 1 se pueden comparar las aberraciones oculares medias, para los miopes (izquierda) y para los hipermétropes (derecha). Aunque existen ligeras variaciones, la clara...