El sistema óptico del ojo

El ojo humano es un sistema óptico complejo compuesto por la córnea, el líquido de la cámara anterior, el cristalino y el vítreo. El poder refractivo del ojo depende de la magnitud de los radios de curvatura de la superficie anterior de la córnea, las superficies anterior y posterior del cristalino, las distancias entre ellas y los índices de refracción de la córnea, el cristalino, el humor acuoso y el vítreo. El poder óptico de la superficie posterior de la córnea no se tiene en cuenta, ya que los índices de refracción del tejido corneal y del líquido de la cámara anterior son iguales (como es sabido, la refracción de los rayos solo es posible en la frontera entre medios con diferentes índices de refracción).

Convencionalmente, se puede considerar que las superficies refractivas del ojo son esféricas y que sus ejes ópticos coinciden, es decir, que el ojo es un sistema centrado. En realidad, el sistema óptico del ojo presenta numerosos errores. Así, la córnea es esférica solo en la zona central, el índice de refracción de las capas externas del cristalino es menor que el de las internas y el grado de refracción de los rayos en dos planos perpendiculares entre sí no es el mismo. Además, las características ópticas de los distintos ojos difieren significativamente, y no es fácil determinarlas con precisión. Todo esto complica el cálculo de las constantes ópticas del ojo.

Para evaluar la potencia refractiva de cualquier sistema óptico, se utiliza una unidad convencional: la dioptría (abreviada como dptr). Para 1 dptr, se toma la potencia de una lente con una distancia focal principal de 1 m. La dioptría (D) es el valor inverso de la distancia focal (F):

D=1/F

Por lo tanto, una lente con una distancia focal de 0,5 m tiene un poder de refracción de 2,0 dptrs, 2 m - 0,5 dptrs, etc. El poder de refracción de las lentes convexas (convergentes) se indica con el signo más, las lentes cóncavas (divergentes), con el signo menos, y las lentes en sí se denominan positivas y negativas, respectivamente.

Existe un método sencillo para distinguir una lente positiva de una negativa. Para ello, hay que colocar la lente a varios centímetros del ojo y moverla, por ejemplo, horizontalmente. Al mirar un objeto a través de una lente positiva, su imagen se moverá en dirección opuesta al movimiento de la lente, y a través de una lente negativa, por el contrario, en la misma dirección.

Para realizar cálculos relacionados con el sistema óptico del ojo, se proponen esquemas simplificados de este sistema, basados en los valores promedio de constantes ópticas obtenidas midiendo un gran número de ojos.

El más exitoso es el ojo reducido esquemático propuesto por V. K. Verbitsky en 1928. Sus principales características son: el plano principal toca el vértice de la córnea; el radio de curvatura de esta última es de 6,82 mm; la longitud del eje anteroposterior es de 23,4 mm; el radio de curvatura de la retina es de 10,2 mm; el índice de refracción del medio intraocular es de 1,4; el poder refractivo total es de 58,82 dioptrías.

Al igual que otros sistemas ópticos, el ojo está sujeto a diversas aberraciones (del latín aberratio, «desviación»): defectos del sistema óptico del ojo que provocan una disminución de la calidad de la imagen de un objeto en la retina. Debido a la aberración esférica, los rayos que emanan de una fuente de luz puntual no se concentran en un punto, sino en una zona específica del eje óptico del ojo. Como resultado, se forma un círculo de dispersión de la luz en la retina. La profundidad de esta zona, en un ojo humano normal, oscila entre 0,5 y 1,0 dioptrías.

Como resultado de la aberración cromática, los rayos de onda corta (azul-verde) se intersecan en el ojo a una distancia menor de la córnea que los rayos de onda larga (rojo). La distancia entre los focos de estos rayos en el ojo puede alcanzar 1,0 Dptr.

Casi todos los ojos presentan otra aberración causada por la falta de esfericidad ideal de las superficies refractivas de la córnea y el cristalino. La asfericidad de la córnea, por ejemplo, puede eliminarse mediante una placa hipotética que, al colocarse sobre ella, transforma el ojo en un sistema esférico ideal. La ausencia de esfericidad provoca una distribución desigual de la luz en la retina: un punto luminoso forma una imagen compleja en la retina, en la que se distinguen las zonas de máxima iluminación. En los últimos años, se ha estudiado activamente la influencia de esta aberración en la agudeza visual máxima, incluso en ojos normales, con el fin de corregirla y lograr la llamada supervisión (por ejemplo, con láser).

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Formación del sistema óptico del ojo.

Un examen del órgano visual de diversos animales desde el punto de vista ecológico demuestra la naturaleza adaptativa de la refracción, es decir, la formación del ojo como sistema óptico que proporciona a cada especie animal una orientación visual óptima, de acuerdo con las características de su actividad vital y hábitat. Aparentemente, no es casualidad, sino una condición histórica y ecológica, que los humanos tengan predominantemente una refracción cercana a la emetropía, que garantiza una visión nítida de objetos tanto lejanos como cercanos, de acuerdo con la diversidad de sus actividades.

La aproximación regular de la refracción a la emetropía observada en la mayoría de los adultos se expresa en una alta correlación inversa entre los componentes anatómicos y ópticos del ojo: durante su crecimiento, se manifiesta una tendencia a combinar un mayor poder refractivo del aparato óptico con un eje anteroposterior más corto y, a la inversa, un menor poder refractivo con un eje más largo. En consecuencia, el crecimiento ocular es un proceso regulado. El crecimiento ocular debe entenderse no como un simple aumento de tamaño, sino como una formación dirigida del globo ocular como un sistema óptico complejo bajo la influencia de las condiciones ambientales y el factor hereditario, con sus características individuales y de especie.

De los dos componentes —anatómico y óptico—, cuya combinación determina la refracción ocular, el anatómico es significativamente más móvil (en particular, el tamaño del eje anteroposterior). Es principalmente a través de él que se materializan las influencias reguladoras del cuerpo en la formación de la refracción ocular.

Se ha comprobado que los ojos de los recién nacidos suelen tener una refracción débil. A medida que los niños se desarrollan, la refracción aumenta: el grado de hipermetropía disminuye, la hipermetropía débil se transforma en emetropía e incluso en miopía; en algunos casos, los ojos emétropes se vuelven miopes.

Durante los primeros 3 años de vida de un niño, se produce un crecimiento intenso del ojo, así como un aumento de la refracción corneal y de la longitud del eje anteroposterior, que a los 5-7 años alcanza los 22 mm, es decir, aproximadamente el 95 % del tamaño del ojo de un adulto. El crecimiento del globo ocular continúa hasta los 14-15 años. A esta edad, la longitud del eje ocular se acerca a los 23 mm y el poder refractivo corneal es de 43,0 dioptrías.

A medida que el ojo crece, la variabilidad de su refracción clínica disminuye: aumenta lentamente, es decir, se desplaza hacia la emetropía.

Durante los primeros años de vida de un niño, el tipo de refracción predominante es la hipermetropía. A medida que aumenta la edad, la prevalencia de la hipermetropía disminuye, mientras que la refracción emétrope y la miopía aumentan. La frecuencia de la miopía aumenta notablemente entre los 11 y los 14 años, alcanzando aproximadamente el 30 % entre los 19 y los 25 años. La proporción de hipermetropía y emetropía a esta edad es de aproximadamente el 30 % y el 40 %, respectivamente.

Aunque los indicadores cuantitativos de la prevalencia de los distintos tipos de refracción ocular en niños, proporcionados por diferentes autores, varían significativamente, el patrón general de cambio en la refracción ocular con el aumento de la edad mencionado anteriormente se mantiene.

Actualmente, se intenta establecer normas de refracción ocular según la edad promedio en niños y utilizar este indicador para resolver problemas prácticos. Sin embargo, como muestra el análisis de datos estadísticos, las diferencias en la magnitud de la refracción en niños de la misma edad son tan significativas que dichas normas solo pueden ser condicionales.

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