Optical and visual characterization of multifocal contact lenses and multifocal intraocular lenses

Abstract

Vision is presented and universally accepted as the most precious of the human senses.lt is structured in three main parts: the optical system {eye), the photo-sensor {eye's retina), and the data processor (brain). If one of them is affected by any disease or dysfunction, vision will be terrible or even nonexistent One of the most common dysfunction is presbyopia.lt i s an age-related disorder that is undergone by all the population s ince their mid-late-40s and it is consists in the loss of the ability to focus near objects (accommodation). A huge number of possible corrections of it can be easily found. On one hand, there are temporary corrections ,as progressive spectacle tenses or multifocal contact tenses. On the other hand, permanent corrections as multifocal i ntraocular lenses, multifocal cornea! ablation, accommodating intraocular tenses, monovision systems, or scleral modifications are also applied to correct presbyopia. Another age-related dysfunction is cataract. Cataract is the opacification of the crystalline fens and decreases the quality of the visual function. Consequently, it is one of the leading visual impairments in adults over 60 years old, affecting the half of the adults aged between 75-85 years old. The only possible solution far cataract is the extraction of the opacified fibers of the crystalline lens and the replacement of them with an intraocular lens by surgery. Due to the fact that all the patients affected by an age-related cataract are also affected by presbyopia it is totally understandable that a number of patients choose mulltifocal introcular lens to substitute their crystalline tenses .This way, only one surgery is needed to salve both age-related dysfunctions. Usually, young presbyopes choose a temporary correction as a first option to correct presbyopia. Some presbyopia corrections are based on the simultaneous vision principie, as, far example, multifocal contact or intraocular lenses. The optical design of these kind of lenses is very complex. Consequently, It is characterization is also difficult When these lenses were launched into the market, it was only possible to characterize optical quality before the implantation or the adaptation of them (characterization in vitro) and the visual quality after the surgery or the clinical adaptation was performed (characterization) .M. present and thanks to the technological advances, different new commercial instruments that are to perform characterization in vivo of the visual quality before the implantation or the adaptation of simultaneous vis ion tenses. They are based on the simulation of the vision that these tenses give to the implanted eye. Some experimental prototypes and commercial aberrometers or double­ pass systems have used to perform an optical quality characterization in vivo, but some issues have been reported. Taking into account all this information, the main goal of this thesis is the design and the assembly of a new open-field double-pass system with asymmetric focus that is suitable to characterize invivo optical quality in patients implanted or adapted with multifocal intraocular or contact lenses. In order to achieve this aim, different studies and processes were carried out Review of presbyopia corrections and the characterization of them (Clinical study about objective over-refraction wearing multifocal contact lenses); Verification of the suitability of one commerciat simulator (Clinical study with the commercial simulator VirtlOL (10lens S.l.)); Design and assembly of the double-pass system with asymmetric focus (Opto-mechanical design/ Validation of all the elements included in the system/ Optical validation of the system); Programming of the softwares to manage the system; Validation of the new prototype (Two clinical studies characterizing eyes implanted with multifocal introcular tenses by using the new system were done).

La visió és entesa i, universalment acceptada, com el sentit humà més valorat .Aquesta esta estructurada en tres parts principals: el sistema òptic (l'ull), el fot-sensor (la retina ocular) iel processador (el cervell). Si una d'aquestes parts es veu afectada per una disfunció o malaltia, la visió pot arribar a ser de molt baixa qualitat i, fins hi tot, inexistent Una de les disfuncions més comunes és la presbícia. La presbícia és una disfunció lligada a l'edat que pateix tota lla població a partir dels 40 anys, aproximadament. Consisteix en la pèrdua de la capacitat d'enfocar objectes propers (acomodació). Actualment, es troba un ampli nombre de possibles correccions. Per una banda, tenim les correccions temporals, com ulleres o lents de contacte progressives, i, per l'altre, correccions permanents, com lents intraoculars multifocals , ablacions corneals multifocals, lents intraoculars acomodatives, sistemes de monovisió, o modificacions esclerals, entre altres. Una altre disfunció associada a l'edat és la cataracta, la qual crea la opacificació del cristal·lí impedint una visió nítida. Conseqüentment, la cataracta és una de la deficiències visuals més estesa a partir dels 60 anys, afectant a la meitat de la població entre els 75 i els 85 anys . La única solució per eliminar les cataractes és eliminant les fibres opacificades i substituir-les per una lent intraocular quirúrgicament. Donat que tots els pacients amb cataractes són, a la vegada, prèsbites, està justificat que un nombre de pacients decideixi implantar-se lents intraoculars multifocals per substituir el seu cristal·lí. D'aquesta manera es solucionen dues degeneracions associades a l'edat en una sola cirurgia. Els joves prèsbites acostumen a optar per correccions prèsbites temporals, mentre que molts dels prèsbites amb cataractes opten per solucions permanents. Algunes de les correccions de la presbícia, com les lents de contacte o intraoculars multifocals , estan basades en el principi de visió simultània. Els dissenys òptics d'aquest tipus de lents són molt complexos, cosa que fa que la seva caracterització sigui molt complicada. Quan aquestes lents van aparèixer al mercat, només era possible caracteritzar-les òpticament abans de la seva implantació o adaptació de manera in vitro, i de caracteritzar-les visualment després de la seva adaptació o implantació de manera in vivo. Actualment, i gracies a tots els avenços tecnològics, diferents instruments clínics han estat desenvolupats per realitzar mesures de les qualitats visuals abans de la seva implantació. Tots ells, es basen en simular-li al pacient la visió que tindria després de ser implantat. Per un altre cantó, alguns prototips experimentals iaberrometres o sistemes de doble-pas comercials han estat utilitzats per dur a terme la caracterització de la qualitat in vim en pacients implantats o adaptats amb sistemes multifocals, pero diferents problemes han estat plantejats. Tenint en compte tota aquesta informació, el principal objectiu d'aquesta tesi ha estat la de dissenyar i muntar un nou sistema de doble-pas d'enfocament asimètric de camp obert que fos capaç de fer una caracterització de la qualitat òptica in vivo de pacients implantats o adaptats amb lents de contacte o intraoculars multifocals. I per arribar a aquest objectiu, s'han dut a terme els següents passos: Revisió de les correccions per a la presbícia i caracterització d'elles (Estudi clínic de la sobre-refracció objectiva de pacients adaptats amb lents de contacte multifocals); Validació de la capacitat de mesura d'un simulador comercial (Estudi clínic amb el simulador comercial VirtlOL (1OLens S.L); Disseny i muntatge del sistema de doble-pas amb enfocament asimètric (Disseny opto-mecànic/ Validació de tots els components del sistema/ Validació òptica del sistema); Programació dels programes informàtics que gestionen el sistema i processen