BIOMECANICA Y CICATRIZACION CORNEAL

1. Biomecánica y
Cicatrización corneal
Dra. Cristina Wong (MR)

2. Biomecánica Cornea

3. Biomecánica
Ciencia:
Equilibrio
Deformación
Del tejidosometido a cualquierfuerza
Conceptosfísico-
matemáticos, arquitectónicos, mecánicos, biológi
cos.
Fung YC. Biomechanics: The mechanical properties of living tissues. New York: Springer–Verlag; 1981; 221.

4. HISTORIA
1978 Foster y Yamamoto
? Rigidez corneal disminuida
en el queratocono
1980 Propiedadesbiomecánicasy
QC
Resistencia
mecánicadisminuida
, protusión del tejido.
Entrecruzamiento de lasf.
colágenasalteradoyrupturas en
la m.Bowman.
Estudioretrospectivo:
rigidezestructural.
Pctesdiabéticas,
Entrecruzamiento de
fibrascolágenasaumentadas,
Disminuye la posibilidad de
desarrollar QC
Foster CS, Yamamoto GK. Ocular rigidity in keratoconus. Am J Ophthalmol 1978; 86: 802-806.6. Andreassen TT, Simonsen AH, Oxlund H. Biomechanical
properties of keratoconus and normal corneas. Exp Eye Res 1980; 31: 435-441.7. Rabinowits YS. Keratoconus. SurvOphthalmol 1998; 42: 297-319.8. Seiler
T, Huhle S, Spoerl E, Kunath H. Manifest diabetes and keratoconus: a retrospective case-control study. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 2000; 238: 822-825.

5. Fisiopatología
Queratocitos
+ IL (epitelio)
apoptósis, (colagenolíticas)
Pérdida del estroma anterior,
Adelgazamientolocalizadoyprogresivo .
Microscopíaconfocal in vivo, (QC)
Disminución de queratocitos en el estroma
anterior y
Espesorestromal total adelgazado
Kim WJ, Rabinowitz YS, Meisler DM, Wilson SE. Keratocyte apoptosis associated with keratoconus. Exp Eye Res
1999; 69: 475-581.

6. Biomecánica
Ectasiascorneales post-operatorias
BM corneal principalescausas
Desarrollo de modelosmatemáticosyalgoritmos de
ablaciónpersonalizados.

7. ConceptosBásicos.
Pinheiro MN Jr, Bryant MR, Tayyanipour R, Nassaralla BA, Wee WR, McDonnell PJ. Corneal integrity after refractive surgery. Effects of radial keratotomy
and mini-radial keratotomy. Ophthalmology 1995; 102: 297-301.22. Comaish IF, Lawless MA. Progressive post-LASIK keratectasia: biomechanical
instability of chronic disease process? J Cataract Refract Surg 2002; 28: 2206-2213.23. Wang JQ, Zeng YJ, Li XY. Influence of some operational variables
on the radial keratotomy operation. Br J Ophthalmol 2000; 84: 651-653.24. Yasuda A, Yamaguchi T, Ohkoshi K. Changes in corneal curvature in
accommodation. J Catarct Refract Surg 2003; 29: 1297-1301.

8. Estroma
90 % Espesor corneal
Disposición, densidadyentrecruzamientos de
lasfibrascolágenas del estroma.
agua, glicosaminoglicanosyfibrillas de colágeno
(300 a 500) dispuestas en láminas, extendidas de
limbo a limbo.
Compresiónoestiramiento
Reorganizasusláminaseincrementasuelasticidadh
astallegar a un nuevoestado de equilibrio.
Shin TJ, Vito RP, Johnson LW, McCarey BE. The distribution of strain in the human cornea. J Biomech 1997; 30: 497-503.28. Jayasuriya AC, Ghosh
S, Schneinbeim JI, Lubkin V, Bennett G, Kramer P. Study of piezoelectric and mechanical anisotropies of the human cornea. BiosensBioelectron 2003; 18:
381-387.

9. Fibras de colágenos
Las láminasdispuestas:
tercioestromal anterior (oblicuamente)
Condroitinsulfato, proteoglicano (menoshidrofílico)
Estabilidad corneal, resistencia al edema (bowman)
Dosterciosposteriores(paralelas)
Proteoglicano, queratánsulfato (hidrofílico)
Muller LJ, Pels E, Vrensen GF. The specific architecture of the anterior stroma accounts for maintenance of corneal curvature.
Br J Ophthalmol 2001; 85: 437-443.

10. Modificación del
poderrefractivo de la
córneaRadio de curvatura anterior
índice de refacción
radio de sucurvatura posterior.

11. Incisiones
Disminuye el número de fibrascolágenas
Curvatura corneal
En la queratotomía radial,
la periferia corneal se abombay el centro se
aplana
Queratotomíaarcuata
el aplanamiento en el meridianoincisional.

12. LáserExcimer
Plástico
ModelosmatemáticosyMunnerlyn
algoritmo de substracción de tejido
corregirerroresesfero-cilíndricos
Guiadasportopografíayfrente de ondas
Munnerlyn CR, Koons SJ, Marshall J. Photorefractive keratectomy: a technique for a laser refractive surgery. J Cataract Refract Surg
1988; 14: 46-52

13. LáserExcimer
La interacciónláser-tejido,
Factor inicialmenteignorado,
La pérdida de la transparencia corneal
Porexcesiva/anómalarespuestacicatrizal
.

14. LáserExcimer
2000 Roberts C
Cambia la córneatratada, sinoquetambién se modifica
el resto del tejido,
bandaselásticassuperpuestas, se modificany produce
contracción.
>profunda sea la ablación central, >será el
cambioperiférico.
aumento del espacio entre lasfibras de colágeno
Agua en la matrizextracelular
Aplanamiento central. Este
fenómenobiomecánicoesresponsable de un aumento
del efecto de unaablaciónmiópicaluego de realizar un
tratamiento de queratotomíafoto-terapéutica (PTK).
Dupps WJ Jr, Roberts C. Effect of acute biomechanical changes on corneal curvature after photokeratectomy. J Refract Surg 2001; 17: 658-
669.

15. Aberracionesópticas
PRK yqueratomileusisin situ asistidaporláser
(LASIK) convencional, con
ablacionespernalizadasguiadasporfrente de
ondas,lasaberracionesópticasaumentan
Aumenta la curvatura corneal posterior se induce
un incremento de aberracionesesféricas (-).
Tomar en cuenta
localización de la bisagra corneal en el LASIK
tipo de microquerátomo.

16. Aberracionesópticas
Se ha demostradoque no solo cambia la
zonatratadayque el resultado final no solo
depende del perfil de ablación
La respuestabiomecánica de la córneaes un
factor importante.
cicatrización de la córnea
reorganización del epitelio post-LASIK
Difícil de predecir.
Huang D, Tang M, Shekhar R. Mathematical model of corneal surface smoothing after laser refractive surgery. Am J Ophthalmol 2003; 135:
267-278.

17. Ectasiaspostquirúrgico
Problematemidoportodos los
cirujanosrefractivosy el concepto de la
biomecánica de la córnearesulta fundamental
paracomprendersufisiopatología, reconocersusfa
ctorespredisponenteseintentarprevenirlas.
Seiler et al yAndreassen et al
los límites del total de tejidoablacionar (dioptrías a
corregir), con el objeto de dejar un espesor
residual quecomomínimo sea de 250 mm

18. Operados con LASIK
Lechoestromal residual, despreciando el espesor del
colgajo
Uniones de lasfibrascolágenas de la cicatriz
(interfase) nuncavuelven a tener la cohesiónyfuerza
de unióniniciales, por lo que el espesor del colgajo no
esconsiderado
Membrana de Bowman,
pierdesupapelcomo factor estabilizante
Las técnicas de la PRK y de la queratomileusis sub-
epitelialasistidaporláser (LASEK) tienen la
ventajasobre el LASIK de conservarmástejido.
Muller LJ, Pels E, Vrensen GF. The specific architecture of the anterior stroma accounts for maintenance of corneal curvature. Br
J Ophthalmol 2001; 85: 437-443.

19. Ectasias post Lasik
Con lecho residual mayor a 250 mm .
espesor corneal,
densidadyentrecruzamiento de
fibrascolágenas, esqueleto invisible de la
córneaqueotorgaresistenciayelasticidad.
Piccoli PM et al (osteroporosis)
Espesorvsdensidad(tensión a soportar)
Piccoli PM, Gomes AA, Piccoli FV. Corneal ectasia detected 32 months after LASIK for correction of myopia and asymmetric
astigmatism. J Cataract Refract Surg 2003; 29: 1222-1225.

20. Ectasias post LASIK
Incidencia
1/2.500 casos
Etiología
inestabilidadbiomecánicainducida
procesocrónicosubclínico pre-existente
Twa MD ycol (60 trabajos)
espesor corneal residual explica 45% (35 de 75 casos) de
lasectasias.
Asimismoobservaronunadistribución bimodal
Se incrementa 3 y 15 meses,
forma frustra de queratoconoodegeneración marginal pelúcida
no reconocida en el pre-operatorio
inestabilidadbiomecánicasecundaria a unaablaciónexcesiva.
Randleman JB, Russell B, Ward MA, Thompson KP, Stulting RD. Risk factors and prognosis for
corneal ectasia after LASIK. Ophthalmology 2003; 110: 267-275.

21. Ttosquerefuerzan
Modificar la estructura corneal sin
debilitarla, induciendotambiéncambiosrefractivos
.
Segmentosintraestromales,
Queratoplastiaconductivao a través del
tratamiento de la córnea con luzultravioleta
(UVA).

22. Segmentos intra-
estromales
(INTACS, Anillos de
Ferrara)Incrementoperiférico del espesor corneal
Aplanamiento central, corriendomiopíasbajas
Su grosorpuedecorregirhasta 12 dioptrías
Efectobiomecánico .
Estabilizanyaumentanrigidez

23. Queratoplastíaconductiva
Emisión de radio-frecuencia
hipermetropía (leve-moderada),
Aumentohomogéneo de la temperatura en un área
del estroma corneal periférico
Contracción de lasfibrascolágenas
biomecánica con aplanamiento corneal
periféricoyelevación central

24. MedirBiomecánica corneal
Aspectosgeométricos
Topografía
Paquimetría
El analizador de respuesta ocular (OCULAR
RESPONSE ANALYZER, conocidoporsusigla ORA)
Reichert
Aplanaciónbidireccionaldinámicaparamedirbiomecáni
cay la PIO
PIO correlacionadaGoldmann (PIOg) yotros dos
nuevosparámetros: la PIO compensadarespecto de la
córnea (PIOcc) y el factor de resistencia corneal
(CRF).
Histeresis corneal: amortiguaciónviscosa.
Queratocono,distrofia de Fuchs, ectasias.

25. EL ORA
20 milisegundos /3 mm centrales
El sistemaelectroóptico
Diodoemisor de luz, receptor aplanamiento de la
córnea
Secuencia de convexidad – aplanamiento –
concavidad – aplanamiento – convexidad
Ley de ImberFick
Propiedadesviscosasy el flujo de aire

26. ORA
BIOMECÁNICA CORNEAL
histéresis corneal
(CH).
Factor de resistencia
corneal (CRF).
PIO
PIO cc
(menosinfluenciada)
PIO g

27. HISTERESIS CORNEAL
Propiedadesviscoelásticas de la
córneaeindicasuintegridadbiomecánica.
Elástico
Viscoelástica: depende del tiempo de acción
Resistencia: depende de la fuerza (velocidad)
Absorber ydisipar(amortiguación)

28. Independiente
Curvatura
Astigmatismo
Agudeza visual
largo axial.

30. Presión intraocular corneal
corregida (IOPcc)
P2- K x P1,
K: 0,43.
No estáinfluenciadopor la resistencia corneal
durante el fenómeno de aplanamiento.
Pocacorrelaciónescasaonula con la paquimetría

31. Ventajas de PIO cc yg
No esafectadapor la
paquimetría
Rigidez corneal
Precisa en
Queratocono,
Distrofia de Fuchs,
glaucoma de presión normal,
no esoperadordependientey
permanececonstanteluego de cirugíarefractiva
(LASIK).
PIO corregida
La
PIOccpuedediferirhast
a 3 mmHg con
respecto a la IOPg.

32. Factor de resistencia
corneal (CRF),
P1 – 0,7 x P2.
viscosidad + elasticidad, se correlaciona con la
PIO
La diferencia entre la CH y CRF, radica en que
la CH, representa la capacidad de los
tejidoscornéales de absorber energíacuando se
aplica a estosunafuerza,.

33. Valoresnormales
CH: 12,36 mmHg.

34. Limitaciones del ORA
CaptaciónyRegistro
Gran variabilidad
Gran sensibilidad(nomentonera)
Gran amplitud de los rangosnormales,
CH Y CRF bruto.

35. ST CorVis, Oculus Inc
Imágenes en tiempo real de la deformación
corneal basado en ultra-altavelocidad de
formación de imágenesScheimpflug, 4330
cuadros / seg.
aire puff aplanación / distorsión de la córnea,
ambasproporcionandiferentes variables
Comparables

36. Conclusión
La biomecánica de la córnea
la cirugíarefractiva
perfeccionamiento de los sistemas de
ablaciónysu mayor
conocimientopermitiráobtenerresultadoscadavez
másprecisosyestables en el tiempo.

37. Cicatrización corneal

38. Cicatrización corneal
(Duppsy Wilson [2006]).
Renovaciónepitelial
7 días,
Depende
TipoyGrado de Injuria

39. EPITELIO
Mayor cargacelular
Reparaciónrápida
Reparaciónefectiva

40. Epitelio……………………
……
Inicial: 1-2 capas
Estructurasdiferenciad
as

41. BOWMAN
NO SE REPARA
Condensaciones

42. ESTROMA
Reparaciónlenta
Queratocitosactivados
Secreción de
matrizextracelular
Modelamiento con
metaloproteasas

43. ESTROMA
Estimulante: muertecelular
CECO: Reacciónepitelial
Regresión
Progresión
Calibre, separación, diámetro.

45. ESTROMA (queratocitos)
Q. anteriores
Cambiososmóticospor
pérdida del epitelio
Q. Activados
Aumenta de tamaño
Mitosis(Factores)
Monocitos a Q.
Metaplasiafibrosa
Nucleolo
Vésiculas

46. Estroma(proteoglicanos)
Afinidad con el agua
Separación entre lasfibras de colágenotipo 1

47. DESCEMET
METAPLASIA FIBROSA (endotelio)
Colágeno IV, V ,VIII

48. ENDOTELIO
Monocapa 0,6%
3000-3500 cel/mm2
No mitosis
No hipertrofia
Hiperplasiahastacorreg
irdefecto

49. Fase de cicatrización
1. Faselatente
4 a 6 horaseliminan los restoscelular
Se redondeany se reducen los hemidesmosomas

50. Fases de cicatrización
Migración
Entre 24 y 36 horas,
Formación de
fibrillasyfilamentos.
Fibronectina
Unión celular con MB
Proliferación
Las célulasprimordiales
del limbo, se desarrollan
los complejos de unión
con la MB y se
restablecenlasterminacion
esnerviosas.
Las agresiones al
estromaprovocanunalibera
ción de
ciertascitoquinasqueestim
ulan el movimiento de los
queratocitoshacia los
márgenes de la
herida, iniciando la
formación de
nuevotejidocolágenoymuc
opolisacáridos,

51. ComponentesExtracelulare
s
MB
Colágeno
Proteoglicanos

52. Thoft

53. Modelosmatemáticos
(Gaffney et al. [1999]; Dale et al. [1995];Dale et al. [1994]; Bryant y McDonnell
[1996];Grasso et al. [2007];Sheardown et al. [1993];Zelenka yArpitha [2007]
Ecuacionesreacción-difusión
Células
Migración
Proliferación
Apoptosis
Factor de crecimiento

54. Células
DesarrolladoporJavierre et al. [2009].
Fibroblasto (n)
Guiadopor el factor de
crecimientoporgradiente
de
concentració, colágeno
Miofibroblasto(m)
Formanadhesionesintern
as con MEC
Haciendotracción del
tejidohacia la herida
Matrix Extracelular(MEC)u
Factor de crecimiento (c)
Vasos, lágrimay HA.
Fibroblasto(n)
Célulafija
Miofibroblasto(m)
Fibroblasto
Contracciónyelasticidad
Hormonasy NT
G0 a G1

58. GRACIAS