Tema 6: Óptica de las ametropías

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1 Tema 6: Óptica de las ametropías
Concepto de ametropía. Tipos de ametropía. Ametropía axial y refractiva. Zona de visión nítida de un ojo amétrope. Imagen retiniana de un ojo amétrope. En este tema se inicia el estudio de las ametropías desde un punto de vista óptico. Definiremos la condición ocular de ametropía, estudiaremos los distintos tipos que existen y los clasificaremos atendiendo a diferentes criterios. Finalmente analizaremos cual es la zona de visión nítida de un ojo amétrope y estudiaremos las principales características de la imagen que se forma en la retina de un ojo de este tipo.

2 Concepto de ametropía Ojo emétrope: Visión de objetos en el infinito nítidos sin acomodar. Ojo amétrope: Visión de objetos en el infinito borrosos sin acomodar Decimos que un ojo es emétrope cuando en condiciones de reposo, es decir sin utilizar la acomodación (A=0), está enfocado al infinito, es decir el foco imagen coincide con el plano de la retina. En consecuencia este ojo será capaz de ver nítidamente objetos lejanos sin utilizar la acomodación. Por el contrario un ojo es amétrope cuando no cumple esta condición y en consecuencia sin utilizar la acomodación ve los objetos lejanos borrosos. En la figura de la izquierda se aprecia como será la visión de un paisaje lejano por un ojo emétrope (nítida) y por un ojo amétrope (borrosa). EMÉTROPE AMÉTROPE

3 Concepto de ametropía Clasificación AMETROPÍAS ESFÉRICAS:
-Todas las superficies del ojo son esféricas - Igual potencia en todos los meridianos Las ametropías pueden clasificarse en primer lugar entre esféricas y astigmáticas. Una ametropía es esférica cuando todas las superficies del ojo son esféricas y en consecuencia, la potencia de todos sus meridianos es la misma.

4 Concepto de ametropía Clasificación AMETROPIAS ASTIGMÁTICAS:
- Alguna superficie del ojo no es esférica - Potencia diferente en los distintos meridianos Una ametropía es astigmática cuando alguna superficie del ojo (normalmente la primera superficie de la córnea) no es esférica, y en consecuencia, la potencia de los meridianos del ojo es diferente. Hay otras causas que pueden producir astigmatismo, pero la no esfericidad de la primera superficie de la córnea es la más habitual. En este tema trataremos únicamente las ametropías esféricas, mientras que el astigmatismo y las diferentes causas que pueden producirlo se estudiaran en el tema 8.

5 Concepto de ametropía Clasificación AMETROPIAS ESFÉRICAS:
MIOPÍA: F’ por delante de la retina HIPERMETROPÍA: F’ por detrás de la retina Existen dos tipos de ametropias esféricas: la miopía y la hipermetropía. Para definirlas , se puede recurrir a la posición del punto focal imagen respecto a la retina o al valor de la refracción. Empezaremos con la posición del punto focal imagen. En la condición ocular de miopía el punto focal imagen (F’) está por delante de la retina. Esto quiere decir que la imagen de un objeto situado en el infinito, cuando el ojo no acomoda, se formará por delante de la retina y en consecuencia, este objeto será visto borroso puesto que la imagen en la retina será borrosa. En la figura de la izquierda puede observarse un esquema de la condición ocular de miopía con el punto focal imagen por delante de la retina. En la condición ocular de hipermetropía el punto focal imagen está por detrás de la retina, esto quiere decir que la imagen de un objeto situado en el infinito, cuando el ojo no acomoda, se formará por detrás de la retina y en consecuencia, este objeto será visto borroso puesto que la imagen en la retina será borrosa. En la figura de la derecha puede observarse un esquema de la condición ocular de hipermetropía con el punto focal imagen por detrás de la retina. MIOPÍA HIPERMETROPÍA

6 El Punto remoto es el conjugado de la retina para acomodación nula
Concepto de ametropía El Punto remoto es el conjugado de la retina para acomodación nula X’ = X + P Como vimos en el tema 5 el punto remoto se define como el punto conjugado de la retina cuando la acomodación es nula. La vergencia del punto remoto se denomina refracción (R) y es el valor numérico que nos va a caracterizar la ametropía. Recordemos que cuando una distancia se mide en metros, su vergencia se expresa en dioptrías. Teniendo en cuenta la definición de punto remoto, si aplicamos la relación de conjugación que nos indica que la vergencia imagen (X’) es igual a la suma de la vergencia objeto (X) y la potencia del sistema (P), tendremos que la vergencia imagen del punto remoto (la imagen está en la retina) es igual a la vergencia del punto remoto (Refracción, R) más la potencia del ojo (P0a) y por lo tanto finalmente podemos obtener una expresión para la Refracción (R) que es igual a la vergencia de la retina (n’/x’) menos la potencia del ojo (P0a).

7 Concepto de ametropía Para el punto remoto:
MIOPÍA: punto remoto por delante del ojo (R<0) De acuerdo con el valor de refracción R, o equivalentemente de la posición del punto remoto, podemos definir las ametropías esféricas de la siguiente forma: -Miopía: corresponde a la ametropía en la que el ojo tiene el punto remoto por delante. Como la distancia hasta el punto remoto en este caso es negativa, la vergencia (Refracción) también lo será (R<0). Por lo tanto, un miope corresponde a un ojo que tiene una refracción negativa. - Hipermetropía: es la ametropía que tiene el punto remoto por detrás del ojo. Como la distancia hasta el punto remoto en este caso es positiva, la vergencia (Refracción) también lo será (R>0). Por lo tanto un hipermétrope es un ojo que tiene una refracción positiva. En este caso el punto remoto (conjugado de la retina) es virtual. HIPERMETROPÍA: punto remoto por detrás del ojo (R>0)

8 Concepto de ametropía MIOPIA
Como ya hemos indicado un ojo miope, sin acomodar, forma la imagen de un objeto lejano delante de la retina, tal y como puede observarse en la figura de la izquierda de la transparencia. Debido a que la imagen se forma delante de la retina, si el ojo acomoda la imagen se aleja todavía más de ésta, tal y como puede observarse en la figura de la derecha de la transparencia. En consecuencia, un ojo miope no puede ver nítidos los objetos lejanos aunque acomode.

9 Concepto de ametropía MIOPIA
En estas fotografías se simula como es la visión de un ojo miope. Un ojo miope ve borrosos los objetos lejanos, pero puede ver nítidos los objetos próximos puesto que tiene su punto remoto por delante del ojo. En consecuencia, los objetos que estén situados en su punto remoto los verá nítidos sin necesidad de acomodar. En cuanto a los objetos más cercanos, también puede verlos nítidos hasta una determinada distancia, dependiendo de su capacidad de acomodación. En la fotografía de la izquierda de la transparencia se observa como los objetos cercanos (personas) se ven nítidos, mientras que los paisajes de fondo se ven borrosos. En la fotografía de la derecha se observa como el miope puede ver nítida la mariposa, ya que ésta se encuentra en una posición muy cercana, mientras que ve borrosa la barca y el paisaje marino en la puesta de sol, ya que esta imagen corresponde a visión lejana.

10 Concepto de ametropía HIPERMETROPÍA
Como ya hemos indicado anteriormente, un ojo hipermétrope, y sin acomodar, forma la imagen de un objeto lejano detrás de la retina, tal y como puede observarse en la figura de la transparencia. Como en este caso la imagen se forma detrás de la retina, si el ojo acomoda la imagen puede situarse sobre la retina. En consecuencia, un ojo hipermétrope puede ver nítidos los objetos lejanos acomodando. Para que esto suceda la hipermetropía no debe ser muy grande y el ojo debe tener suficiente capacidad de acomodación.

11 Concepto de ametropía HIPERMETROPÍA
En estas fotografías se simula como es la visión de un ojo hipermétrope. En general se puede afirmar que un ojo hipermétrope ve nítidos los objetos lejanos (para lo cual debe usar un cierto grado de acomodación) y ve borrosos los objetos cercanos (no tiene suficiente capacidad de acomodación, puesto que una parte ya la utiliza para ver de lejos). En la fotografía de la izquierda se observa como los objetos lejanos (paisaje) se ven nítidos, mientras que los objetos cercanos (personas) se ven borrosos. En la fotografía de la derecha se observa como el hipermétrope ve borrosa la mariposa que esta muy cercana, mientras que ve nítida la barca y el paisaje marino en la puesta de sol, que corresponde a visión lejana.

12 Tipos de ametropía: Ametropía axial y refractiva
Fórmula óptica de las ametropías Para el ojo no acomodado, el punto remoto y la retina son puntos conjugados independientemente del valor de la refracción. Por lo tanto podemos escribir la relación de conjugación como (n’/x’)=R+Poa donde n’ es el indice de refracción del humor vitreo, x’ la distancia del plano principal imagen hasta la retina, R la refracción y Poa la potencia del ojo amétrope (ver figura). Para un ojo emetrope, como la refracción es ´zero, es decir el punto remoto está en el infinito, la misma relación se escribe como (n’/x’)=Po, siendo Po la potencia del ojo emétrope. Para el ojo emétrope R=0

13 Tipos de ametropía: Ametropía axial y refractiva
Fórmula óptica de las ametropías Componente refractiva Restando ambas expresiones y reordenando lo términos se obtiene la llamada fórmula óptica de la ametropía. Como puede observarse en la última expresión de la diapositiva, la refracción es la suma de dos componentes: La componente axial y la componente refractiva. La componente axial describe la diferencia entre la longitud axial del ojo amétrope y la del ojo emétrope, mientras que la componente refractiva describe la diferencia entre la potencia del ojo amétrope y la del ojo emétrope. Componente axial

14 Tipos de ametropía: Ametropía axial y refractiva
Fórmula óptica de las ametropías Componente axial Componente refractiva P L R M. Ax. Poa=Po x’>xo R<0 M. Ref. Poa>Po x’=xo H. Ax. x’<xo R>0 H. Ref. Poa<Po De acuerdo con la expresión obtenida en la diapositiva anterior y que aparece nuevamente en esta transparencia, pueden deducirse dos posibles orígenes de las ametropías esféricas. Cuando la potencia del ojo amétrope coincide con la potencia del ojo emétrope, es decir Poa = Po, se anula la componente refractiva y la ametropía resultante es puramente axial, es decir, la ametropía tiene un origen debido únicamente a una diferencia de longitud entre el ojo amétrope y el ojo emétrope. Cuando la longitud del ojo emétrope y la del ojo amétrope son iguales, y por lo tanto en este caso x0=x0’, se anula la componente axial y la ametropia resultante es puramente refractiva, y en este caso, el origen de la ametropía está en la diferencia de potencia del ojo amétrope con respecto al ojo emétrope. En la tabla pueden observarse las características de la potencia y la longitud axial para cada caso de ametropía (Miopía R<0, Hipermetropía R>0) en los casos de ametropía axial o refractiva. Un miope axial (primera fila de la tabla) tiene una potencia igual que la del ojo emétrope (Poa=Po) y una longitud axial mayor que la del ojo emétrope (por lo tanto x’>x’0). Un miope refractivo (segunda fila de la tabla) tiene una longitud igual que la del ojo emétrope (por lo tanto x’=x’0) y una potencia mayor que la del ojo emétrope (Poa > Po ). Un hipermétrope axial (tercera fila de la tabla) tiene una potencia igual que la del ojo emétrope (Poa=Po) y una longitud axial menor que la del ojo emétrope (por lo tanto x’<x’0). Un hipermétrope refractivo (cuarta fila de la tabla) tiene una longitud igual que la del ojo emétrope (por lo tanto x’=x’0) y una potencia menor que la del ojo emétrope (Poa < Po ). En la mayoría de situaciones la ametropía no es debida solamente a un factor, sino que es una combinación de componente axial y componente refractiva.

15 Tipos de ametropía: Ametropía axial y refractiva
Relación entre la longitud axial y la refracción La longitud del ojo es uno de los parámetros mas importantes para determinar la refracción ocular y además presenta la ventaja de que puede medirse con los instrumentos denominados biómetros. Por lo tanto, es interesante conocer como influye la variación de la longitud del ojo en la refracción ocular. Supongamos dos ojos, uno emétrope y otro amétrope, iguales en todo excepto en la longitud axial. Definimos el alargamiento ocular como la diferencia de longitud de ambos ojos x’ = x’ – x’0 (recordemos que las distancias x’ y x’0 estan tomadas respecto al plano principal imagen, pero pueden considerarse como equivalentes a la longitud del ojo especialmente en el caso de trabajar con un modelo de ojo reducido). Aplicamos la relación de conjugación (ver diapositiva 12) para los dos ojos emétrope y amétrope. Ojo emétrope: Ojo amétrope:

16 Tipos de ametropía: Ametropía axial y refractiva
Relación entre la longitud axial y la refracción Restando las expresiones de x’ y x0 llegamos a obtener el valor del alargamiento ocular como x’=-n’R/P(R+P). Ahora bien, teniendo en cuenta que el valor de la refracción R es mucho mas pequeño que el de la potencia del ojo , se puede despreciar R frente a P en el cociente de la expresión y por lo tanto obtenemos una expresión mas sencilla para el alargamiento ocular, que viene dada por x’=-n’R/P2. Así por ejemplo, para un ojo con un potencia de 60 D (valor típico de la potencia de un ojo), se puede considerar que una ametropia de 1 D supone una variación de 0.36 mm en la longitud del ojo y por lo tanto una variación de 1 mm en la longitud del ojo corresponde aproximadamente a una ametropía de 3D. P=60 D n’=1.336 R=1D x’=0.36mm R=3D x’ 1 mm

17 Zona de visión nítida de un ojo amétrope
Amplitud y recorrido de acomodación del ojo amétrope La amplitud de acomodación del ojo amétrope es prácticamente igual que la del ojo emétrope La amplitud de acomodación de un ojo amétrope puede considerarse igual a la de un ojo emetrope. La amplitud de acomodación es la diferencia entre la refracción y la vergencia del punto próximo. Por lo tanto para un amétrope la vergencia del punto próximo vendrá dada por la diferencia entre la refracción y la amplitud de acomodación (P=R-Am), mientras que para un ojo emétrope como la refracción es cero, la vergencia del punto próximo es la amplitud de acomodación cambiada de signo. Amétrope Emétrope

18 Zona de visión nítida de un ojo amétrope
Amplitud y recorrido de acomodación del ojo amétrope Recorrido de acomodación Emétrope Aunque la amplitud de acomodación es independiente del valor y tipo de ametropía, el recorrido de acomodación sí que varia fuertemente con la refracción. Para un ojo emétrope el punto remoto siempre esta en el infinito y el punto próximo se calcula como la inversa de la amplitud de acomodación cambiada de signo. Por ejemplo, un emétrope con una amplitud de acomodación de 5 dioptrías tendrá un recorrido de acomodación entre el infinito y 20 cm por delante del ojo (recordemos que las distancias delante del ojo tienen signo negativo). Si la amplitud de acomodación es de 3D, el recorrido de acomodación esta entre el infinito y 33 cm por delante del ojo. R Am ZVN 5 -, -20cm 3 -, -33cm

19 Zona de visión nítida de un ojo amétrope
Recorrido de acomodación Miope R Am ZVN -2 5 -50, -14cm 3 -50, -20cm -4 -25,-11cm -25,-14cm Para el ojo miope el recorrido de acomodación será siempre finito y real, puesto que los puntos remoto y próximo se encuentra por delante del ojo. En la diapositiva se indican las expresiones para calcular el punto remoto y el punto próximo. Así por ejemplo, un miope de 2 dioptrías tiene su punto remoto situado 50 cm por delante del ojo y con una amplitud de acomodación de 5 dioptrías, el punto próximo está situado 14 cm delante del ojo, mientras que con una amplitud de acomodación de 3 dioptrías el punto próximo estará situado a 20 cm por delante del ojo. En la tabla de la diapositiva puede observarse también un ejemplo para un miope de 4 dioptrías.

20 Zona de visión nítida de un ojo amétrope
Recorrido de acomodación Hipermétrope Para el ojo hipermétrope el recorrido de acomodación variará en función que el valor de la refracción sea superior o inferior al de la amplitud de acomodación. En la diapositiva se indican las expresiones para calcular el punto remoto y el punto próximo. En la tabla de la diapositiva se muestran dos ejemplos en los que la refracción tiene un valor superior a la amplitud de acomodación y por lo tanto, el recorrido de acomodación del hipermétrope es virtual. Así, si la refracción es de +2 D y la amplitud de acomodación de 1 D el hipermétrope tiene un recorrido de acomodación virtual entre 50 cm y 100 cm por detrás del ojo. Si la refracción es de +4 D y la amplitud de acomodación de 3 D, el recorrido virtual está entre 25 cm y 100 cm detrás del ojo. R Am ZVN +2 1 +50, +100cm +4 3 +25,+100cm

21 Zona de visión nítida de un ojo amétrope
Recorrido de acomodación Hipermétrope Cuando la amplitud acomodación es mayor que el valor de la refracción, hay una parte de recorrido de acomodación real. Por ejemplo si la refracción es de +2 D y la amplitud de acomodación de 5 D el hipermétrope tendrá un recorrido de acomodación real entre infinito y 33 cm por delante del ojo (entre 50 cm y infinito por detrás del ojo será virtual). Esto quiere decir que esta persona acomodando dos dioptrías podrá ver nítidos los objetos en el infinito. En la tabla también se muestran los resultados para el caso de un ojo con 4 dioptrías de hipermetropía y 5 dioptrías de amplitud de acomodación. R Am ZVN +2 5 +50, -33cm +4 +25,-100cm

22 Imagen retiniana de un ojo amétrope
Objeto puntual Imagen puntual si el objeto se sitúa en la zona de visión nítida Como última parte de este tema vamos a estudiar el tamaño de la imagen retiniana de un ojo amétrope. La imagen retiniana de un objeto puntual será un punto si el objeto está dentro de la zona de visión nítida de la persona. Si el objeto está fuera de la zona de visión nítida, la imagen en la retina será un círculo de desenfoque y en consecuencia, el sujeto verá borroso. Círculo de desenfoque si el objeto está fuera de la zona de visión nítida

23 Imagen retiniana de un ojo amétrope
Objeto puntual Círculo de desenfoque El diámetro del círculo de desenfoque que corresponde a la imagen de un objeto puntual cuando éste está situado fuera de la zona de visión nítida de un ojo amétrope, viene dado por la expresión que se muestra en la diapositiva. Contra mayor es el valor de la refracción, mayor es el diámetro del círculo de desenfoque y en consecuencia, mas borroso ve la persona. PE diámetro pupila entrada X vergencia objeto P Potencia del ojo R Refracción Si R    

24 Imagen retiniana de un ojo amétrope
Objeto extenso  IMAGEN NÍTIDA Invariante Lagrange-Helmholtz (aplicado a H i H’) Al igual que para el objeto puntual, en el caso de tener un objeto extenso también se plantean dos situaciones: que la imagen sea nítida o borrosa. Si la imagen es nítida, es decir el objeto se encuentra dentro de la zona de visión nítida, aplicando el invariante de Lagrange - Helmholtz a los planos principales del ojo se obtiene que u’=nu/n’. Para ello hay que tener presente la propiedad de los planos principales de que el aumento lateral es la unidad, por lo tanto yH=y’H’

25 Imagen retiniana de un ojo amétrope
Objeto extenso  IMAGEN NÍTIDA Por otra parte se puede ver en el dibujo que u’=y’/x’ (por triangulación) y en consecuencia teniendo en cuenta que n’/x’=R+P y la expresión de u’ deducida en la diapositiva anterior, se llega a la expresión para el tamaño de la imagen retiniana: y’=un/R+P

26 Imagen retiniana de un ojo amétrope
Objeto extenso  IMAGEN BORROSA Si la imagen es borrosa, es decir el objeto está fuera de la zona de visión nítida, el tamaño de la imagen como puede verse en la figura esta compuesto de dos partes: la pseudo imagen (b) y el diámetro del círculo de desenfoque. El tamaño de la pseudo-imagen coincide con el de la imagen nítida, mientras que el del círculo de desenfoque se dedujo anteriormente, concretamente en la diapositiva 23. b: tamaño pseudo-imagen : tamaño círculo de desenfoque

27 Imagen retiniana de un ojo amétrope
Relación ojo emétrope-ojo amétrope Comparando las expresiones del tamaño de la imagen nítida de un ojo emétrope y un ojo amétrope, podemos obtener la relación entre ambas imágenes: y’am/y’em=Po/R+Poa. Para el caso de una ametropía refractiva R + Poa = Po y por lo tanto y’am/y’em=1, es decir, el tamaño de la imagen retiniana es el mismo para el emétrope y para el amétrope refractivo, independientemente del valor de la ametropía. Ametropía refractiva (R + Poa = Po)

28 Imagen retiniana de un ojo amétrope
Relación ojo emétrope-ojo amétrope Ametropía axial (Poa = Po) R yam/yem R<0 R>0 1 1.017 0.984 5 1.091 0.923 10 1.200 0.857 Para el caso de una ametropía axial, la potencia del ojo emétrope y amétrope coinciden: Poa = Po. Para un miope axial (R<0), el tamaño de la imagen retiniana es mayor que el del emétrope, mientras que para un hipermétrope axial (R>0) el tamaño de la imagen retiniana es menor que el del emétrope. En la tabla pueden observarse los valores del cociente de imágenes retinianas para miopes e hipermétropes axiales de 1, 5 y 10 dioptrías, respectivamente.