Simulação computacional de cirurgias foto-refrativas personalizadas e precisão relacionada à ordem das aberrações ópticas / Computational simulation of customized photorefractive surgery and precision of correction related to different order aberrations

RESUMO

O objetivo principal deste trabalho foi o desenvolvimento e a implementação de um algoritmo para simulação de cirurgias foto-refrativas. Sabe-se que os atuais " flying-spot" lasers para cirurgia refrativa disponíveis no mercado ainda contêm limitações na correção de algumas aberrações de ordem alta. No entanto, há muito pouca informação quantitativa sobre os erros envolvidos em função da complexidade das aberrações. Aplicando-se superfícies objetivo descritas por uma série de coeficientes de Zernike e o conceito matemático de convolução, várias ablações personalizadas foram simuladas para várias aberrações, desde baixa ordem (esfero-cilíndricas) até aberrações de décima ordem (como coma, aberração esférica, entre outras). Os resultados mostram que o perfil de ablação de cada pulso do laser assim como seu diâmetro são fatores críticos quando o objetivo é corrigir aberrações de alta ordem. Além disso, outras conclusões foram possíveis, como por exemplo a de que nem todas as aberrações de alta ordem induzem aos mesmos erros na ablação. Também foi possível verificar que a correção de aberrações de alta ordem nos termos radiais (como aberração esférica) é bem mais difícil do que naqueles termos contendo alta frequência angular (como trefoil).

ABSTRACT

PURPOSE: To develop and implement an algorithm for simulation of photorefractive surgery. It is well known that many flying-spot lasers in the market have limitations in correcting higher order aberrations, but there is little quantitative information about errors related to aberration complexity. METHODS: By applying known surfaces described by Zernike polynomials of different orders it was possible to simulate several target surfaces that may well resemble in vivo cases of refractive surgery candidates. An algorithm that uses the mathematical concept of convolution was implemented and several simulated surfaces were tested, ranging from low order aberrations (sphere-cylinder) to 10th order aberrations, (high orders of coma, spherical aberration, trefoil, etc). RESULTS: the results show that the laser profile and diameter are critical factors when considering the correction of higher order aberrations. CONCLUSIONS: Not all aberrations of the same high order induce the same amount of error - spherical aberrations are shown to be far more difficult to correct than higher order aberrations related to angular frequency.