Corneal biomechanical propertiesmeasurement, modification and simulation

Resumen

INTRODUCCION Capítulo 1 Este capítulo resume los antecedentes más relevantes en los campos de la fisiología, oftalmología, óptica y mecánica que han sido relevantes para el desarollo de esta tesis. En este capítulo se revisa la estructura biológica de las diferentes capas de la cornea, su refracción y los cambios con la edad. Después se define terminología del campo de la óptica utilizada durante la tesis, incluyendo la frente de onda, aberraciones, coherencia, interferencia y scattering de Brillouin. A continuación, se presentan brevemente las patologías del ojo (particularmente patologías corneales) y algunos tratamientos clínicos. Explicamos métodos numéricos para modelar la cornea y terminamos describiendo técnicas experimentales que se han aplicado para medir las propiedades biomecánicas de la cornea. Capítulo 2 Este capítulo describe los métodos y materiales experimentales y teóricos que fueron utilizados en los capítulos siguientes. Primero se explican diferentes sistemas de imágen, incluyendo cámara de Scheimpflug, trazado de rayos, Tomografía de Coherencia Óptica y microscopía de Brillouin. Después se describen los aparatos y procedimientos para el manejo de ojos enucleados incluyendo un sistema de presión para ajustar la presión intraocular, una cámara húmeda que evita la deshidratación durante las medidas, soportes para montar los ojos delante los sistema y soluciones médicas y tratamientos aplicados para preservar el tejido, tal como para cambiar su rigidez. Seguimos con una descripción de rutinas para el análisis de diversos experimentos, incluyendo factores geométricos para describir la deformación de la cornea tras un pulso de aire, para determinar la deformación bidimensional en flaps a traves de coeficientes de Zernike, para determinar el modulo de elasticidad de la deformación geométrica durante el inflado del ojo entero e introducimos un factor para comparar diferencias en la rigidéz de la cornea de manera relativa. Terminamos el capítulo describiendo los bases de diferentes materiales en terminos de elementos finitos y explicamos como se analiza el cambio réfractivo en la geometría deformada obtenída de las simulaciones numéricas. CONTENIDO DE LA INVESTIGACION Capítulo 3 Es importante conocer la respuesta biomecánica de la cornea para mejorar los resultados de cirugías refractivas o tratamientos que alteran la rigidéz de la cornea. En este capítulo se comparan la respuesta de la córnea y cambios de la presión intraocular (IOP) en ojos no tratados y después de crosslinking (CXL). Se trataron 23 ojos enucleados con condiciones estándar de CXL (365 nm, 3 mW, 30 minutos), y se tomaron 15 ojos contralaterales como control. Se tomaron imágenes tridimensionales con un Scheimpflug topógrafo de forma automática, mientras se mantuvo la presión intraocular constante (14 ojos) o variable (24 ojos, diferencia de 40 mmHg en pasos de 4 mmHg). Los ojos se medieron dentro de una cámara húmeda (con control de temperatura y hídratación). Las medidas se realizaron inmediatamente después del tratamiento y se repetieron a las 24 horas después. Se analizó la geometría de la cornea en función de la IOP, y se estimaron las curvas de tensió y elongación para el globo ocular. La aplicación de solución de riboflavina-dextrano redujó el espesor de la córnea (por 281 +/- 5um) y el tratamiento de CXL indució un adelgazamiento adicionalmente por un factor de 1.54. Aparte CXL disminuyó el desplacamiento del apex de la corneal en función de la presión intraocular por un factor de 2.8. Un aumento de la presión intraocular observó un aplanamiento de la cara anterior y posterior (que fue menor en ojos con CXL). El meridiano horizontal cambió significativamente (P < 0:01) más que el meridiano vertical. El módulo de Young fue mayor (1:096 +/- 0.30kN/m2) en ojos con CXL que en los ojos control (0:692 +/- 0.30kN/m2). Observamos un histéresis mayor en ojos no tratados. Confirmamos que el tratamiento de CXL aumenta la rigidéz de las córneas de cerdo de manera significativa. Tanto los datos experimentales de deformació como las curvas de tensió y elongació son valiosa para modelos de elementos finitos y para una mejor comprensión de CXL y su predicció. Aunque se espera diferencias entre córneas humanas in vivo y córneas de cerdo ex vivo, los resultados son consistentes con los datos clínicos que se encuentran en pacientes. La aparente anisotropía biomecánica en ojos de cerdo debe ser confirmado en humanos. Capítulo 4 Evaluamos la influencia de la hidratación (modulada por soluciones de conservación/tratamiento y dependiente del tiempo post-mortem) sobre la deformacion de la cornea para distintas presiones intraoculares y la respuesta biomecanica. Se usaron 30 ojos de cerdo recié enucleados y realizamos experimentos de inflación in vitro en los globos oculares enteros. Se dividieron los ojos en cinco grupos y se trataron con diferentes soluciones: 20% de dextrano, 8% de dextrano, 0.125% riboflavin-20% de dextrano, Optisol-GS, y un grupo de ojos virgenes (sin tratar) como control. Primero se aumentó la presión intraocular (de 15 a 55 mmHg) y después se disminuyó (a 15 mmHg) en pasos de 5 mmHg. En cada paso se tomamron las imágenes con un topógrafo de Scheimpflug. A las 24 horas se repetieron las medidas. Se analizaron cambios en el espesor corneal y en la curvatura en función de la presión intraocular. Observamos que la cornea se deforma de manera distinta bajo diferentes condiciones y estados de hidratación. Soluciones con dextrano deshidrataron la cornea y aumentaron el histéresis después del cíclo de inflación (14.29 vs 22.07 a 41.75 um). Por el contrario la hidratación que se observó después de 24h no dio lugar a una diferencia significativa. En comparación con las córneas de control, las córneas tratadas con Optisol-GS mostraron un comportamiento muy similar. Las córneas tratadas con 0.125% ribofl avin-20% dextrano se deformaron más (delta_th = 38.27 um), lo que indica un pérdida de rigidéz del tejido corneal comparado con córneas control (23.18 um), córneas tratadas con 8% de dextrano (21.01 um) y con 20% de dextrano (29.07 um). La aplicación de dextrano disminuyó el espesor de la cornea en promedio a 56.5% a las 0 horas y a 72.7% a las 24 horas. La hidratación y la conservación del tejido corneal cambian la respuesta biomecánica, en particular, su relajación durante un período de 24 horas. Capítulo 5 En estudios previos se han medido las propiedades biomecánicas de la córnea por extensiometría unidimensional o por métodos de inflado. En este estudio se ha desarrollado una técnica nueva de extensiometría bidimensional de un flap de la cornea combinando las ventajas de ambos métodos y la aplicamos para medir el efecto de crosslinking (CXL). Se montaron flaps del estroma anterior (96um) de corneas desepitelizadas (13 cerdos / 8 conejo) en un soporte que consiste en una lente BK7, una retina reflectante, y dos cámaras (una lleno de riboflavina-dextrano, otro llena de aceite de silicona). Se estiró el flap dentro del soporte durante cinco ciclos de cambio de presión (0-30-30 mmHg) en pasos de 5 mmHg. El flap se deformó cambiando su superficie de plana a esférica, lo que se monitorizo mediante la estimacion de las aberraciones de Zernike (termino de desenfoque) mediante un aberrometro de trazado de rayos. Se utilizaron flaps de cerdo para demostrar el funcionamiento del sistema, y flaps de conejo para demostrar el efécto de crosslinking tras tratamiento in vivo (realizado mediante los procedimientos clínicos estándar) con ojos contralaterales sin tratamiento de control. Nuestros resultados nos permitieron estimar el módulo de Young a partir del cambio refractivo (extensión) en función de la presión (tensión). Para una mejor compresión de los resultados encontrados se examinaron las corneas de conejo en diferentes tiempos después de CXL. Se obervaron cambios en la curvatura de los flaps en función de la presión aplicada (en cerdos (23.4 *10^-3 D/mmHg). En flaps de conejo la curvatura cambió significativamente menos 1 mes después de CXL (p = 0.026) comparado con flaps no tratados (17.0 vs 6:36 *10^-3 D/mmHg). El módulo de Young fue 2.29 MPa en córneas de cerdo, 1.98 MPa en córneas de conejos no tratadas y 4.83 MPa en córneas de conejo un mes después de CXL. Al mismo tiempo con el aumento de la rigidez se observaron estructuras reflectantes en el estroma intermedio en corneas de conejo. El nuevo método de extensiometría bidimensional permitió la estimación de la elasticidad de la córnea in vitro, la resolución de las propiedades a lo largo del espesor de la cornea, la reduccioón de los efectos de la hidratación y la preservación de la integridad dentro de la capa de la córnea. Se demostró el efecto de CXL para aumentar la rigidez en el estroma anterior después de 1 mes en conejos. Capítulo 6 El tratamiento de crosslinking (CXL) está diseñado para aumentar la rigidez de la cornea y de esta manera impedir la progresión de queratocono o de ectasia. Todavia resulta difícil evaluar los resultados del tratamiento de manera cuántitativa debido a la falta de métodos adecuados de caracterizacion mecánica no invasiva. En este estudio se utilizós un sistema de microscopía de Brillouin para cuantificar el módulo de elasticidad a lo largo de la cornea antes y después de CXL. El tratamiento de CXL se llevó a cabo en ojos frescos de cerdo. Se estudiaron los efectos de diferentes parámetros del tratamiento, como el tiempo de aplicación del photosensibilizador, el tiempo de iluminación con luz UVA y la presencia del epitelio. A partir de los mapas del módulo de Brillouin se analizaron las rigideces de la córnea en el estroma anterior, intermedio y posterior. Se introdujo un nuevo índice para comparar la rigidez de la cornea (CSI) haciendo referencia al aumento de rigidex observado despues de CXL estandar (aplicación de riboflavina por 30 minutos, iluminación con UVA de 3 mW/cm2 durante 30 minutos). El modulo de Brillouin de la córnea aumentó significativamente (P < 0:001) después de CXL, en los dos casos con y sin epitelio. El módulo de Brillouin demostró un gradiente a lo largo de la profundidad, lo que indica que el estroma anterior es la parte de la cornea que experimenta un cambio mayor de la rigidez con CXL. El aumento del módulo de Brillouin en el estroma anterior fue linealmente proporcional a la dosis de luz (R2 > 0:98). En comparación con el protocolo estándar, el protocolo sin epitelio resultó 33% menos eficaz. La microscopía de Brillouin permitió visualizar y cuantificar los cambios mecánicos inducidos por el tratamiento de CXL de manera noinvasiva, sin contacto y con alta resolución espacial. Esta técnica se considera útil para evaluar los efectos mecánicos del tratamiento de CXL, sobre todo para comparar diferentes típos de CXL y para monitorizar en tiempo real la rigidé de la cornea clínicamente y experimentalmente. Capítulo 7 Se presenta una nueva técnica para registrar la respuesta dinámica de la córnea tras un soplo de aire con un sistema de imágen. El sistema consiste de un OCT combinado con un tonómetro de aire para tomar imágenes de secciones transversales de la cornea entera y de la evolución temporal del apex. Se realizó un análisis cuantitativo que permitió extraer varios parámetros de deformación geométricos, como la indentación, el diámetro y el volumen de la deformación máxima, así como la duración y la velocidad de indentación y de recuperación. Se demostró el potencial de la técnica en córneas de cerdo in vitro bajo presión intraocular constante en diferentes condiciones (sin tratamiento, después de aplicar riboflavina y después de cross-linking), así como en córneas humanas in vivo. La nueva técnica ha demostrado ser muy sensible para detectar diferencias en los parámetros de deformación a través de condiciones. Se confirmó de forma no invasiva que la riboflavina y cross-linking inducen cambios en las propiedades biomecánicas de la córnea. Estas diferencias parecen ser el resultado de cambios en las propiedades constituyentes de la córnea, y no es una consecuencia de los cambios en el espesor corneal, la geometría o la presión intraocular. Estas mediciones son un primer paso para la estimación de las propiedades biomecánicas del tejido de la córnea, a nivel individual e in vivo, para mejorar el diagnóstico y el pronóstico de las enfermedades y los tratamientos que implican cambios en las propiedades biomecánicas de la córnea. Capítulo 8 Recientemente se han presentado sistemas con pulso de aire para medir las propiedades biomecánicas de la córnea in vivo. En este estudio se evaluó el efecto de varios factores en la respuesta geométrica de la córnea a un pulso de aire: la presión intraocular (IOP), la rigidez de la córnea, la deshidratación, la presencia de la esclerótica, y la presencia de los musculos oculares. Se utilizaron 14 ojos de cerdo recién enucleados, 5 ojos humanos donados para experimentos in vitro y 9 ojos humanos para experimentos in vivo. Se estudió la deformación de la cornea en función de: (I) la presión intraocular en el rango de 15 a 45 mmHg (in vitro), (II) la deshidratación, después de aplicar riboflavina-dextrano (in vitro), (III) la rigidez de la cornea, después de aplicar el tratamiento de crosslinking (CXL) estándar (in vitro), (IV) las condiciones de contorno, como el efecto de la presencia de la esclerótica (comparación entre botones de la córnea y globos enteros, in vitro en cerdos) y (V) el efecto de los músculos oculares (comparación entre globos enteros humanos in vitro e in vivo). Se caracterizó la deformación temporal de la córnea por la indentación del apex a través del tiempo, la indentación máxima y la simetría temporal (comparando la deformación hacia el interior frente al exterior). El perfil de la córnea espacial se caracterizó por la distancia entre los dos picos en el estado de máxima deformación. La deformación temporal y espacial fue muy sensible a la IOP (p < 0:001). La esclerótica afectó ligeramente la simetría temporal, mientras que los músculos oculares cambiaron drásticamente la cantidad de recuperación de la córnea (histéresis). El tratamiento de CXL redujó significativamente (p = 0:001) la indentación de la córnea (por un factor de 1.41), y cambió la simetría temporal (por un factor de 1.65), lo que indica un cambio en las propiedades viscoelásticas tras CXL. El estudio de la deformación de la cornea tras un pulso de aire permitió medir las propiedades dinámicas, las cuales son esenciales para la caracterización de la biomecánica de la córnea. Capítulo 9 Las propiedades biomecánicas son clave en el diagnóstico de patologías en tejidos biológicos, sin embargo su medida es difícil in vivo. Aunque se han propuesto diferentes métodos, todavía es necesario el desarollo de técnicas más precisas y menos invasivas. Recientemente se han desarrollado sistema que utilizan un pulso de aire para estudiar la dinámica de la córnea, de la piel y de colonias de bacterias. Típicamente se registra la deformación geométrica, que es relacionada indirectamente con los parámetros biomecánicos. Sin embargo, no existe un algoritmo sofisticado que relaciona los datos experimentales con las propiedades dinámicas intrínsicas de la muestra. En este estudio se presenta un modelo de elementos finitos del ojo capaz de reproducir los datos experimentales de la respuesta de la córnea a un pulso de aire. Se hicieron simulaciones para diferentes presiones intraoculares y condiciones de contorno y se mostró una buena adaptación del modelo a las diferentes condiciones. Debido a la importancia de las mediciones in vivo, se realizó un análisis de sensibilidad para esta condición con el fin de estudiar la correlación entre la deformación geométrica y los parámetros biomecánicos. Nuestros resultados muestran como imágenes dinámicas dan acceso a las propiedades intrínsicas e dinámicas de tejido. Capítulo 10 Las propiedades biomecánicas de la cornea son clave para el diagnóstico de patologías y para la evaluación de tratamientos que alteran la refracció o la rigidez de la córnea. La mayoría de los métodos para medir la rigidez de la córnea son destructivos, mientras que los no destructivos que se aplican in vivo (por ejemplo midiendo la deformación de la cornea tras un pulso de aire) dependen mucho de la geometría (espesor) de la cornea y de la presión intraocular. En este estudio se demostró la capacidad de una nueva técnica, OCT vibrogrfía, para determinar los parámetros biomecánicos de la córnea, con menos limitaciones que en métodos previos. Se realizarons simulaciones numéricas con un modelo de elementos finitos axisimétrico y se demostró la dependencia de la frecuencia natural de los parámetros biomecánicos de la cornea. Se aplicó un análisis modal y se estudió la respuesta de la oscilación en función de la frecuencia para flaps finos de la córnea y globos oculares enucleados. Se analizó el efecto de los siguientes parámetros: módulo de elasticidad , viscoelasticidad, la geometría (espesor, curvatura), la presión intraocular y la densidad. Se utilizó el modelo numérico para predecir la respuesta biomecánica en flaps de 3 córneas bovinas y en 2 ojos enucleados de cerdo. Para la comprobación experimental se excitó la cornea con sonido (100-110 db) y se utilizó un OCT sincronizado con la onda de sonido para medir la oscilación de la cornea en función de la frecuencia (en un rango de 50 a 510 Hz). Las mediciones se llevaron a cabo en flaps de la corneal del estroma anterior y posterior, y en globos oculares enteros en dos condiciones (virgen y después de crosslinking) con el fin de estudiar el efecto de cambios en la rigidez de la córnea. Los resultados de la simulación demuestran que la respuesta vibratoria de los flaps fue sensible tanto a parámetros geométricos como biomecánicos. En globos oculares enteros la respuesta vibratoria fue más sensible a los parámetros biomecánicos. El modelo predijo para una cornea más rígida frecuencias naturales más altas, lo cual se confirmó experimentalmente (delta_f = 60 Hz después de CXL). Las frecuencias naturales están más espaciadas para los tejidos de menor rigidez, lo que sugiere que flaps de la cornea posterior son aproximadamente 0.9 veces menos rígidos que los flaps de la cornea anterior. La anchura de los picos de resonancia estuvo relacionada con la viscoelasticidad corneal. El análisis de la sensibilidad mostró que las frecuencias naturales son casi independientes del espesor de la córnea o de la presión intraocular (ambos dentro del rango fisiológico). La vibrografía OCT es una técnica no invasiva prometedora para estimar las propiedades biomecánicas de la córnea, dado que permite aislar la rigidez de la córnea de otros parámetros. Las simulaciones permitieron determinar el rango de frecuencias de sonido necesario en los experimentos. Capítulo 11 La cirugía de implante de segmentos de anillos intraestromales (ICRSs) se aplican para mejorar la visión en pacientes de queratocono, en miopes y en astigmatas. La selección de la geometría del ICRS y la posición de implantación se basan principalmente en nomogramas empíricos. En este estudio se desarrolló un modelo de elementos finitos (FEM) para mejorar la predicción post quirúrgica, estudiando la respuesta de la córnea a las diferentes geometrías del ICRS en córneas normal y con queratocono. Se construyó un modelo de elementos finitos en dos dimensiones usando el software ANSYS-APDL. Se aplicó la teoría hiperelástica para los tejidos oculares (córnea, limbo, esclerótica) y la teoría elástica lineal para el ICRS de forma triangular o hexagonal hecho de poli metacrilato de metilo. Se desarrolló un modelo de incrustación que tiene en cuenta la adición de material local, el aumento de rigidez en la posición del ICRS y la diferencia geométrica de los anillos triangulares y hexagonales en su base (plano) con el túnel (paralelo a la superficie de la córnea). Se estudiaron diferentes alturas del ICRS (150-350 um) y zonas ópticas (4.4 a 6.6 mm). El queratocono se simuló mediante un modelo axisimétrico con elasticidad de la córnea reducida a nivel local. La geometría del ICRS (altura y zona óptica) afectó significativamente la refracción de la cornea: se observaron cambios de 4.08 a -17.7 D (sana) / 3.31 a -20.5 D (queratocono). El modelo también predice un aumento del espesor de la cornea central (38.5 um (sana) / 97.9 um (queratocono) y cambios en la aberración esférica. La protrusión de la córnea posterior detrás de los anillos coincide con datos experimentales. El modelo confirmó las tendencias reportadas clínicamente sobre el efecto de la geometría del anillo. Un modelo de elementos finitos es una potente herramienta para el estudio de la respuesta de la córnea tras implantación de un ICRS. Usando propiedades biomecánicas y la geometría de pacientes individuales como datos de entrada en modelos de elementos finitos promete facilitar la predicción de cirugías de ICRS en el futuro. CONCLUSIONES 1. El tratamiento de cross-linking disminuye el espesor por un factor 1.54 y reduce el desplazamiento del apex al aumentar la presión intraocular por un factor de 2.8 comparado con ojos control. La instilación de solución de riboflavina-dextrano reduce el espesor de la cornea 281 +/- 5 um. La curvatura de la córnea anterior y posterior se aplana al aumentar la IOP (menos aplanamiento en los ojos CXL). El meridiano horizontal se aplana significativamente (P < 0:01) más que el meridiano vertical . El módulo de Young es mayor en ojos tratados mediante cross-linking (1.096 +/- 0.30 kN/m2 ) que en los ojos control (0.692 +/- 0.30 kN/m2 ). La histéresis después de un ciclo de presión esayor en ojos control que en ojos con cross-linking. El tratamiento de cross-linking aumenta la rigidez de las córneas de cerdo de manera significativa. Tanto los datos experimentales como el análisis de tensión y extensión son valiosos para modelos de elementos finitos y para mejorar la comprensión del efecto de cross-linking y su predictibilidad. Aunque son probables ciertas diferencias entre córneas in vivo en humanos y corneas ex vivo en cerdos, los resultados experimentales son consistentes con datos clínicos en pacientes. La anisotropía en los dos meridianos de las corneas de cerdo debe ser confirmada en humanos. 2. Observamos que la córnea se deforma significativamente diferente dependiendo de su estados de hidratación y de las soluciones aplicadas. Cualquier solución con dextrano produce una deshidratación y aumenta la histéresis después del ciclo de presión (14.29 vs 22.07 a 41.75 um), mientras que la hidratación durante la noche no da lugar a una diferencia significativa. En comparación con las córneas control, las córneas tratadas con Optisol GS muestran el comportamiento más parecido. Las córneas tratadas con 0.125%riboflavin-20%dextrano se extienden más (delta_thicknessmax= 38.27 um), lo que indica un ablandamiento del tejido de la córnea en comparación con córneas control (23.18 um), córneas tratadas con 8% de dextrano (21.01 um) o 20% de dextrano (29.07 um). La instilación de dextrano reduce el espesor de la córnea en promedio a 56.5 % a 0 horas y a 72.7 % a 24 horas. La hidratación de la cornea y su conservación cambian la respuesta biomecánica, en particular su relajación. 3. La curvatura de flaps de cerdo aumenta al incrementar la presión dentro de la camara (23.4 *10^-3 D/mmHg). En flaps de conejo la curvatura cambia significativamente menos 1 mes después de CXL (P = 0.026) que en córneas no tratadas (17.0 dioptrías vs 6:36 *10^-3 D/mmHg). El módulo de Young es 2.29 MPa en córneas de cerdo, 1.98 MPa en córneas de conejos no tratadas, y 4.83 MPa en córneas de conejos 1 mes después de CXL. Al mismo tiempo que el aumento de rigidez después CXL observamos estructuras altamente reflectantes en el midstroma del conejo. La extensiometría bidimensional en flaps permite estimar la elasticidad de la corneal in vitro. Las mediciones estan resueltas espacialmente en profundidad, minimizan los efectos de la hidratación de la cornea, y preservan la integridad bidimensional de la córnea. El método demuestra el efecto de CXL para aumentar la rigidez en flaps corneales 1 mes después del tratamiento. 4. El módulo de Brillouin de la corneal aumenta significativamente (P < 0.001) después de CXL, con y sin epitelio. El aumento del módulo de Brillouin depende de la profundidad, lo que indica que el aumento de rigidez en el estroma anterior contribuye más al efecto mecánico observado. El aumento del módulo de Brillouin es linealmente proporcional a la dosis de luz (R2 > 0:98). En comparación con el procedimiento estándar epi-off, el procedimiento epi-on resulta solo en un tercio del incremento de la rigidez en córneas porcinas (CS I = 33). La microscopía de Brillouin permite visualizar y cuantificar cambios mecánicos inducidos por CXL de manera sin contacto, en función la profundidad y con alta resolución espacial. Esta técnica puede ser útil para evaluar los resultados de los procedimientos mecánicos con CXL, para comparar los diferentes agentes de CXL, y para monitorizar en tiempo real el tratamiento de CXL en entornos clínicos y experimentales. 5. Hemos confirmado de forma no invasiva que la riboflavina en combinación con luz UV induce cambios en las propiedades biomecánicas de la córnea. Estas mediciones son un primer paso para la estimación de las propiedades biomecánicas del tejido de la córnea a nivel individual e in vivo, para mejorar el diagnóstico y el pronóstico de enfermedades y tratamientos que implican cambios en las propiedades biomecánicas de la córnea. 6. Los perfiles de deformación temporal y espacial son muy sensibles a la presión intraocular (p < 0:001). La esclerótica afecta ligeramente la simetría temporal, mientras que los músculos oculares cambian drásticamente la cantidad de recuperación viscoelástica. Cross-linking produce una reducción significativa (p = 0.001) de la indentación córneal (por un factor de 1.41) y un cambio en la simetría del perfil temporal de deformación (por un factor de 1.65), lo que indica un cambio en las propiedades viscoelásticas con el tratamiento. La deformación de la córnea tras un pulso de aire permite la medición de las propiedades dinámicas, que son esenciales para la caracterización de la biomecánica de la córnea. 7. Presentamos un modelo de elementos finitos capaz de predecir los datos experimentales de la deformación corneal tras un pulso de aire. Mostramos una buena adaptación del modelo a diferentes presiones intraoculares, condiciones de contorno y diferente rigidez. El análisis de sensibilidad revela una fuerte correlación entre la deformación geométrica y los parámetros biomecánicos y demuestra la insensibilidad a factores laterales como la presión intraocular y el espesor córneal. Nuestro modelo abre el camino para obtener las propiedades dinámicas de tejidos a partir de imágenes de deformacón. 8. Las simulaciones muestran que la vibración en flaps corneales es sensible tanto a los parámetros geométricos como biomecánicos, mientras que en globos enteros es principalmente sensible a los parámetros biomecánicos de la cornea. Cambios en las frecuencias naturales sugieren que flaps de la parte posterior de la cornea son 0.8 veces menos rigidos que los flaps de la parte anterior y que las córneas tratadas con cross-linking son 1.6 veces más rígidas que las córneas vírgenes. El análisis de sensibilidad muestra que las frecuencias naturales de globos enteros son casi independientes del espesor corneal y de la presión intraocular dentro del rango fisiológico. La vibrografía OCT es una técnica no invasiva prometedora que permite medir la rigidez de la cornea sin depender del espesor corneal y de la presión intraocular. 9. Las simulaciones de implantación de anillos intracorneales en la córnea indican que la geometría del ICRS (altura y zona óptica) tienen una influencia significativa en la refracción corneal: observamos cambios entre 4.08 y -17.7 dioptrías en ojos sanos y entre 3.31 y -20.5 D en queratocono. El espesor corneal central aumenta hasta 38.5 um en ojos sanos y 97.9 um en queratocono. La aberración esférica cambia después de la implantación de ICRS. La simulación predice muy bien la protrusión de la córnea posterior detrás de los anillos. El modelo confirma las tendencias clínicas sobre el efecto de la geometría del anillo. FEM es una potente herramienta para estudiar la respuesta de la córnea para la implantación de ICRS. El método de FEM en combinación con propiedades biomecánicas individuales y geometrías individuales de pacientes promete aumentar la predictibilidad de la cirugía de ICRS . BIBLIOGRAFIA [1] ABAD, J., AND PANESSO, J. 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