Biometría Óptica: Transformando la Cirugía de Cataratas para Cirujanos

Las cataratas son un problema ocular común en el que el cristalino se vuelve opaco. Pueden provocar otros problemas como la uveítis y el glaucoma. Las cataratas afectan a más de 22 millones de personas en los Estados Unidos y a 95 millones en todo el mundo. Es necesario un tratamiento para restaurar la función visual y prevenir complicaciones graves.

Cirugía de cataratas puede mejorar la visión de 95% pacientes. Sin embargo, existe un riesgo mínimo de complicaciones. Entre estas complicaciones se incluyen el edema macular, la visión borrosa, la infección y desprendimiento de retina.

El cirujano debe medir el tamaño del ojo antes de la cirugía de cataratas para elegir la potencia correcta del lente a implantar. Los cirujanos realizan mediciones estructurales del ojo antes de la cirugía utilizando diversos métodos, como la biometría o aplicando las matemáticas a la biología. Por ejemplo, medimos la profundidad de la cámara anterior y el grosor del cristalino mediante biometría ultrasónica.

La biometría óptica utiliza luz en lugar de sonido y puede obtener mediciones precisas con un solo dispositivo. Su uso se ha convertido en el estándar de oro, excepto en pacientes con catarata de grado 4 o superior o catarata blanca.

En este artículo, revisamos la historia de los avances en biometría óptica y proporcionamos una introducción técnica al enfoque. También comparamos la biometría óptica con la biometría ultrasónica tradicional.

Breve Historia de la Biometría Óptica

El Dr. D. Jackson Coleman describió por primera vez el uso de la biometría ecográfica a finales de la década de 1960, y su uso para cirugías de cataratas comenzó en la década de 1970. El desarrollo de la biometría óptica impulsó la necesidad de una mayor precisión en las mediciones de la longitud axial requeridas para la cirugía de cataratas.

En la década de 1990, se introdujo la biometría óptica para abordar estas necesidades. La interferometría de coherencia parcial (PCI) fue desarrollada por primera vez por Dr. Adolf F. Fercher y Dr. Eckhard H. Roth en la Universidad de Essen en Alemania. El enfoque dio lugar a una alternativa precisa y reproducible a la biometría por ultrasonido y se comercializó rápidamente por Carl Zeiss Meditec como el IOLMaster 500. El dispositivo proporcionó una técnica sin contacto para medir la longitud axial, la curvatura corneal y la profundidad de la cámara anterior.

A principios de la década de 2000, se introdujo la reflectometría óptica de baja coherencia (OLCR) utilizando principios similares a la PCI. La OLCR podía medir más parámetros anatómicos con mayor resolución, pero el proceso tardaba el doble que la PCI. Haag-Streit introdujo comercialmente la Lenstar LS 900 poco después.

Las capacidades de imagen se mejoraron aún más con el desarrollo de escaneo por fuente de barrido tomografía de coherencia óptica (OCT-SS), que ajusta la longitud de onda de la luz utilizada para recopilar información, reduce la relación señal-ruido y aumenta la velocidad a la que se recopilan los datos.

La biometría óptica ha evolucionado rápidamente en las últimas dos décadas, principalmente debido a los avances en los algoritmos utilizados para procesar los datos. En la práctica, la elección de los enfoques de biometría requiere considerar las características clínicas del paciente, el costo del procedimiento y la disponibilidad del equipo.

Comprendiendo la Biometría Óptica

La biometría óptica mide la longitud y la estructura del ojo utilizando luz. Es más precisa y consistente que la biometría por ultrasonido, que utiliza ondas sonoras. La luz tiene ocho veces la resolución de las ondas sonoras de 10 MHz en la biometría por ultrasonido.

La biometría óptica utiliza tecnología de interferometría de luz para generar patrones de interferencia que procesa para calcular la distancia entre estructuras oculares. Aquí, discutimos los principales tipos de biometría óptica y sus principios operativos.

Interferometría de Coherencia Parcial Láser

En interferometría de coherencia parcial (PCI), un interferómetro divide un láser infrarrojo de 780 nm en dos haces: un haz de muestra y un haz de referencia. El patrón de interferencia producido por la luz reflejada por diferentes estructuras oculares se analiza para determinar distancias. El enfoque puede derivar distancias geométricas intraoculares con una resolución de 12 micras.

Reflectometría Óptica de Baja Coherencia

Reflectometría óptica de baja coherencia (OLCR), un interferómetro Michelson estándar con un diodo superluminiscente de 820 nm, es capaz de realizar mediciones adicionales, como longitud axial, curvatura corneal, grosor de la retina y grosor corneal central, debido a la alineación de las mediciones de la longitud del camino óptico. El OLCR utiliza el mismo enfoque básico de dividir el haz de luz en haces de muestra y de referencia. La baja coherencia de la luz en distancias cortas es la base para obtener una alta resolución espacial.

El Cálculo Importa

Los sofisticados algoritmos utilizados para el procesamiento de señales mejoraron aún más la precisión y fiabilidad de los instrumentos, corrigiendo el movimiento ocular y las variaciones del índice de refracción. Aunque los instrumentos de biometría óptica arrojan resultados precisos, se necesitan fórmulas para calcular la potencia de la lente intraocular.

Una de las primeras fórmulas, la Fórmula SRK, fue una fórmula de regresión lineal desarrollada por Sanders, Retzlaff y Kraff. Esta fórmula clásica utilizaba la longitud axial y el poder corneal, pero fórmulas más recientes consideran variables adicionales para estimar la posición influyente del cristalino, aumentando la precisión en la selección de la lente intraocular.

A principios de la década de 1990, el Dr. Kenneth J. Hoffer propuso que se debían utilizar diferentes fórmulas para diferentes longitudes axiales. Según el Dr. Jack T. Holladay, presidente de Holladay Consulting y desarrollador de las Fórmulas Holladay 1, 2 y Refractiva, “Mi fórmula Hoffer Q funcionó mejor en ojos cortos; la SRK/T funcionó mejor en ojos largos y la Holladay I funcionó mejor en ojos de longitud media a larga.

A simple vista, eran prácticamente igual de precisos. Por lo tanto, los cirujanos de cataratas se acostumbraron a elegir una fórmula de potencia de lente basándose en la longitud axial.”

El Dr. Paul-Rolf Preussner y otros investigadores perfeccionaron aún más las ecuaciones para tener en cuenta la constante de la forma del cristalino. Según el Dr. Holladay, estos avances permitieron obtener resultados con una desviación de aproximadamente 0,5 D en el 80 % de los ojos tras la cirugía.

La inteligencia artificial (IA) ha contribuido aún más a las mejoras en las ecuaciones. El método de cálculo Hill-RBF, recientemente lanzado, incorpora IA para obtener resultados dentro de 0.5 D. “Todas las versiones del método RBF se crearon en conjunto con los ingenieros y matemáticos de MathWorks, que emplea a algunos de los expertos en inteligencia artificial más sofisticados del mundo”, afirma Dr. Warren E. Hill, director médico de East Valley Ophthalmology en Arizona.

El sexo biológico afecta a todas las áreas de la biología, por lo que no sorprende que el sexo haya sido una consideración reciente en los cálculos de potencia de lentes. “Incorporé el género y la raza en una fórmula llamada Hoffer H-5 hace algún tiempo, pero nunca tuvo éxito. Más recientemente, Jack Kane, MD, de la Universidad de Sídney, incorporó el género en su fórmula Kane, que utiliza IA. Ahora se está aceptando que el género es una parte importante del cálculo de la potencia de la lente”, informa el Dr. Hoffer.

Beneficios de la biometría óptica

Biometría óptica mide el grosor central de la córnea y el cristalino, el diámetro horizontal de la córnea y los grosores macular y retiniano. También es posible la biometría de ojo completo, lo que convierte a la biometría óptica en el enfoque preferido de muchos profesionales de la visión.

Hay muchas ventajas clínicas para los cirujanos al usar la biometría óptica, incluyendo:

• Planificación quirúrgica eficiente y exhaustiva para asegurar la selección apropiada del tipo de lente intraocular y la planificación de la incisión que depende de la curvatura corneal para optimizar los resultados visuales.
• Precisión y exactitud mejoradas para mejorar los cálculos de la potencia de la lente intraocular.
• Se redujeron las sorpresas intraoperatorias como la inestabilidad del saco capsular para ayudar a tener en cuenta las diferencias anatómicas causadas por cirugías refractivas previas.
• Mejora de los resultados quirúrgicos. Según el Dr. Steven C. Schallhorn, fundador del programa de cirugía refractiva del Departamento de Defensa de EE. UU., “Los dispositivos de última generación proporcionan mediciones para las fórmulas de cálculo de potencia más avanzadas y facilitan la garantía de la precisión de sus mediciones. Mediciones más precisas y parámetros adicionales para ciertas fórmulas impulsarán colectivamente mejores resultados”.”

A pesar de sus fortalezas, aún pueden ser necesarias las mediciones repetidas al considerar las lecturas de biometría óptica. Según el Dr. Robert Weinstock, un cirujano de Clearwater, FL, “Hay cierto criterio que se aplica; no es un dispositivo para el que simplemente se acepta la lectura. No es diferente a usar un IOLMaster y comparar esa medición con el Lenstar o usar un Lenstar y compararlo con inmersión. Es otro dato a utilizar en la toma de decisiones”.”

El Dr. Douglas D. Koch, profesor de oftalmología en el Cullen Eye Institute de Baylor, informa, “Recuerdo un caso en el que tomé una lectura de Lenstar a un paciente; fue de aproximadamente 43.3 D. El IOLMaster 700 no nos dio ninguna lectura en absoluto para este paciente, con una distorsión obvia del mire en la impresión.

Volví a revisar una medición que había obtenido con el Galilhen, el mismo paciente presentado inicialmente tres meses antes. Esa medición fue de 44.4 D, más de una dioptría de diferencia y con mediciones de astigmatismo muy diferentes.

Tras un examen más detenido, encontré puntos secos en la córnea que estaban presentes durante las mediciones del Lenstar y el IOLMaster. Por lo tanto, traté el ojo seco. Cuando repetí las mediciones del Lenstar y el IOLMaster, coincidieron con las mediciones del Galilei.

La moraleja de la historia es que validar tu biometría con una segunda lectura de otro instrumento puede mejorar la calidad y consistencia de tus mediciones y evitar algunos malos resultados.”

Para los pacientes que se someten a cirugía de cataratas, la biometría óptica preoperatoria también tiene beneficios, que incluyen:

• Mejores resultados visuales, que incluyen una menor dependencia de lentes correctivas y un menor riesgo de reoperación para corregir errores refractivos postoperatorios causados por cálculos imprecisos de la LIO.
• Mayor confianza en los procedimientos
• Tiempos de recuperación más rápidos, incluida la estabilización visual

Adicionalmente, uno de los factores más significativos influye en la satisfacción del paciente después de la cirugía de cataratas es la agudeza visual, que se ve directamente afectada por la precisión de la biometría preoperatoria.

Análisis Comparativo

No existe diferencia estadística en las longitudes axial y de la cámara anterior cuando se miden mediante ecografía y biometría óptica. En entornos clínicos, utilizar ambos enfoques puede ser mejor para obtener toda la información necesaria para una cirugía de cataratas exitosa.

Biometría óptica

Si bien los beneficios de la biometría óptica están bien documentados, los posibles inconvenientes pueden afectar su eficacia y idoneidad en diversos entornos clínicos. Considerar los beneficios y los inconvenientes ayuda a determinar si la biometría óptica es la opción correcta para el paciente.

Ventajas

• Requiere fijación en un punto de luz, lo que permite la medición ocular relevante a la fóvea, en lugar de la longitud axial, desde el polo anterior al posterior.
• La metodología sin contacto previene la contaminación cruzada entre pacientes y la posibilidad de compresión de la córnea durante las mediciones.
• Más fácil de usar
• Capaz de obtener mediciones anatómicas más precisas, en comparación con la biometría por ultrasonido
• No es necesario un anestésico tópico
• Produce lecturas de queratometría, por lo que no se requieren dispositivos adicionales
• Lleva menos tiempo debido a sus mediciones altamente automatizadas y su interfaz fácil de usar.

Desventajas

• No se puede producir una medición precisa de la longitud axial en ojos con cataratas subcapsulares posteriores
• Mayor costo, lo que puede ser una barrera para su uso, especialmente en entornos con recursos limitados
• La complejidad técnica requiere formación y experiencia especializada.
• Depende de la capacidad del paciente para permanecer quieto y fijar la vista en un punto de luz
• Puede que no funcione tan bien con longitudes axiales significativamente más cortas o más largas.

Biometría por ultrasonido

No existe un sistema de medición oftálmica único para todos. Aunque la biometría óptica tiene ventajas significativas en cuanto a facilidad de uso, sofisticación y rapidez, ciertas situaciones pueden justificar el uso de la biometría por ultrasonido.

Ventajas

• Puede realizar mediciones en pacientes con agudeza visual peor que 20/200 o tienen fijación excéntrica, degeneración macular o cicatrización corneal
• Capaz de obtener mediciones a través de cataratas densas u opacificación de la cápsula posterior
• Ampliamente disponible debido a su menor costo
• Flexibilidad del enfoque de medición, incluidos métodos de contacto e inmersión que pueden disminuir los posibles factores de confusión introducidos por la compresión corneal que pueden ser hasta 0.3 mm y producir errores de hasta 1.0 dioptría
• Medir longitudes corneales extremas
• Se puede ajustar manualmente para que el operador tenga un mayor control, lo que puede ser especialmente beneficioso en casos difíciles como patologías corneales inusuales
• No muy sensible a movimientos leves del ojo

Desventajas

• Mayor variabilidad entre operadores con una precisión que depende en gran medida de la experiencia y la habilidad del operador
• Largo, especialmente si se requiere preparación adicional como anestesia
• Mediciones menos precisas
• Incomodidad del paciente debido a la naturaleza de contacto del proceso que a menudo requiere anestesia

Conclusiones

El desarrollo de la biometría mejoró vasta y rápidamente los resultados para los pacientes con cataratas. Aunque la biometría óptica ofrece muchas ventajas sobre la biometría ultrasónica, la biometría ultrasónica sigue siendo vital en situaciones clínicas específicas.

Los proveedores de atención médica deben guiar la elección de la instrumentación basándose en las necesidades clínicas, la comodidad, la capacidad y el costo del paciente. La integración de estos métodos complementarios puede ofrecer una precisión y flexibilidad aún mayores en el tratamiento de cataratas a medida que la tecnología evoluciona.