Laboratorio Nacional de óptica de la visión lanov

Fecha: 30 de Junio de 2023

Edición: Junio 2023 No. 35

El LANOV fue fundado en 2015, por el Dr. Daniel Malacara Hernández. En este laboratorio se reali¬zan estudios de la óptica de la visión (cómo funcio¬na el ojo y todos los procesos físicos y fisiológicos que intervienen en la visión, desde la córnea, pa¬sando por el cristalino, la retina, los receptores del nervio óptico, hasta la manera en que el cerebro interpreta las señales visuales). Se desarrollan téc¬nicas y dispositivos para el análisis del ojo huma¬no; además, se implementan protocolos de salud y se brindan apoyos de consulta médica.

Enseguida se describen algunas activida¬des destacables que se realizan en el LANOV.

(a) Proyectos importantes realizados o en de¬sarrollo en el LANOV

1. Medición de parámetros de lentes de contacto. Las lentes de contacto son una alternativa para corregir problemas en la visión (por ejemplo, miopía, hipermetropía y astigmatismo) causados por la deficiente formación de imágenes sobre la retina por parte del ojo. Actualmente, se estima que existen alrededor de 170 millones de usuarios de lentes de contacto en el mundo. Las primeras lentes de contacto comerciales aparecieron en 1934, fabricadas de polimetilmetacrílato (PMMA o acrílico). Desde inicios de los 80´s, estas lentes duras fueron reemplazadas en gran parte por lentes blandas, fabricadas de hidroxietilmetacrílato (HEMA o hidrogel),debido a la mayor comodidad en su uso. Otra mejora apareció en el año 2000, con la introducción de la lente de contacto de hidrogel y silicona (PDMS, polidimetilsiloxano), modelo que permitió un gran aumento en la capacidad de permeabilidad de oxígeno desde el ambiente hacia la córnea.

En agosto del 2020, en el Laboratorio Nacional de Óptica de la Visión del CIO, se terminó exitosamente un proyecto para una empresa de Guadalajara, Jal.; esta empresa cien por ciento mexicana es líder en el mercado de emulsiones oftalmológicas.

El proyecto implicó la medición de 3 parámetros físicos de lentes de contacto blandas: diámetro, espesor en el centro y transmitancia. El diámetro en este caso se refiere a la distancia entre orillas opuestas de la lente; el espesor es el grosor de la lente medido en el centro de la misma; la transmitancia es la capacidad de una lente para transmitir un haz de luz incidente (esta se midió para un rango de longitud de onda, desde el ultravioleta a 280 nm hasta el rojo lejano, 700 nm). Los rangos de valores analizados para estos tres parámetros fueron: 13.7-14.1 mm, 114-203 micras y 44-85% en el ultravioleta (a 475 nm), respectivamente. Uno de los parámetros variables de las lentes fue su potencia óptica, que es la capacidad de una lente para enfocar luz incidente. Los valores de la potencia óptica variaron desde +1D hasta +6D, donde la D denota dioptría y equivale a 1/m.

Las lentes analizadas eran de hidrogel y silicona (con contenido de agua entre 33% y 58%). Para la medición de los parámetros anteriores se desarrollaron procesos que tuvieran en cuenta la fragilidad y cambio de forma de las lentes (esto, cuando sus dos superficies se exponen por completo al medio ambiente). Asimismo, un aspecto crucial fue garantizar el centrado y alineación de las lentes en las diferentes pruebas; para ello, se diseñaron monturas especiales para los 3 instrumentos de prueba: microscopio, tomógrafo de coherencia óptica (OCT, optical coherence tomographer) y espectrofotómetro. Dichas monturas resultaron de gran utilidad: ya cuentan cada una con títulos de otorgamiento de registro de diseño industrial ante el IMPI (MX/f/2021/001125, MX/f/2021/001126, MX/f/2021/001127). Otro aspecto de relevancia fue el diseñar un protocolo de tiempos y movimientos, el cual permitió obte¬ner resultados de alta confiabilidad.



2. Diseño y fabricación de una cámara de fondo de ojo. Para contribuir al desarrollo de herramientas de diagnóstico de enfermedades relacionadas con la vista, se diseña una cámara de fondo de ojo. Esta cámara incorpora software de inteligencia artificial capaz de analizar imágenes del ojo y de esta forma tener la capacidad para determinar automáticamente si los pacientes requieren atención médica especializada. Cabe señalar que esta cámara es un complemento a los equipos clínicos existentes en el laboratorio.

Actualmente, se cuenta con un prototipo de una cámara de fondo de ojo no midriática (evita el uso de gotas para dilatar la pupila). Este prototipo tiene un ángulo de visión de 45 grados y es del tipo de escritorio. Esta primera generación del dispositivo fue registrada como patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial, IMPI, en el año 2019, con número de expediente MX/a/2019/012254.

Adicionalmente, se tiene un prototipo de cámara de fondo de ojo de segunda generación, la cual tiene un diseño más compacto, gracias a que la iluminación de la retina se logra con un sistema colineal a la dirección de observación. La cualidad de ser no midriática se alcanza mediante el uso de radiación infrarroja, la cual no activa el mecanismo del reflejo de reducción de tamaño de la pupila. De esta forma, el ajuste de la imagen se logra mediante iluminación infrarroja; una vez que la retina es correctamente enfocada, se ilumina con luz blanca y se obtienen las imágenes de esta parte del ojo.

Las imágenes son procesadas por medio de algoritmos de inteligencia artificial para el reconocimiento de las principales estructuras y su análisis morfológico. El registro y procesamiento de las imágenes se realiza in-situ; es decir, en el mismo dispositivo, a través de la incorporación de un microprocesador Raspberry Pi.

Las primeras evaluaciones del prototipo de segunda generación constatan que la calidad de las imágenes registradas es del mismo nivel que las producidas por equipos comerciales de última generación, como aquellos equipos comerciales.

Simultáneamente se está diseñando y fabricando la primera versión de una cámara de fondo de ojo de tercera generación, la cual tendrá las características de ser portátil y poseer un gran campo de visión (mayor que 60 grados).



3. Fabricación de un sistema de estimulación eléctrica transcorneal con aplicaciones potenciales en el registro de señales neuronales y la estimulación eléctrica multisitio para su uso como dispositivo de estudio clínico y tratamiento de enfermedades degenerativas de la retina, específicamente retinopatía diabética.

4. Realización de estudios clínicos que evalúen la relación de las etapas de la enfermedad de Alzheimer y los cambios correspondientes en los biomarcadores del ojo (morfología y tamaño de estructuras). Estos pacientes serán sujetos a evaluación a lo largo del tiempo.

5. Diseño y fabricación de un sensor de presión intraocular. Se analiza el desarrollo de un nuevo sistema para medir la presión intraocular (PIO) con alta precisión y en tiempo real. El sistema propuesto consiste de un sensor de presión capacitivo en modo contacto (TMCPS) conectado eléctricamente a una bobina plana tridimensional, y una unidad externa instalada en unas gafas personalizadas. El sensor se alimenta mediante acoplamiento magnético inductivo y las lecturas de presión se relacionan directamente con los cambios de frecuencia del dispositivo implantable.

6. Implementación de un sistema confocal de escaneo láser con óptica adaptativa. Las máximas prestaciones de un sistema de análisis de la retina se pudieran lograr mediante la combinación de escaneo láser, elementos confocales y componentes de óptica adaptativa. Mediante este sistema se pretende llevar al Laboratorio a la frontera de la tecnología.

(b) Apoyos que se brindan a la población

(1) Consulta oftalmológica tanto a pacientes externos al CIO como a pacientes internos. Incluye refracción de la córnea (mediante autorefractómetro, pentacam XL y foróptero), biomicroscopía de estructuras principales del ojo (lámpara de hendidura), presión intraocular (tonómetro de Goldman), nervio óptico y área macular (cámara de fondo de ojo, tomografía de coherencia óptica OCT).

(c) Capacitación a las empresas

Actualmente se diseña un diplomado en Oftalmología y su instrumentación, el cual será ofrecido al sector académico y productivo.

(d) Solicitudes y registros de propiedad industrial