1.Basic conceitos
1.1, aberração de frente de onda
A luz é uma onda electromagnética itinerante, uma fonte pontual de luz emitida pela luz, propagar-se-á em todas as direcções como uma frente de onda, a propagação da luz no processo de pontos consistentes de fase ligados à composição da superfície é chamada frente de onda, também conhecida como frente de onda. Na imagem ideal, uma fonte de luz pontual através do sistema óptico para a imagem, deve ser um ponto de imagem ideal como centro da esfera, mas na imagem real, devido às características de imagem do sistema óptico ou devido a defeitos no sistema óptico, resultando na frente de onda real e a frente de onda ideal não é a mesma frente de onda, a diferença entre a frente de onda real e a frente de onda ideal, ou seja, a aberração da frente de onda.
As aberrações existem em todos os sistemas ópticos e do ponto de vista geométrico podem ser divididas em aberrações cromáticas e monocromáticas. As aberrações monocromáticas podem ser divididas em cinco categorias: aberração esférica, coma, curvatura de campo, dispersão e aberração, e são causadas pela própria estrutura do meio refractor; por exemplo, as aberrações esféricas surgem porque os bordos de uma lente esférica têm uma força refractiva maior do que a parte central. De uma perspectiva óptica física, a aberração pode ser definida como aberração de frente de onda (ou aberração de superfície de frente de onda). A aberração da frente das ondas é um indicador importante da qualidade de imagem de um sistema óptico.
1.2. abertura do olho humano
O olho humano normal é um sistema óptico extremamente complexo, que também apresenta aberrações. As fontes da aberração à frente das ondas no olho humano são principalmente.
(1) A superfície insatisfatória da córnea e da lente;
(2) A córnea não se encontra no mesmo eixo que a lente e o humor vítreo;
(3) Desnivelamento do material interior da córnea e lentes e humor vítreo, o que provoca desvios locais no índice de refracção.
A retina é a imagem mais significativa para o olho humano, por isso é importante que a aberração do olho humano seja medida com precisão. A aberração é dividida em 2 partes, aberração de ordem baixa e aberração de ordem alta, relativamente à imagem clara da retina. A aberração de baixa ordem refere-se à desfocagem ou distorção da imagem da retina causada por problemas de refracção tais como desfocagem (incluindo miopia e hipermetropia) e astigmatismo; a aberração de alta ordem refere-se a outros defeitos ópticos no sistema refractor, tais como a aberração esférica, a aberração do cometa e o astigmatismo irregular.
A aberração total de ordem superior e a aberração esférica de todo o olho aumentam significativamente com a idade, enquanto a origem corneana não muda significativamente e a origem da lente aumenta significativamente com a idade, e desenvolve-se gradualmente de valores negativos para positivos.
1.3 Avaliação e medição da aberração da frente de onda
Os polinómios Zernike são uma série de funções ortogonais ao círculo unitário, que decompõem a aberração da frente de onda em imagens de ordem múltipla, e podem ser utilizados para quantificar a aberração do sistema óptico ocular. O polinómio Zernike está dividido em 35 termos de ordem 7, nomeadamente 1ª ordem de inclinação (incluindo 2 termos, denotados por C1, C2 respectivamente, a seguir o mesmo), 2ª ordem de desfocagem, astigmatismo (C3 – C5), 3ª ordem (C6 – C9), 4ª ordem (c10 – c14), 5ª ordem (c15 – c20), 6ª ordem (c2l -As aberrações após a segunda ordem são aberrações de ordem superior, que são os pontos quentes da investigação nos últimos anos, entre os quais os mais importantes são a aberração de coma da terceira ordem e a aberração esférica da quarta ordem, para além do astigmatismo secundário, a aberração do trevo, etc. Com excepção da aberração esférica de quarta ordem, que pode ser corrigida pela eliminação das lentes de aberração esféricas, o resto das aberrações de ordem superior não podem ser corrigidas por óculos ópticos. Em geral, o impacto das aberrações de ordem inferior na qualidade da imagem óptica é maior do que o das de ordem superior, e o impacto das aberrações de Zernike na qualidade óptica é, por ordem decrescente, aberração esférica, desfocagem, astigmatismo, aberração em coma, trefólio, trevo, quatrefólio e quíntuplot.
A aberrometria frontal das ondas é um novo tipo de instrumento de medição que funciona ao permitir que um feixe paralelo de luz seja dirigido para o olho, focado na retina para produzir um ponto de fonte de luz, e depois reflectido de volta a partir da retina. A direcção real da luz reflectida exteriormente pode ser medida utilizando uma matriz de lentes e forma uma matriz de pontos de frente de onda. Como a luz reflectida sofre todas as aberrações do sistema óptico ocular, a direcção deve desviar-se da direcção ideal da luz reflectida paralelamente em termos de alcance óptico. Comparando estes desvios, a distribuição da aberração de todo o sistema oftalmológico pode ser calculada e exibida no ecrã como uma imagem tridimensional, que é um mapa de aberração mais intuitivo à frente da onda.
2. aberração da frente das ondas e queratocono
2.1 Aberração da frente das ondas após queratomileusis
Defeitos ópticos tais como miopia, hipermetropia e astigmatismo regular que reduzem a função visual do olho humano podem ser corrigidos por molduras, lentes de contacto ou cirurgia de queratocono. As aberrações de ordem superior, tais como as aberrações esféricas e em coma, que também reduzem a função visual do olho, só podem ser corrigidas por cirurgia de queratocono. Enquanto a cirurgia refractiva da córnea pode melhorar a visão, outros problemas visuais como o brilho, halos e má visão nocturna também podem ocorrer. De acordo com a literatura, há um aumento significativo de aberrações de ordem superior após RK, PRK e LASIK, especialmente na terceira ordem de emmetropia e na quarta ordem de aberração esférica, e há uma correlação significativa entre a aberração pós-operatória e o tamanho da pupila.
Os resultados clínicos do aumento da aberração da frente de onda após queratomileusis incluem: (1) alteração subótima da curvatura da córnea; (2) cortes fora do centro; (3) irregularidades da córnea, nebulosidade da córnea e reacções de cicatrização de feridas. Isto mostra a importância da detecção de aberrações na frente das ondas após a cirurgia refractiva, ou seja, para fazer uma avaliação precisa do resultado cirúrgico, para ajudar a melhorar a abordagem cirúrgica, e para reconhecer e gerir pacientes que têm boa acuidade visual mas têm outras queixas de qualidade visual.
2.2 Cirurgia refractiva individualizada guiada por aberrações na frente das ondas
Devido à natureza relativamente homogénea dos procedimentos tradicionais de cirurgia refractiva a laser, as aberrações pós-operatórias no olho podem variar em grau e forma de um indivíduo para outro. Os doentes míopes têm frequentemente queixas e queixas sobre a qualidade da sua visão após a cirurgia. Isto tem levado muitos estudiosos a propor “cortes individualizados”. O corte individualizado refere-se ao corte a laser que é adaptado ao paciente individual, e inclui dois significados: primeiro, é o corte direccionado das aberrações específicas da frente de onda do paciente para corrigir erros de refracção no sentido tradicional, tais como miopia, hipermetropia e astigmatismo, mas também para corrigir aberrações elevadas, tais como aberrações de cometa, para que o paciente possa alcançar uma visão excepcional após a cirurgia. A segunda é a correcção orientada das aberrações da frente de onda secundárias à cirurgia a laser para melhorar as aberrações da frente de onda pós-operatórias e melhorar a acuidade visual.
O corte individualizado guiado pela aberração frontal da onda baseia-se na informação fornecida pelo aberrómetro frontal da onda, onde as aberrações medidas são expressas como irregularidades na superfície corneana, e depois o laser excimer é utilizado para moldar com precisão a superfície corneana com estruturas finas, com o objectivo de focalizar cada ponto projectado na córnea precisamente na mácula, maximizando assim a potencial acuidade visual do olho humano. A concepção da solução de corte é, portanto, crítica.
Numerosos estudos clínicos demonstraram que o corte individualizado guiado por ondas não só reduz as aberrações pré-existentes, mas também reduz a incidência de aberrações derivadas de cirurgia. A profundidade de corte reduzida em comparação com a cirurgia convencional evita o inchaço da córnea e um grande número de aberrações derivadas cirurgicamente, melhora a visão nocturna subnormal pós-operatória, e proporciona um campo de visão pós-operatória mais amplo, resultando numa melhor visão a olho nu e qualidade visual. Além disso, as técnicas de aberração à frente das ondas podem ser utilizadas para detectar complicações pós-refractiva tais como a ilha central e cortes fora do centro, e depois orientar o laser para moldar com maior precisão a superfície corneana, corrigindo as aberrações do paciente e melhorando a acuidade visual e a qualidade de visão do paciente.
No entanto, o corte individualizado guiado por aberrações de onda não é adequado para todas as pessoas, e a técnica é mais eficaz para erros de refracção baixos a moderados, mas menos eficaz para erros de refracção altos e ultra-altos. O corte individualizado ainda não elimina os efeitos da difracção e da aberração cromática; a eliminação de aberrações de ordem superior aumenta a qualidade visual da visão central mas reduz a qualidade visual da visão periférica, uma escolha que precisa de ser pesada.
3. aberração da frente das ondas e cataratas, IOLs
A lente desempenha um papel importante na compensação das aberrações da córnea, e as alterações na lente podem ter um impacto na aberração do olho humano. Assim, as técnicas de aberração podem ser utilizadas tanto para avaliar o impacto da catarata e da sua cirurgia na qualidade visual como para estudar a concepção e selecção de IOLs, bem como a melhoria das modalidades de cirurgia de catarata para assegurar a melhor qualidade visual para os pacientes pós-cataratas.
3.1. aberração da frente das ondas em olhos de catarata
As variações na aberração da frente de onda são causadas por diferenças na localização e na gravidade da turvação das lentes. O coma é o componente principal nas cataratas corticais, enquanto que as diferentes aberrações esféricas são o componente principal nas cataratas nucleares. Todas as cataratas nucleares têm aberrações esféricas negativas e todas as cataratas corticais têm aberrações esféricas positivas. Muitos doentes com cataratas ainda têm boa visão na fase inicial, mas apresentam sintomas de visão turva, fotofobia, diplopia monocular ou mesmo visão tripla, que podem ser o resultado de um aumento da aberração esférica, bem como de astigmatismo secundário.
3.2 Aberração da frente das ondas em olhos de cataratas IOL
Estudos demonstraram que as aberrações nos olhos da IOL são todas maiores do que as dos olhos de lentes naturais. As razões para isto são principalmente 3 vezes.
(1) As propriedades ópticas, tamanho e estrutura dos dois cristais são muito diferentes. A lente natural tem uma densidade, índice de refracção e poder de refracção diferentes, a sua espessura muda com o ajuste, e o índice de refracção da parte periférica da lente é menor do que o da parte central, o que pode contrariar a aberração esférica. Estas características não estão presentes nas lentes artificiais. A aberração esférica dos IOLs também varia dependendo do seu material e desenho, e aumenta quando a pupila aumenta, razão pela qual os olhos dos IOLs após a cirurgia de catarata têm visão turva e ofuscamento à noite.
(2) Alterações na relação relativa entre a LIO e a córnea; a aberração do olho humano é composta principalmente de aberração da córnea e de aberração interna (principalmente a lente). A córnea tem uma aberração esférica positiva com menos variação, enquanto que a lente transparente é uma aberração esférica negativa e pode compensar a aberração esférica positiva da córnea. Os LIO actualmente utilizados na prática clínica são estruturas biconvexa ou plano-convexa, que não equilibram a aberração da córnea, aumentando a aberração esférica e causando uma diminuição da qualidade visual.
(3) A cirurgia tem um impacto sobre a córnea.
3.3 Aberração da frente das ondas e desenho do IOL
É geralmente aceite que a LIO ideal deve ser concebida não só para melhorar a acuidade visual do paciente, mas também para compensar a aberração da córnea e para minimizar ao máximo a aberração geral. Implantar uma LIO asférica com aberração esférica negativa pode reduzir a aberração esférica no olho humano, aumentando a sensibilidade ao contraste em pacientes amblíopes e dando-lhes melhor qualidade de visão. Nos últimos anos, os LIO asféricos amadureceram com a aplicação de tecnologia de aberração à frente das ondas no desenho de cataratas e LIO. Os principais conceitos de concepção de LIO asféricos agora utilizados na prática clínica estão divididos em 3 categorias.
(1) Zero aberração esférica IOLs: a implantação no olho não altera a aberração esférica original no olho.
(2) LIOs asféricos com uma aberração esférica de -0,27µm: implantados no olho para contrariar a aberração esférica positiva da córnea, resultando numa aberração esférica zero em todo o olho.
(3) LIO asférico com uma aberração esférica de -0,20µm: neutraliza parcialmente a aberração esférica positiva da córnea após a implantação, preservando +0,10µm de aberração esférica em todo o olho, de acordo com as características da aberração esférica da população jovem. A aberração esférica da córnea deve ser medida pré-operativamente ao seleccionar uma LIO.
4. perspectivas
A aplicação da tecnologia da aberração da frente das ondas em oftalmologia é um marco na medida em que pode descrever com precisão e objectividade as características de imagem do olho humano, tornando possível às pessoas terem uma visão perfeita, e a sua aplicação em clínicas oftalmológicas está a ganhar importância. Contudo, na cirurgia refractiva, as questões de como conceber a eliminação de aberrações em cortes individualizados e quais as aberrações a eliminar permanecem por resolver, e como optimizar a cirurgia refractiva guiada por ondas, continua a ser uma questão muito importante. A aplicação da tecnologia da aberração das ondas no campo da cirurgia de cataratas ainda não pode ser verdadeiramente individualizada. Portanto, há ainda um longo caminho a percorrer antes que a aberração à frente das ondas possa ser idealmente aplicada em clínicas oftálmicas.