Biofísica de la visión

PRINCIPIOS DE ÓPTICA APLICADA AL SISTEMA DE VISIÓN HUMANO

Dr José Young

LUZ: es una onda

electromagnética. Compuesta por

un campo eléctrico oscilante y uno

magnético, también oscilante,

mutuamente perpendiculares

Fotón: cada una de

las partículas

que

constituyen la

luz

Luz visible:

400 a 700 nm

fotometría

óptica

Lumen

Luz no visible

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)

Fototerapia: fotoisomerización de BR

La luz UV con longitudes

de onda menores que 280

nm es germicida

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).

¿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

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.

‘

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

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

• 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.

Cistoscopia

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.

Lentes

+ -

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.

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

Formación de la imagen y

Anatomía básica

Formación de la imagen y distancia focal

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

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

Sistema óptico del ojo humano

humor vítreo humor acuoso

• Estructura transparente

• Tres capas

1. Epitelio corneal

2. Estroma

3. Endotelio

• 44 dioptrías

• Cataratas

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).

44 D

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.

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

Retina: capa más interna del globo ocular y donde se localizan los

receptores.

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)

Conversión de energía

lumínica en potenciales

de acción:

1. Reacción de la

rodopsina

2. Transducina (Prot G)

3. PDE: cGMP

Mecanismo de transducción de la luz

Ca2+

oscuridad

Ca2+

CELULA GANGLIONAR

NERVIO OPTICO

Receptor

CELULA BIPOLAR

CELULA

HORIZONTAL

EVALUACIÓN DEL SISTEMA VISUAL

CAMPIMETRIA

• 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

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

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#

• 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)

Estos tres tipos de

conos dan lugar a la

visión tricromática

que poseen la

mayoría de los

humanos

Pigmento

carotenoide

Rodopsina

activa

Vit A

TEST DE ISHIHARA