1.Konsep dasar
1.1, aberasi muka gelombang
Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang bergerak, sebuah titik sumber cahaya yang dikeluarkan oleh cahaya, akan merambat ke segala arah sebagai muka gelombang, perambatan cahaya dalam proses fase titik-titik yang konsisten terhubung dengan komposisi permukaan disebut muka gelombang, juga dikenal sebagai muka gelombang. Dalam pencitraan yang ideal, sumber cahaya titik melalui sistem optik ke dalam gambar, harus menjadi titik gambar yang ideal sebagai pusat bola, tetapi dalam pencitraan yang sebenarnya, karena karakteristik pencitraan sistem optik atau karena cacat pada sistem optik, menghasilkan muka gelombang yang sebenarnya dan muka gelombang yang ideal bukanlah muka gelombang yang sama, perbedaan antara muka gelombang yang sebenarnya dan muka gelombang yang ideal, yaitu, aberasi muka gelombang.
Aberasi terdapat dalam semua sistem optik dan dari sudut pandang optik geometris dapat dibagi ke dalam aberasi kromatik dan monokromatik. Aberasi monokromatik dapat dibagi ke dalam lima kategori: aberasi sferis, koma, kelengkungan bidang, dispersi dan aberasi, dan disebabkan oleh struktur medium refraktif itu sendiri; misalnya, aberasi sferis timbul karena tepi lensa sferis memiliki gaya refraksi yang lebih besar daripada bagian tengah. Dari perspektif optik fisik, aberasi bisa didefinisikan sebagai aberasi muka gelombang (atau aberasi permukaan muka gelombang). Aberasi muka gelombang adalah indikator penting kualitas pencitraan sistem optik.
1.2. Aberasi mata manusia
Mata manusia normal adalah sistem optik yang sangat kompleks, yang juga memiliki aberasi. Sumber-sumber aberasi muka gelombang pada mata manusia terutama.
(1) Permukaan kornea dan lensa yang tidak memuaskan;
(2) Kornea tidak berada pada sumbu yang sama dengan lensa dan vitreous humour;
(3) Ketidakrataan bahan dalam kornea dan lensa serta vitreous humor, yang menyebabkan penyimpangan lokal dalam indeks refraktif.
Retina adalah gambar yang paling bermakna bagi mata manusia, jadi penting bahwa aberasi mata manusia diukur secara akurat. Aberasi dibagi ke dalam 2 bagian, aberasi urutan rendah dan aberasi urutan tinggi, relatif terhadap gambar retina yang jernih. Aberasi orde rendah mengacu ke keburaman atau distorsi gambar retina yang disebabkan oleh masalah refraksi, seperti di luar fokus (termasuk miopi dan hipermetropi) dan astigmatisme; aberasi orde tinggi mengacu ke cacat optik lainnya dalam sistem refraksi, seperti aberasi sferis, aberasi komet dan astigmatisme yang tidak teratur.
Total aberasi orde tinggi dan aberasi sferis seluruh mata meningkat secara signifikan seiring bertambahnya usia, sementara asal kornea tidak berubah secara signifikan dan asal lensa meningkat secara signifikan seiring bertambahnya usia, dan secara bertahap berkembang dari nilai negatif ke positif.
1.3 Evaluasi dan pengukuran aberasi muka gelombang
Polinomial Zernike adalah serangkaian fungsi ortogonal terhadap lingkaran satuan, yang menguraikan aberasi muka gelombang ke dalam gambar orde berganda, dan dapat digunakan untuk mengukur aberasi sistem optik okuler. Polinomial Zernike dibagi menjadi 7 orde dari 35 suku, yaitu kemiringan orde ke-1 (termasuk 2 suku, masing-masing dilambangkan dengan C1, C2, selanjutnya sama), defokus orde ke-2, astigmatisme (C3 – C5), orde ke-3 (C6 – C9), orde ke-4 (c10 – c14), orde ke-5 (c15 – c20), orde ke-6 (c2l -Aberasi setelah orde kedua adalah aberasi orde yang lebih tinggi, yang merupakan titik panas penelitian dalam beberapa tahun terakhir ini, di antaranya yang lebih penting adalah aberasi koma orde ketiga dan aberasi sferis orde keempat, selain astigmatisme sekunder, aberasi semanggi, dll. Kecuali aberasi sferis pada orde keempat, yang dapat dikoreksi dengan menghilangkan lensa aberasi sferis, sisa aberasi orde tinggi lainnya tidak dapat dikoreksi oleh kacamata optik. Secara umum, dampak aberasi orde rendah pada kualitas pencitraan optik lebih besar daripada aberasi orde yang lebih tinggi, dan dampak aberasi Zernike pada kualitas optik, dalam urutan menurun, aberasi sferis, defokus, astigmatisme, aberasi koma, trefoil, semanggi, quatrefoil dan quintuplet.
Wavefront aberrometry adalah jenis alat ukur baru yang bekerja dengan memungkinkan seberkas cahaya paralel diarahkan ke mata, difokuskan pada retina untuk menghasilkan titik sumber cahaya, dan kemudian dipantulkan kembali dari retina. Arah aktual cahaya yang dipantulkan ke luar dapat diukur dengan menggunakan matriks lensa dan membentuk matriks titik muka gelombang. Karena cahaya yang dipantulkan mengalami semua aberasi sistem optik okuler, arahnya harus menyimpang dari arah cahaya pantulan paralel yang ideal dalam hal kisaran optik. Dengan membandingkan penyimpangan ini, distribusi aberasi seluruh sistem oftalmik dapat dihitung dan ditampilkan pada layar sebagai gambar tiga dimensi, yang merupakan peta aberasi muka gelombang yang lebih intuitif.
2. Aberasi muka gelombang dan keratokonus
2.1 Aberasi muka gelombang setelah keratomileusis
Cacat optik seperti miopi, hipermetropi dan astigmatisme biasa yang mengurangi fungsi visual mata manusia dapat dikoreksi dengan bingkai, lensa kontak atau bedah keratokonus. Aberasi orde yang lebih tinggi, seperti aberasi sferis dan komet, yang juga mengurangi fungsi visual mata, hanya dapat dikoreksi dengan bedah refraktif kornea. Meskipun pembedahan refraktif kornea dapat memperbaiki penglihatan, namun masalah penglihatan lainnya seperti silau, lingkaran cahaya, dan penglihatan malam yang buruk juga dapat terjadi. Menurut literatur, terdapat peningkatan yang signifikan pada aberasi orde tinggi setelah RK, PRK dan LASIK, terutama pada orde ketiga emmetropia dan orde keempat aberasi sferis, dan terdapat korelasi yang signifikan antara aberasi pasca operasi dan ukuran pupil.
Temuan klinis dari peningkatan aberasi muka gelombang setelah keratomileusis meliputi: (1) perubahan suboptimal pada kelengkungan kornea; (2) pemotongan di luar pusat; (3) penyimpangan kornea, kabut kornea yang mengaburkan dan reaksi penyembuhan luka. Hal ini menunjukkan pentingnya pendeteksian aberasi muka gelombang setelah pembedahan refraktif, yaitu untuk membuat penilaian yang akurat terhadap hasil pembedahan, untuk membantu meningkatkan pendekatan pembedahan, dan untuk mengenali serta menangani pasien yang memiliki ketajaman penglihatan yang baik tetapi memiliki keluhan kualitas visual lainnya.
2.2 Pembedahan refraktif individual yang dipandu aberasi muka gelombang
Karena sifat prosedur pembedahan refraktif laser tradisional yang relatif homogen, aberasi pasca operasi pada mata dapat bervariasi dalam derajat dan bentuk dari individu ke individu. Pasien rabun sering memiliki keluhan dan keluhan tentang kualitas penglihatan mereka setelah operasi. Hal ini telah mendorong banyak cendekiawan untuk mengusulkan “pemotongan individual”. Pemotongan individual mengacu ke pemotongan laser yang disesuaikan dengan pasien individual, dan mencakup dua makna: pertama, pemotongan yang ditargetkan untuk aberasi muka gelombang spesifik pasien untuk mengoreksi kelainan refraksi dalam pengertian tradisional, seperti miopi, hipermetropi dan astigmatisme, tetapi juga untuk mengoreksi aberasi tinggi seperti aberasi komet, sehingga pasien dapat mencapai penglihatan yang luar biasa setelah pembedahan. Yang kedua adalah koreksi yang ditargetkan dari aberasi muka gelombang sekunder untuk pembedahan laser untuk meningkatkan aberasi muka gelombang pasca operasi dan meningkatkan ketajaman visual.
Pemotongan individual yang dipandu aberasi muka gelombang didasarkan pada informasi yang diberikan oleh wavefront aberrometer, di mana aberasi yang diukur diekspresikan sebagai penyimpangan pada permukaan kornea, dan kemudian laser excimer digunakan untuk membentuk permukaan kornea secara tepat dengan struktur yang halus, yang bertujuan untuk memfokuskan setiap titik yang diproyeksikan ke kornea tepat pada makula, sehingga memaksimalkan potensi ketajaman visual mata manusia. Oleh karena itu, desain solusi pemotongan sangat penting.
Sejumlah studi klinis telah menunjukkan bahwa pemotongan individual yang dipandu oleh wavefront tidak hanya mengurangi aberasi yang sudah ada sebelumnya, tetapi juga mengurangi kejadian aberasi yang berasal dari pembedahan. Kedalaman pemotongan yang berkurang dibandingkan dengan pembedahan konvensional mencegah pembengkakan kornea dan sejumlah besar aberasi yang berasal dari pembedahan, meningkatkan penglihatan malam subnormal pasca operasi, dan memberikan bidang penglihatan pasca operasi yang lebih luas, sehingga menghasilkan penglihatan mata telanjang dan kualitas visual yang lebih baik. Selain itu, teknik aberasi muka gelombang dapat digunakan untuk mendeteksi komplikasi pasca refraktif seperti pulau tengah dan pemotongan di luar pusat, kemudian memandu laser untuk membentuk permukaan kornea secara lebih tepat, mengoreksi aberasi pasien dan meningkatkan ketajaman visual dan kualitas penglihatan pasien.
Namun demikian, pemotongan individual yang dipandu aberasi muka gelombang tidak cocok untuk semua orang, dan teknik ini lebih efektif untuk kelainan refraksi rendah hingga sedang, tetapi kurang efektif untuk kelainan refraksi tinggi dan ultra-tinggi. Pemotongan individual belum menghilangkan efek difraksi dan aberasi kromatik; menghilangkan aberasi orde yang lebih tinggi akan meningkatkan kualitas visual penglihatan sentral tetapi mengurangi kualitas visual penglihatan periferal, suatu pilihan yang perlu dipertimbangkan.
3. Aberasi muka gelombang dan katarak, IOL
Lensa memainkan peran penting dalam mengkompensasi aberasi kornea, dan perubahan pada lensa dapat berdampak pada aberasi mata manusia. Dengan demikian, teknik aberasi dapat digunakan untuk mengevaluasi dampak katarak dan pembedahannya terhadap kualitas visual dan untuk mempelajari desain dan pemilihan IOL, serta perbaikan modalitas operasi katarak untuk memastikan kualitas visual terbaik bagi pasien pasca katarak.
3.1. Aberasi muka gelombang pada mata katarak
Variasi dalam aberasi muka gelombang disebabkan oleh perbedaan dalam lokasi dan tingkat keparahan kekeruhan lensa. Koma adalah komponen utama pada katarak kortikal, sedangkan aberasi sferis yang berbeda adalah komponen utama pada katarak nuklir. Semua katarak nuklir memiliki aberasi sferis negatif dan semua katarak kortikal memiliki aberasi sferis positif. Banyak pasien katarak yang masih memiliki penglihatan yang baik pada tahap awal, tetapi memiliki gejala penglihatan kabur, fotofobia, diplopia monokular, atau bahkan penglihatan rangkap tiga, yang mungkin merupakan hasil dari peningkatan aberasi sferis serta astigmatisme sekunder.
3.2. Aberasi muka gelombang pada mata katarak IOL
Penelitian telah menunjukkan bahwa aberasi pada mata IOL semuanya lebih besar daripada mata lensa alami. Alasan untuk hal ini terutama ada 3 kali lipat.
(1) Sifat optik, ukuran dan struktur kedua kristal sangat berbeda. Lensa alami memiliki densitas, indeks refraksi dan daya refraksi yang berbeda, ketebalannya berubah dengan penyesuaian, dan indeks refraksi bagian perifer lensa lebih kecil daripada bagian tengah, yang dapat menangkal aberasi sferis. Karakteristik ini tidak terdapat pada lensa buatan. Aberasi sferis IOL juga bervariasi, tergantung pada bahan dan desainnya, dan meningkat ketika pupil mata bertambah, itulah sebabnya mata IOL pasca operasi katarak memiliki penglihatan yang kabur dan silau di malam hari.
(2) Perubahan dalam hubungan relatif antara IOL dan kornea; aberasi mata manusia terutama terdiri atas aberasi kornea dan aberasi internal (terutama lensa). Kornea memiliki aberasi sferis positif dengan variasi yang lebih sedikit, sedangkan lensa transparan memiliki aberasi sferis negatif dan dapat mengkompensasi aberasi sferis positif kornea. IOL yang saat ini digunakan dalam praktik klinis adalah struktur bikonveks atau plano-konveks, yang tidak menyeimbangkan aberasi kornea, meningkatkan aberasi sferis dan menyebabkan penurunan kualitas visual.
(3) Pembedahan memiliki dampak pada kornea.
3.3. Aberasi muka gelombang dan desain IOL
Secara umum diterima bahwa IOL yang ideal harus dirancang untuk tidak hanya meningkatkan ketajaman visual pasien, tetapi juga untuk mengkompensasi aberasi kornea dan meminimalkan aberasi keseluruhan sebanyak mungkin. Implan IOL asferis dengan aberasi sferis negatif dapat mengurangi aberasi sferis pada mata manusia, meningkatkan sensitivitas kontras pada pasien ambliopia dan memberi mereka kualitas penglihatan yang lebih baik. Dalam beberapa tahun terakhir, IOL asferis telah matang dengan penerapan teknologi aberasi muka gelombang dalam katarak dan desain IOL. Konsep desain utama IOL aspheric yang sekarang digunakan dalam praktik klinis dibagi ke dalam 3 kategori.
(1) IOL aberasi sferis nol: implantasi pada mata tidak mengubah aberasi sferis asli pada mata.
(2) IOL Aspheric dengan aberasi sferis -0,27µm: ditanamkan pada mata untuk menangkal aberasi sferis positif kornea, sehingga menghasilkan aberasi sferis nol di seluruh mata.
(3) IOL asferis dengan aberasi sferis -0,20µm: menangkal sebagian aberasi sferis positif kornea setelah implantasi, mempertahankan aberasi sferis +0,10µm di seluruh mata, sesuai dengan karakteristik aberasi sferis populasi muda. Aberasi sferis kornea harus diukur sebelum operasi ketika memilih IOL.
4. Outlook
Penerapan teknologi aberasi muka gelombang dalam oftalmologi merupakan tonggak sejarah, karena teknologi ini dapat secara akurat dan objektif menggambarkan karakteristik pencitraan mata manusia, sehingga memungkinkan orang memiliki penglihatan yang sempurna, dan aplikasinya di klinik oftalmik semakin penting. Namun demikian, dalam pembedahan refraktif, pertanyaan tentang bagaimana merancang eliminasi aberasi dalam pemotongan individual dan aberasi mana yang harus dieliminasi, masih belum terpecahkan, dan bagaimana mengoptimalkan pembedahan refraktif yang dipandu oleh muka gelombang, masih merupakan masalah yang sangat penting. Penerapan teknologi aberasi muka gelombang di bidang bedah katarak belum dapat benar-benar individual. Oleh karena itu, masih ada jalan panjang yang harus dilalui sebelum aberasi muka gelombang dapat diterapkan secara ideal di klinik oftalmik.