ABERROMETRIA: PRINCIPI, STRUMENTI, UTILIZZO CLINICO · Oculista Professore a contratto - Università Campus Biomedico - Roma Cristina Giordano Ottico presso studio oculistico Dott

ABERROMETRIA: PRINCIPI, STRUMENTI,

UTILIZZO CLINICO

E d i t o r e

Programma di Aggiornamento Continuo

ABERROMETRIA: PRINCIPI, STRUMENTI, UTILIZZO CLINICOCOORDINATORI

Giorgio TassinariAlessandro Mularoni

AUTORI

Cristiano Balista Roberto BellucciEmilia CanteraCristina GiordanoSimonetta MorselliAlessandro Mularoni Scipio RossiGiorgio TassinariMauro Zuppardo

SEGRETERIA SCIENTIFICACoordinatoriAntonio MocellinGiuseppe Ravalico

STAFF EDITORIALECapo RedazioneAntonio Mocellin

PROGETTO GRAFICO - EDITING - IMPAGINAZIONE

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CONSIGLIO DIRETTIVO

PresidenteCorrado Balacco Gabrieli

Vice Presidente VicarioAntonello Rapisarda

Vice PresidenteAntonio Mocellin

Segretario TesoriereMatteo Piovella

Vice SegretarioAlberto Montericcio

ConsiglieriMarco BorgioliClaudio CarbonaraRoberto DossiLeonardo MastropasquaMarco NardiGiuseppe RavalicoVincenzo SarnicolaGorgio TassinariCarlo Maria VillaniLucio Zeppa

Revisori dei Conti EffettiviRosario Giorgio CostaGian Primo QuaglianoLuca Capoano

Revisori dei Conti SupplentiDanilo MazzacanePaolo Nucci

Tutti i diritti sono riservati, in particolare il diritto di duplicazione e di diffusione, nonché il diritto di traduzione. Nessu-na parte del periodico può essere riprodotta in alcuna forma (per fotocopia, microfilm o altri procedimenti) senza il con-senso scritto dell’Editore e degli Autori. Dati, figure, opinioni ed affermazioni qui pubblicati sono di esclusiva responsa-bilità degli Autori e non riflettono necessariamente i punti di vista dell’Editore. Manoscritti e materiale iconografico invia-ti all’Editore per la pubblicazione non saranno restituiti. Ogni prodotto menzionato deve essere usato in accordo con lascheda tecnica fornita dalla ditta produttrice.

Programma di Aggiornamento Continuo

AUTORI

Cristiano Balista Ricercatore settore tecnico Nidek

Roberto Bellucci Dirigente Medico II livello - Unità Operativa Ospedale Maggiore - Verona

Emilia Cantera Oculista Professore a contratto - Università Campus Biomedico - Roma

Cristina Giordano Ottico presso studio oculistico Dott. Edoardo Ligabue

Simonetta Morselli Dirigente Medico I livello - Unità Operativa Ospedale Maggiore - Verona

Alessandro Mularoni Dirigente Medico I livello - Unità Operativa Ospedale Maggiore - Bologna

Scipio Rossi Dirigente Medico II livello - Unità Operativa Ospedale San Carlo - Roma

Giorgio Tassinari Dirigente Medico II livello - Unità Operativa Ospedale Maggiore - Bologna

Mauro Zuppardo Ottico libero professionista - Centro Primavista - Roma

La Società Oftalmologica Italiana è grata ai Major Sponsor S.O.I.

per il determinante contributo che ha consentito la realizzazione dei

QUADERNI DI OFTALMOLOGIAProgramma di Aggiornamento Continuo

INDICE

CAPITOLO 1 - PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DEGLI ABERROMETRI

ATTUALMENTE DISPONIBILI " 11

• Introduzione all’aberrometria " 11

• I principi di funzionamento degli aberrometri " 19

• Spatially Resolved Refractometer (metodo Scheiner-Smirnow) " 20

• Il sensore Hartmann-Shack " 20

• Il principio Tscherning " 22

• Ray Tracey " 24

• Dynamic-Scanning Skiascopy " 24

CAPITOLO 2 - LE ABERRAZIONI ED IL LORO SIGNIFICATO CLINICO " 29

• Introduzione " 29

• Concetto di aberrazione " 30

• Il fronte d’onda " 31

• Rappresentazione delle aberrazioni " 33

• Aberrazioni ed aberrometri " 34

• Le aberrazioni oculari " 36

CAPITOLO 3 - ABERROMETRIA NELLA CHIRURGIA REFRATTIVA " 43

• Scelta dell’aberrometro " 45

• Ablazione personalizzata e algoritmi " 46

• Fronte d’onda totale o corneale " 48

• Corrispondenza tra diagnostica e chirurgia " 49

• Laser ad eccimeri da utilizzare " 51

• PRK o LASIK? " 52

• Zona ottica di trattamento " 53

• Terapia farmacologica " 54

• Conclusioni " 56

CAPITOLO 4 - LENTI INTRAOCULARI ASFERICHE " 59

• Introduzione " 59

• Aberrazioni ottiche e visione negli occhi non operati " 59

• Lenti sferiche e aberrazioni ottiche di ordine elevato " 60

• IOL asferiche e aberrazioni di alto ordine " 61

• Risultati recenti pubblicati con lenti asferiche " 64

• Qualità della visione nelle lenti sferiche e asferiche " 64


CAPITOLO 5 - ABERROMETRIA E LENTI A CONTATTO " 69

• Aberrometria: studio della qualità della visione " 69

• Qualità visiva e lenti a contatto " 71

• Le applicazioni in contattologia " 72

• Case reports " 73


11QUADERNI DI OFTALMOLOGIA

1.1 Introduzione all’aberrometria

Per comprendere, intuitivamente, cosasono le aberrazioni e quali effetti hannosulla visione, non occorre sottoporsi adegli studi settoriali o approfonditi, ba-sta rivolgersi alla pratica quotidiana.Si pensi ad un raggio di luce che staviaggiando liberamente in linea rettanello spazio e che, ad un certo punto,incontra l’atmosfera terreste, successi-vamente le nuvole ed infine dell’acqua.Inevitabilmente passando da un ele-mento all’altro, aventi una densità di-versa (indice di rifrazione), subirà unrallentamento e una deviazione rispettoal suo percorso originario, cioè sarà ri-fratto. Questo è il motivo per cui, se immer-giamo un bastone in un liquido, appa-rirà come spezzato.L’esempio più calzante di questo feno-meno è la percezione di una stella indue diverse situazioni: l’una in una lim-pida serata primaverile, l’altra in unauggiosa e nebbiosa notte autunnale.

E’ facilmente intuibile, al di là del fattoche stiamo percependo una luce seco-lare, come le nuvole ne diminuiscanola luminosità e la foschia ne ovattil’immagine. Meno immediato è che, intutte e due le situazioni, non siamo per-fettamente allineati con lo sguardo inquanto la luce proveniente dallo spaziosiderale, come prima detto, ha subitoqualche deviazione.In natura ogni mezzo rifrangente ha unsuo indice di rifrazione detto n, (cioèl’angolo d’incidenza della deviazionesubita dalla luce), variabile a secondadella sua composizione morfologica estrutturale. Il vuoto ha un n pari ad 1,l’aria è di poco maggiore.Si ha un diverso problema, invece, se siriflette l’immagine del proprio viso inun cucchiaio, si percepiscono due dif-ferenti alterazioni a secondo di dove cistiamo specchiando, se nella superficieconcava o in quella convessa.Questo perché ogni qualvolta che i fa-sci luminosi provenienti dall’infinito siriflettono su una superficie non piana,

Capitolo 1

Principi di funzionamento degli aberrometriattualmente disponibiliC. Balista, A. Mularoni, G. Tassinari

Aberrometria: principi, strumenti, utilizzo clinico

12 QUADERNI DI OFTALMOLOGIA

l’immagine derivante subirà delle de-viazioni causate dalla deformità dellostesso. Nelle superfici piane la luce ha una pri-ma rifrazione penetrando nel mezzo euna seconda oltrepassandolo, essendol’incidenza dell’angolo d’uscita pari aquello d’entrata, le due deviazioni siannullano e il fascio luminoso mantie-ne la sua traiettoria originale. Nelle superfici non piane, ad esempiole calotte sferiche, l’angolo di rifrazio-ne della faccia anteriore sarà differenteda quello della faccia posteriore, mu-tando così il percorso della luce.A questo punto torniamo al nostro rag-gio luminoso proveniente dallo spaziosiderale, già continuamente rifratto,che percepito da un occhio umano at-traversando la cornea (con n uguale a1,377 e raggio di curvatura medio di7,42), subisce il primo cambio di dire-zione, il secondo incontrando il cristal-lino (con n pari a 1,437), il terzo oltre-passando il vitreo (con n pari a circa1,336), per finire catturato da una «pel-licola» (la retina, con raggio di curva-tura di 11,7 mm) che ne deforma anco-ra i fasci.L’occhio umano è paragonabile a unsofisticatissimo sistema ottico e quindinon sfugge alle regole della geometriaottica delle lenti, che hanno intrinsechedue tipi di aberrazioni: quelle cromati-che (legate alla lunghezza d’onda dellaluce) e quelle geometriche (date dallaforma degli obbiettivi).L’esperienza più vicina, a ciò che si in-

tende col termine aberrazioni in oftal-mologia, si verifica quando si scattauna foto e, una volta sviluppata, questa«non rende».La frase generica «non rende» in realtànasconde il concetto di aberrazioni delsistema ottico.Le aberrazioni del sistema ottico (seb-bene un certo grado di aberrazioni sianonecessarie per permettere una correttaacuità visiva), influiscono sulla qualitàdella nostra visione abbassandola inmodo temporaneo o definitivo.Oggi, grazie ai moderni computer asso-ciati a innovative tecnologie, le possia-mo individuare e analizzare attraversosofisticati strumenti oftalmici quali gliaberrometri «che quantificano e visua-lizzano attraverso mappe colorate,espresse in micron o diottrie, le diffe-renze dal percorso ottico ottimale dellaluce in un occhio umano: optical pathdifference».In realtà la concezione dei moderniaberrometri deve il suo sviluppo e lasua crescita all’astronomia; infatti esi-stono molti termini in comune con que-sta scienza. Leggendo la definizione di coma dallepagine del glossario di astrofisica dalsito internet di «MPC/CBAT/ICQ» lacorrelazione appare lampante:«Il coma (chioma in italiano) è la zonaapprossimativamente sferica di gas dif-fuso che circonda il nucleo di una co-meta. Il coma e il nucleo formano in-sieme la testa della cometa. a. Il coma è pure uno dei difetti che

Capitolo 1 Principi di funzionamento degli aberrometri attualmente disponibili


possono affliggere un sistema ottico. b. E’ l’atmosfera cometaria che viene

creata dal nucleo cometario. Il coma(chioma in italiano) è molto tenue(tranne che molto vicino al nucleo),per questo, occasionalmente, le stel-le possono essere viste facilmente at-traverso la chioma».

Già i primi osservatori e studiosi deicorpi celesti, notarono che la definizio-ne di una stella variava in base all’ob-biettivo usato, non solo come ingrandi-mento di potenza, ma anche come qua-lità della visione. Da qui una serie di ricercatori sentì lanecessità di eliminare le balze e i glareche si creavano osservando i corpi ce-lesti col telescopio. Infatti i primi adusufruire dei vantaggi dell’invenzionedel sensore Hartmann-Shack furono si-curamente i ricercatori e i produttori ditelescopi e dispositivi fotografici. In questa sede trascureremo lo studiodelle aberrazioni cromatiche e la ricer-ca che condusse all’invenzione deldoppietto acromatico per la loro elimi-nazione. Come già detto, l’avvento dei modernicalcolatori e la riduzione nelle dimen-sioni delle camere CCD hanno portatomolte case produttrici di strumenti of-talmici a progettare degli apparecchi ingrado di misurare le aberrazioni.Il principio teorico che li accomuna èl’analisi del fronte d’onda calcolato at-traverso la matematica dei polinomi.«Un fronte d’onda (abbreviato WF, dal-l’inglese WaveFront) “perfetto” è ben

rappresentato da un foglio di carta piat-to, perpendicolare ai raggi luminosi pro-venienti dall’infinito. Ogni deviazionedalla configurazione del foglio di cartapiatto dovuto ad una deviazione di per-corso, nell’analisi del fronte d’onda vie-ne chiamata aberrazione, ed espresso intermini di errore di lunghezza del per-corso ottico (OPL-optical path length)».OPL esprime il numero d’oscillazionidi un’onda luminosa durante un suopercorso stabilito.I raggi di luce emessi da tale sorgentepuntiforme si propagano in ogni dire-zione. Se si pone come condizione cheabbiano tutti lo stesso percorso, si de-sume che anche il numero di oscilla-zioni sarà identico, quindi, alla fine delpercorso, la fase temporale sarà la me-desima.L’insieme dei punti d’oscillazione, inuna comune fase temporale, rappresen-tano il fronte d’onda della luce definitoattraverso i punti nello spazio che giac-ciono alla stessa OPL dalla sorgentepuntiforme che li ha generati.In un sistema ottico perfetto, l’OPL èlo stesso per tutti i raggi che viaggianodal punto oggetto al punto immagine.Nel caso di un occhio non aberrato tuttii raggi arriveranno sul punto immaginefoveale oscillando lo stesso numero divolte e avranno la stessa fase temporaleformando un’immagine perfetta. Se la luce giunge con fasi differenti si-gnifica che sta viaggiando attraversopercorsi differenti di OPL, quindi il si-stema è aberrato.



Per ottenere una perfetta immagine reti-nica è necessario che la distanza otticadi ogni punto oggetto dal punto imma-gine sia la medesima in ogni percorso.La mappa aberrometrica del fronted’onda indica l’entità della deviazioneda questa condizione di norma.Ogni deviazione dal fronte d’onda diriferimento è un’aberrazione ottica.Tale deviazione viene espressa come dif-ferenza del percorso ottico OPD (acroni-mo di Optical Path Difference).I dati numerici espressi in micron sonocorrelati alle altezze da rimuovere,punto per punto, per ottenere un Wave-Front ideale «piatto».Se il principio teorico è comune, ben di-versi sono i metodi e i principi di fun-zionamento di queste macchine che per-mettono di analizzare un fronte d’onda.Facciamo un piccolo excursus storico.La prima tappa fondamentale si devesenz’altro agli studi di Christoph Schei-ner, frate tedesco studioso di optome-tria, che nel 1619 descrisse la proceduraper determinare il fuoco principale po-steriore dell’occhio.Per dimostrare il meccanismo del fuo-

co nell’occhio antepose alla pupilla undisco con due fori puntiformi ed equi-distanti dal centro (the Scheiner disc) auna distanza certa in modo da scinderela luce in due sottili fasci che attraver-sando i mezzi dioptrici si intersecavanoa una certa distanza in relazione allamorfologia dell’occhio esaminato.Notò che in un soggetto emmetrope ilpunto d’incrocio coincideva con la reti-na e su questa si proiettava un solopunto (Fig. 1.1 a), in uno miope si in-tersecavano prima della retina e leproiezione dei punti erano discordi ri-spetto alla loro origine, il fascio alto ri-sultava in basso e viceversa (Fig. 1.1b), in un ipermetrope si intersecavanodopo la retina e le proiezione dei puntierano concordi rispetto alla loro origi-ne, il fascio alto risultava in alto e idemper l’altro (Fig. 1.1 c).Utilizzando una variante del disco diScheiner con un foro centrale e un altroperiferico si riesce a valutare il sistemaottico rispetto a più angolazioni e rispet-to al punto di fissazione del paziente. Se Scheiner avesse avuto modo di cal-colare il percorso a ritroso dei raggi

Fig. 1.1In un occhio emmetrope i fasci focalizzano sulla retina, in presenza di miopia si intersecano prima, in pre-senza di ipermetropia dopo.

a b c



puntiformi sicuramente si sarebbe ac-corto che in un occhio ideale, in assen-za di aberrazioni, questi sarebbero ri-tornati esattamente all’origine. Proba-bilmente questa fu l’intuizione chespinse nel 1884 lo studioso Tscherninga progettare «L’aberroscopio». Stru-mento sicuramente primordiale ma perl’epoca geniale.Tsherning sostituì al disco di Scheinera due fori, una lente sferica di 4 diot-trie, sulla quale montò una griglia condei fori minuti, così da scindere la lucein una serie di stimoli puntiformi.L’intento era quello di analizzare comequesti si focalizzassero sulla retina. Al-l’epoca, non potendo usufruire di tele-camere o macchine fotografiche perfrizzare l’immagine riflessa nell’oc-chio, si dovette accontentare di un in-dagine soggettiva chiedendo all’esami-nato di descrivere le distorsioni rispettoa un originale (un foglio dove era rap-presentata la grata originale). Gli si deve riconoscere il merito d’avereseguito una prima analisi semiquanti-tativa delle aberrazioni.Correvano gli anni ’60 quando, su pro-getto di alcuni ricercatori come Howl-land, si tentò una prima riproduzionedell’aberroscopio di Tscherning, mi-gliorato da un sistema d’acquisizionedell’immagine e da una rigorosa analisimatematica dei dati rilevati. La loro ge-stione fu farraginosa e così legata all’e-sperienza degli operatori da decretarneun insuccesso.Si dovette aspettare sino agli anni ’90,

con l’avvento dell’elettronica, dei com-puter e soprattutto con le tecniche laserper la nascita su scala industriale distrumenti oggettivi per la misurazionedella aberrazioni basati sul principioTscherning. Agli inizi del 1900, partendo dalle basiteoriche che il lavoro di Scheiner eTscherning aveva impresso nella co-munità scientifica, Hartmann creò unnuovo metodo per misurare le aberra-zioni in un sistema aperto attraversouna griglia di nodi (la griglia di Hart-mann). La sua naturale applicazione funel misurare le aberrazioni ottiche ne-gli obbiettivi e nelle lenti in generale. I l problema i r r isol to r imasel’impossibilità di avere un’immagineistantanea dei fasci puntiformi, unavolta subita la rifrazione, sulla qualepoter fare una classificazione analiticaattraverso la scomposizione in monomidel fronte d’onda (vedi l’espressione diKingslake e i polinomi di Seidel). Si ovviò al problema anteponendo allapellicola fotografica una mascheraturaformata da una serie di fori della gran-dezza di uno spillo, disposti secondo ilmodello della suddetta griglia, così dasovrapporla all’obbiettivo fotografico. L’immagine risultante dall’obbiettivo,se non aberrata, mostrava una distribu-zione dei punti conforme alla grigliaoriginale. In caso di distorsioni questaappariva non simmetrica ed irregolare. Grazie a queste innovazioni si iniziò adanalizzare matematicamente e a cor-reggere l’origine dell’aberrazioni geo-



metriche. Arriviamo quindi al 1971 quando, lostudioso Shack applicando delle mi-gliorie strutturali alla griglia di Hart-mann, progettò quello che al secoloviene ricordato come il «sensore Hart-mann-Shack» (o Shack-Hartmann), inletteratura semplificato con la sigla HS. Sostituì al posto della sopraccitata ma-scheratura un dispositivo, che ne man-tenesse l’originale geometria a griglia,formato da un insieme di minuscolelenti di precisione, anteposte ad una fo-tocamera CCD (Fig. 1.2).Il sensore HS, per la sua semplicitàd’utilizzo e precisione dei dati rilevati,ha trovato applicazione in molti settoridell’ottica, soprattutto per migliorare leprestazioni dei telescopi astronomicicome ad esempio il telescopio di Hub-ble.Grazie all’applicazione della grigliaHS in astronomia ora si possono misu-rare le aberrazioni dell’atmosfera terre-stre e modificare simultaneamente lelenti degli obbiettivi per avere la massi-ma resa incondizionatamente dalle

condizioni ambientali. Il limite della «griglia di Hartmann-Shack» risiedeva nel fatto che si riusci-vano a misurare le aberrazioni solo insistemi aperti. Per valutare la qualità di un fronted’onda di un sistema ottico ci si poneall’uscita dello stesso. Non potendoporsi dietro all’occhio, si utilizza ilprincipio della riflessione sulla retina.Questo corollario nel 1994 trovò la suaapplicazione grazie ad un gruppo di ri-cercatori dell’ università di Heidelberg(Germania) capitanati dal Dottor Liangche, basandosi sul principio della ri-flessione sulla retina, applicarono ilsensore HS ad un rudimentale strumen-to oftalmologico, per rilevare le aberra-zioni dell’occhio umano. La comunità scientifica accolse il lavo-ro di questi pionieri con sentimentid’entusiasmo misti a scetticismo. Lacomune certezza risiedeva nella consa-pevolezza che un suo utilizzo nella chi-rurgia fotoablativa avrebbe sicuramen-te generato dei benefici, legati alla pos-sibilità di controllare le aberrazioni che

Fig. 1.2Griglia di riferimento. a: due esempi di griglie riflesse aberrate; b: immagine camera CCD.

a b



si inducevano con il trattamento laserad eccimeri. Il primo problema che si presentò eraquello di standardizzare lo studio delfronte d’onda.Il parametro comune fu la rappresenta-zione delle aberrazioni attraverso dellemappe espresse in micron, derivantidall’analisi matematica dei polinomid’ordine superiore, tenendo conto dellateoria della diffrazione secondo il prin-cipio di Huygens-Fresnel. I polinomi diZernike.Le aberrazioni nell’occhio umano por-tavano con sé un altro dilemma, quellodi dover centrare il calcolo del fronted’onda rispetto alla pupilla.Concediamoci una breve parentesi pervedere come si analizza un fronted’onda in uscita da un sistema ottico.Le aberrazioni di un sistema ottico sirilevano paragonando un fronte d’ondasferico ideale WFi con quello aberratoWFa (Fig. 1.3 a).Il fronte d’onda ideale (WFi) deve esseretangente alla pupilla di uscita (Fig. 1.3 b).Una volta centrato anche il fronte d’ondaaberrato, si dovrà analizzare la differen-za di percorso ottico OPD, fra il fronteideale e quello aberrato (Fig. 1.3 c).Inoltre si devono analizzare le differen-ze di fase fra i punti vicini nella pupillae la differenza d’altezze (le aberrazionitrasversali) fra il centro di curvatura edil punto del raggio che interseca il pia-no del fuoco parassiale (Fig. 1.3 d).Come sovraesposto un fronte d’ondadeve essere centrato sul punto immagi-

ne e tangente alla pupilla di uscita. Alvariare della pupilla può variare ancheil tipo polinominale dell’aberrazione.Ad esempio, un’aberrazione sferica(S4) centrata su una pupilla di 6 mm,se si diaframma a 4 mm può mutare inun defocus (S2) (Fig. 1.4 a). Se il mo-vimento della pupilla non è simmetricorispetto al suo centro si può incorrerein un coma (Fig. 1.4 b). L’esempio evidenzia come l’asse di ri-ferimento e il suo conseguente posizio-narsi rispetto alla pupilla siano fonda-mentali nella corretta elaborazione del-le aberrazioni.Il comitato per la standardizzazionedell’Optical Society of America a que-sto riguardo ha indicato nella linea del-la vista (line of sight - LOS) l’asse di ri-ferimento.A seguito viene riportato un paragrafodell’articolo del Dott. M. Camellin eIng. R. Mattioli, così come letto dal si-to internet: www.optikon.com/it/arti -cles/keraton_035/media/Libro Laseked ASA (Camellin) che chiarisce al me-glio l’importanza di questo concetto:«...Il fronte d’onda oculare può esserestimato rispetto a vari assi di riferi-mento, fra cui l’asse acromatico (notoanche come asse visivo), l’asse chera-tometrico (VK axis) o la linea della vi-sta. Il comitato per la standardizzazio-ne della OSA (Optical Society of Ame-rica) ha raccomandato l’uso della li-nea della vista (asse che unisce la fo-vea con il centro naturale della pupil-la) come asse di riferimento per le mi-



sure delle aberrazioni nell’occhio. Nonostante la pupilla naturale dell’oc-chio non sia un foro circolare unifor-me, in senso stretto, e nonostantel’efficacia della luce sui fotorecettorinon sia uniforme attraverso la pupilla(effetto Stiles-Crawford) grazie peròalla tendenza dei coni ad orientarsisimmetricamente verso la luce si assu-

me come ottimale approssimazione(comunque la migliore praticamentemisurabile) il centro geometrico dellapupilla apparente o pupilla d’entrataquale punto di intersecazione della li-nea della vista sulla cornea...» (ndr.: sirimanda a quest’articolo e similari peruna spiegazione esaustiva delle aberra-zioni corneali, nei moderni topografi).

Fig. 1.3a: il WF di riferimento è paragonato con il WF di riferimento; b: il WF ideale deve essere tangente alla pu-pilla di uscita; c: comparazione tra i due fronti d’onde; d: lo schema illustra il calcolo delle differenze di fa-si e di altitudine nelle aberrazioni.

a b

c

d



1.2 I principi di funzionamento degli aberrometri (Tab. 1.I)

Se si desidera classificare gli aberro-metri delle case costruttrici più presti-giose, attualmente disponibili sul mer-cato, la prima distinzione da fare è si-curamente sul loro principio di funzio-namento. A seguire sono menzionati i

più importanti: «Spatially Resolved Refractometer»,«Tscherning», «Hartmann-Shack», «RayTracy», «Dynamic Scanning Skiascopy».La tecnologia usata comporta una se-conda differenziazione, riguardante ilpercorso che la luce subisce primad’essere analizzata. Gli stimoli lumino-si possono essere focalizzati e succes-

Tabella 1.I

Le seguenti caratteristiche sono riportate dai depliant illustrativi dei sopramenzionati prodotti. A insaputa degli Autori, gli strumenti possono essere stati successivamente implementati.

Si consiglia di contattare i diretti produttori per maggiori dettagli tecnici.

Produttore Principio Punti analizzati Zernike coeff.

Alcon Hartmann Shack 190 / 7 mm 8 thBausch&Lomb Hartmann Shack 75 / 7 mm 5 thVisx Hartmann Shack 240 / 7 mm 6 thNidek Dynamic Scanning Skiascopy 1440 / 6 mm 8 thZeiss / Meditec Hartmann Shack 800 / 7 mm 10 thSchwind Tscherning 98 / 7 mm 6 thWavelight Tscherning 96 / 7 mm 6 thTopcon Hartmann Shack 125 / 7 mm 6 th

Fig. 1.4a: la pupilla diaframma in modo simmetrico; b: la pupilla diaframma in modo asimmetrico.

a b



sivamente elaborati a livello retinico onel loro percorso a ritroso (luce entran-te o uscente).In ultimo rispetto alla metodologiad’indagine: se soggettiva o oggettiva(Fig. 1.5).

1.3 Spatially Resolved Refractometer (metodo Scheiner-Smirnow) (Fig. 1.6)

Il metodo «Spatially Resolved Refrac-tometer» (in sigla SRR) è un metodod’analisi aberrometrica soggettivo.Sebbene sia di natura completamentedifferente, l’esame può richiamare laperimetria. Anche in questa indagine laserie di stimoli viene proposta singo-larmente e per ognuno si attende la ri-sposta dell’esaminato.Il paziente fissa un target generalmentea croce, tangente col centro pupillare,l’esaminatore lancia una serie di stimo-li luminosi con angolazioni diverse ri-

spetto al punto di fissazione del pazien-te. Questi, attraverso l’utilizzo di unamanopola, deve far combaciare lo sti-molo al target. L’insieme degli angolirilevati sarà analizzato per determinarele aberrazioni.L’indagine è sequenziale e permette uncerto grado di valutazione delle aberra-zioni cromatiche, che la pongono comela metodologia d’analisi più evoluta.Lo svantaggio considerevole, oltre allalunga procedura d’esame, risiede nelfatto che la sua valenza è appannaggiodelle risposte del paziente.

1.4 Il sensore Hartmann-Shack (Fig. 1.7)

La maggior parte degli aberrometri incommercio utilizza il sensore HS, chepermette d’analizzare il fronte d’ondaattraverso lo studio di una sorgente lu-minosa uscente dalla retina, cioè, rifles-sa attraverso l’occhio. Ricordiamo tra

Fig. 1.5Schema riassuntivo.

METODO SOGGETTIVO METODO OGGETTIVO

Luce in entrata Luce in entrata Luce in uscita

SPATIALLY RESOLVED

REFRACTOMETER

TSCHERNING

LASER RAY TRACY

HARTMANN-SHACK

DYNAMIC SKIASCOPY



questi l’aberrometro Alcon, Bausch &Lomb, Visx, Zeiss/Meditec e Topcon.Un dispositivo di microlenti, progettatosecondo lo schema della griglia diHartmann-Shack, viene anteposta tral’occhio e un’apposita sorgente laser,così da scindere la fonte luminosa intanti piccoli raggi che, una volta proiet-tati dall’occhio stesso sulla macula, fo-calizzano come un insieme di punti

aventi ognuno angolazioni differenti ri-spetto all’asse pupillare.I fasci, nel loro percorso a ritroso attra-verso l’occhio, vengono immortalati dauna camera CCD che ne registra la posi-zione. In un occhio perfetto si focalizze-ranno esattamente nel punto di fuocodelle lenti, ogni loro scostamento saràda attribuire all’effetto delle aberrazioni. Attraverso una classificazione analitica

Fig. 1.6Schema del principio d’analisi aberrometrica.(Mod da: ABERRATION THEORY - Geunyoung Yeon, Ph.D.- Department of Ophthalmology-center of visual science- University of Rochester)

Spatially Resolved RefractometerWebb, Penney and Thompson (1992)

Δdx , _dy

Subject adjusts the incidentangle of light until retinal spotintersects reference spot

reference

reference



e matematica, un elaboratore elettroni-co, generalmente collegato a tali mac-chine, calcola il fronte d’onda derivan-te dalle deviazioni subite da ogni sin-golo raggio, rispetto alla specifica gri-glia di riferimento.Tutti i punti d’analisi sono proiettatinell’occhio e captati dal sensore CCDsimultaneamente.I punti rilevati sono in media 200 (ad ec-cezione del modello Zeiss che ne analiz-za 800) in una zona retinica di 7 mm, ilrange diottrico medio varia da + 15D a -15 D per la sfera e di 6D per il cilindro.

Molte di queste macchine hanno asso-ciato un topografo corneale con cui ri-levare le aberrazioni corneali.

1.5 Il principio Tscherning (Fig. 1.8)

Gli aberrometri che sfruttano il princi-pio di Tscherning analizzano le aberra-zioni attraverso lo studio di una sorgen-te luminosa focalizzata sulla retina. Lecase costruttrici che attualmente sfrut-tano questa tecnologia sono Schwind eWavelight.


Shack-Hartmann wavefront sensorLiang, Grimm, Goelz, and Bille (1994), Liang and Williams (1997)

Δdx , _dyLaser beacon

CCD

Perfect eye Real eye



Un mosaico di stimoli luminosi vienefocalizzato direttamente sulla retina.Ogni singolo fascio sonda una ben pre-cisa area foveale con un’inclinazionecerta rispetto all’asse di riferimento.Attraverso una tecnica simile all’oftal-moscopia indiretta, gli stimoli vengonorilevati da una camera CCD, sita in unpiano coniugale rispetto alla retina.Le distorsioni rilevate rispetto al mo-dello base, sono analizzate ed indivi-

duano l’errore di WaveFront.L’indubbio vantaggio risiede nel misu-rare il fronte d’onda durante il percorsoin entrata della luce, ovvero dove si fo-calizza naturalmente l’immagine nel-l’occhio.Il limite è rappresentato da un modestonumero di punti analizzabili, media-mente solo 98, con un range diottricolimitato, varia dai + 8D ai -8 D per lasfera e di 3 D per il cilindro.


Tscherning AberroscopeTscherning (1894)

Dot patternmask

CCD

Δdx , _dy



Anche in questo caso molti di questistrumenti sono associati a un topografocorneale.

1.6 Ray Tracey (Fig. 1.9)

La tecnologia Ray Tracey consiste nelproiettare un fascio laser attraverso di-verse angolazioni pupillari in una zonamaculare, l’esame è sequenziale allaserie di punti che sono proiettati singo-larmente e in rapida sequenza. La loro

localizzazione avviene attraverso unsensore ottico allineato a una telecame-ra che ne determina la posizione.Generalmente circa 120 punti vengonoanalizzati in due sequenze per un totaledi 256 misurazioni.

1.7 Dynamic-Scanning Skiascopy (Fig. 1.10)

Col termine Dynamic-Scanning Skia-scopy, tradotto in italiano con «schia-

Fig. 1.9Schema del principio d’analisi aberromeretrica.(Mod da: ABERRATION THEORY - Geunyoung Yeon, Ph.D.- Department of Ophthalmology-center of visual science- University of Rochester)

Laser Ray TracingNavarro & Losada (1997), Molebny et al. (1997)

reference

reference

CCD

CCD

Δdx , _dy

Δdx , _dy

Scanning different locations of the pupil



scopia dinamica», si intendono quegliaberrometri basati sulle fasi temporali,attualmente tale tecnologia è sfruttatadall’aberrometro Nidek «OPD-Sta-tion».La caratteristica saliente del sistema,risiede nel fatto che lo stimolo lumino-so è gestito da due distinti apparati:uno di proiezione e l’altro di ricezione.Entrambi i dispositivi sono coassiali eruotano sincroni di 360°, effettuandoquattro misurazioni sequenziali lungoogni singolo asse dei meridiani dell’oc-chio.Si arriva così ad analizzare un fronted’onda, in una zona retinica di 6 mm,derivato da 1440 punti.Il paziente guarda un target coassialesia all’asse d’apertura dell’aberrometroche al centro del photodetector di cap-

tazione dello stimolo luminoso.Il punto mediano del photodetectorcombacia con l’asse ottico dello stru-mento, quindi l’occhio esaminato, at-traverso la fissazione, si allinea all’asseottico dello strumento.Il dispositivo di proiezione sostituiscela canonica griglia di stimoli con unafonte LED ad infrarosso riflessa sullaretina da una lente di proiezione e unaserie di specchi. Tra la sorgente e lalente è posto un chopper con una filad’aperture a taglio che, girando ad altavelocità, genera dei fasci luminosi di-sposti a fessura che si focalizzano sullaretina, richiamando la tecnica optome-trica della schiascopia.L’apparato di proiezione ruota di 180°in 0,4 secondi, intervallandosi su ogniasse dell’occhio così da coprire tutti i

Fig. 1.10Principio della schiascopia dinamica.



360 meridiani. La scannerizzazione av-viene in un area foveale dal diametro di6mm.La striscia di raggi uscente dall’occhio,attraverso una lente di ricezione, vienetrasmessa ad un’apertura («l’aperturadi coerenza») e, infine, rilevata dalgruppo di photodetector. L’apparato di ricezione è basato su unaserie di otto photodetector uno in filaall’altro, collocati quattro sopra e quat-tro sotto l’asse ottico dello strumento.Al lato di questo gruppo, uno per parte,sono posizionati due ulteriori photode-tector, che ne determinano il centro.Questo punto di simmetria assicural’allineamento dell’asse ottico del si-stema di ricezione con il target di fissa-zione del paziente, e quindi con l’asseottico dell’occhio del paziente (Fig.1.11).L’importanza dell’«apertura di coeren-za» è fondamentale per capire il princi-pio di acquisizione dell’aberrometroOPD Nidek. Se analizziamo il percorsoottico macchina-occhio possiamo co-niugare la cornea con la sorgente LEDe la serie di photodetector, «l’aperturadi coerenza» è corrispettiva alla retina.In un occhio emmetrope coincideràesattamente con la retina, in un miopesarà antecedente mentre in un iperme-trope sarà posteriore. Attraverso questo meccanismo, ricor-dando la definizione di OPL già men-zionata, si può stabilire che in un oc-chio perfetto il numero di oscillazionidell’infrarosso avrà una precisa fase

temporale per raggiungere «l’aperturadi coerenza». Partendo da questo po-stulato se l’infrarosso avrà una fasetemporale più lunga o più corta l’oc -chio risulterà emettrope. Una volta che il fascio a fessura oltre-passa «l’apertura di coerenza» è scissoin otto stimoli perpendicolari tra loro,rispetto ad un’inclinazione certa, daiphotodetector che ne analizzeranno lefasi temporali, ricavando simultanea-mente sia le aberrazioni totali che il po-tere rifrattivo zonale.In altre parole viene calcolata la diffe-renza di tempo lungo il cammino cor-nea/sorgente LED - retina/apertura dicoerenza - Cornea/photodetector.I photodetector misurano lo stimolo lu-minoso rispetto al piano corneale conun diametro di 2 mm, 3,2 mm, 4,4 mme 5,5 mm. Il disco di Placido con cui sirilevano le topografie, conferma la cen-tratura del sistema della schiascopia di-namica.

Fig. 1.11Gli otto photodetector ruotando permettono di rile-vare 1440 punti in un area retinica di 6 mm.



Da questa procedura ne risulta unanuova mappa aberrometrica/refrattivaespressa in diottrie: la mappa OPD chevaluta i piani sferici dell’occhio esami-nato, usando sia il linguaggio dellediottrie che la raffigurazione a coloridella mappa topografica.L’analisi avviene quattro volte per ognimeridiano sui 360° (quattro photodetec-tor superiori da 0° a 180°, i quattro infe-riori da 181° a 360°) alla fine avremmo1440 punti analizzati (360x4). Ad ognuno dei 1440 poteri sferici rileva-ti, viene associato un colore secondo laconsueta rappresentazione topografica.I 1440 punti misurati dalla schiascopiadinamica e visualizzati attraverso lamappa OPD, sono convertiti in microncreando delle mappe WaveFront ad altadefinizione e ripetitività.

OPD-STATION

E’ una stazione diagnostica che attra-verso un’unica macchina è in grado di

rilevare la topografia corneale, misurareil potere refrattivo in una zona di 6 mm,determinare aberrazioni totali, cornealied interne, misurare la pupilla in condi-zioni sia fotopiche che scotopiche, va-lutare le condizioni oggettive della sen-sibilità al contrasto, elaborando e inte-grando i dati grazie all’ausilio del suosoftware. Il range diottrico è estrema-mente ampio, da -20 D a +22 D per lasfera e il cilindro arriva fino 12 D. L’OPD-Station, con il suo modulo perla topografia corneale, consente due ti-pi di aberrazione quella corneale equella totale. L’integrazione dei duedati permette di elaborare le aberrazio-ni interne.I moderni aberrometri danno la possi-bilità di analizzare e comprendere leaberrazioni, le quali, di per sé, ci indi-cano le anomalie di percorso otticopresenti nell’occhio esaminato; diven-tando di strategica importanza se asso-ciate ed integrate ad altri esami, comead esempio la pupillometria e la topo-grafia.



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BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE

Capitolo 2

Le aberrazioni ed il loro significato clinico


2.1 Introduzione

La ricerca della qualità della visione èuno degli obiettivi principali che la chi-rurgia refrattiva si è posta in questi ulti-mi anni. La visione è la risultante diun’integrazione ottica e neurale. In altritermini i due momenti principali sono:1) la formazione ottica dell’immagineretinica, 2) il trasferimento a livello ce-rebrale, sotto forma di impulsi nervosi,dell’immagine retinica nelle varie areecorticali deputate alla visione.L’aberrometria si riferisce alla primaparte del processo visivo, allo studiodell’ottica dell’occhio, con l’obiettivodi analizzarne le proprietà ottiche perevidenziare eventuali difetti (aberrazio-ni) che interferiscono con una correttaformazione dell’immagine retinica.Se si riuscisse ad ottenere un’immagi-ne retinica perfetta, in assenza d’altera -zioni di carattere neurale, la visioneconseguente sarebbe d’alta qualità: ni-tida ed ad alto contrasto. Purtroppo inostri occhi sono tutti imperfetti, quin-di non ci si può aspettare la perfezioneda un sistema che presenta errori di pa-rallasse. L’asse visivo difatti non corri-sponde con l’asse ottico, la pupilla nonè centrata sull’asse ottico e l’asse visi-

vo non passa attraverso il centro dellapupilla e del cristallino (Fig. 2.1). Diquesti difetti anatomici dell’occhiospesso non se ne ha la consapevolezzapoiché le immagini degli oggetti sonocomposte dalle immagini di innumere-voli punti luminosi contigui e, se anchequeste non sono otticamente perfette,risaltano nella loro parte più intensa. Siaggiunga che le osservazioni diurne so-no fatte generalmente con la pupilla ri-stretta, diminuendo gli effetti degli er-rori poiché agisce solo una parte limi-tatissima di tutto il sistema ottico.Lo studio aberrometrico dell’ottica del-l’occhio, stimolato dalle esigenze natein chirurgia refrattiva, non solo permet-te di analizzare la bontà del sistema

M. Zuppardo, S. Rossi

Fig. 2.1Imperfezioni dell’occhio umano.



ma, in fase di programmazione di unintervento di fotoablazione a scopo re-frattivo, consente di ridurre le aberra-zioni preesistenti o, nella migliore delleipotesi, di non introdurne delle nuove.

2.2 Concetto di aberrazione

Uno dei modi più semplici per inquadra-re il concetto di aberrazione è il seguen-te. Nei sistemi ottici, intendendo indica-re con questo nome qualunque mezzo,semplice o complesso, che influisce sulcammino dei raggi luminosi, può for-marsi un’immagine stigmatica, caratte-rizzata dalla corrispondenza «uno-a-uno» tra i punti dell’oggetto e i puntidell’immagine (riproduzione perfetta)oppure ci si può trovare in presenza diun’aberrazione ottica, che rappresentaqualsiasi deviazione rispetto all’immagi-ne stigmatica ideale (Fig. 2.2).

In quest’ottica anche le ametropie sonoaberrazioni, poiché l’oggetto e l’imma -gine retinica non hanno una corrispon-denza puntuale. La miopia, l’ipermetro -pia e l’astigmatismo sono le aberrazionipiù semplici, dette aberrazioni di bassoordine (Defocus e Astigmatismo).Quando l’immagine retinica assumeforme più complesse del semplice sfuo-camento si parlerà di aberrazioni di al-to ordine (HOA).Evidenziare le aberrazioni di basso ordi-ne è abbastanza semplice, difatti un esa-me rifrattivo convenzionale o un’autore-frattometria assolve bene a questa fun-zione. A volte, però, ci s’imbatte in casidove non è possibile raggiungere unabuona acuità visiva, o in pazienti cheriescono a leggere i 10/10 ma sostengo-no di non essere soddisfatti della loro vi-sione. Non tutti i 10/10 sono uguali(Fig. 2.3), in qualche caso le mire sonocircondate da immagini fantasma, aloni,

Fig. 2.2In alto: riproduzione perfetta; in basso: presenza diaberrazioni di alto ordine (HOA).

Fig. 2.3Non tutti i 10/10 sono uguali.

Capitolo 2 Le aberrazioni ed il loro significato clinico


distorsioni, che impoveriscono la qua-lità dell’immagine percepita. In questil’ottica dell’occhio è probabilmente af-fetta da altri difetti, non correggibili conlenti oftalmiche tradizionali. Per unostudio più completo dei difetti presentisi deve quindi ricorrere ad un esame ag-giuntivo, chiamato aberrometria, chemette in evidenza tutte le aberrazionidell’occhio studiando il fronte d’ondadell’intero sistema oculare.

2.3 Il fronte d’onda

Lo studio dei fenomeni ottici attraversol’ottica geometrica è di grande aiuto,anche se si basa su alcune approssima-zioni a scapito dell’esattezza delle af-fermazioni. Se volessimo esprimercicon rigore scientifico dovremmo espri-merci in termini di onde elettromagne-tiche e non di raggi. E’ ben noto che iraggi non esistono, e che rappresentanoin prima approssimazione la traiettoriadi propagazione della luce. Dal mo-mento che nella pratica di tutti i giornisi è più abituati a ragionare in terminidi raggi, «I raggi entrano nell’occhio e,dopo una serie di rifrazioni, vanno afuoco sulla retina», continueremo adavvalerci dell’ottica geometrica. Conquesta premessa il fronte d’onda, che ècostituito da una superficie continua dipunti che vibrano con la stessa fase,può essere considerato come la perpen-dicolare alla direzione di propagazionedei raggi (Fig. 2.4). In base alla forma

del fronte d’onda si hanno onde piane:il fronte d’onda è una retta (p.es. le on-de in mare aperto); onde circolari: ilfronte è una circonferenza (p.es. le on-de che si producono gettando un sassonell’acqua); onde sferiche: il fronted’onda è una sfera e le onde si propa-gano uniformemente nello spazio intutte le direzioni (p.es. le onde sonore equelle elettromagnetiche).In ottica il fronte d’onda è una superfi-cie, invece che una linea. Per descrive-re la propagazione di un’onda possia-mo quindi utilizzare sia il raggio che ilfronte d’onda. Il fronte d’onda emergente contiene insé tutte le proprietà del sistema otticoanalizzato ed è unico come l’improntadigitale. Ogni occhio ha il suo fronted’onda caratteristico, anche se le aber-razioni oculari aumentano all’aumenta-re del diametro pupillare, con l’età, va-riano al variare della distanza d’osser -

Fig. 2.4Il fronte d’onda geometrico.



vazione, sono influenzate dall’umor vi-treo, dalla morfologia della retina, ri-sentono dei cicli circadiani, della rota-zione dell’occhio e di altre variabili.L’aberrazione d’onda W (x, y) si dedu-ce abbastanza facilmente analizzandola deviazione del fronte effettivo rispet-to ad un fronte di riferimento ideale,centrato nel fuoco del sistema.In un occhio perfettamente emmetropei raggi paralleli provenienti dall’infini-to, o da un punto distante, convergonoperfettamente nella fovea. La tecnolo-gia del fronte d’onda, nell’aberrometrodi Hartmann-Shack, inverte la direzio-ne dei raggi creando virtualmente unasorgente di luce nella fovea: in questomodo si può osservare il fronte d’ondadi luce che emerge dall’occhio (Fig.2.5). Se l’occhio è perfettamente em-metrope con il punto remoto all’infini-to, la luce riflessa dalla fovea emergedall’occhio come un fascio perfetta-mente collimato di raggi paralleli ed ilfronte d’onda è ancora piano. In un oc-

chio miope i raggi emergenti convergo-no in un punto a distanza finita postodavanti all’occhio ed il fronte d’onda èsferico. Nell’occhio ipermetrope i raggiemergenti sono divergenti. Nell’astig-matismo i raggi assumono una traietto-ria differente nei diversi assi, mentrenelle aberrazioni d’ordine elevato si ca-ratterizzano per pattern del fronte d’on -da ancora più complessi (Fig. 2.6). Dopo aver ricavato l’intero fronte d’on -da dell’occhio l’aberrometro, attraver-so un successivo calcolo che prevedel’applicazione di forme matematichepiù complesse (polinomi di Zernike),estrae dal fronte d’onda totale le singo-le aberrazioni, con la loro incidenza re-lativa sul totale delle aberrazioni. L’a -

Fig. 2.5Sorgente virtuale sulla retina.

Fig. 2.6Aberrazioni e fronte d’onda.



nalisi delle singole aberrazioni ocularipuò essere eseguita attraverso altri pro-cedimenti matematici, come l’analisi diFourier che riorganizza gli stessi dati inun altro spazio, quello delle onde e del-la loro frequenza.

2.4 Rappresentazione delle aberrazioni

La rappresentazione quantitativa delleaberrazioni avviene utilizzando modellimatematici conosciuti come polinomidi Zernike. Il polinomio è la somma al-gebrica di più monomi che non sonotutti simili tra loro. Si dice grado delpolinomio, rispetto ad una lettera, il

massimo grado dei termini rispetto aquella lettera. Il monomio è un’espres-sione algebrica di un solo termine, ridu-cibile al prodotto di un numero (coeffi-ciente) e di una parte letterale.La forma che assume il fronte d’onda èottenuta dalla somma dei polinomi diZernike, ognuno dei quali descrive unacerta deformazione:

In base ai polinomi di Zernike, le aber-razioni sono descritte numericamente,classificate in ordini e rappresentate su-gli assi cartesiani, a due dimensioni o atre dimensioni (Fig. 2.7).

Fig. 2.7Rappresentazione grafica dei polinomi di Zernike.



La descrizione, ordine per ordine, è laseguente:• Ordine Zero = simmetria assiale (nes-

suna aberrazione).• 1° Ordine = aberrazione lineare corri-

spondente ad un TILT attorno all’as-se X o Y (Fig. 2.8).

• 2° Ordine = DEFOCUS, focus shift odefocalizzazione sferica e ASTIG-MATISMO.

• 3° Ordine = COMA, trifoglio o astig-matismo triangolare con base lungol’asse X o Y, alla curvatura di Petzval ocurvatura di campo e alla distorsione.

• 4° Ordine = ABERRAZIONE SFE-RICA, pattern complessi.

• 5° e Ordini superiori = aberrazioniirregolari, hanno un ruolo significati-vo solo a pupilla estremamente dila-tata (p.es. aberrazione sferica del 5°ordine, coma lineare, aberrazionesferica obliqua, coma ellittico, cur-vatura di Petzval + l’astigmatismo,distorsione).

2.5 Aberrazioni ed aberrometri

Come anticipato, per l’analisi del fron-te d’onda emergente, gli aberrometriattualmente in uso, si basano su princi-pi diversi. Il Sistema di Hartmann-Shack è, tra gliaberrometri, il più diffuso. Questo stru-mento, che utilizza il principio della ri-flessione verso l’esterno, invia un fron-te d’onda piano ad incidere sull’occhio.Il fascio riflesso, che contiene tutte leinformazioni sulle aberrazioni oculari,attraversa un obiettivo simile ad un oc-chio composto di un insetto, compostoda un sistema di lenti (sensore di Hart-mann-Shack) che scompongono il fa-scio principale in tanti fasci separati(Fig. 2.9), producendo immagini multi-ple dello stesso spot retinico delle qualiè misurata la pendenza. Una videoca-mera registra ogni deviazione, il com-puter la analizza e restituisce l’imma -gine del fronte d’onda. A questo punto

Fig. 2.8

No Aberrazioni Tilt direzione X Tilt direzione Y



gli algoritmi interni all’aberrometroestraggono dal fronte d’onda totaleogni singola aberrazione, seguendo leregole dettate da Zernike. Utilizzandolo stesso principio di Hartmann-Shack,è possibile inserire all’interno dell’a-berrometro le lenti adattive, cioè dellelenti in grado di trasformarsi per gene-rare un fronte d’onda complementare,o un pattern di ablazione per il laser, fi-nalizzato all’annullamento o riduzionedelle aberrazioni oculari.Nel Sistema di Tscherning, che utilizzail principio dell’immagine retinica, sigiunge a conclusioni al sistema di Hart-mann-Shack. In questo caso, però, il fa-scio di radiazione incidente proietta unreticolo sulla retina (Fig. 2.10). Una vi-deocamera registra ogni deformazionedel reticolo riflesso, lo confronta conquello incidente e ricostruisce il fronted’onda. Anche in questo caso i polino-mi di Zernike mettono in evidenza ognisingola aberrazione del sistema oculare.

Il Sistema di Tracey prevede l’utilizzodi una serie di spot che sono inviati nel-l’occhio con una traiettoria di scanninga raggiera (Fig. 2.11). Lo strumento registra la proiezione diquesti spot sulla retina e ricostruisceuna rappresentazione grafica della di-stribuzione retinica degli spot. In basea tale diagramma retinico lo strumentoelabora una mappa refrattiva totale del-l’occhio ed una mappa di distorsionedel fronte d’onda.Fig. 2.9

Sensore di Hartmann-Shack.

Fig. 2.10Principio dell’immagine retinica.

Fig. 2.11Principio di Tracey.



Il Sistema di Scheiner, a Scansione(Slit Skioloscope), utilizza il principiodella refrattometria aggiustabile ed as-somiglia per molti versi all’esame inschiascopia (Fig. 2.12). Il sistema ese-gue una scansione su un numero estesodi punti e, a differenza degli altri siste-mi, il rapporto tra la sorgente di radia-zione e la componente riflessa è 1:1.Questo aberrometro fa un’analisi moltoaccurata dell’ottica oculare, ad alta ri-soluzione su 1440 punti, con insegui-mento dell’occhio. L’ultima versione,che integra diversi strumenti, dà unarappresentazione del fronte d’onda to-tale, di quello corneale e del fronted’onda interno. Il diametro pupillare dianalisi è modificabile, ciò rappresentaun aiuto importante per la comprensio-ne delle aberrazioni presenti nell’oc-chio ai diversi livelli di luminanza.

2.6 Le aberrazioni oculari

Se si vuole realizzare un mezzo otticoprivo di qualsiasi difetto, si scopre che,

proprio per la differenza di camminoottico che i raggi luminosi compionoper andare a formare l’immagine, lecose non stanno come dice l’ottica geo-metrica. Abbiamo già evidenziato co-me per i nostri scopi non è utile riferir-ci all’ottica ondulatoria, ma osservandoi fenomeni ottici con l’ottica geometri-ca non possiamo esimerci dal fare alcu-ne osservazioni:• Non è vero che tutti i raggi di luce

che emergono da uno stesso puntooggetto vanno a concentrarsi in ununico punto immagine, ma vanno afocalizzarsi in punti diversi a secon-da dei cammini ottici percorsi.Questi scostamenti rispetto alle rego-le dell’ottica geometrica prendono ilnome di «aberrazioni monocromati-che», in quanto si manifestano siacon la normale luce bianca (policro-matica) che con la luce ad una solalunghezza d’onda (monocromatica).Se le aberrazioni monocromatiche siriferiscono ad oggetti puntiformi po-sti sull’asse ottico prendono il nomedi «aberrazioni assiali», mentre se siriferiscono ad oggetti estesi, o in ognicaso non posti sull’asse ottico, si defi-niscono «aberrazioni extrassiali».

• Non è vero che l’indice di rifrazione diun qualsiasi mezzo ottico è costante,ma esso varia a seconda della lunghez-za d’onda della radiazione incidente.In questo caso parleremo di «aberra-zioni cromatiche», che si manifesta-no in tutti i sistemi che utilizzano lanormale luce bianca o policromatica.

Fig. 2.12Principio della refrattometria aggiustabile.



La Tabella 2.I riassume i concetti appe-na esposti.La cornea è il mezzo ottico principaledell’occhio e gioca un ruolo fondamen-tale sulla formazione del fronte d’onda.Essa rappresenta circa il 70% del con-tributo diottrico dell’occhio alla forma-zione dell’immagine retinica. Qualsiasialterazione della superficie corneale in-fluisce fortemente sulla formazione del-l’immagine retinica stessa, facendo per-dere qualità alla visione. Le aberrazioni più studiate e probabil-mente più significative, che degradano

l’ottica dell’occhio appartengono al 2°,3° e 4° ordine (secondo la classifica-zione di Zernike) e sono riassunte nellaTabella 2.II. L’unità di misura che lequantifica è l’RMS (Root Mean Squa-re), espressa in micron, come sposta-mento rispetto al fronte d’onda ideale.

DEFOCUS (2° ORDINE)

Le aberrazioni più semplici e abitualisono quelle di 2° ordine: miopia, iper-metropia e astigmatismo (ametropie).Esse producono uno sfuocamento, sim-metrico o asimmetrico, dell’immagineretinica (Fig. 2.13). Si correggono conlenti da occhiali, lenti a contatto, condifferenti metodiche di chirurgia refrat-tiva non personalizzate o, nelle ametro-pie elevate, con IOL fachiche.

COMA (3° ORDINE)

L’aspetto caratteristico «a cometa» del-l’immagine retinica (Tab. 2.II) dà il no-me a quest’aberrazione, che appartieneal 3° ordine di Zernike. Il fronte d’onda èmolto deformato, e la sua mappa appare

Fig. 2.13Defocus.

Tabella 2.I

ABERRAZIONI OTTICHE

Tabella 2.II

LE ABERRAZIONI

PIU ̓SIGNIFICATIVE PER L̓OCCHIO



come divisa in due parti (Fig. 2.14): unarossa (elevazione) ed una blu (depressio-ne). Il coma dipende dall’ampiezza deldiaframma, che nell’occhio è costituitodalla pupilla. Esso è molto disturbante efa perdere linee d’acuità visiva, crea im-magini fantasma e sdoppiamento (Fig.2.15). E’ sempre presente nel cheratoco-no, negli astigmatismi asimmetrici e co-me conseguenza di ablazioni decentratecon il laser ad eccimeri. Si può anche os-servare in seguito a trapianto di cornea,nel caso di lenti intraoculari decentrate ein tante patologie che deformano la su-perficie corneale. Gli occhiali o le lenti acontatto morbide non sono in grado digarantire una visione di qualità e in que-sti casi la correzione è spesso difficile.Più indicata è la correzione con lenti a

contatto fisicamente rigide, con ablazio-ni personalizzate con il laser ad eccime-ri, o con tecniche chirurgiche combinate.

ABERRAZIONE SFERICA (4° ORDINE)

E’ un’aberrazione del 4° ordine. Lamappa del fronte d’onda presenta un’e-levazione sia centrale che periferica. Lamappa tridimensionale mostra l’aspettotipico «a sombrero», il cappello tipicodei messicani (Fig. 2.16). Tutte le su-perfici sferiche danno luogo ad aberra-zioni sferiche, solo le superfici aplanati-che, dove il potere diottrico è uguale inogni punto, le radiazioni vanno a fuoconello stesso punto. E’ meno disturbanterispetto al coma (che fa perdere linee diacuità visiva) e non crea immagini fan-tasma o sdoppiamenti. L’aberrazionesferica ha come impatto sulla visioneuna perdita di sensibilità al contrasto. L’occhio umano normale è affetto daaberrazione sferica. Essa è leggermentepositiva e di circa 1 diottria alla massi-ma dilatazione pupillare (Millodot,1978). L’aberrazione sferica fisiologicaè utile, perchè permette all’occhio diavere più profondità di fuoco e di cam-po. A tenere il suo valore contenutoconcorrono la cornea (che si appiattisceverso la periferia), il cristallino (chepresenta un minor indice di rifrazioneperiferico). Durante l’accomodazionela pupilla va in miosi, la porzione cen-trale del cristallino diventa molto più

Fig. 2.14Mappe del coma.

Fig. 2.15Coma.

Coma direzione X Coma direzione Y



curva rispetto alla periferia e quindil’aberrazione sferica tende a negativiz-zarsi (Fig. 2.17).L’aberrazione sferica dipende sempreda tre fattori:1. Dalla forma della superficie del mez-

zo ottico (cornea e cristallino).2. Dal diaframma (diametro pupillare).3. Dalla lunghezza d’onda della radia-

zione incidente.Nell’aberrazione sferica positiva i rag-gi marginali (m) vanno a fuoco primarispetto ai raggi più vicini all’asse otti-co (p=parassiali). Questo tipo di aber-razione è anche detta sottocorretta. Puòessere misurata in diottrie lungo l’asseottico (longitudinale), o in termini diampiezza del disco di confusione (tra-sversale), raccolto su uno schermo po-sto nel fuoco parassiale. Per i nostri

scopi diremo subito che ci interessa l’a -berrazione sferica longitudinale ASL(in inglese LSA), che misureremo indiottrie lungo l’asse ottico. L’aberrazio -ne sferica è corretta quando tutti i raggivanno a fuoco nello stesso punto, men-tre è negativa (o ipercorretta) quando iraggi parassiali vanno a fuoco prima ri-spetto a quelli marginali (come avvienedurante l’accomodazione) (Fig. 2.18).

CorneaL’aberrazione sferica longitudinale del-la cornea è positiva.Il profilo corneale gioca un ruolo moltoimportante sull’aberrazione sferica to-tale dell’occhio. Ogni volta che si alte-ra questo profilo, come avviene nellachirurgia corneale, in chirurgia refratti-va e nell’ortocheratologia, l’aberrazio -ne sferica si modifica.La sezione corneale tipica è un’ellisseprolata, costituita da una parte centrale(apice) con un progressivo appiatti-mento verso la periferia. Il Raggio Api-cale (vertice della conica), può esseredefinito in termini di cerchio avente lostesso raggio di curvaturaIl Fattore di Forma, rappresenta la va-riazione di curvatura dall’apice verso laperiferia, e definisce il grado di asferi-cità. Il Fattore di Forma può essere de-finito in diversi modi: • Fattore di Forma: p e SF.• Eccentricità: e.• Coefficiente di Asfericità: Q. Il termine più diffuso è Q, e si ricavadai topografi di ultima generazione o

Fig. 2.16Mappe 2D e 3D dell’aberrazione sferica.

Fig. 2.17Aberrazione sferica.



dall’Orbscan II. Q = 0 (cerchio)-1<Q < 0 (ellisse prolata)Q = -1 (parabola)Q < -1 (iperbole)Q > 0 (ellisse oblata)

La cornea dell’occhio normale, comeanticipato, è un’ellisse prolata dove ilvalore di Q è negativo, compreso tra 0 e-1. Il valore del Q corneale nella popo-lazione media è di -0,3 ed esiste una re-lazione che lega il coefficiente di asferi-cità (Q) e l’aberrazione sferica longitu-

dinale indotta (ASL) a seconda del dia-metro pupillare.Il profilo corneale può diventare oblatodopo un trattamento miopico con il la-ser ad eccimeri. In questo caso il Q di-venta positivo (ellisse oblata) inducen-do un aumento dell’aberrazione sferi-ca, che diventa ancora più positiva (sot-tocorretta) (Fig. 2.19). Viceversa, nel-l’ablazione ipermetropica, l’aberrazio -ne sferica cambia di segno e da positiva(occhio normale) diventa negativa.Durante l’accomodazione, quando ilcristallino diventa molto più curvo nella

Fig. 2.18Aberrazione sferica positiva, corretta e negativa.

Aberrazione SfericaLongitudinale

POSITIVA(sottocorretta)

Aberrazione SfericaLongitudinaleCORRETTA


NEGATIVA(ipercorretta)

PIC

PIC

PIC



superficie anteriore, l’aberrazione sferi-ca da positiva diventa negativa. Alcuniricercatori clinici stanno applicando leconoscenze attuali, sulla variazione del-l’aberrazione sferica durante l’accomo -dazione, con l’obiettivo di correggere lapresbiopia.

CristallinoIl cristallino è composto da due super-fici asferiche. Il suo potere medio è di21 diottrie (rappresenta circa il 30%del potere totale dell’occhio), e generaaberrazione sferica longitudinale ne-gativa (Fig. 2.20).

L’aberrazione sferica totale dell’occhioè leggermente positiva, e deriva dalcontributo della cornea (+) e del cri-stallino (-).

Il ruolo della pupillaIl diametro pupillare è l’elemento cheaccomuna, ad eccezione delle aberra-zioni cromatiche, tutte le aberrazioniche possono degradare l’ottica dell’oc-chio (Fig. 2.21). Con la pupilla stretta idifetti ottici sono trascurabili, ciò è va-lido sia negli strumenti ottici che nel-l’occhio. Due esempi possono chiarirequesto tema: come mai le macchine fo-

Fig. 2.19L’aberrazione sferica aumenta dopo chirurgia laser per miopia.

Fig. 2.20Aberrazione sferica negativa del cristallino.


POSITIVA(sottocorretta)

dopo trattamento laser per miopa


NEGATIVADEL CRISTALLINO

PIC

PIC

Fc FI FP



tografiche usa-e-getta non hanno lamessa a fuoco e le fotografie sono sem-pre nitide? Perchè il diaframma dell’o-biettivo è fisso e molto stretto. In questo modo si utilizza solo una por-zione molto piccola della lente-obietti-vo, aumenta la profondità di campo edi fuoco. Per quanto riguarda l’occhioè classico l’esempio del foro stenopei-

co che riduce tutte le aberrazioni, an-che quelle di basso ordine (2° ordine =ametropie). Con la pupilla ampia aumenta la criti-cità nella visione crepuscolare e nottur-na. Nei giovani, che hanno una pupilla dibase più ampia, anche la visione diurnapuò risultare disturbata.

Fig. 2.21Le aberrazioni aumentano all’aumentare del diametro pupillare.

Capitolo 3

Aberrometria nella chirurgia refrattiva


L’occhio umano è un sistema ottico chepresenta numerose aberrazioni cioè al-terazioni della perfetta proiezione deiraggi luminosi sulla retina in grado didisturbare l’immagine ed in alcuni casilimitare la capacità di vedere. La loroconoscenza ci consente di valutare ilruolo che assumono nella quantità equalità della visione ed in base alle lorocaratteristiche ci può orientare verso lascelta di trattamenti personalizzati.La chirurgia refrattiva cerca di correg-gerle attraverso i trattamenti sferici, ci-lindrici, asimmetrici, asferici. Con leaberrazioni di basso ordine, come lamiopia, l’ipermetropia e l’astigmati -smo, si raggiungono buoni risultati contutti i sistemi laser, indipendentementedalle metodiche chirurgiche, PRK oLASIK. Ormai l’esperienza insegnache attraverso esami preoperatori accu-rati e non oltrepassando alcuni limitistrutturali imposti dalla cornea, è possi-bile garantire risultati ottimali ad unagran parte della popolazione ametrope.L’argomento si complica quando ci sitrova alla presenza di aberrazioni di altoordine, nelle quali le strategie di «nor-malizzazione ottica» dell’occhio preve-dono la personalizzazione, o customiz-zazione, dell’intervento. Le aberrazioni

di ordine elevato rappresentano, in uncampione medio di popolazione, circail 17% dell’errore aberrometrico totale(Williams, 2000). La correzione delleaberrazioni di ordine elevato permettel’incremento dell’acuità visiva e dellasensibilità al contrasto alle alte fre-quenze spaziali.

Ma cosa s’intende per customizzazione?Alcune definizioni possono meglioesprimere il concetto:

1. «Costruire, alterare, oppure adattarea specifiche caratteristiche o neces-sità individuali» - (Webster’s NinthNew Collegiate Dictionnary, 2000).

2. «Ottimizzare il sistema ottico dell’oc-chio attraverso l’uso di vari tratta-menti sferici, cilindrici, asferici edasimmetrici basati sull’anatomia,sull’ottica e sulle esigenze e preferen-ze del singolo paziente» - (MacRaeSM. J Cataract Refract Surg, 2000).

Lo scopo dei trattamenti personalizzatiè quindi di correggere le ametropie eridurre il più possibile le aberrazioni diordine superiore così da migliorare ilrisultato rifrattivo e raggiungere un au-

M. Zuppardo, E. Cantera



mento della capacità di risoluzione vi-siva con un significativo miglioramen-to della qualità della visione. Questoobiettivo non è rivolto solo agli occhinormali ma anche a quelli in cui sonopresenti condizioni patologiche comeper esempio cicatrici o complicanze le-gate ad una pregressa chirurgia refratti-va. In ogni caso l’ablazione personaliz-zata richiede un maggior controllo eduna maggiore precisione di mappaturapreoperatoria delle aberrazioni e di tut-ti gli aspetti chirurgici tra i quali è fon-damentale un corretto allineamento.Per ottenere un duraturo miglioramen-to visivo con una correzione persona-lizzata è necessario che i valori delleaberrazioni dell’occhio siano relativa-mente stabili.Le aberrazioni risentono di molte va-riabili di cui bisogna tener conto primadi consigliare un trattamento persona-lizzato. Queste possono essere legateall’età, all’accomodazione, alla pre-sbiopia, alla refrazione, al diametro pu-pillare, allo spessore ed al diametrocorneale. Altri elementi sono la profon-dità della camera anteriore, la formadel cristallino, la lunghezza assiale masoprattutto la topografia corneale e lamisura del fronte d’onda.L’età del paziente è un fattore impor-tante per impostare un trattamento ri-frattivo personalizzato in quanto sap-piamo che con l’andare del tempo lavisione subisce un deterioramento conun aumento significativo delle aberra-zioni, generalmente attribuibile ai cam-

biamenti della cornea e del cristallinoUna parte delle aberrazioni elevate del-l’occhio cambiano con l’accomodazio -ne anche se in misura diversa da sog-getto a soggetto e un profilo di ablazio-ne personalizzato costruito per un de-terminato stato accomodativo perde divalidità quando c’è un cambiamentosensibile dell’accomodazione, quindicorrezioni messe a punto per lontanonon sono valide per vicino e viceversa.Le correzioni che riducono le aberra-zioni ottiche presenti nell’occhio au-mentano la risoluzione dell’immaginemigliorando l’acuità visiva e la sensibi-lità al contrasto, gli occhi che ne trag-gono maggiori benefici sono quelli connumerose aberrazioni importanti.Realisticamente, cosa ci si può aspetta-re dalla personalizzazione del tratta-mento? Si vuole raggiungere una «su-per-visione»? Una visione perfetta?Eliminare tutte le aberrazioni? Ottene-re un profilo corneale perfetto? O unfronte d’onda perfetto?La cornea è un’entità biomeccanicacomplessa (Fig. 3.1), a più strati, nonomogenea. L’aspetto finale che assumedopo la chirurgia refrattiva dipende es-senzialmente dal profilo di ablazione,dai processi riparativi e da come la cor-nea risponde biomeccanicamente ad uncambiamento nella sua struttura, so-prattutto con la creazione del flap nellaLASIK, che altera la tensione tra le la-melle.In base a queste variabili individuali, ilpiù delle volte fuori controllo, si può da

Capitolo 3 Aberrometria nella chirurgia refrattiva


subito rispondere che l’eliminazionetotale delle aberrazioni non è un obiet-tivo raggiungibile, la loro riduzione èinvece possibile. La biomeccanica mo-dula sia la forma della cornea sia l’a -spetto del fronte d’onda, quindi è moltoimprobabile raggiungere target presta-biliti. Ciò che invece si può fare, oltre aridurre le aberrazioni, è non introdurnedelle nuove dovute all’atto chirurgico. Non è semplice, quindi, parlare diaberrometria nella chirurgia refrattiva.Esistono troppe variabili: fisiologichedella cornea, strumentali, di calcolo, diapproccio chirurgico e nella rispostaindividuale. Allo stato attuale delle co-se si procede con molta prudenza, conaspettative realistiche dettate dall’espe-rienza, utilizzando la migliore tecnolo-

gia disponibile che ci consente di vi-sualizzare e quantificare le aberrazionidell’intero sistema ottico con gli aber-rometri o della sola superficie cornealeanteriore con i topografi corneali.L’aspetto tecnologico assume un’im-portanza primaria, perchè c’è bisognodi strumenti molto sofisticati e costan-temente aggiornati. La varietà delle op-zioni disponibili sul mercato imponeuna serie d’interrogativi, tra i quali:1. Quale aberrometro scegliere per gli

esami diagnostici?2. Quale algoritmo utilizzare per l’ana -

lisi delle aberrazioni? Zernike o Fou-rier?

3. Quale fronte d’onda considerare: iltotale o quello corneale?

4. Esiste una corrispondenza reale trala diagnostica e la chirurgia?

5. Che tipo di laser ad eccimeri utiliz-zare?

6. Quale metodica: LASIK o PRK?7. Quale zona ottica deve avere il trat-

tamento?8. Che tipo di terapia farmacologica

nel post-operatorio?

3.1 Scelta dell’aberrometro

Nella chirurgia refrattiva personalizzata,la scelta dell’aberrometro è di grandeimportanza. I sistemi in uso sono diversiper principio e per quantità di informa-zioni in grado di raccogliere.Storicamente è interessante ricordareche nel 1894 Tscherning costruisce il

Fig. 3.1La cornea è un’entità biomeccanica.

William Joseph Dupps, M.D., Ph.D.



primo aberroscopio, nel 1900 Hartmanncostruisce il sensore del fronte d’onda,nel 1977 Howland misura aberrazionicromatiche dell’occhio umano tramiteun aberroscopio a cilindro incrociato enel 2000 Molebny valuta il processo diaccomodazione dinamica con un aber-rometro.

In sintesi i sistemi principali, attual-mente in uso sono:1. Sistema di Hartmann-Shack (princi-

pio della riflessione verso l’esterno).2. Sistema di Tscherning (principio

dell’immagine retinica).3. Sistema di Tracey (principio della

proiezione retinica).4. Sistema di Scheiner (principio della

refrattometria aggiustabile).Il sistema di Hartmann-Shack è il piùdiffuso, non per questo privo di limita-zioni strumentali. Il numero dei puntiesaminati, ad esempio, ne costituisceun limite. Altri sistemi eseguono analisi più accu-rate, ma l’acquisizione dell’esame èpiù complessa (tempi lunghi, movi-menti oculari, messa a fuoco della miraecc.). In presenza di aberrazioni di bas-so ordine il problema non si pone, maall’aumentare della complessità delfronte d’onda la differenza tra gli stru-menti può avere il suo peso. Dovendo ridurre aberrazioni di alto or-dine, questi strumenti ipotizzano unpattern di ablazione specifico, che saràquanto più accurato quanto maggiore èla fedeltà dei dati raccolti.

3.2 Ablazione personalizzata e algoritmi

I passaggi fondamentali nella correzio-ne personalizzata delle aberrazioni pre-vedono l’acquisizione dei dati, la rico-struzione del fronte d’onda, il calcolodel profilo di ablazione ed il rilasciodell’energia emessa dal laser a livellodella cornea. Per la ricostruzione delfronte d’onda il sistema di Hartmann-Shack (conosciuto anche come centroi-di) è largamente il più diffuso.Gli algoritmi di Zernike o di Fourier(Fig. 3.2) sono due metodi primari, dueprocedimenti matematici, attraverso iquali è possibile processare gli stessidati per ottenere la mappa del fronted’onda.Per ricostruire pattern complessi il me-todo di Fourier implica l’uso di una se-rie d’onde del seno. La trasformata diFourier utilizza un algoritmo matema-tico di analisi armonica che divide il si-

Fig. 3.2Fourier e Zernike.



stema visivo in onde del seno di fre-quenza crescente. La somma di questeonde crea la descrizione dell’interofronte d’onda. La costruzione di un’on-da complessa con onde del seno è chia-mata Sintesi di Fourier. La scomposi-zione d’onde complesse in componentidel seno è chiamata Analisi di Fourier.Per il processo noto come analisi delfronte d’onda, un pattern complesso èscomposto in onde del seno.I polinomi di Zernike sono una diversadescrizione matematica delle aberra-zioni ottiche che divide un fronted’onda complesso in forme specifichee semplici. La familiarità con le aberra-zioni di basso ordine nella clinica otti-ca rende questo sistema una scelta na-turale per le applicazioni diagnostichedell’analisi del fronte d’onda. Le ame-tropie sferiche (defocus), l’astigmati -smo e l’aberrazione sferica sono quan-tificate in ordini di Zernike, però esi-stono limitazioni che sono la conse-guenza dell’uso di un sistema basatosulle coordinate polari. Negli aberro-metri comuni, gli ordini di Zernike so-no spesso limitati al sesto ordine, ciòappare inadeguato in chirurgia refratti-va per descrivere fronti d’onda com-plessi. In presenza di cheratocono, adesempio, la quantità di errore nella ri-costruzione del fronte d’onda è signifi-cativa.Nel sistema di Hartmann-Shack tutti icentroidi sono raccolti simultaneamen-te. In occhi molto aberrati alcuni puntipossono sovrapporsi e può risultare

difficile assegnare una collocazioneesatta al punto rispetto a quello di rife-rimento. L’analisi di Fourier, invece, includeogni centroide e non richiede dati adia-centi per sviluppare l’analisi. In ognicaso, nei fronti d’onda più complessi,si perde una certa quantità di informa-zione, che si spera di poter recuperareacquisendo più esami per farne succes-sivamente la media (l’errore aumenta).In sintesi si può affermare che esistonopunti di forza e di debolezza sia nell’a-nalisi di Zernike che in quella di Fou-rier. Tuttavia la migliore risoluzione diforme complesse con la trasformata diFourier suggerisce che forse potrebbeessere un’opzione più utile nel tratta-mento di occhi con aberrazioni d’altoordine.E’ probabile che l’unione di un aberro-metro che utilizza il principio della re-frattometria aggiustabile (Slit Skiolo-scope), che fa un’analisi molto accura-ta dell’ottica oculare con un rapporto di1:1 tra la sorgente di radiazione e lacomponente riflessa, insieme all’anali-si di Fourier possa fornire la migliorerisoluzione possibile del fronte d’onda.Ma c’è da chiedersi: ma i laser ad ecci-meri attuali sono abbastanza precisi perpoter ablare pattern complessi sullacornea? Con quale accuratezza?L’argomento è troppo complesso peressere affrontato in queste righe, tutta-via in linea teorica il laser più adeguatodovrebbe avere uno spot dinamico adampiezza variabile, frequenza di abla-



zione elevatissima ed un eyetrackersenza tempi di latenza, con il controllototale di tutti i movimenti oculari.

3.3 Fronte d’onda totale o corneale

Una mappa di aberrazione è simile allamappa topografica utilizzata per descri-vere la superficie corneale ma a diffe-renza di quest’ultima non descrive lacurvatura di una superficie fisica maesprime la differenza tra un fronte d’on -da di luce ed uno di riferimento.L’ablazione corneale personalizzata sulfronte d’onda totale prevede una modi-fica del profilo corneale basata sui datirelativi alle aberrazioni totali presentinel sistema oculare. Quindi se le aber-razioni sono interne, per compensarle,la cornea dovrà assumere un profilo«aberrato». E’ un concetto che crea unampio dibattito nell’ambiente scientifi-co internazionale perchè ci si domandase sia corretto «deformare» un profilocorneale normale. E poi, all’insorgeredella cataratta, che tipo di IOL si potrà

inserire dietro ad una cornea anomala?Sono dubbi più che legittimi che im-pongono un gran rigore scientifico. E’pur vero, però, che la cornea è il mezzoottico con maggiore valore diottricodell’occhio (circa il 70%) ed è moltoimprobabile che le aberrazioni presentiin tutto il sistema siano solo interne.Ormai è buona regola, prima di proce-dere all’ablazione personalizzata, rica-vare sia il fronte d’onda totale con l’a -berrometro, sia il fronte d’onda cornea-le con il topografo. In questo modo di-venta più semplice identificare la fontedelle aberrazioni e quindi procedere diconseguenza. Il più delle volte le aber-razioni sono corneal i , quindil’ablazione guidata dal fronte d’ondatotale non pone particolari problemati-che d’approccio concettuale (Fig. 3.3).A volte capita che le aberrazioni sianoeffettivamente interne, causate da unnon corretto posizionamento di unalente intraoculare, oppure dalla formadella IOL stessa (lenti sferiche introdu-cono aberrazione sferica). I decentra-menti più critici possono dar luogo ad

Fig. 3.3Fronte d’onda totale. Solo aberrazioni di alto ordine; topografico.



aberrazioni di terzo ordine (coma), inquesto caso, se possibile, si intervienesulla lente riposizionandola.Altre vie di pensiero preferiscono agiresul fronte d’onda corneale, in questi ca-si si parla di ablazione personalizzataguidata dal topografo (Topo-Link), cheipotizza una superficie corneale posto-peratoria ideale e si pone l’obiettivo diregolarizzare il profilo corneale ante-riore (Fig. 3.4). Storicamente va ricor-dato che nel 1996 fu realizzato un pro-gramma di ablazione personalizzata to-pografico-altimetrica in grado di dialo-gare con un laser ad eccimeri a flyingspot. Nel 1999 Seiler ha eseguito la pri-ma ablazione personalizzata con un si-stema di misurazione del fronte d’ondadi Tscherning, nel 2000 Marguerite McDonald ha utilizzato per la prima voltaun topografo corneale ed un aberrome-tro, elaborando una specie d’improntadigitale dell’occhio umano. Sempre nel2000 Knorz e Neuhann hanno eseguitoi primi interventi di LASIK a guida to-pografica per miopia ed astigmatismo.Per l’ablazione con il Topo-Link ci si

riferisce ai dati refrattivi e topograficidell’occhio esaminato. Il link topogra-fico è indicato negli astigmatismi irre-golari, nelle ablazioni decentrate, nelleisole centrali, negli astigmatismi post-cheratoplastica, nei ritrattamenti e nelleopacità corneali.

3.4 Corrispondenza tra diagnosticae chirurgia

Tra le molte variabili sin qui incontrate,che rendono complessa la programma-zione di un intervento personalizzato,ne esistono alcune molto insidiose.Quando si eseguono gli esami diagno-stici con l’aberrometro il paziente è se-duto e fissa la mira appoggiato alla men-toniera dello strumento. Durante la chi-rurgia con il laser ad eccimeri il pazienteè invece sdraiato e fissa una mira davan-ti a sé.La differenza di rotazione tra il processodiagnostico ed il trattamento laser puòessere superiore ai 10°, inclusi i movi-menti naturali dell’occhio quando cam-bia l’orientamento della testa a causadella gravità. E’ stato calcolato che uncattivo allineamento rotazionale del pat-tern di ablazione di α = 5°, porta ad unasottocorrezione del cilindro di circa il17% (sin2α x 100%). E’ pratica comuneche, negli astigmatismi elevati, bastaruotare di pochi gradi la lente cilindricasull’occhialino di prova e la visione siimpoverisce notevolmente. Quindi ilproblema del cattivo allineamento rota-

Fig. 3.4Topo-Link.



zionale non è soltanto la sottocorrezionema anche, e soprattutto, la perdita di li-nee di acuità visiva. Il cattivo allinea-mento torsionale medio è di 3,7°(80%>2°, 14%>5°). Per ovviare a que-sto inconveniente i sistemi (laser + sta-zione diagnostica) più recenti hanno lapossibilità di riconoscere l’iride. La re-gistrazione digitale dell’iride si basa sul-l’immagine delle strutture più fini dell’i-ride (angolo di risoluzione +/- 0,35°).Questa registrazione digitale dell’iride(Fig. 3.5) è utilizzata per identificare lecicloduzioni dell’occhio e conseguente-mente per compensare qualsiasi rotazio-ne dell’occhio, attorno all’asse antero-posteriore, che può verificarsi tra gliesami diagnostici ed il trattamento laser,svolto in posizione orizzontale. Considerando che sulla terra esistono10 miliardi di persone o 20 miliardi di

occhi, la probabilità che due occhi di-versi possano essere considerati ugualiè quasi nulla: 1 su 3.49324 . La stessaregistrazione digitale dell’iride puòcompensare anche lo spostamento delcentro pupillare durante gli esami dia-gnostici e la chirurgia. Il principio sibasa sulla ricerca del bordo pupillarealle diverse dilatazioni (risoluzione 25µm). Lo spostamento medio del centropupillare è di 200 µm (max = 600 µm).Durante l’aberrometria il centro pupil-lare rappresenta la base per il patternd’ablazione. Poiché il diametro pupil-lare cambia tra la diagnostica (dilatato)e la chirurgia (non dilatato), la non per-fetta collimazione tra i due centri pu-pillari potrebbe indurre errori di paral-lasse importanti (Fig. 3.6).Alcuni aberrometri, per eseguire l’esa -me, non prevedono la dilatazione pu-

Fig. 3.5Immagine digitale dell’iride.

Fig. 3.6Spostamento del centro pupillare tra la diagnosi e lachirurgia.



pillare. Ma, per non essere limitati conil design della zona ottica, è importanteavere misure reali (e non interpolazionimatematiche) del fronte d’onda perife-rico, senza considerare che l’analisi apupilla dilatata consente di approfondi-re lo studio delle aberrazioni di alto or-dine del sistema ottico del paziente invisione notturna. Con la tecnologia più recente, quindi,quando il paziente si sdraia sul lettinodel laser per ricevere il trattamento, ilsistema riconosce subito l’iride e si al-linea perfettamente con l’immagine re-gistrata durante l’esame aberrometrico.

3.5 Laser ad eccimeri da utilizzare

I laser ad eccimeri oggi ci forniscono lebasi tecnologiche per effettuare abla-zioni di tutte le forme, tra le strategie diablazione sono da preferire i sistemi aspot variabile, con il profilo del fascio«gaussiano tronco» (Fig. 3.7). Questo profilo unisce i vantaggi del fa-scio a sommità piatta, dove il livello dienergia è costante su tutta la superficie esuperiore al valore di soglia per ablazio-ni fredde, ai vantaggi del fascio gaussia-no, che crea superfici di ablazione piùsmusse.Poiché la quantità di ablazione varia inrelazione all’idratazione del tessutocorneale, la velocità di ablazione, chedipende dalla frequenza, dalla quantitàdi ablazione per impulso e dal diametrodello spot, gioca un ruolo importante e

deve essere molto elevata.Un’altra caratteristica necessaria e im-prescindibile, per le ablazioni persona-lizzate, è l’eyetracker. Questo disposi-tivo all’infrarosso è in grado di «cattu-rare» l’occhio ed inseguirlo nei suoimovimenti, non solo X e Y ma anche Z(fuoco). L’ideale è un eyetracker dina-mico con il riconoscimento dell’iride,dall’elevata frequenza, con tempi discanning e reazione molto veloci (tem-po reale?) (Fig. 3.8).

Fig. 3.7Profilo «gaussiano tronco».

120 mJ

70 mJ

Fig. 3.8Eyetracker multidimensionale.



3.6 PRK o LASIK?

Nel trattamento delle aberrazioni dibasso ordine non elevate (miopia, iper-metropia e astigmatismo), non esistonodifferenze significative a lungo terminetra la LASIK e la PRK. Nell’immediato postoperatorio, la per-centuale degli occhi che raggiungono i10/10 è, per ovvie ragioni, superiorenei pazienti trattati con il metodo LA-SIK piuttosto che con la PRK. Alla presenza di aberrazioni di ordineelevato (HOA), la scelta della metodicaimpone riflessioni più approfondite. Laquantità di tessuto ablato, riferito soloalle HOA, può essere molto piccola,nell’ordine di pochi micron e sia laPRK che la LASIK presentano limitidifficilmente superabili.

Nella PRK personalizzata, l’iperplasiaepiteliale è uno dei fattori che gioca unruolo importante nella regressione siadel trattamento refrattivo che dell’an-nullamento, o riduzione, del trattamen-to customizzato (Fig. 3.9).A causa dell’iperplasia epiteliale,l’epitelio corneale, misurato anche adistanza di un anno dopo l’intervento,mostra valori superiori rispetto alle mi-sure iniziali. Il processo riparativo,quindi, influenza negativamente l’esitodell’ablazione personalizzata.

Nella LASIK personalizzata, il primo in-terrogativo logico che sorge è il seguen-te: come fa il flap, dopo l’ablazione cu-

stomizzata, a seguire un profilo cornealedove le variazioni altimetriche possonoessere anche di pochi micron? Forse unflap sottilissimo potrebbe anche riuscir-vi, però le problematiche dei flap ultra-sottili introducono altre complicazioni.Invece, è ampliamente documentato chela realizzazione stessa del flap induceaberrazioni non esistenti precedente-mente (Fig. 3.10).

Fig. 3.9PRK personalizzata.

Fig. 3.10LASIK personalizzata.



A causa dell’effetto biomeccanico, con-seguente alla resezione corneale, si pos-sono osservare aberrazioni di basso ealto ordine che variano secondo il mi-crocheratomo utilizzato. Le più comuni sono il Trifoil (o trifo-glio) ed il coma legato alla cerniera (3°ordine di Zernike). Le aberrazioni pre-gresse possono cambiare sia in morfo-logia che in profondità. Le variazioni ri-frattive, invece, si riferiscono essenzial-mente all’asse dell’astigmatismo (chetende a ruotare verso la cerniera).Tutte queste variabili, indotte dalla solacreazione del flap, impongono nuoveconsiderazioni nella programmazionedell’intervento. Sempre più si sta diffondendo la «tec-nica a due step», che si realizza in que-sti termini. Come di consueto si svolgono tutti gliesami preoperatori previsti in chirurgiarefrattiva, con una particolare attenzio-ne all’aberrometria. Dopo l’acquisizione dei dati si procedead una prima stesura del protocollochirurgico e, in sala operatoria, si rea-lizza il flap con il microcheratomo au-tomatizzato. In questa fase il flap nonviene sollevato perchè, in assenza diparticolari eventi, il microcheratomo èil «miglior riposizionatore» del flap. E’evidente che il flap va realizzato nelmigliore dei modi poiché un decentra-mento potrebbe indurre coma.Dopo un periodo, che può variare dachirurgo a chirurgo ma che non superamai il mese, si ripetono tutti gli esami

diagnostici eseguiti prima del flap. Aquesto punto si mettono a confronto inuovi dati con quelli acquisiti prece-dentemente e si progetta il piano chi-rurgico di trattamento definitivo.Il paziente può quindi essere posizio-nato sotto al laser ad eccimeri che, do-po aver riconosciuto l’iride si allineaperfettamente con i riferimenti diagno-stici preoperatori. Il chirurgo esegue ilsollevamento del flap per rilasciare gliimpulsi laser per il trattamento perso-nalizzato. Pur con tutti questi accorgimenti non sipuò affermare di aver raggiunto la per-fezione. Le variabili in gioco sono inogni caso molte, come la differenza tralo spessore reale del flap e quello nomi-nale, la velocità dell’eyetracker, labontà dell’allineamento del sistema,tutte le tolleranze strumentali incontratenelle tecnologie via via utilizzate ecc.

3.7 Zona ottica di trattamento

L’attuale chirurgia refrattiva e della ca-taratta richiede un’analisi completa delsistema pupillare del paziente. I pupil-lometri contemporanei misurano le di-mensioni pupillari binoculari e la reat-tività dinamica in differenti condizioniambientali simulate (Fig. 3.11). L’o -biettivo è di determinare la «pupillaideale» (Fig. 3.12) considerando diver-si fattori di luce e lo stile di vita del pa-ziente. La pupilla ideale può essere uti-lizzata dal chirurgo come base per la



scelta della zona ottica o per le dimen-sioni della IOL da impiantare. Di sicurola stima del diametro pupillare risentedella precisione dello strumento, che vatenuto sempre nella migliore condizio-ne di taratura. In questa ottica è inop-portuno utilizzare zone ottiche troppoampie perchè, nelle tecniche chirurgi-che sottrattive come il laser ad eccime-ri, si asporterebbero quantità inutili ditessuto a scapito dell’aspetto tettonicodella cornea stessa.La valutazione delle dimensioni pupil-

lari in condizioni scotopiche, persona-lizzando l’ampiezza della zona otticada trattare, è un aspetto importante perridurre l’insorgenza di disturbi sogget-tivi quali aloni e glare non riconducibi-li ad una bassa acuità visiva soprattuttoin presenza di trattamenti decentrati.Il diametro della pupilla è quindi cru-ciale per un buon risultato rifrattivo:• Per il suo effetto sulla diffrazione, le

aberrazioni sono limitate principal-mente dalla diffrazione per i piccolidiametri pupillari.

• Un diametro pupillare ridotto escludele aberrazioni periferiche.

• Le aberrazioni aumentano in rapportoal diametro pupillare (Figg. 3.13-3.14).

3.8 Terapia farmacologica

Sull’esito della chirurgia refrattiva ilfilm lacrimale svolge un ruolo impor-tante. Non c’è un test specifico, ma è neces-sario effettuare una serie di esami del

Fig. 3.11Diametro pupillare scotopico (0,04 lux), mesopico basso (0,4 lux), mesopico alto (4 lux).

Fig. 3.12Report del diametro pupillare alle varie luminanze.

ID: 270570 Diameter ReportName:

Right Left

Mean Peak Mean Peak

Scotopic3 Apr 2006 13:4810 frames 6.81mm 7.00mm 6.53mm 6.68mm0.04 Lux

Mesopic Lo3 Apr 2006 13:4810 frames 4.53mm 4.62mm 4.52mm 4.62mm0.40 Lux

Mesopic Hi3 Apr 2006 13:4810 frames 3.89mm 4.10mm 3.86mm 4.06mm0.40 Lux



film lacrimale.E’ stato messo in evidenza che la chirur-gia refrattiva può causare una deficienzalacrimale e secchezza oculare per unmeccanismo a base neurale (Curr. Opin.Ophthalmol, Aug 2001).Le cause principali vanno ricercate nel-la: 1) Denervazione corneale: diminu-zione dello stimolo riflesso lacrimale(fattori trofici) e diminuizione dell’am-miccamento (aumentata evaporazione);2) Infiammazione post-operatoria (me-

diatori cellulari): diminuiscono la fun-zione della ghiandola lacrimale ed au-mentano la sintomatologia; 3) Terapiapost-operatoria (conservanti): effettotossico (Curr Opin Ophthalmol 12:318-22, 2001).La LASIK induce un’epiteliopatia neu-rotrofica (Wilson SE, Ophthalmology,2001). La secchezza oculare è presente nel94,8% (1 giorno), 85,4% (1 settimana),59,4% (1 mese) dopo la LASIK (Yu EY,

Fig. 3.13Trattamento miopico centrato: aberrometria topografica valutata a 3, 5 e 7 mm di diametro pupillare.Nell’aberrometria considerata a 7 mm di diametro pupillare si può notare un aumento dell’aberrazione sfe-rica (in alto a destra) e la comparsa della coma (in basso a destra).

Fig. 3.14Trattamento miopico decentrato: aberrometria topografica valutata a 3, 5 e 7 mm di diametro pupillare.Nell’aberrometria considerata a 5 e 7 mm di diametro pupillare si può notare un notevole aumento delleaberrazioni con la comparsa dell’aberrazione sferica (in alto a destra) e della coma (in basso a sinistra).



Ophthalmology, 2000). Dopo la chirurgia refrattiva, la secchez-za oculare è una complicanza comune:43% nella PRK; 48% nella LASIK (6mesi dopo la chirurgia). I fattori di rischio per la secchezza ocu-lare post-refrattiva sono: alterazionepre-operatoria dei parametri lacrimali,intolleranza alle lenti a contatto, aller-gie, xerostomia, terapia topica. Le terapie attuali prevedono l’uso di la-crime artificiali e steroidi (sono da pre-ferire i farmaci privi di conservanti), ol’occlusione dei puntini lacrimali. Altreterapie in fase di studio si basano sulsiero autologo, sull’uso della ciclospo-rina A e del fattore di crescita nervosa(NGF).La conoscenza di tutti questi effetti èimportante per la comprensione deiprocessi riparativi corneali che sono re-sponsabili del profilo corneale post-chirurgico nonché di complicanze qua-li regressione e haze che hanno un forteimpatto sul risultato rifrattivo e sullainduzione di aberrazioni soprattutto dialto ordine.

3.9 Conclusioni

La conoscenza dei dati aberrometrici ciorienta verso una scelta di strategia ditrattamento rifrattivo che può essereconvenzionale, limitandosi alla sempli-ce correzione delle ametropie qualimiopia, ipermetropia, astigmatismo re-golare oppure personalizzato, in pre-senza di importanti aberrazioni di altoordine. Dall’integrazione delle capacitàdiagnostiche e descrittive offerte dal-l’aberrometria con il laser ad eccimeriè possibile, infatti, ottenere un profilodi ablazione customizzato che consenteuna migliore e specifica correzione del-le irregolarità presenti nell’occhio ed inparticolare sulla superficie corneale.L’ablazione personalizzata è quindi in-dicata soprattutto in tutte le condizioni,quali ritrattamenti, decentramenti, irre-golarità o asimmetrie corneali in cuisiano richiesti profili di ablazione di-versi dagli standard.L’obiettivo è quello di migliorare sem-pre di più la qualità della visione dei pa-zienti ricercando una visione ottimale.



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BIBLIOGRAFIA

Capitolo 4

Aberrometria e lenti intraoculari


4.1 Introduzione

Le aberrazioni ottiche di ordine elevatosono quei difetti della visione rappre-sentati da polinomi di grado 3° o supe-riore nella espansione di Zernike. I loronomi sono coma, trifoglio, pentafoglioecc. (ordini dispari) e aberrazione sferi-ca, astigmatismo elevato, quadrifoglioecc. (ordini pari). Ognuna di loro con-tribuisce alla aberrazione totale delfronte d’onda oculare, chiamato ancheerrore wavefront RMS oppure OPD(1).Al contrario delle aberrazioni di bassoordine (sfuocamento ed astigmatismo),le aberrazioni di ordine elevato nonpossono essere corrette con i comuniocchiali, ed alterano la visione quantopiù il loro ordine è basso e quanto piùla loro posizione è vicina all’altezzadella piramide di Zernike riportata nel-la Figura 1(1-3). Le aberrazioni di ordine elevato vengo-no studiate per mezzo degli aberrome-tri. L’analisi della topografia corneale èimpiegata per studiare la superficie cor-neale(4-6), mentre i sensori Hartmann-Shack servono per analizzare l’interoocchio, con omogeneità variabile fra lemisure ottenute(7,8).Quanto più è complessa la superficie

corneale tanti più polinomi di Zernikesono richiesti per analizzare la sua for-ma in particolare e il fronte d’onda del-l’intero occhio in generale(4,5).

4.2 Aberrazioni ottiche e visione negli occhi non operati

Negli occhi normali non operati, leaberrazioni ottiche di ordine elevatosono scarse e dominate dalla aberrazio-ne sferica, il termine Z4(0) nella espan-sione di Zernike. Questa aberrazione è

R. Bellucci, S. Morselli

Fig. 4.1La piramide di Zernike rappresenta l’analisi e laclassificazione delle aberrazioni oculari. Le aberra-zioni Z4(0) sono le aberrazioni che interessano leIOLs asferiche.



di solito positiva alla superficie cornea-le(5,9-11), ma nel giovane è compensatadalle ottiche interne dell’occhio, ed inspecial modo dal cristallino(9,12,13). Conl’età questo equilibrio viene perduto el’aberrazione sferica diviene positi-va(6,9,12,13). La conseguenza rifrattiva èuno spostamento della refrazione sog-gettiva verso la miopia quando l’aberra -zione sferica è positiva, e verso l’iper -metropia quando è negativa(14). La con-seguenza per la visione è una riduzionedella sensibilità al contrasto e dell’acu-tezza visiva, con un piccolo incrementonella profondità di fuoco(2, 3,14-16).La seconda più importante aberrazioneè la coma, che riduce la sensibilità alcontrasto e l’acutezza visiva e che puòanche alterare la forma dell’immaginepercepita(14). Da notare che la quantitàdella coma, come pure di tutte le altreaberrazioni di ordine elevato con l’ecce -zione della sferica, non cambia nell’oc-chio umano all’aumentare dell’età(7,9,12).Sebbene l’effetto negativo delle aberra-zioni ottiche di ordine elevato sulla vi-sione sia ben dimostrato, due studi re-centi non sono riusciti a correlarel’assenza di aberrazioni con una visio-ne sopranormale. Secondo Cheng etal.(14) le aberrazioni aumentano ma il lo-ro effetto diminuisce all’aumentare deldiametro pupillare, ed un fattore diapodizzazione è richiesto per valutareil loro effetto(17). Levy et al.(15) hanno attribuito la man-canza di correlazione alla variabilitàdell’età del loro campione. Entrambi

gli studi indicano una piccola quantitàdi aberrazione sferica positiva (circa0.1 µ RMS) essere associata con unaacutezza visiva sopranormale. Tuttaviagli studi sperimentali indicano che gliindicatori di qualità ottica derivati dallaanalisi delle aberrazioni ottiche, e cioèla funzione di diffusione dei punti oPSF e la funzione di trasferimento deicontrasti o MTF, sono al loro massimoquando il soggetto riferisce una visioneperfetta, mentre non lo è l’errore totaledel fronte d’onda(14). A seguito di questistudi, Mc Lellan et al.(16) hanno dimo-strato che le aberrazioni ottiche ocularinon sono interdipendenti, ma tendonoad interagire migliorandosi in parte avicenda, in maniera da ottenere unfronte d’onda complessivo spesso mi-gliore di quello che produrrebbero sin-golarmente. Questo effetto non è statoriscontrato per le sole aberrazioni cor-neali, fornendo una ulteriore prova del-la compensazione interna delle aberra-zioni della superficie della cornea. Poi-ché questo compenso va perduto con lachirurgia della cataratta, si crea lo spa-zio per una ottimizzazione del fronted’onda da parte delle lenti intraoculari.

4.3 Lenti sferiche e aberrazioni ottiche di ordine elevato

L’effetto delle lenti tradizionali sferi-che sul fronte d’onda dell’occhio è sta-to studiato mediante un sensore Hart-mann-Shack, rilevando un aumento

Capitolo 4 Aberrometria e lenti intraoculari


dell’aberrazione sferica, con piccolo onullo incremento delle altre aberrazio-ni(18-20). Questi dati sono stati poi con-fermati con l’impiego di un sensoreTscherning in uno studio che ha sotto-lineato l’incapacità della topografiacorneale a rappresentare le aberrazioniottiche nella pseudofachia(21). Altri studi recenti sottolineano le diffe-renze fra le varie lenti sferiche. Taketani et al. hanno paragonato duedisegni Acrysof, riscontrando maggioriaberrazioni con la superficie anteriorepiù curva, ma solo a 6 mm di zona otti-ca(22). Rocha et al. hanno paragonato due Acry-sof monofocali, la MA30 e la SA30, conla bifocale diffrattiva SA60D3, riscon-trando minore aberrazione sferica conquest’ultima(23). La relazione fra aberrazione sferica po-sitiva e potere della lente intraoculare èstata dimostrata da Padmanabhan et al.sulla Acrysof MA60BM(24). Martin e Sanders(25) hanno paragonato 4lenti intraoculari: Staar collamer, Staarsilicone, AMO Sensar acrilica idrofila eAlcon Acrysof SA60, riscontrando mi-nore aberrazione sferica positiva indottadalle lenti in collamer e in silicone, sen-za che le altre aberrazioni differisserosignificativamente. Allo stesso risultatoè giunto un ulteriore studio di Rohart etal.(26), che hanno trovato minore aberra-zione sferica indotta dalle lenti XL-STABI (Ioltech) rispetto alle AcrysofMA60AC. Appare però singolare chenessuno di questi studi abbia considera-

to l’influenza della curvatura delle su-perfici e dell’indice di refrazione delmateriale nella determinazione dellaaberrazione sferica indotta.

4.4 IOL asferiche e aberrazioni di alto ordine

Tra le aberrazioni della piramide diZernike, solo l’aberrazione sferica puòessere imputata alle lenti intraoculari,questo perché quest’ultima è l’unicaaberrazione che è rotazionalmente sim-metrica e non richiede nessuna specifi-ca correzione della rotazione della IOLnell’occhio. Attualmente ci sono diver-si approcci alle IOL asferiche: le lenti«correttive», le lenti «neutre» e le lenti«ottimizzanti» le aberrazioni ocularipostoperatorie.

LE LENTI «CORRETTIVE»

L’obiettivo delle lenti «correttive» è diottenere, un occhio senza alcuna aber-razione sferica nel postoperatorio peraumentare al massimo la qualità otticacon aumento della definizione dell’im-magine che giunge alla retina e conse-guente aumento dell’acuità visiva edella sensibilità al contrasto(27). Per ot-tenere questo la lente deve essere pro-gettata per indurre un’aberrazione sfe-rica negativa che bilanci l’aberrazionesferica positiva della superficie cornea-le. La lente TECNIS AMO Z9000



(AMO, Santa Ana, California) è statala prima lente costruita con questo con-cetto, seguita dalla Alcon Acysof WF(alcon, Forth Worth, Texas) e poi da al-tre lenti (Fig. 4.2). La porzione asfericaè posta sulla superficie anteriore dellaIOL nella lente di AMO e sulla super-ficie posteriore nella lente di Alcon. Ladifferente quantità di asfericità delledue lenti dipende dal diverso indice direfrazione del materiale impiegato perla costruzione delle due lenti e dallacurvatura della superficie della IOL.Anche con queste piccole differenze irisultati negli occhi operati sono moltosimili per le due lenti sopra citate. Poi-ché queste lenti sono costruite e pro-gettate con un valore di aberrazionesferica negativa che oltrepassa il livellopuro di asfericità della lente, sarebbepiù opportuno definire queste lenti«iperasferiche».

LE LENTI «NEUTRE»

A causa del fatto che l’asfericità cornea-le può variare da soggetto a soggetto epoiché l’asfericità totale comprende an-che quella della superficie posterioredella cornea (che in realtà è molto mo-desta) non possiamo presumere qualesia il corretto approccio per migliorarel’aberrazione sferica di ogni occhio. In-fatti una parte degli occhi impiantati conIOL iperasferica potrebbe averne deglisvantaggi e un’altra parte potrebbe nongiovarsene. In più le lenti iperasferichesono sensibili a decentramenti maggioridi 0,5 mm, che vanificano tutti i vantag-gi di queste lenti e anzi aggiungono del-le aberrazioni chiamate coma-like(28).L’occhio non è un sistema ottico centra-to e quindi non possiamo definire esat-tamente quale sia il centro perfetto dellaIOL, che comunque è definito, secondol’ottica fisica, minore di 0,5 mm con ri-ferimento all’asse ottico dell’occhio,sempre che non si verifichino decentra-menti anatomici(29). La ragione per la quale le lenti asferi-che sono state evitate negli anni Ottan-ta e Novanta era la pessima performan-ce che queste mostravano in confrontoalle normali lenti sferiche(30), ma questoproblema è scomparso con l’avventodella facoemulsificazione, della capsu-loressi e della IOL pieghevole, almenonegli occhi con zonale normali. L’approccio delle lenti «neutre», pertan-to, mira ad ottenere un occhio con lastessa aberrazione sferica già presente

Fig. 4.2La lente Tecnis di Silicone Z9000 (AMO, Santa Ana,California) e la lente Acrysof SA60 WF (Alcon,Forth Worth, Texas). Tutte e due queste lenti correg-gono l’aberrazione sferica positiva della cornea.



nell’occhio e prodotta dalla superficiecorneale, lasciando quindi immodificatal’aberrazione sferica di quell’occhio, im-piantando una IOL che miri solo a cor-reggere l’aberrazione sferica della lentestessa, quindi una vera lente «asferica».Le lenti Bausch&Lomb Sofport e Ak-reos Adance Optics sono i primi esem-pi di questo approccio (Fig. 4.3). Il risultato dovrebbe essere senza dub-bio migliore degli occhi impiantati conlenti sferiche, ma non così buono negliocchi con aberrazione sferica cornealepositiva(28).

LA LENTE «OTTIMIZZANTE»

Secondo l’ottica fisica, le aberrazioniottiche sono correlate con la distanza

focale, con il potere totale del sistemaottico e con il potere della singola su-perficie refrattiva(30).E’ possibile, inoltre, variare l’asfericitàdella IOL in modo da prendere in con-siderazione questi fattori, consideran-do che le IOL a basso potere sono usa-te per gli occhi miopi e le IOL di altopotere sono usate per gli occhi iperme-tropi. L’obiettivo di questo approccio dellaIOL «ottimizzante» è di ottenere un oc-chio con un valore di aberrazione sferi-ca che possa essere intermedio tral’aberrazione corneale positiva e lo ze-ro, inducendo una differente quantità diasfericità alla lente a seconda del pote-re della IOL stessa. La lente Ligi AS60 (Fig. 4.4) è la primalente costruita con questi principi(31).

Fig. 4.3La lente Bausch & Lomb Sofport AO (Bausch &Lomb, Clearwater, Florida) è una lente equicon-vessa in silicone con piccola aberrazione sfericanega t i va su tu t t e e due l e super f i c i conl’intenzione di essere una perfetta lente asfericache lascia intatta le aberrazioni sferiche corneali.

Fig. 4.4La lente Ligi AS60 (Ligi, Taranto, Italy) è unalente acrilica con aberrazione sferica negativache varia con il potere diottrico della lente. La sua caratteristica è di ottimizzare le aberra-zioni sia negli occhi miopi che negli occhi iper-metropi.



4.5 Risultati recenti pubblicati con lenti asferiche

La lente Tecnis Z9000 è la IOL che hail più lungo follow-up, ed è quindi lapiù rappresentata in letteratura. Dopo i primi studi che dimostravanouna migliore sensibilità al contrasto de-gli occhi impiantati con la suddetta lenterispetto agli occhi impiantati con IOLcovenzionali(32-34), più recentemente si èposta maggior l’attenzione alla misura-zione delle aberrazioni e alla loro rela-zione con la qualità della visione. Mar-cos et al.(35) hanno paragonato 10 occhiimpiantati con la lente Tecnis e 9 conuna lente sferica normale, studiando leaberrazioni corneali, le oculari totali edottenendo le aberrazioni interne. QuestiAutori hanno trovato alcune alterazionidella superficie corneale dopo l’inter -vento, con aumento delle aberrazioni informa di astigmatismo e coma-like euna diminuzione dell’aberrazione sfe-rica. Questi risultati però necessitano diulteriori studi poiché lo studio è statocondotto su occhi che erano stati ope-rati con incisione da 4,1 mm. L’aberra -zione sferica totale, dopo l’intervento,risultava minore negli occhi impiantaticon la lente Tecnis che negli occhi ope-rati con le lenti sferiche, e dimostrava-no una qualità ottica migliore espressain MTF e in PSF. In uno studio compa-rativo effettuato da Kasper et al.(36) sonostati confrontati 21 pazienti impiantaticon IOL sferiche (AMO AR40e) in unocchio e con Tecnis Z9000 nell’occhio

controlaterale. I risultati hanno indicato charamentel’efficacia della lente Tecnis nel correg-gere l’aberrazione sferica positiva dellacornea, senza aumento della coma. Leaberrazioni totali di alto ordine sono ri-sultate minori negli occhi impiantaticon la lente Tecnis con un diametro pu-pillare di circa 5 mm, ciò ha fatto con-cludere agli Autori che forse il vantag-gio delle lenti asferiche si ha solo incondizioni di luce normali.Un confronto effettuato con la IOL CeeOn 911 è stato descritto da Deyoner etal.(37) in due gruppi di dieci occhi. Inquesto articolo gli Autori dimostranocome la sensibilità al contrasto, l’au -mento della sensibilità al contrasto incondizioni mesopiche e le aberrazionisferiche risultavano migliori negli occhiimpiantati con lenti Tecnis. La lenteTecnis è stata anche confrontata con lalente Acrysof MA60BM e con la AmoAR 40e in tre gruppi di sedici occhi cia-scuno da Padmanabhan et al.(38). Gli Au-tori hanno dimostrato che nel gruppo diocchi impiantati con la lente Tecnisl’aberrazione sferica risultava minore,ma senza grossi vantaggi nei confrontidelle aberrazioni totali in confronto congli occhi impiantati con lenti sferiche.

4.6 Qualità della visione nelle lentisferiche e asferiche

Tutti gli articoli che riportano risultatidi studi in vivo confermano la capacità



delle lenti iperasferiche di compensarel’aberrazione sferica positiva della cor-nea, senza aumento significativo dellacoma e riducendo l’errore totale delfronte d’onda che comunque risulta au-mentato con pupille larghe. Di conse-guenza la qualità ottica degli occhioperati con lenti asferiche espressa dal-la Point Spread Function, risulta mi-gliore con le IOLs asferiche che conquelle sferiche e risulta migliore di tut-ti con l’utilizzo delle IOLs Iperasferi-che (Fig. 4.5).

4.7 Conclusioni

Gli studi sia recenti che datati dimostra-no comunque che le IOLs asferiche ri-ducono l’aberrazione sferica negli occhipseudofachici, con la possibile eccezio-ne di quei pazienti che al momento del-l’intervento presentano aberrazioni cor-neali pressoché nulle. Teoricamente i vantaggi per gli occhiimpiantati possono essere ridotti dal de-centramento della IOL, dal diametro pu-pillare molto ridotto che si può riscon-trare nei pazienti operati in tarda età e

dalla ridotta trasparenza dei mezzi otticidell’occhio.Comunque l’aumento della qualità otti-ca ottenuta negli occhi pseudofachicicon lenti asferiche rispetto a quelle sfe-riche è stato dimostrato da numerosistudi in vivo, anche se la riduzione delfronte d’onda totale sembra molto va-riabile in tutti gli studi considerati.

Fig. 4.5Strehl ratio calcolata dal fronte d’onda in occhipseudofachici. Confronto tra tre IOLs asferiche conle loro simili sferiche. Sono stati considerati ventiocchi per ogni gruppo. I valori per le IOLs asferichesono migliori rispetto a quelli delle IOLs sferiche.La qualità ottica degli occhi risulta migliore in quel-li impiantati con IOLs che correggono l’aberrazionesferica positiva della cornea.

0,5

Strehl ratio

0,450,4

0,350,3

0,250,2

0,150,1

0,050

CeeOn Edge Tecnis SA60AT SA60WF Soflex Soflex AO



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5.1 Aberrometria: studio della qualità della visione

La performance visiva è in stretta rela-zione con la percezione dell’immagineretinica, la cui qualità è frutto di diversifattori:• La diffrazione, legata alla natura on-

dulatoria della luce, sempre presente,ma meno influente per i diametri pu-pillari piccoli.

• La diffusione, legata alla scarsa tra-sparenza dei mezzi diottrici.

• Le aberrazioni ottiche(1).Le aberrazioni ottiche possono inficia-re la qualità della visione e sono causa-te da tutte quelle imperfezioni che laradiazione luminosa incidente incontraa partire dal film lacrimale, fino ai fo-torecettori retinici, facendo riferimentoad un modello matematico ideale. Il termine aberrazione deriva da ab er-ratio (deviazione) e indica la differenzaesistente fra l’immagine ideale, presen-te quando i raggi luminosi vengono ri-fratti da un sistema otticamente perfet-

to secondo la legge di Snell, e l’imma -gine realmente ottenuta(2).Le aberrazioni possono essere classifi-cate secondo l’ordine di Seidel (sette) esecondo le equazioni polinomiali diZernike, dove ogni ordine ha più poli-nomi caratterizzanti, 36 nei differentiordini (p.es.: 1° ordine: inclinazione,sfuocamento, 3° ordine: sfuocamento,coma, 4° aberrazione sferica longitudi-nale; dopo il 3° ordine vengono consi-derate di ordine elevato).I polinomi di Zernike rappresentanouna ricostruzione matematica che de-scrive la differenza in micron fra ilfronte d’onda studiato e quello di rife-rimento, quantificano i componentidella deviazione, permettono di analiz-zare un profilo complesso come un in-sieme di profili matematicamente per-fetti e rappresentano forme tridimen-sionali del wave-front (fronte d’onda).I polinomi di Zernike con forme diver-se hanno indici diversi. Gli indici f e nrappresentano la complessità e la for-ma del polinomio. Polinomi con indici

Capitolo 5

Aberrometria e lenti a contattoC. Giordano, A. Mularoni



numerici bassi rappresentano formepiù semplici, con picchi bassi, mentrepolinomi con indici numerici elevatirappresentano forme più complesse(3).L’indice n, al pedice, rappresenta l’or -dine radiale, descrive l’ordine dellafunzione che misura il fronte d’ondaattraverso il tracciato, lungo i meridia-ni. L’indice n è sempre positivo.L’indice f, all’apice, descrive la frequen-za con la quale l’amplitude della funzio-ne radiale aumenta, diminuisce e cam-bia il segno da meridiano a meridiano,intorno al fronte d’onda (Figg. 5.1-5.3).La formula generale dei polinomi diZernike è la seguente:

Conoscendo i valori di f e n, quindi lafrequenza e l’ordine radiale, la formulapuò essere sviluppata per calcolarequalsiasi polinomio di ordine e fre-quenza desiderata(4).Es:

I riferimenti sono l’asse visivo, o ilcentro della pupilla d’entrata, ma nonin maniera concorde.

Fig. 5.1Il Polinomio Z0

2 descrive il defocus. La frequenza f èuguale a 0, significa che tutti i meridiani hanno lamedesima funzione meridionale; mentre n è ugualea 2, significa c’è solo un picco o una valle nella fun-zione radiale.

Fig. 5.2Profilo radiale del defocus.

Fig. 5.3Z0

2 descrive l’ipermetropia o la miopia. Il defocuspositivo descrive l’ipermetropia (raggi divergenti),mentre il defocus negativo descrive la miopia (raggiconvergenti).

Zfn(ρ,θ)=

Descrittore n f Sviluppo della formula

Tilt 1 ±1 2ρ sin Θ 2ρ cos Θ

Defocus 2 0 3(2ρ2 _1)

Coma 3 ±1 8(3ρ3 _2ρ) sin Θ 8(3ρ3 _2ρ cos Θ

Astigmatismo 3 ±2 6ρ2 sin 2Θ

Coma 3 ±3 8ρ3 sin 3Θ 8ρ3 cos 3Θ

LSA 0 4 5(6ρ4 _6ρ2 + 1

√√√√ √√

√

Capitolo 5 Aberrometria e lenti a contatto


Le aberrazioni variano temporalmente(1-2 Hz), in relazione all’età ed in fun-zione della pupilla.Le aberrazioni vengono generalmenteconsiderate simmetriche, ma il sistemaoculare non è simmetrico e tale fattorecomplica i calcoli, tuttavia è bene ri-cordare che l’effetto di Stiles-Crawfordriduce l’effetto delle aberrazioni deiraggi provenienti dalla zona marginaledella pupilla.Annullando le aberrazioni, l’immagineretinica migliora, tuttavia le valutazionifunzionali hanno dimostrato che un si-stema oculare privo di aberrazioni nonnecessariamente ha funzioni ottimali,quindi una componente di aberrazionifisiologica dobbiamo considerarla nellanorma.Alla luce di questi fattori, possiamo fa-cilmente dedurre che la qualità dell’im-magine retinica non può essere descrit-ta solo mediante l’analisi dell’acutezzavisiva ma anche in funzione delle esi-genze visive oggi palesate dai pazienti.

5.2 Qualità visiva e lenti a contatto

La valutazione pre- e postapplicazionelenti a contatto dovrebbe divenire sem-pre più accurata proprio perché ci siprefigge l’obiettivo di una valutazionesoggettiva ed oggettiva della qualità vi-siva del paziente, in modo da poter rile-vare i dati necessari alla costruzione diuna lente che miri, possibilmente, adessere sempre più personalizzata.

Per ottenere una valutazione più ap-profondita in questo senso, diviene ne-cessario inserire nella pratica clinicauna sequenza ben precisa di esami checi consentiranno di studiare le aberra-zioni, il trasferimento di contrasto, lapercezione di fenomeni fotici.L’analisi del fronte d’onda mediante gliaberrometri, costituisce un valido mez-zo diagnostico di valutazione e di stu-dio delle aberrazioni oculari, essi invia-no un punto luminoso sul fondo ocula-re; poi una griglia di microlenti accop-piate a fotosensori valuta in uscita varifasci di luce nelle varie zone della pu-pilla per lo spostamento di fase (aber-rometro Hartmann-Shack), ottenendomappe aberrometriche localizzate perarea pupillare(4).Nel caso specifico dell’applicazionedelle lenti a contatto, l’impiego dell’a-berrometro consente di scomporre leaberrazioni del sistema oculare totale,quelle della superficie anteriore dellacornea da quelle interne.L’aberrometro da noi utilizzato permet-te tale studio mostrando mappe aberro-metriche di WaveFront unite alle infor-mazioni utili per una valutazione og-gettiva della qualità della visione (MTFModulation Transfer Function, PSFPoint Spred Function), dati ormai diestremo interesse sia per gli addetti ailavori che per le aziende del settore, inquanto consentono un esame approfon-dito dei risultati post applicazione diffi-cilmente ottenibili con i sistemi di va-lutazione soggettivi disponibili.



5.3 Le applicazioni in contattologia

Le lenti a contatto sono da sempre indi-cate per la correzione delle aberrazioniottiche corneali(5), soprattutto per leaberrazioni di ordine elevato difficil-mente compensabili con lenti oftalmi-che(6).L’aberrometria consente di evidenziarequesti difetti ottici, diventando un vali-do ausilio per la progettazione di lenti acontatto personalizzate.Oggi l’impiego dei torni a controllo nu-merico nella costruzione delle lenti cor-neali, permette la realizzazione di geo-metrie anche complesse al fine di otte-nere soluzioni sempre più mirate allacompensazione delle aberrazioni otti-che che maggiormente causano di-scomfort visivo.L’esame aberrometrico, durante la no-stra pratica clinica contattologica, vie-ne eseguito in due momenti:• In fase antecedente l’applicazione del-

le lenti.• Durante i controlli di feed-back al fi-

ne di monitorare la stabilità dei datinel tempo.

Le mappe che vengono acquisite conOPD Station di Nidek® ci consentonodi rilevare informazioni sull’aberrome-tria del totale sistema oculare di ognipaziente, della superficie anteriore del-la cornea e della porzione interna cheinteressa la superficie posteriore dellacornea, umor vitreo, cristallino e retina(Fig. 5.4).Questo ci agevola notevolmente nel

comprendere se il paziente potrà otte-nere un beneficio dall’applicazione dilenti a contatto e, successivamente di-venta un mezzo diagnostico utile adevidenziare eventuali aberrazioni in-dotte dal porto della lente, in modo dapoter prevenire evoluzioni sfavorevoli.Lo strumento rileva una prima misura-zione del potere rifrattivo centrale, se-condo i principi di Scheiner ed il prin-cipio optometrico, poi esegue la refra-zione con un nuovo principio dellaschiascopia dinamica su 360°, analiz-zando 1440 punti in un’area con dia-metro di 6 mm. Ne risulterà una grigliadi Hartmann-Schack simulata da nu-merosi infrarossi rilevati uno per voltaed ad ogni singolo punto viene attribui-to il corrispettivo potere sferico diottri-co, al quale viene associato un colore(7).La mappa ODP risultante fornisce l’a -nalisi dei piani sferici sui quali lavora

Fig. 5.4OPD Station Nidek è in grado di fornire informazio-ni sulle aberrazioni a carico della superficie ante-riore della cornea, struttura diottrica interna e sullatotalità del sistema oculare.



l’occhio esaminato, mediante raffigura-zione topografica simile ad una mappache descrive la superfcie corneale, conla differenza che, se la mappa topogra-fica descrive una superficie fisica (su-perficie anteriore della cornea), la map-pa aberrometrica descrive la differenzafra un fronte d’onda ed il fronte d’ondapiano di riferimento ed ogni deviazioneviene espressa come differenza del per-corso ottico OPD (Optical Path Diffe-rence) (Fig. 5.5).

5.4 Case reports

Studiando, quindi, le aberrazioni del si-stema oculare e potendole facilmentescomporre, saremo in grado di com-prendere in maniera immediata qualiaberrazioni causano discomfort visivo,se le aberrazioni sono corneali o inter-ne e quindi saremo in grado di com-pensare le aberrazioni ottiche sceglien-do la correzione più efficace.Nel primo caso abbiamo applicato una

Fig. 5.5L’OPD Station della Nidek sfrutta il principio della retinoscopia e si scompone in due sistemi: uno di proie-zione ed uno di ricezione. Entrambi ruotano in sincronia intorno ad un asse ottico per misurare la refrazionead ogni grado dei meridiani. Il sistema di proiezione si compone di un led all’infrarosso che emette la luceche attraversa una ruota intagliata e, quindi, un sistema di lenti e specchi.La ruota, situata fra la sorgente luminosa e le lenti, ha un’apertura che genera una striscia di luce che ruotavelocemente in maniera costante per scannerizzare la retina. La striscia di luce raggiunge la retina ed è ri-flessa all’esterno dell’occhio per attraversare le lenti di ricezione, una apertura stop ed un gruppo di fotori-levatori che riceve il segnale luminoso.



lente a contatto rigida-gas permeabileper la compensazione di un cheratoco-no in OD.La mappa differenziale OPD si riferi-sce alla differenza fra la mappa OPDprima dell’applicazione e quella post.Risulta evidente che le due mappe con-frontate sono molto differenti e che,

l’applicazione della lente a contatto èrisultata essere una scelta corretta edefficace (Fig. 5.6).Nel caso successivo, la mappa OPD ac-quisita prima dell’applicazione è moltosimile a quella post. La mappa diffe-renziale mostrerà quindi che la com-pensazione delle aberrazioni ottiche,

Fig. 5.6La mappa differenziale mostra la compensazione del cheratocono mediante l’applicazione della lente cor-neale.



dopo il trattamento con lenti a contatto,non è stata efficace (Fig. 5.7).Nella postcheratoplastica, l’applicazio -ne di lenti a contatto può considerarsi

una valida compensazione delle aberra-zioni indotte dall’intervento chirurgico.Nel caso che descriveremo, la pazienteci viene inviata per applicazione di len-

Fig. 5.7La mappa differenziale evidenzia, in questo caso, l’ininfluenza dell’applicazione di lente a contatto.



te a contatto in OD dopo intervento dicheratoplastica lamellare profonda.La mappa topografica istantanea e lemappe aberrometriche mostrano unpattern irregolare soprattutto di interes-se della superficie anteriore corneale. Nel settore superiore è evidente una zo-na di avvallamento che si discosta no-tevolmente, in termini di forma, allazona centrale.Tale irregolarità ci viene riproposta dal-la mappa che descrive il fronte d’ondatotale della superficie anteriore dellacornea (WF/Corn Tot), evidenziandociuna notevole differenza fra la porzioneottica centrale e quella periferica (pu-pilla 4,8 mm.).Questo non ci consentirà l’applicazionedi una lente a contatto rigida gas-per-meabile tradizionale (es. bicurva, tri-curva, etc, cioè con il raggio base dellazona ottica zona centrale più curvo ed ilraggio della zona periferica più piatto) equindi abbiamo scelto una geometria ditipo inverso, dove la zona perifericadelle flange sarà più curva rispetto allazona ottica centrale (Fig. 5.8).La prima lente di scelta è stata una lentea contatto a geometria inversa con in-versione di -25 rispetto al raggio base.Come possiamo notare dall’immaginein fluoresceina, la soluzione non è stataottimale, a causa di una bolla d’aria che

rimaneva incarcerata in zona pupillaredurante l’ammiccamento (Fig. 5.9).Abbiamo così deciso di sostituire lalente con una di geometria simile, mautilizzando un’inversione di -6 rispettoal raggio base.In effetti, siamo riusciti ad ottenere unbuon pattern fluoresceinico ed una buo-na tollerabilità anche dopo una giornataintera di porto (Fig. 5.10).

5.5 Conclusioni

Lo studio aberrometrico in contattolo-gia ci permette un’analisi molto più ap-profondita soprattutto nei casi in cui lacorrezione con lenti oftalmiche nonrappresenta l’ideale soluzione a causadel peso delle aberrazioni di ordine ele-vato.Ci pare molto interessante poter esami-nare in maniera approfondita le caratte-ristiche ottiche del sistema oculare cone senza le lenti a contatto, in modo dapoter evidenziare in maniera immedia-ta e molto chiara se la correzione conlenti ha portato i vantaggi sperati.L’obiettivo futuro sarà quello di poterinterfacciare gli aberrometri con i tornicomputerizzati per poter consentire lacostruzione di lenti sempre più mirate amigliorare la qualità visiva dei pazienti.



Fig. 5.8Mappa istantanea a mappe aberrometriche pre applicazione.



Fig. 5.9Immagine fluoresceinica del fitting della lente acontatto rigida- gas permeabile con inversione –25.Notare la bolla d’aria in corrispondenza della zonadi avvallamento nel settore supero-nasale.

Fig. 5.10Immagine fluoresceinica della lente a contatto rigi-da- gas permeabile a geometria inversa con inversio-ne di –6. Il pattern fluoresceinico mostra una regola-re distribuzione del film lacrimale durante il porto.

1. Raymond A. Applegate: Aberrations and visual per-formance: Part I: Optical and Neuronal limits to vision.1999.2. Rossetti A, Gheller P. Aberrazioni e qualità dell’im-magine. Manuale di optometria e contattologia.Zanichelli Editore, Bologna, 2003.3. Tripoli N. The Zernike polynomials. In: Caimi F,Brancato R, Eds. The aberrometers Theory, clinicaland surgical applications. Fabiano Editore, Canelli,2003.4. Buscemi PM. The Nidek ODP-Scan Basic PrincipalsTechnical features Data analysis. In: Caimi F, Brancato

R, Eds. The aberrometers Theory, clinical and surgicalapplications. Fabiano Editore, Canelli, 2003.5. Bianchi C, Campanelli M. Diagnosi e terapia delleaberrazioni corneali indotte dale lenti a contatto (transito-rie e permanenti). Contattologia Medica, Edizioni S.O.I.,Novembre 2003.6. Allione P, et al. Varilux® Physio: tecnologie di puntaal servizio della vista. Ottica Fisiopatologica. Anno XI,giugno 2006;2 - Dogma.7. Nakano K. Refractive Outcome of Nidek OPD-ScanCustomized Ablations. J Refractive Surgery 2003,Vol.19,N. 2.

BIBLIOGRAFIA

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ABERROMETRIA: PRINCIPI, STRUMENTI, UTILIZZO CLINICO · Oculista Professore a contratto - Università Campus Biomedico - Roma Cristina Giordano Ottico presso studio oculistico Dott