Modeling the gradient index and curvature of the crystalline lens: impact on optical performance and changes with age and accommodation
El cristalino es el componente óptico más dinámico del sistema visual humano, adaptándose continuamente para mantener el enfoque de la luz en la retina. A lo largo de la vida, experimenta cambios a corto plazo (acomodación) y a largo plazo (envejecimiento, presbicia y cataratas) que modifican sus pr...
| Autores: | , |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Zaragoza |
| Repositorio: | Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza |
| OAI Identifier: | oai:dnet:zaguan______::370fc2e0327fa48a5ed41df58e398b3b |
| Acceso en línea: | http://zaguan.unizar.es/record/170493 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | cristalino humano modelo grincu gradiente de índice (grin) acomodación, trazado de rayos óptica fisiológica |
| Sumario: | El cristalino es el componente óptico más dinámico del sistema visual humano, adaptándose continuamente para mantener el enfoque de la luz en la retina. A lo largo de la vida, experimenta cambios a corto plazo (acomodación) y a largo plazo (envejecimiento, presbicia y cataratas) que modifican sus propiedades ópticas. Comprender estos cambios y su impacto en la visión requiere modelos que reflejen con precisión el rendimiento óptico del cristalino y se adapten a la variabilidad poblacional, la edad y la acomodación.<br />Esta tesis doctoral presenta el modelo GRINCU (Navarro, 2021), que combina un gradiente de índice de refracción (GRIN) y un gradiente de curvatura de las superficies iso-índice (GRCU). El modelo GRINCU es novedoso al incorporar un gradiente del radio de curvatura, permitiendo configuraciones no concéntricas de las superficies iso-índice (IIS). La distribución del índice de refracción sigue una ley potencial experimental, con perfiles diferenciados en las regiones anterior y posterior de la lente. La interfaz es aquí una superficie curva, lugar geométrico de los hemisferios anterior y posterior de las IIS.<br />Para el análisis óptico, se ha derivado una matriz de transferencia de rayos específica para lentes GRIN tipo cebolla, obteniendo una expresión compacta y precisa de la potencia refractiva. Posteriormente, se ha realizado el trazado de rayos finito y paraxial utilizando Zemax OpticStudio y RTLib, una biblioteca personalizada en Matlab, para configuraciones de singlete y doblete. La validación cruzada confirmó la coherencia entre ambas plataformas y configuraciones. Se ha desarrolado además un modelo de lente GRINCU acomodativo, basado en los cambios observados en el gradiente de curvatura con la acomodación, para analizar el mecanismo de acomodación intracapsular de Gullstrand. Para evaluar el rendimiento óptico de la lente GRINCU dentro del ojo, se han analizado 200 ojos sintéticos (SyntEyes (Rozema, 2016)) y se han comparado los resultados con modelos de lente homogénea y GRIN. Por último, se han analizado los cambios en el cristalino con la edad utilizando datos geométricos experimentales del cristalino para cuantificar la evolución del gradiente de curvatura con el envejecimiento. A partir de este modelo, se obtuvo una explicación cuantitativa de la paradoja del cristalino, en función de los cambios en el gradiente de curvatura interna con la edad.<br />Los resultados del trazado de rayos indican que el gradiente de curvatura aumenta la potencia óptica, al tiempo que reduce la aberración esférica y el astigmatismo en comparación con modelos homogéneos. Se observó también que gradientes de curvatura más pronunciados mejoran la calidad óptica. El análisis del mecanismo de acomodación intracapsular (IAM) revela una relación positiva entre el índice de refracción equivalente y la acomodación, lo que sugiere un incremento progresivo de la contribución del IAM a la potencia acomodativa con la edad.<br />El modelo GRINCU reproduce con precisión el rendimiento óptico del cristalino humano y proporciona una explicación cuantitativa de la paradoja del cristalino. Estos hallazgos recalcan la importancia de considerar tanto el gradiente de índice de refracción como el gradiente de curvatura para comprender el envejecimiento del cristalino y su función acomodativa.<br /> |
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