Dióptrica ocular

Dióptrica ocular
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Concepto:Es la adaptación del ojo a la distancia.

Dióptrica ocular. Es la adaptación del ojo a la distancia (aumento de la capacidad dióptrica del cristalino y convergencia ocular) y a la luz (miosis cuando hay mucha luz y midriasis en la penumbra).

El ojo como instrumento físico

El ojo como instrumento físico. Actúa como lentes las lágrimas, córnea, humor acuoso, humor cristalino y humor vítreo; el revestimiento oscuro está representado por la coroides; la placa sensible, por la retina; el Diafragma, por el iris, y el obturador, por los párpados.

Cuando los rayos luminosos llegan a la Retina han variado la dirección que ofrecían al tocar por vez primera el globo ocular. Es sabido que un rayo de luz, al atravesar un medio homogéneo, lo hace en línea recta; en la misma dirección se propaga al incidir perpendicularmente a la superficie de una sustancia refringente cualquiera o cuando son iguales los índices de refracción del medio de procedencia del rayo y de la nueva sustancia que tiene que atravesar dicho rayo. Pero a no ser que concurran estas circunstancias, los rayos luminosos, al variar de medio en su recorrido, sufren una desviación; si el ambiente de procedencia es menos refringente que el que ahora recorren, se aproximan a la perpendicular trazada en el punto de incidencia, alejándose de la misma en caso contrario.

Medios transparentes del ojo

Los medios transparentes del ojo, córnea, humor acuoso, cristalino y humor vítreo. Representan una lente refringente compuesta, cuyo foco se encuentra en la retina y, por consiguiente, en un punto que corresponde a la cara posterior del vítreo. En su conjunto, estos medios refringentes deben presentar, como toda lente, un lugar situado en el eje anteroposterior del ojo, donde se crucen los dos ejes de los conos luminosos que entran en el mismo; es el llamado centro óptico, del ojo, que ocupa un punto situado en el interior del cristalino.

Para darse una idea de la marcha de los rayos luminosos en el globo ocular será menester tener presente, como en un sistema óptico cualquiera, las distancias entre las superficies de refracción y reflexión (cara anterior de la Córnea. Cara anterior y posterior del cristalino, retina), los índices de refracción (humor acuoso, cristalino, cuerpo vítreo) y los radios de las tres curvaduras. El conocimiento de estos datos, que constituyen las constantes ópticas del ojo, se deben principalmente a Helmholtz, Gullstrand y Listing.

La córnea, el humor acuoso y el cuerpo vítreo tienen el mismo índice de refracción, permitiendo que el cristalino, al estar rodeado de medios de semejante refringencia, conserve totalmente la acción convergente que le es propia.

El medio constituido por las lágrimas, córnea y humor acuoso ejerce sobre los rayos luminosos un erecto convergente, el cual depende tanto del índice común de refracción como del radio de curvadura de la córnea. No todos los rayos que atraviesan la córnea transparente y la cámara anterior llegan hasta la retina. La mayor parte de ellos tropiezan en su curso con el iris y son devueltos al exterior. Solamente aquellos que caen en la abertura central de esta membrana son los que continúan su trayecto por el interior del ojo para contribuir a la visión.

Indice de refracción de la cornea
Datos Hombre Caballo Buey
Indice de rrefracción de la cornea 0'34 1'33 1'33
Indice de rrefracción del humor acuoso 1'336 1'336 1'336
Indice de rrefracción del cristalino (total) 1'4085 1'503 1'584
Indice de rrefracción del cuerpo vítreo 1'336 1'336 1'336
Radio de curvatura de la cornea 8 mm. 18'2 mm. 16'5 mm.
Radio de curvatura de del cristalino (cara anterior) 10 21 14
Radio de curvatura de del cristalino (cara posterior) 6 13 10'25
Distancia entre las caras anterior de la córnea y cara anterior del cristalino 3'6 6'5 -
Distancia entre las caras anterior y posterior del cristalino 3'6 13 -
Distancia entre las caras posterior del cristalino y la retina 18'6 - -
Distancia entre las caras anterior de la córnea y la retina 24 - -

El cristalino (Lente biconvexa)

El Cristalino es una lente biconvexa, que cabe imaginarse como dos prismas unidos por la base. Por ser más refringente que el humor acuoso hace que los rayos procedentes de éste converjan aún más cuando llegan a él. Y como el radio de curvatura de su cara posterior es menor que el de la cara anterior, resulta que la refracción de los rayos es más eficaz, con respecto a su convergencia, a la salida del cristalino que a su entrada.

El índice de refracción del cuerpo vítreo es inferior al del cristalino, de donde resulta que la convergencia de los rayos luminosos que han atravesado aquella lente aumenta aún más en el nuevo medio, ya que tienden a desviarse de la normal en el punto de convergencia. Puede compararse la marcha de los rayos luminosos en el cuerpo vítreo a la que siguen cuando se reúnen en un foco a la salida de una lente, atravesando un medio de idéntica composición a la que ofrecía el recorrido antes de su entrada en ella. En efecto, como hemos señalado más atrás, el humor acuoso y el cuerpo vítreo poseen el mismo índice de refracción; por lo tanto, el grado de convergencia de los rayos a la entrada de cristalino será el mismo que a su salida. Es decir, que así como una lente de cristal reúne a los rayos procedentes del aire de tal modo que formen foco, siendo esta convergencia consecuencia no únicamente de la refracción de los rayos a su entrada en la lente, sino también del proceso idéntico que se efectúa a su salida, el cristalino produce un fenómeno semejante, considerado en sus relaciones con los humores acuoso y vítreo.

Construcción de la imagen

Figura 1.

La construcción de la imagen, teniendo en cuenta los datos expuestos, es un proceso muy laborioso. Se comienza por construir la imagen producida por la primera superficie de refracción; esta imagen se utiliza como objeto para la siguiente superficie de refracción; la segunda imagen sirve de objeto para la tercera superficie, y así sucesivamente. El problema se simplifica mucho construyendo el ojo esquemático, aplicando el teorema de Gauss (figura 1).

El ojo, aunque no exactamente, puede estimarse como un sistema óptico centrado, entendiendo por tal aquel en el que los centros de curvatura están en una misma línea, que es el eje principal. Supuesta la centralización y dados los datos que preceden, es fácil trazar teóricamente la desviación que experimentan los rayos luminosos al atravesar los diversos medios refringentes. A este objeto, el problema se hace más sencillo, reduciendo todos los medios refringentes a tres dióptricos esféricos o a uno solo, y adoptando los seis puntos cardinales de Gauss.

Seis puntos cardinales de Gauss

Focos principales

Cuando los rayos luminosos que inciden la superficie refringente vienen de un punto remoto (prácticamente infinito), son paralelos al eje principal, y después de la refracción se reúnen en un punto situado sobre dicho eje: a este punto de reunión se le llama foco principal. Como se encuentra detrás de la superficie refringente, foco principal posterior, F. Dicho foco se encuentra a 24'1 mm de la superficie anterior de la córnea (prácticamente en la retina).

A rayos luminosos proceden del interior del y vienen paralelos al eje principal, después de refractarse se reunirán delante de la córnea en un punto situado sobre dicho eje principal : este punto recibe el nombre de foco principal anterior, F, y se encuentra 15'7 mm. Delante del vértice de la córnea. En suma: los rayos paralelos al eje Principal, procedentes del exterior, se refractan pasando por el punto focal posterior situado sobre la retina; recíprocamente, los rayos paralelos al eje principal incidentes por el otro lado del sistema, se refractan o emergen pasando por el punto focal principal anterior.

Puntos principales

Son también dos, H y H, y representan las intersecciones de los planos principales con el eje óptico o eje principal: un objeto luminoso situado en un plano principal emite rayos paralelos al eje principal, que forman una imagen derecha y del mismo tamaño en el otro plano principal. El primero y segundo puntos principales están muy cerca uno de otro en la cámara anterior a 1'7 y 2'0 mm., respectivamente, por detrás de la córnea. Así como F y F' corresponden a los focos principales de una lente simple, H y H' equivalen a los focos conjugados de la misma lente.

Puntos nogales

Son dos puntos del eje óptico que gozan de la siguiente propiedad: todo rayo incidente que pasa por un punto nodal emerge del sistema, siguiendo una dirección paralela, pasando por el otro punto nodal.

Encontrandose ambos, K y K' que corresponden al centro óptico de una lente simple, cerca de la superficie posterior del cristalino, a 7'0 y 7'3 mm. Por detrás del vértice de la córnea.

Como los dos puntos principales están muy próximos e igualmente acontece con los puntos nodales, se acepta que los dos primeros se confunden en uno solo situado en la posición intermedia de ambos, sucediendo lo propio con los dos segundos. De aquí ha nacido la idea por "LISTING" de simplificar el estudio de los elementos geométricos del ojo, reduciéndolo a otro sistema equivalente pero más simple (ojo esquemático reducido). Este tiene una superficie única de poder refringente ideal, situado en la cámara anterior a 1'35 mm. Por delante de la córnea y con un radio de 5'7 mm. El punto nodal anterior o centro óptico del ojo reducido se encuentra a 7'08 mm. El punto principal, a 2'3, y el punto focal posterior, a 24'13 por detrás de la superficie anterior de la córnea. El punto focal anterior está a 15'7 mm. Por delante de la córnea. La distancia del punto nodal a la retina, esto es, la longitud focal del ojo, es de 24'13 - 7'08 = 17'05 mm. El poder de refracción es, por consiguiente, de 1.000/17'05 = 58'65 dioptrías.

Rayos luminosos

Conocidas las medidas mencionadas, puede ser trazada la vía seguida por los rayos luminosos y construirse la imagen sobre la retina, según se ilustra en la citada figura 1. La imagen retiniana, como se ve en el diagrama, es invertida, más pequeña que el objeto y proyectada sobre una superficie curva. El punto A se dibuja en la retina en a y el B en b; por consiguiente, cuanto más alejado se encuentre el objeto tanto más pequeña será su imagen, ya que el tamaño de ésta aparece determinado por el ángulo visual ANB, formado por los rayos AN y BN reunidos en el centro óptico N. El límite de la discriminación retiniana corresponde a un ángulo visual de 60°; o sea que, para poder ser perceptibles por separado dos puntos luminosos deben formar con el centro óptico un ángulo no menor de 60°.

Si vemos los objetos en su verdadera posición, se debe, probablemente, a que la reinversión es una función cerebral desarrollada por asociación de las sensaciones visuales con las del tacto. Se trata de un proceso psicológico fuera de la capacidad de nuestro análisis.

Acomodación visual

Figura 2. Mecanismo de la acomodación.

Acomodación visual. Si tratamos de enfocar con una máquina fotográfica un determinado objeto, podemos recurrir, como se hace corrientemente, a mover el fuelle que lleva el aparato.

Pero en el globo ocular la lente no avanza ni retrocede y la superficie sensible, la retina es fija. No obstante, el ojo se adapta a las distancias por un particularismo mecanismo de enfoque, que se conoce con el nombre de acomodación.

Colocado el objeto a una distancia de seis o más metros, sus rayos pueden considerarse paralelos, y forman su foco en la retina sin la intervención del aludido mecanismo. Mas tratándose de rayos partidos de puntos situados a menor distancia, a pesar de su divergencia coinciden también en la retina merced al proceso de la acomodación. En esencia, dicho proceso consiste en un abombamiento del cristalino, tanto más acentuado cuanto más próximo se encuentre el objeto, y por lo tanto, cuanto más divergentes sean los rayos.

Observando oblicuamente el globo ocular adaptado para la visión próxima se comprobará la proyección del iris hacia adelante, empujado por el cristalino al abombarse ; en cambio, tal modificación no acontece en los sujetos en que se ha extirpado la lente. Con auxilio de un dispositivo especial (oftalmómetro) se puede observarse cómo en el acto de la acomodación la imagen corneal no cambia de tamaño, en tanto que las cristalinianas, y especialmente la que corresponde a la cara anterior, disminuye notablemente al abombarse aquélla.

Cambios de los radios de curvatura en tales circunstancias, las cifras siguientes:

Cambios de los radios de curvatura
En reposos En acomodación
radio de curbatura de la cornea 8 mm. 8 mm.
radio de curbatura del cristalino (cara anterior) 10 6
radio de curbatura del cristalino (cara posterior) 6 5

El cristalino posee una estructura elástica; basta librarle de la influencia compresiva que ejerce el ligamento suspensorio para que adopte forma esférica. En el acto de la acomodación el músculo ciliar se contrae, empujando hacia adelante las coroides y produciendo, en consecuencia, la relajación del ligamento suspensorio. Esta acción disminuye la tensión de la cápsula del cristalino, permitiéndole, efecto de su elasticidad, aumentar la convexidad, sobre todo en la cara anterior (figura 2).

Durante la acomodación no sólo habría un aumento en la curvatura en las partes centrales de la lente, sino, al mismo tiempo, una disminución en la curvatura en la periferia, la zónula se comportaría en forma opuesta. En suma, la duda de si la zónula se contrae en la visión próxima (acomodación) o en la lejana.

Mecanismo extracapsular

En lo que se refiere al mecanismo extracapsular de la acomodación, el análisis de las direcciones, en las que obran la tracción o la relajación de las fibras zonulares, permite dividir a éstas, desde el punto de vista de su acción, en dos grupos:

  1. Se inserta, por una parte, en la cara posterior del cuerpo ciliar, y termina, por lo general, en la cara anterior del cristalino.
  2. El segundo grupo está constituido por fibras más cortas que, partidas de la cara anterior del cuerpo ciliar, vienen a terminar en el ecuador y cara posterior del cristalino.

Estas dos órdenes de fibras se disponen, en conjunto, como entrecruzadas, existiendo entre ellas cierto antagonismo. Cuando el músculo ciliar se contrae empuja hacia adelante a las coroides, manteniendo en la misma dirección a las inserciones posteriores de las fibras zonulares largas. Al relajarse dicho músculo, las fibras son tensadas por las coroides en un extremo y por la elasticidad de la cápsula en el otro.

Momento de la acomodación

En el momento de la acomodación, es decir, cuando la mirada deja de fijarse en un punto lejano para hacerlo en un punto próximo, se produce simultáneamente la constricción de la pupila y la convergencia de los ojos. El estrechamiento pupilar no juega papel activo en el mecanismo de la acomodación (ojos sin iris o con parálisis iridiana conservan dicho mecanismo), pero es útil a la visión próxima al actuar como diafragma y suprimir los efectos de la aberración de esfericidad en las partes periféricas de la lente. Al propio tiempo que se estrecha la pupila, el borde libre del iris se dirige hacia adelante y, en consecuencia, la cámara anterior en su parte central se hace menos profunda; pero como más atrás fue indicado, su volumen no varía, ya que a la vez se ensancha en las partes marginales.

Mecanismo de la acomodación

Para que el mecanismo de la acomodación entre en juego se precisa dirigir la mirada a un objeto próximo. Se trata de un reflejo cuyo punto de partida es la retina:

La vía aferente. El nervio óptico. El trayecto eferente.

El motor ocular común, por el cual llegan los impulsos provocadores de la contracción del músculo ciliar; y así, la excitación eléctrica del istmo del encéfalo en la parte posterior del tercer ventrículo, es decir, en la zona de los núcleos del m. o. c., determina un abombamiento del cristalino. El simpático juega en esta función el papel de inhibidor; bajo su excitación se ocasiona relajación del músculo ciliar y, consecutivamente, aplastamiento del cristalino.

Las terminaciones nerviosas del tercer par, como todas las parasimpáticos, son paralizadas por la atropina, droga que, por consiguiente, imposibilita al ojo para la visión próxima ; en cambio, la pilocarpina y la eserina, por su efecto excitador, impiden la visión lejana. En los animales con campo visual común la acomodación se realiza simultáneamente en los dos ojos.

Capacidad funcional del mecanismo acomodador

Capacidad funcional del mecanismo acomodador. El ojo normal o emétrope aprecia indistintamente los objetos situados lejos, sin acomodarse, como los situados en su proximidad, acomodándose. La extensión de la acomodación es la distancia entre el infinito (punto remoto) y unos 10 cm. delante del ojo (Punto Próximo). La amplitud de la acomodación es la diferencia entre el poder refringente del ojo en reposo y cuando se halla acomodado al máximo. Se expresa en dioptrías, que representan la lente convexa que sería menester colocar delante del ojo para reemplazar al mecanismo acomodador en la visión del punto próximo. La lente de una dioptría (D) es la que tiene un metro de distancia focal; la lente de un poder refringente de 2 D, tendrá una distancia focal de 1/2 m. la de 3 D, 1/3 de m.

Vista cansada

En los animales domésticos las observaciones concuerdan en que el poder de acomodación del ojo a las distancias es mucho más restringido que en el hombre. En éste disminuye sensiblemente con la edad, hablándose de presbicia o vista cansada cuando el punto próximo está alejado más acá de los 25 6 30 centímetros, cosa que ocurre a partir de los cuarenta años, aproximadamente. La causa de este defecto, corregible mediante una lente convexa adecuada, estriba en que el cristalino se endurece progresivamente desde las capas centrales hacia las periféricas, perdiendo así su elasticidad.

Amentropía

Figura 3. Ojo eméntrope, ojo hiperméntrope y ojo miope.

El ojo emétrope forma las imágenes en la retina. Pero si el eje anteroposterior del globo ocular es demasiado largo, la imagen cae por delante de aquélla, a la cual sólo alcanzan los círculos de difusión; se dice entonces que el ojo es miope. Por el contrario, si el citado diámetro es demasiado corto, los rayos vienen a reunirse por detrás de la lámina sensible, alteración que constituye la hipermetropía (figura 3). Se obvian tales defectos de refracción con el uso de lentes de cualidad y potencia diferentes; en el caso de la miopía son utilizables lentes cóncavas divergentes, y en la hipermetropía habrían de ser convexas divergentes.

La mayor parte de los individuos que presentan las antedichas alteraciones padecen asimismo de astigmatismo, cuyo término significa que los rayos salidos de un punto de un objeto no vuelven a encontrarse una vez verificada su refracción en el dióptrico. Al ojo astigmático puede considerársele como la superposición en él de gran número de ojos de distinta refracción, desde el de una miopía máxima a una hipermetropía máxima también, y orientados diferentemente alrededor del eje anteroposterior.

Efectos de refracción

Los efectos de la refracción poseen un fundamento experimental. Junto con los conceptos de rayo incidente, normal y ángulo de incidencia, es necesario considerar ahora el rayo refractado y el ángulo de refracción o ángulo que forma la normal y el rayo refractado.

Astigmatismo

El astigmatismo se debe, en síntesis, a la diferente refracción del ojo en los distintos meridianos. Se denomina astigmatismo regular aquella forma en la cual, siendo la refracción igual en todo un meridiano, hay diferencia en el grado de refracción en cada meridiano. Dicha forma es muy frecuente en el hombre, y también se ha observado en el gato y en el caballo.

Astigmatismo irregular

El astigmatismo irregular es la variedad en la cual no sólo hay una diferencia de refracción en los distintos meridianos, sino también en diferentes partes del mismo meridiano.

Aberración de esferidad

Aberración de esferidad, que consiste en que en el cristalino, como en toda lente biconvexa, los rayos que atraviesan la porción marginal se refractan más que los que lo hacen por la parte central, y en consecuencia, forman su foco por delante de éstos. Tal defecto se compensa parcialmente en el ojo porque el centro del cristalino es más denso y refracto por ello más los rayos que la porción periférica, y además porque los rayos periféricos son en gran parte eliminados al contraerse el iris y actuar a modo de diafragma.

Aberración cromática

Aberración cromática se designa un defecto propio de todas las lentes e igualmente del cristalino, por el cual cada sector actúa como un prisma, descomponiendo la luz blanca en los colores del espectro. Como los rayos del extremo violeta se refractan más que los correspondientes al extremo rojo, forman un foco más próximo, y de esto resultaría que las imágenes retinianas estarían rodeadas por halos rojos y violetas. Pero esto no sucede así; en primer lugar, porque los rayos de mediana refrangibilidad que caen sobre la retina son los más luminosos, y la excitación provocada por ellos aminora, por contraste, la sensibilidad de las partes inmediatas, y en segundo lugar, porque el aparato visual es escasamente sensible a los rayos extremos del espectro.

Fenómenos entópticos

Los fenómenos entópticos son aquellas impresiones engendradas en el aparato ocular, pero que la conciencia refiere al exterior. Las impresiones entópticas reconocen por causa los cuerpos opacos o semiopacos que interceptan los rayos luminosos que han de impresionar la retina, proyectando la sombra sobre ella.

Moscas volantes

Las denominadas moscas volantes son impresiones de esta naturaleza, debidas a pequeñas turbiedades del humor vítreo. Otras turbiedades son motivadas por concreciones mucosas o gotitas sebáceas adheridas a superficie corneal; en ocasiones se perciben radios oscuros, atribuidos a la estructura radiada del cristalino.

Fuentes

  • Dr. José Morros Sardá. Elementos de Fisiología. Editorial Científico-Médica, Editorial Pueblo y Educación, 1967.