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Modelo Conceptual
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Modelo E06 - Aberraciones Oculares y Frente de Onda
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3874
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Formación ideal y aberración del frente de onda
¿Cómo se define la aberración óptica respecto de la formación ideal de imagen?
Grupo 2: Grupo 2: Descomposición en polinomios de Zernike
¿Cómo se representa una desviación compleja del frente de onda mediante componentes elementales?
Grupo 3: Grupo 3: Aberraciones de orden bajo y alto
¿Cómo se distinguen las formas de aberración por su complejidad espacial y corregibilidad?
Grupo 4: Grupo 4: Degradación de la imagen retiniana
¿Cómo transforma cada aberración la imagen de un punto sobre la retina?
Grupo 5: Grupo 5: Pupila, rayos periféricos y difracción
¿Cómo modifica el tamaño pupilar la expresión de aberraciones y el límite óptico?
Grupo 6: Grupo 6: Reconstrucción y calidad óptica total
¿Cómo se reconstruye la desviación total y se evalúa la calidad óptica individual?
Grupo 7: Grupo 7: Aberrometría y corrección personalizada
¿Cómo se mide el frente de onda y cómo guía una corrección refractiva personalizada?
ID:1298
Grupo 1: Grupo 1: Formación ideal y aberración del frente de onda
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¿Cómo se define la aberración óptica respecto de la formación ideal de imagen?
Pregunta clave: ¿Cómo se define la aberración óptica respecto de la formación ideal de imagen?
¿Cómo se define la aberración óptica respecto de la formación ideal de imagen? Tal como describe el modelo del ojo como sistema óptico, cuando la córnea y el cristalino refractan con precisión los rayos ópticos que salen de un único punto de un objeto, esos rayos convergen todos sobre el mismo punto de la retina, y el frente de onda —la superficie que conecta todos los puntos de esa luz que están en la misma fase— sale del ojo con una forma perfectamente esférica, centrada en ese punto de convergencia. En un ojo real, sin embargo, la forma exacta de la córnea y del cristalino nunca es perfecta, y el frente de onda que sale del ojo se aparta, en mayor o menor medida, de esa forma esférica ideal; a esa desviación entre la forma real del frente de onda y la forma esférica ideal se le llama aberración óptica del ojo. Dentro de esta dinámica, rayos ópticos convergen sobre punto de la retina, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, frente de onda real se aparta de frente de onda esférico ideal, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, córnea remodelada busca cancelar aberración óptica del ojo, vínculo que conecta ambas partes del modelo.
ID:7990
Grupo 2: Grupo 2: Descomposición en polinomios de Zernike
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¿Cómo se representa una desviación compleja del frente de onda mediante componentes elementales?
Pregunta clave: ¿Cómo se representa una desviación compleja del frente de onda mediante componentes elementales?
¿Cómo se representa una desviación compleja del frente de onda mediante componentes elementales? Como esa desviación entre el frente de onda real y el frente de onda esférico ideal no es igual en todos los puntos de la pupila, sino que tiene una forma propia y compleja, este modelo la descompone en una suma de formas elementales más simples, los polinomios de Zernike, cada uno de ellos con un coeficiente propio que mide cuánto contribuye esa forma elemental en particular a la desviación total del frente de onda. Esa misma descomposición del frente de onda en polinomios de Zernike es la que reconstruye el modelo de aberrometría a partir de lo que capta un sensor de Hartmann-Shack o un disco de Tscherning, y es también la que guía a la cirugía refractiva guiada por frente de onda, remodelando la córnea de manera personalizada para cancelar, forma elemental por forma elemental, la aberración óptica propia de cada ojo. Dentro de esta dinámica, desviación total del frente de onda se descompone en polinomios de Zernike, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, polinomios de Zernike representan forma elemental, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, forma elemental contribuye a desviación total del frente de onda, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, forma elemental incluye desenfoque, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, desviación total del frente de onda determina calidad óptica completa, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, polinomios de Zernike reconstruyen modelo de aberrometría, vínculo que conecta ambas partes del modelo. El elemento coeficiente de Zernike queda así representado dentro de esta interpretación.
ID:7991
Grupo 3: Grupo 3: Aberraciones de orden bajo y alto
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¿Cómo se distinguen las formas de aberración por su complejidad espacial y corregibilidad?
Pregunta clave: ¿Cómo se distinguen las formas de aberración por su complejidad espacial y corregibilidad?
¿Cómo se distinguen las formas de aberración por su complejidad espacial y corregibilidad? Las formas elementales de orden alto, en cambio, varían de manera más irregular y localizada dentro de la pupila: el coma, el trébol y la aberración esférica aportan cada uno una desviación con una forma propia y más compleja que la del desenfoque o el astigmatismo, y por eso ninguna lente simple, con una única curvatura uniforme, logra corregirlas de la misma manera en que corrige el desenfoque o el astigmatismo. Cada una de esas formas elementales degrada la imagen retiniana de una manera propia: el desenfoque esparce el punto de luz que debería converger en la retina en un círculo borroso parejo en todas las direcciones; el astigmatismo lo esparce de manera desigual, más borroso en una orientación que en la perpendicular a ella; el coma lo esparce de manera asimétrica, con una cola que se extiende hacia un solo lado; el trébol lo esparce en tres lóbulos distribuidos alrededor del punto; y la aberración esférica hace que los rayos que atraviesan el centro de la pupila y los que atraviesan su periferia converjan en puntos distintos a lo largo del eje óptico, en vez de converger todos juntos sobre la retina. Dentro de esta dinámica, lente simple no logra corregir de la misma manera coma, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, aberración esférica hace converger en puntos de convergencia axiales distintos, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, forma elemental incluye desenfoque, vínculo que conecta ambas partes del modelo.
ID:7992
Grupo 4: Grupo 4: Degradación de la imagen retiniana
Descripción
¿Cómo transforma cada aberración la imagen de un punto sobre la retina?
Pregunta clave: ¿Cómo transforma cada aberración la imagen de un punto sobre la retina?
¿Cómo transforma cada aberración la imagen de un punto sobre la retina? Cada una de esas formas elementales degrada la imagen retiniana de una manera propia: el desenfoque esparce el punto de luz que debería converger en la retina en un círculo borroso parejo en todas las direcciones; el astigmatismo lo esparce de manera desigual, más borroso en una orientación que en la perpendicular a ella; el coma lo esparce de manera asimétrica, con una cola que se extiende hacia un solo lado; el trébol lo esparce en tres lóbulos distribuidos alrededor del punto; y la aberración esférica hace que los rayos que atraviesan el centro de la pupila y los que atraviesan su periferia converjan en puntos distintos a lo largo del eje óptico, en vez de converger todos juntos sobre la retina. Tal como describe el modelo del ojo como sistema óptico, cuando la córnea y el cristalino refractan con precisión los rayos ópticos que salen de un único punto de un objeto, esos rayos convergen todos sobre el mismo punto de la retina, y el frente de onda —la superficie que conecta todos los puntos de esa luz que están en la misma fase— sale del ojo con una forma perfectamente esférica, centrada en ese punto de convergencia. En esta explicación, borrosidad orientada corresponde a un componente necesario para interpretar el comportamiento conjunto del grupo. Dentro de esta dinámica, aberración esférica hace converger en puntos de convergencia axiales distintos, vínculo que conecta ambas partes del modelo. El elemento cola asimétrica queda así representado dentro de esta interpretación.
ID:7993
Grupo 5: Grupo 5: Pupila, rayos periféricos y difracción
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¿Cómo modifica el tamaño pupilar la expresión de aberraciones y el límite óptico?
Pregunta clave: ¿Cómo modifica el tamaño pupilar la expresión de aberraciones y el límite óptico?
¿Cómo modifica el tamaño pupilar la expresión de aberraciones y el límite óptico? Cuanto mayor es la pupila, más rayos periféricos atraviesan el ojo y más notorias se vuelven estas aberraciones de orden alto sobre la imagen retiniana, mientras que con una pupila pequeña esos mismos rayos periféricos quedan bloqueados y la imagen se acerca más a la que impone únicamente el límite de difracción. La suma de todas esas formas elementales, de orden bajo y de orden alto, reconstruye la desviación total del frente de onda real respecto del frente de onda esférico ideal, y con ella la calidad óptica completa de ese ojo en particular, más allá del límite que ya impone la propia difracción en la pupila según el modelo de difracción y límite de resolución. En este mecanismo, pupila deja atravesar más cuando aumenta rayos periféricos, reforzando así la respuesta del sistema. Dentro de esta dinámica, rayos periféricos vuelve más notorias aberraciones de orden alto, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Como parte del mismo balance, pupila bloquea cuando disminuye rayos periféricos, por lo que el efecto final se expresa como una disminución funcional. Dentro de esta dinámica, pupila acerca la imagen al límite de cuando es pequeña límite de difracción, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Como parte del mismo balance, límite de difracción limita calidad óptica completa, por lo que el efecto final se expresa como una disminución funcional.
ID:7994
Grupo 6: Grupo 6: Reconstrucción y calidad óptica total
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¿Cómo se reconstruye la desviación total y se evalúa la calidad óptica individual?
Pregunta clave: ¿Cómo se reconstruye la desviación total y se evalúa la calidad óptica individual?
¿Cómo se reconstruye la desviación total y se evalúa la calidad óptica individual? La suma de todas esas formas elementales, de orden bajo y de orden alto, reconstruye la desviación total del frente de onda real respecto del frente de onda esférico ideal, y con ella la calidad óptica completa de ese ojo en particular, más allá del límite que ya impone la propia difracción en la pupila según el modelo de difracción y límite de resolución. Como esa desviación entre el frente de onda real y el frente de onda esférico ideal no es igual en todos los puntos de la pupila, sino que tiene una forma propia y compleja, este modelo la descompone en una suma de formas elementales más simples, los polinomios de Zernike, cada uno de ellos con un coeficiente propio que mide cuánto contribuye esa forma elemental en particular a la desviación total del frente de onda. Dentro de esta dinámica, desviación total del frente de onda determina calidad óptica completa, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Como parte del mismo balance, límite de difracción limita calidad óptica completa, por lo que el efecto final se expresa como una disminución funcional.
ID:7995
Grupo 7: Grupo 7: Aberrometría y corrección personalizada
Descripción
¿Cómo se mide el frente de onda y cómo guía una corrección refractiva personalizada?
Pregunta clave: ¿Cómo se mide el frente de onda y cómo guía una corrección refractiva personalizada?
¿Cómo se mide el frente de onda y cómo guía una corrección refractiva personalizada? Esa misma descomposición del frente de onda en polinomios de Zernike es la que reconstruye el modelo de aberrometría a partir de lo que capta un sensor de Hartmann-Shack o un disco de Tscherning, y es también la que guía a la cirugía refractiva guiada por frente de onda, remodelando la córnea de manera personalizada para cancelar, forma elemental por forma elemental, la aberración óptica propia de cada ojo. Tal como describe el modelo del ojo como sistema óptico, cuando la córnea y el cristalino refractan con precisión los rayos ópticos que salen de un único punto de un objeto, esos rayos convergen todos sobre el mismo punto de la retina, y el frente de onda —la superficie que conecta todos los puntos de esa luz que están en la misma fase— sale del ojo con una forma perfectamente esférica, centrada en ese punto de convergencia. Dentro de esta dinámica, sensor de Hartmann-Shack aporta lo que capta a modelo de aberrometría, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, córnea remodelada busca cancelar aberración óptica del ojo, vínculo que conecta ambas partes del modelo. Dentro de esta dinámica, polinomios de Zernike reconstruyen modelo de aberrometría, vínculo que conecta ambas partes del modelo.
ID:7996