I N F O R M A C I Ó N I N F O R M A C I Ó N 55 Marzo 2009 I N F O R M A C I Ó N I N F O R M A C I Ó N Dr. Juan Sánchez Navés (1) Dr. Salvador Balle Monjo (2) I N F O R M A C I Ó N Dra. Isabel Cacho Bovillo (1) Dr. Vicente Guimerá Bordes (1) (1) Instituto Balear de Oftalmología I.B.O. (2) IMEDEA-UIB-CSIC. Departamento de física interdisciplinar. RELACIÓN ANATÓMICA DEL CAMPO VISUAL Y LAS FIBRAS DEL NERVIO ÓPTICO EN PACIENTES CON GLAUCOMA NUEVAMENTE A SU DISPOSICIÓN ÍNDICE I N F O R M A C I Ó N I N F O R M A C I Ó N Introducción I N F O R M A C I Ó N Consideraciones anatómicas de la retina I N F O R M A C I Ó N en la campimetría ..................................................................... 4 I N F O R M A C I Ó N Fundamentos del campo visual El analizador de campo visual de Humprey Estrategias de prueba ............................................................. 5 Fiabilidad de las pruebas ...................................................... 6 Interpretación de los resultados Principios físicos de la tomografía de coherencia óptica Edita: Domènec Pujades ISSN: 84-1887-4096 Principios generales ................................................................ 7 © Artículo: Dr. Juan Sánchez Navés, Dr. Salvador Balle Monjo, Dra. Isabel Cacho Tomografía de coherencia óptica y análisis Bovillo, Dr. Vicente Guimerá Bordes de las fibras del nervio óptico ............................................ 10 © Revista: Laboratorios Thea Todos los derechos reservados. No se permite reproducir, almacenar en sistemas de recuperación de la información Interpretación de los gráficos en ni transmitir alguna parte de esta publicación, cualquiera que sea el medio empleado (electrónico, mecánico, foto- las diferentes presentaciones clínicas copia, grabación, etc.), sin el permiso previo de los titula- del glaucoma ............................................................................... 12 res de los derechos de la propiedad intelectual. Impresión: Eurogràfica Sant Vicenç Depósito legal: B-9565/2007 Bibliografía .................................................................................... 19 LaboratoriosT hea publica íntegramente los manuscritos recibidos de sus legítimos autores sin introducir modifica- ciones en los mismos y, por ello, no se hace responsable de las opiniones e informaciones contenidas en los artículos. Agradecimientos Este trabajo ha sido parcialmente financiado con una ayuda de la Direcció General de Recerca, Desenvolu- Número 55. Marzo 2009 pament i Innovació del Govern de les Illes Balears. 3 INTRODUCCIÓN El glaucoma sigue siendo una causa frecuente de pérdida de visión irreversible, aunque la etiología es diversa y la etiopatogenia multifactorial, parece claro que el aumento de la presión intraocular dañaría las células ganglionares de la retina dando lugar a: alteraciones funcionales que se detectarían con test psicofísicos (campimetría), y alteraciones estructurales o anatómicas analizadas mediante la prueba de OCT, que detecta la atrofia de los axones de dichas células correspondientes a esa zona1. Aunque parece que hay una correlación lineal entre atrofia de fibras y pérdida de campo,2 la discu- sión entre si la pérdida de función es anterior o posterior a dicha atrofia permanece abierta. En este trabajo mostramos la relación anatómica que existe entre ambas pruebas en pacientes afectos de glaucoma. Para ello cruzamos los 55 puntos del campo visual con las 255 medidas que realiza de forma circular la OCT sobre la cabeza del nervio óptico, siguiendo la orientación topo- gráfica de los trabajos conocidos de Garthway-Head.3 El software propietario utilizado para ello ha sido realizado por nosotros. CONSIDERACIONES ANATÓMICAS DE LA RETINA EN LA CAMPIMETRÍA La capa neural del ojo está formada por células receptoras, conos y bastones, que se encargan de convertir la energía luminosa en respuesta electroquímica. Esta respuesta se transmite a las células bipolares y después a las células ganglionares. Las células ganglionares tienen su punto de origen en la capa nuclear externa de la retina, sus axo- nes atraviesan la superficie interna de la retina para llegar hasta la cabeza del nervio óptico. La representación cortical de la imagen está altamente asociada a la densidad de células ganglio- nares que a su vez depende de la excentricidad de la retina, de manera que en la fóvea hay dos células ganglionares por cada receptor, mientras que en la retina periférica hay una para cientos de receptores.4 Otros aspectos funcionales importantes a tener en cuenta son que el haz de axones provenientes de la mácula cuenta con aproximadamente un tercio del total de fibras retinianas y que nunca atraviesan la línea media horizontal. Cualquier daño de las fibras, bien en la retina o en la cabeza del nervio óptico, tiende a respetar dicha línea media horizontal.5 Puesto que las fibras de los axones pasan por encima de los receptores, se produce cierta dispersión de la energía luminosa en la capa receptora. Para evitar que esta dispersión afecte la zona foveal, donde la agudeza visual del ojo es máxima, se altera el curso normal de las fibras, de manera que las fibras que vienen desde la retina temporal viajan en forma arqueada rodeando la fóvea. 4 RELACIÓN ANATÓMICA DEL CAMPO VISUAL Y LAS FIBRAS DEL NERVIO ÓPTICO EN PACIENTES CON GLAUCOMA FUNDAMENTOS DEL CAMPO VISUAL Mide la sensibilidad al contraste, es decir la capacidad de detectar una fuente luminosa contra un fondo más oscuro (10 candelas/m2) o más brillante a través del estímulo de las células menciona- das anteriormente sobre un área conocida. Para ello busca un umbral de sensibilidad que representa el punto en el cual un estímulo se ve el 50 % de las veces y no se ve el otro 50 %. Se supone que los estímulos más brillantes que el valor del umbral se verán y que aquellos más bajos que dicho valor no se verán. Los valores de los um- brales para los distintos puntos de retina se comparan con los valores que corresponderían a una persona de la misma edad en la misma zona de la colina de visión. Un aumento del umbral, es decir una disminución de la sensibilidad, indicaría una pérdida de función visual que suele obe- decer a algún cambio patológico. La campimetría estática computerizada crea un mapa del campo visual al ir proyectando estímu- los (de 200 ms de duración) de varias intensidades, tamaños y colores en una pantalla con forma semicircular que también puede variar en luz, intensidad y color. EL ANALIzADOR DE CAMPO VISUAL DE HUMPREY Hoy en día el HVFA es el“ Gold Standard” en campimetría por ser un método computerizado (con- diciones de prueba reproducibles, capacidad de almacenamiento, mayor sensibilidad en las pruebas y facilidad de operación), versátil (se puede elegir el examen que es más adecuado para el paciente según factores como antecedentes familiares, edad, grado de cooperación y tiempo disponible para realizar la prueba) y fiable (comprueba factores que afectan la fiabilidad de la prueba, como son la cooperación y fijación del paciente y la introducción de lentes de prueba). ESTRATEGIAS DE PRUEBA Dentro de los distintos programas que ofrece el HVFA a la hora de estudiar el campo visual el más común es el de umbral completo. Siempre se realiza la prueba corrigiendo el error refractivo y en condiciones mesópicas.6,7 El programa comienza buscando el umbral de sensibilidad foveal en cuatro localizaciones a 9° desde los meridianos horizontales y verticales. Una vez encontrado este umbral se localiza el punto ciego fisiológico, proyectando un estímulo de tamaño III en la zona del campo visual donde se espera que esté el punto ciego, es decir, a 15° temporal desde la fijación y ligeramente inferior al meridiano horizontal. Una vez conseguida toda esta información el programa comienza a testear las distintas localizaciones del campo visual mediante una técnica de escalonamiento randomiza- do (Fig 1), que consiste en mostrar un estímulo inicial a una intensidad a la que se espera que se 5 Figura 1. OD. (esquema tomado de Hood y Kardon, ver referencia 2). detecte. Si el paciente ve el estímulo se disminuye la intensidad de 4 en 4 decibelios (unidades de 0,4 log) hasta que no lo vea. Si el paciente no ve el estímulo se aumenta la intensidad de 4 en 4 decibelios hasta que lo detecte. El instrumento cambia entonces de dirección, moviéndose de 2 en 2 decibelios, hasta que se produce un cambio en la respuesta del paciente. El último estímulo visto por el paciente se considera como el umbral para ese punto. FIABILIDAD DE LAS PRUEBAS Para ayudar a evaluar la fiabilidad el HVFA ofrece las siguientes herramientas que miden la exac- titud y la consistencia de la prueba. • Pérdidas de fijación: El instrumento proyecta un 5 % de los estímulos en la supuesta ubi- cación del punto ciego fisiológico y solo si el paciente indica que ve el estímulo lo registrará como una pérdida de fijación. Si las pérdidas de fijación superan el 20 % no se considera un resultado fiable. • Errores falsos positivos: Cuando un paciente responde a los ensayos de reclamo en los que no se ha proyectado ningún estímulo. • Errores falsos negativos: el estímulo se repite con un nivel de brillo mucho mayor que la vez anterior. Si el paciente no responde a este estímulo de prueba, se registra un error falso negativo. Errores por encima del 33 % consideran la prueba como no fiable. 6 RELACIÓN ANATÓMICA DEL CAMPO VISUAL Y LAS FIBRAS DEL NERVIO ÓPTICO EN PACIENTES CON GLAUCOMA INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Los valores numéricos que aparecen en la parte superior de estos diagramas representan la diferen- cia en decibelios entre los resultados de la prueba del paciente y los valores normales corregidos en cuanto a edad en cada punto examinado del campo visual. El diagrama de probabilidad de desviación del modelo indica la significación estadística del resultado en cada punto. Finalmente, la impresión muestra los índices globales: • Desviación media (MD): Es la elevación o depresión media del campo general del paciente comparado con el campo de referencia normal. Una MD importante puede indicar que el paciente tiene una depresión general o que hay una pérdida significativa en una parte del campo y no en otras. • Desviación estándar del modelo (DSM): Es una medida del grado en el que la forma del cam- po medido del paciente se aparta de la del campo normal de referencia con corrección de edad. Una DSM baja indica una colina suave de visión. Una DSM alta indica una colina irregular y puede ser debido a la variabilidad en la respuesta del paciente o a irregularidades del campo. PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA TOMOGRAFÍA DE COHERENCIA ÓPTICA La tomografía de coherencia óptica (Optical CoherenceT omography, OCT) explota las propieda- des ondulatorias de la luz para obtener información acerca de la estructura del tejido sin dañarlo.8 Esto requiere usar luz que no sea absorbida por el tejido. PRINCIPIOS GENERALES Una onda se produce cuando una magnitud (por ejemplo la presión del aire en una habitación cerrada) varía tanto en el tiempo como en el espacio alrededor de un cierto valor medio. En un lu- gar determinado, a medida que transcurre el tiempo se observa que la magnitud estudiada pasa de superar el valor medio a estar por debajo del mismo de manera regular, por lo que las desviaciones respecto del valor medio llamadas vibraciones son alternativamente positivas y negativas a medida que transcurre el tiempo. Análogamente, en un instante determinado las variaciones también son regulares en espacio, pasando de positivas a negativas a medida que nos desplazamos de un punto a otro. Muchos fenómenos físicos se explican de manera satisfactoria en este marco unificado: el sonido se explica como una onda de presión, la luz se asociaría a una onda electromagnética. A pesar de que en cada caso las magnitudes que vibran son diferentes, todas las ondas poseen unas características generales que les confieren un comportamiento semejante. 7 Una onda perfectamente coherente se caracteriza por su frecuencia de vibración temporal, f, su longitud de onda, λ, y su amplitud, A. Cuando observamos el valor de la onda en un punto determinado del espacio (Fig. 2), el valor que toma la onda en este punto cambia en el tiempo, pero se repite a intervalos de tiempo regulares; el periodo de la onda es el intervalo de tiempo, Τ, entre dos repeticiones consecutivas, relacionado con la frecuencia mediante T=1/f. De manera análoga, si observamos el valor de la onda en un instante de tiempo determinado (por ejemplo, tomando una fotografía de la misma), este valor se repite en distintos puntos del espacio, separados entre sí por una distancia igual a λ relacionada con f por la velocidad de propagación de la onda, v= λ.f. La coherencia de las ondas perfectas es infinitamente larga: el valor de la onda en el instante t en un punto x es el mismo que el valor en el instante t’ en un punto x’= x + v.(t’ –t), de manera que Figura 2. 8 RELACIÓN ANATÓMICA DEL CAMPO VISUAL Y LAS FIBRAS DEL NERVIO ÓPTICO EN PACIENTES CON GLAUCOMA sabiendo cómo es la onda en un instante determinado, podemos determinar cómo será o cómo ha sido la onda en cualquier otro instante. Las ondas reales, sin embargo, tienen coherencia finita debido a que la frecuencia y/o amplitud de vibración no se mantienen constantes, sino que varían debido a múltiples factores. Una bombilla eléctrica produce luz de muy corta coherencia, porque estas variaciones son grandes y ocurren muy rápidamente; en cambio, un láser produce luz muy coherente, porque dichas variaciones son relativamente pequeñas y lentas. Para caracterizar la coherencia de una onda se suele utilizar el tiempo de coherencia, τ, que es el tiempo típico sobre el que se observan variaciones en las características de la onda (Fig.3), o bien la longitud de coherencia, Λ = v∙τ, que corresponde a la separación espacial típica entre regiones de frecuencia de vibración bien definida. Cuando en una región tenemos dos o más ondas de la misma frecuencia f, se producen los llama- dos fenómenos de interferencia (Fig.4). En un punto determinado (A), tenemos dos ondas prove- nientes de dos fuente; cada una de las ondas ha recorrido una distancia diferente desde su fuente de origen, por lo que se superponen en un estado de vibración diferente. La amplitud total de vibración aumenta (interferencia constructiva) en aquellos lugares donde las vibraciones asociadas a la primera y a la segunda ondas tienen el mismo signo (punto A), reduciéndose (interferencia negativa) en aquellos lugares donde tienen signo opuesto (punto B). La interferencia constructiva es máxima si las crestas o vientres de las dos ondas coinciden, mien- tras que la mayor interferencia destructiva se produce donde coinciden las crestas de una onda Figura 3. 9 Figura 4. con los vientres de la otra o viceversa. En el caso en que las dos ondas tienen la misma amplitud de vibración, la máxima interferencia destructiva es completa (no existe vibración en esos puntos), mientras que la vibración se duplica en los puntos donde se produce interferencia constructiva. Las interferencias que acabamos de describir se producen tanto para ondas perfectamente cohe- rentes como para las de coherencia finita. En el primer caso las interferencias se producen en todo el espacio mientras que en las de coherencia finita sólo se producen en una zona de tamaño dado por la longitud de coherencia mutua de las ondas: fuera de esa región, las ondas tienen caracterís- ticas diferentes, y no interfieren. TOMOGRAFÍA DE COHERENCIA ÓPTICA Y ANáLISIS DE LAS FIBRAS DEL NERVIO ÓPTICO Las medidas mediante OCT se basan en esta propiedad de coherencia finita. Puesto que al cambiar de un medio material a otro se produce una reflexión importante, la OCT nos permite medir el grosor de capas de tejido homogéneo, incorporando un sistema de deflexión del haz permite barrer la superficie de la muestra, repitiendo el proceso antes explicado en múltiples puntos del tejido a examinar. 10 RELACIÓN ANATÓMICA DEL CAMPO VISUAL Y LAS FIBRAS DEL NERVIO ÓPTICO EN PACIENTES CON GLAUCOMA