ES2272143B1 - Lente intraocular para acromatizar el ojo y reducir sus aberraciones. - Google Patents
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Abstract
Lente intraocular para acromatizar el ojo y reducir sus aberraciones. Una LIO (lente intraocular) configurada para ser implantada en un ojo humano que comprende una primera superficie (1) y una segunda superficie superior (2), donde una de dichas superficies es difractiva y una de dichas superficies es refractiva, definiendo dicha primera superficie (1) y dicha segunda superficie (2) una estructura que tiene una pluralidad de propiedades ópticas para reducir aberraciones esféricas monocromáticas, aberraciones cromáticas y aberraciones esferocromáticas. Las superficies que pueden combinarse son: difractiva esférica, difractiva esférica, refractiva esférica, refractiva esférica. Las superficies esféricas pueden ser sustituidas por superficies planas.
Description
Lente intraocular para acromatizar el ojo y
reducir sus aberraciones.
La invención se engloba dentro de la
oftalmología, optometría y óptica. En concreto, la invención se
refiere a una lente intraocular para acromatizar el ojo y reducir
sus aberraciones.
El ojo, al igual que otros sistemas refractivos,
presenta aberraciones que afectan la resolución y la calidad de la
imagen que se forma en la retina. El ojo sufre de aberraciones
monocromáticas (desenfoque, astigmatismo, aberración esférica, y
otras) y cromáticas (longitudinal y transversal). Existe una
corrección parcial de la aberración esférica por el aplanamiento
periférico de la córnea y por el cristalino, especialmente en su
estado acomodado. Por otra parte, el sistema óptico del ojo no
posee capacidad para corregir la aberración cromática.
Las aberraciones monocromáticas como el
desenfoque y el astigmatismo pueden corregirse mediante lentes
oftálmicas, lentes de contacto, cirugía refractiva o mediante la
implantación de lentes intraoculares (LIO en adelante) dentro del
ojo.
Las aberraciones monocromáticas como la
aberración esférica también puede corregirse mediante lentes
oftálmicas y de contacto y actualmente están empezando a
desarrollarse sistemas de LIOs para su corrección. Existen métodos
para obtener lentes intraoculares que proporcionen una reducción de
las aberraciones monocromáticas en el ojo. La patente U.S.
6,609,793 enuncia una metodología para obtener LIOs afáquicas
proporcionando al ojo una reducción de las aberraciones
monocromáticas: aberración esférica de alto orden, desenfoque y
astigmatismo. Estos investigadores y otros que desarrollan una
metodología similar, basan sus cálculos en medidas o simulaciones
realizadas en luz monocromática o
cuasi-monocromática, y sugieren eliminar la
aberración a partir cálculos realizados en los que los índices de
refracción intraoculares permanecen constantes. Dicho cálculo no
tiene por tanto en consideración la variación de los índices de
refracción de los medios para diferentes longitudes de onda, es
decir, la dispersión cromática de los medios oculares.
La aberración cromática presenta una importante
complicación en su corrección debido a la dispersión de la luz por
su propia naturaleza y para acromatizar el ojo suelen necesitarse
del acople de dos o más sistemas ópticos (dobletes o tripletes)
para su corrección. No obstante, se han ideado LIOs que acromaticen
el ojo con la finalidad de mejorar su calidad óptica. La patente
U.S. 5,895,422 y WO 94/13225 enuncia una LIO afáquica para la
corrección de la aberración cromática. Estas dos patentes no
consideran que el ojo humano sufre de manera adicional a la
aberración cromática las aberraciones monocromáticas que hemos
comentado anteriormente (ejemplo: aberración esférica), y el cambio
de esta aberración esférica A con la dispersión de la luz
(aberración esferocromática), las cuales reducen en gran medida la
calidad de la imagen que se forma en la retina.
En el ojo, también se presentan otro tipo de
problemas como son las cataratas. La catarata es. la pérdida de
transparencia del cristalino. El cristalino es una lente
transparente que tenemos detrás de la pupila y que nos sirve para
enfocar nítidamente los objetos: Con el paso de los años, por
traumatismos, enfermedades, el cristalino puede ir perdiendo su
natural transparencia. El tratamiento de las cataratas es
fundamentalmente quirúrgico. La operación de cataratas consiste en
la extracción del cristalino que está opacificado y su sustitución
por una lente artificial: LIO, que se coloca en el mismo sitio que
el cristalino original, restaurando la visión que se había perdido
a consecuencia de las cataratas (Agarwal S et al. en
Phacoemulsification, Third Edition. SLACK Inc. 2004). No
obstante, también puede extraerse el cristalino aunque no esté
opacificado y sustituirlo por una LIO. En este caso la extracción
busca un fin refractivo: la eliminación de un error refractivo
(miopía, hipermetropía y/o astigmatismo). Con este fin también
puede, manteniéndose el cristalino, insertarse una LIO en la cámara
anterior/posterior del ojo y así eliminar el error refractivo (LIO
fáquica, Alió JL y Pérez-Santonja JJ en
Refractive Surgery with Phakic IOLs, SLACK Inc.
2004).
La mayoría de las LIOs desarrolladas hasta ahora
no aportan un diseño óptico tal que proporcione la mejor calidad
óptica del conjunto lente más ojo y consecuentemente la mejor
calidad de la imagen formada en la retina. Estos pacientes refieren
disminución en la calidad de visión
(Montés-Micó et al. en J Cataract
Refract Surg 2003; 29:703-11 y Ophthalmology 2004;
111; 85-96) debido principalmente a la
presencia de cierta cantidad de aberraciones
ópticas.
ópticas.
Según la naturaleza policromática o no de la
luz, existen dos tipos de aberraciones: cromáticas y
monocromáticas. La dispersión cromática en el ojo origina la
presencia de aberraciones cromáticas (longitudinal y transversal)
que merman considerablemente la visión de los detalles
(Thibos et al, en Optom Vis Sci 1991;
68:599-607). Pero incluso, en el caso de que el
ojo no dispersara la luz, existen otro tipo de aberraciones
(aberraciones monocromáticas) que también afectan a la visión de los
detalles. Por su presencia en el ojo humano, son de especial
relevancia las aberraciones de bajo orden (desenfoque y
astigmatismo) y la aberración esférica
(Castejón-Mochón et al en Vis Res
2002; 42:1611-7). En luz policromática ambos
tipos de aberraciones (cromáticas y monocromáticas) están presentes
en el ojo dependiendo unas de otras. En concreto, la variación de
la aberración esférica con la longitud de onda origina la
denominada aberración esferocromática, la cual puede afectar
considerablemente a la calidad óptica de la imagen formada en la
retina e inexorablemente a la calidad de visión. Por ello, para que
una LIO proporcione una buena calidad óptica en el ojo, ésta debe
corregir tanto las aberraciones cromáticas como las aberraciones
monocromáticas del mismo.
El objetivo de la invención es desarrollar una
nueva LIO para ser implantada en el ojo humano. En el diseño de la
nueva LIO se ha considerado la presencia en el ojo de aberración
esférica monocromática y aberración cromática. La implantación de la
LIO propuesta pretende reducir dichas aberraciones y proporcionar
una mejor calidad óptica y en consecuencia un mayor rendimiento
visual del ojo humano.
A la vista de lo anterior existe la necesidad de
desarrollar una LIO que se adapte mejor a las aberraciones, tanto
monocromáticas como cromáticas, presentes en el ojo humano y que
proporcione la mejor calidad óptica. La LIO desarrollada en esta
invención soluciona los problemas no considerados en las patentes
anteriores que no tienen en cuenta ambas aberraciones ni tampoco,
por tanto, la aberración esferocromática. Un diseño de este tipo
mejora la calidad óptica de anteriores LIOs, siendo capaz de
reducir la aberración esférica monocromática, la aberración
cromática y la aberración esferocromática para que en conjunto
proporcione una mejor calidad óptica, una mejor calidad en la
imagen retiniana y por tanto de la calidad visual.
El diseño de la nueva LIO está basado en una
lente híbrida de dos superficies, siendo una superficie refractiva
y la otra difractiva. La combinación de ambas compensa la
dispersión cromática del ojo humano. Por otro lado, al menos una de
las superficies es asférica, lo que posibilita la reducción de la
aberración esférica del ojo completo una vez insertada la LIO. La
compensación de ambas aberraciones disminuye también la aberración
esferocromática.
Un primer aspecto de la invención se refiere a
una LIO (lente intraocular) configurada para ser implantada en un
ojo humano que comprende una primera superficie y una segunda
superficie, donde
- una de dichas superficies es difractiva;
- una de dichas superficies es refractiva;
- al menos una de dichas superficies es asférica;
definiendo dicha primera superficie y dicha
segunda superficie una estructura que tiene una pluralidad de
propiedades ópticas que consideran
- dispersiones cromáticas de los medios oculares,
- aberraciones monocromáticas esféricas de la córnea y el cristalino y
- aberraciones esferocromáticas por el cambio de aberraciones monocromáticas
- esféricas con la dispersión de la luz;
para reducir aberraciones esféricas
monocromáticas, aberraciones cromáticas y aberraciones
esferocromáticas.
De acuerdo con este primer aspecto, se definen
diferentes variantes de la invención:
- -
- LIO donde la primera superficie es refractiva esférica y la segunda superficie es difractiva asférica.
- -
- LIO donde la primera superficie es difractiva asférica y la segunda superficie es refractiva esférica.
- -
- LIO donde la primera superficie es refractiva asférica y la segunda superficie es difractiva esférica.
- -
- LIO donde la primera superficie es difractiva esférica y la segunda superficie es refractiva asférica.
- -
- LIO donde la primera superficie es refractiva asférica y la segunda superficie es difractiva asférica
- -
- LIO donde la primera superficie es difractiva asférica y la segunda superficie es refractiva asférica.
- -
- LIO donde la primera superficie es refractiva esférica y la segunda superficie difractiva plana.
- -
- LIO donde la primera superficie es difractiva plana y la segunda superficie es refractiva esférica.
- -
- LIO donde la primera superficie es difractiva plana y la segunda superficie es refractiva asférica.
- -
- LIO donde la primera superficie es refractiva asférica y la segunda superficie es difractiva plana.
La LIO de la invención está configurada para ser
colocada en una posición en el ojo humano seleccionada entre: una
cámara posterior, una cámara anterior, una cápsula, una córnea y un
vítreo.
Asimismo, la LIO está configurada para ser
colocada en un ojo humano con o sin cristalino.
Por otro lado, la LIO está compuesta de un
material blando o duro que presente biocompatibilidad con el ojo
humano. El material de la LIO puede estar seleccionado entre:
acrílico, silicona, hidrogel, metil-metacrilato y
combinaciones de los mismos.
Adicionalmente, la LIO además comprende hápticos
para poder ser implantada en el ojo humano, estando configurados
dichos hápticos para colocar la LIO en una posición en el ojo
humano seleccionada entre: una cámara posterior, una cámara
anterior, una cápsula, una córnea y un vítreo.
La LIO también puede comprender un material con
una transmitancia selectiva a determinadas longitudes de
onda.
onda.
Igualmente, la LIO está configurada para
permitir movimiento y pseudo-acomodación de dicha
lente.
Opcionalmente, la primera y/o segunda
superficies de la LIO presentan variaciones radiales de curvatura
de forma que la lente presente diferentes focos para obtener una
LIO multifocal.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
La Figura 1 muestra algunos de los diferentes
diseños de la LIO en sus posibles combinaciones con curvaturas
convexas.
La Figura 2 muestra la función de transferencia
de Modulación (MTF) policromática para el modelo de ojo del
ejemplo, con la LIO propuesta en el ejemplo (línea continua), la
LIO de referencia del ejemplo (línea de puntos); y sistema limitado
por difracción (línea gris).
La Figura 3 muestra el desplazamiento del foco
(D, dioptrías) para diferentes longitudes de onda para el modelo de
ojo del ejemplo, con la LIO propuesta en el ejemplo (línea
continua), y la LIO de referencia (línea de puntos) propuesta en
ejemplo.
La Figura 4 muestra la diferencia de camino
óptico (Optical Path Difference, OPD) en eje en la pupila de
entrada para las cinco longitudes de onda usadas (ver figura) en el
modelo de ojo del ejemplo, con la LIO propuesta (a), y la LIO de
referencia (b).
La lente propuesta es combinación de una
superficie refractiva y otra difractiva que se presentan a
continuación:
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet S1: Superficie refractiva esférica
estándar determinada por su sagita (z):
z = cr^{2} /
[1 + (1-(1 +
k)c^{2}r^{2})^{^{1}/_{2}}]
donde: c es la curvatura pudiendo
ser su valor positivo, negativo o nulo (superficie plana), r es la
coordenada radial en unidades de lente y k es la constante
cónica.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet S2: Superficie refractiva asférica
uniforme-lisa, determinada por su sagita (z):
z = cr^{2} /
[1 + (1-(1 + k)c^{2}r^{2})^{^{1}/_{2}}] +
\alpha_{1}r^{2}
donde: c es la curvatura pudiendo
ser su valor positivo, negativo o nulo (superficie plana), r es la
coordenada radial en unidades de lente, k es la constante cónica y
\alpha_{1} es una
constante.
\newpage
\bullet S3: Superficie difractiva esférica
similar a la superficie S1 con una variación de fase (\phi) del
tipo:
\phi =
\beta_{1} \cdot \rho^{2} + \beta_{2} \cdot
\rho^{4}
donde: \beta_{1} y
\beta_{2} son constantes y \rho es la coordenada
correspondiente la apertura radial
normalizada.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet S4: Superficie difractiva asférica
similar a la superficie S2 con una variación de fase (\phi) del
tipo:
\phi =
\beta_{1} \cdot \rho^{2} + \beta_{2} \cdot
\rho^{4}
donde: \beta_{1} y
\beta_{2} son constantes y \rho es la coordenada
correspondiente la apertura radial
normalizada.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet S5: Superficie difractiva plana con
una variación de fase (\phi) del tipo:
\phi =
\beta_{1} \cdot \rho^{2} + \beta_{2} \cdot
\rho^{4}
donde: \beta_{1} y
\beta_{2} son constantes y \rho es la coordenada
correspondiente la apertura radial
normalizada.
\vskip1.000000\baselineskip
Las combinaciones de superficies para formar la
LIO son las siguientes:
- 1.
- Superficie refractiva S1 + Superficie difractiva S4
- 2.
- Superficie difractiva S4 + Superficie refractiva S1
- 3.
- Superficie refractiva S2+ Superficie difractiva S3
- 4.
- Superficie difractiva S3 + Superficie refractiva S2
- 5.
- Superficie refractiva S2+ Superficie difractiva S4
- 6.
- Superficie difractiva S4 + Superficie refractiva S2
- 7.
- Superficie refractiva S1 + Superficie difractiva S5
- 8.
- Superficie difractiva S5 + Superficie refractiva S1
- 9.
- Superficie difractiva S5 + Superficie refractiva S2
- 10.
- Superficie refractiva S2 + Superficie difractiva S5.
\vskip1.000000\baselineskip
De manera adicional a la estructura óptica
descrita, la nueva LIO puede diseñarse con un material que incluya
un cromóforo capaz de reducir selectivamente la transmitancia de
determinadas longitudes de onda.
La principal aplicación de la LIO propuesta es
la mejora de la calidad óptica y visual [Agudeza Visual, Función de
Transferencia de Modulación (MTF, en adelante) monocromáticay
policromática, Función de Sensibilidad al Contraste,...] de la
persona a la que le haya sido implantada.
A continuación se describe un ejemplo de LIO que
compensa la aberración esférica y cromática de un modelo ojo.
El modelo de ojo propuesto está compuesto por
cuatro superficies (dos para la córnea y dos para la LIO), un iris
plano y una retina esférica. Los datos concretos vienen indicados
en la tabla 1.
| Superficie | Radio (mm) | Espesor (mm) | índice | radio (mm) | cónica | \alpha_{1} | \beta_{1} | \beta_{2} |
| Objeto | infinito | Infinito | - | 0 | 0 | - | - | - |
| 1 sup. | 7.72 | 0.55 | Córnea | 3 | -0.26 | - | - | - |
| 2 sup. | 6.5 | 3.05 | Acuoso | 3 | 0 | - | - | - |
| Pupila | infinito | 0 | Acuoso | 3 | 0 | - | - | - |
| 3 sup. | 11.354395 | 2 | PMMA | 3 | -3.1316 | - | -1875.988969 | - |
| 4 sup. | -70.807499 | 18.32 | Vítreo | 3 | -1 | 0.004128 | - | - |
| Retina | -12 | - | - | 3 | - | - | - | - |
\vskip1.000000\baselineskip
Los parámetros \alpha_{1} y \beta_{1} se han
optimizado para minimizar el valor cuadrático medio (Root Mean
Square o RMS) medido en el plano de pupila, pero pueden ser
igualmente optimizados para minimizar otro tipo de parámetro de
calidad de imagen tanto en el plano de pupila como en el plano de
la retina.
Además de los valores de la Tabla 1, se ha
utilizado los siguientes valores generales del sistema óptico:
- Pupila de entrada = 5 mm de diámetro
- Longitudes de onda: 470, 510, 555, 610 y 650
nm.
- Para simular la diferente sensibilidad
espectral del ojo se han dado los siguientes pesos a las
correspondientes longitudes de onda: 0.091 (470 nm); 0.503 (510 nm);
1 (555 nm); 0.503(610 nm) y 0.107 (650 nm).
- La variación de los índices de refracción con
la longitud de onda viene dada por la siguiente expresión:
n = n_{o} +
A/\lambda + 8/\lambda^{3 .
5}
donde los valores concretos de
n_{o}, A y B usados en el modelo viene la tabla
2.
| Córnea | Acuoso | LIO | Vítreo | |
| n_{o} | 1.36468149 | 1.40773666 | 2.18645820 | 1.32468149 |
| A | 0.00478075412 | 0.00418843604 | -0.000244753480 | 0.00478075412 |
| B | 0.000499214097 | 0.000800625695 | 0.0141557870 | 0.000499214097 |
Estos datos también son aproximados y pueden
variar según las medidas realizadas.
El material de la LIO es el PMMA
(PoliMetilMetAcrilato), pero podría ser otro tal y como se
especifica en el apartado de reivindicaciones: un material blando o
duro que presente biocompatibilidad con el ojo humano seleccionado
entre: acrílico, silicona, hidrogel,
metil-metacrilato.
Para poder comparar los resultados con una LIO
convencional fabricada con PMMA, se han utilizado los valores de
una LIO (LIO de referencia) con las superficies esféricas óptimas
que minimizan la varianza de la aberración de onda (RMS). En
nuestro ejemplo dichas superficies han tomado los radios de
curvatura de 10.489273 mm y -44.134751 mm para la primera y segunda
superficie respectivamente.
La figura 2 muestra los valores de la MTF
policromática en el eje horizontal del modelo de ojo con la LIO
propuesta (línea continua); la LIO de referencia (línea de puntos),
y la correspondiente al sistema limitado por difracción (línea
gris).
La figura 3 muestra el desplazamiento del foco
(D) para diferentes longitudes de onda (aberración cromática
longitudinal) con la LIO propuesta (línea continua), y la LIO de
referencia (línea de puntos).
La figura 4 muestra la diferencia de camino
óptico (OPD) en longitudes de onda (1 longitud de onda = 0.555
micras), en eje en la pupila de entrada para las cinco longitudes
de onda usadas (indicadas dentro de la propia figura) para la LIO
propuesta (a), y la LIO de referencia (b).
Las figuras 2, 3 y 4 muestran la significativa
reducción de aberraciones tanto monocromáticas como cromáticas del
modelo de ojo propuesto cuando se le implanta la, LIO propuesta en
comparación con una LIO convencional de superficies esféricas.
Los valores del modelo de ojo presentados (tabla
1 y 2), son valores aproximados que pueden cambiar dependiendo del
modelo concreto de ojo que se utilice. El cambio de dichos valores
variaría los valores de \alpha_{1} y \beta_{1} (y el de
\beta_{2} en caso de que se utilice una superficie difractiva y
asférica tipo S4) obtenidos y presentados en la tabla 1. Se pueden
tomar así mismo más longitudes de onda y otro radio pupilar que
también modificarían dichos valores.
Claims (18)
1. Una LIO (lente intraocular) configurada para
ser implantada en un ojo humano que comprende una primera
superficie (1) y una segunda superficie (2), caracterizada
porque:
- una de dichas superficies es difractiva;
- una de dichas superficies es refractiva;
- al menos una de dichas superficies es asférica;
definiendo dicha primera superficie (1) y dicha
segunda superficie (2) una estructura que tiene una pluralidad de
propiedades ópticas que consideran
- dispersiones cromáticas de los medios oculares,
- aberraciones monocromáticas esféricas de la córnea y el cristalino y
- aberraciones esferocromáticas por el cambio de aberraciones monocromáticas esféricas con la dispersión de la luz;
para reducir aberraciones esféricas
monocromáticas, aberraciones cromáticas y aberraciones
esferocromáticas.
2. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva
esférica(S1) y la segunda superficie (2) es difractiva
asférica (S4).
3. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es difractiva
asférica (S4) y la segunda superficie (2) es refractiva esférica
(S1).
4. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva
asférica (S2) y la segunda superficie (2) es difractiva esférica
(S3).
5. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es difractiva
esférica (S3) y la segunda superficie (2) es refractiva asférica
(S2).
6. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva
asférica (S2) y la segunda superficie (2) es difractiva asférica
(S4).
7. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque donde la primera superficie (1) es
difractiva asférica (S4) y la segunda superficie (2) es refractiva
asférica (S2).
8. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva
esférica(S1) y la segunda superficie (2) es difractiva plana
(S5).
9. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es difractiva
plana (S5) y la segunda superficie (2) es refractiva esférica
(S1).
10. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es difractiva
plana (S5) y la segunda superficie (2) es refractiva asférica
(S2).
11. La LIO de la reivindicación 1
caracterizada porque la primera superficie (1) es refractiva
asférica (S2) y la segunda superficie (2) es difractiva plana
(S5).
12. La LIO de las reivindicaciones
1-11 caracterizada porque está configurada
para ser colocada en una posición en el ojo humano seleccionada
entre: una cámara posterior, una cámara anterior, una cápsula, una
córnea y un vítreo.
13. La LIO de las reivindicaciones
1-12 caracterizada porque está configurada
para ser colocada en un ojo humano con o sin cristalino.
14. La LIO de las reivindicaciones
1-13 caracterizada porque está compuesta de
un material que presente biocompatibilidad con el ojo humano.
15. La LIO de las reivindicaciones
1-14 caracterizada porque además comprende
hápticos para poder ser implantada en el ojo humano, estando
configurados dichos hápticos para colocar la LIO en una posición en
el ojo humano seleccionada entre: una cámara posterior, una cámara
anterior, una cápsula, una córnea y un vítreo.
\newpage
16. La LIO de las reivindicaciones
1-15 caracterizada porque además comprende un
material con una transmitancia selectiva a determinadas longitudes
de onda.
17. La LIO de las reivindicaciones
1-16 caracterizada porque está configurada
para permitir movimiento y pseudo-acomodación de
dicha lente.
18. La LIO de las reivindicaciones
1-17 caracterizada porque la primera y/o
segunda superficies presentan variaciones radiales de curvatura de
forma que la lente presente diferentes focos para obtener una LIO
multifocal.
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