Estereofotografía del fondo del ojo

El nacimiento y desarrollo de la fotografía oftalmológica ha estado y está muy condicionado no solo por los avances en fotografía, sino también por los avances del instrumental y  las técnicas utilizadas por los médicos oftalmólogos. La exploración oftalmológica requiere la utilización de variados y en ocasiones complicados instrumentos, diferentes tipos de iluminación y distintos accesorios: lámpara de hendidura, microscopio especular, lentes accesorias, retinógrafos, fluoresceína...

Las técnicas de imagen y la fotografía digital se están desarrollando a tal velocidad que utilizar el término "fotografía" ahora se nos queda corto y comenzamos a hablar de «Técnicas de imagen oftalmológica», un término mucho mas general. La cosa ha llegado a tal punto que incluso las sociedades científicas de fotografía oftalmológica han decidido ya cambiar su nombre, como ha hecho por ejemplo la British Ophthalmic Photographic Asociation (BOPA) que ahora ha pasado a llamarse Ophthalmic Imaging Association (OIA)

La realización de fotografías en oftalmología obliga a un perfecto conocimiento y utilización de estos instrumentos con sus accesorios y de diferentes y especializadas técnicas médicas. Esta es la causa de que con el paso del tiempo hayan aparecido médicos oftalmólogos especializados y especialmente dedicados a la fotografía oftalmológica.

Históricamente y hasta hace poco las principales ramas en las que podríamos dividir la fotografía oftalmológica son la fotografía ocular externa, la fotografía con lámpara de hendidura, la microfotografía especular, la fotografía de fondo de ojo y la angiofluoresceingrafía. A estas técnicas  hay que añadir hoy en día todas aquellas que vienen derivadas de la utilización de láser, escaner de ultrasonidos, tomografías y resonancias combinadas con técnicas de procesado por ordenador. Cada uno de estos tipos de fotografía oftalmológica merece al menos un post y es posible que poco a poco los vaya haciendo. De momento hoy simplemente escribiré una introducción a la fotografía oftalmológica, para hablar después, siguiendo el hilo del post anterior, de la estereofotografía del fondo de ojo.

Con la capacidad de visualizar estructuras importantes en gran detalle, los métodos de visualización en 3D son recursos valiosos para el diagnóstico y tratamiento quirúrgico de muchas patologías. No solamente se hacen imágenes 3D fotográficas de la retina, recientemente se han desarrollado diversas técnicas para hacer imágenes 3D mediante TAC, resonancia magnética, láser y ultrasonidos. Hablar de estas imágenes 3D ahora supera lo deseado con este post pero quien sabe si otro día.

Una clasificación más fácil para legos de la fotografía en oftalmología es una basada en la profundidad anatómica de la estructura ocular que queramos fotografiar:

1. Fotografía ocular externa: 

empleada para captar las capas externas del ojo y sus estructuras adyacentes y que utiliza cámaras fotográficas reflex de 35 mm digitales o analógicas con objetivos macro de 105 mm de focal. También se utilizan cámaras digitales compactas.

2. Fotografía de polo anterior:

en la que tenemos la fotografía con lámpara de hendidura  y  la fotografía de endotelio o microscopia endotelial.

La fotografía con lámpara de hendidura se ha empleado tradicionalmente como sistema de clasificación de las cataratas y como sistema de documentación de la patología vítrea. Es la técnica de elección en la patología del segmento anterior, el ángulo camerular (goniofotografía), el vítreo y la periferia retiniana. En este tipo de fotografía es importantísima el tipo de iluminación que se utilice para hacer la fotografía (iluminación difusa, iluminación directa, Hendidura + luz de relleno, Iluminación tangencial, Iluminación indirecta, Retroiluminación de fondo, Retroiluminación desde el iris o  Dispersión escleral) y la posible utilización de materiales de tinción y distintos tipos de luz como por ejemplo la fluoresceína con luz azúl cobalto para la visualización de erosiones corneales, conjuntivales, seidell, y el patrón de adaptación de lentillas.

La fotografía de endotelio o microscopia endotelial que se basa en el principio del reflejo especular descrito por Vogt en 1920 y nos permite valorar la forma, tamaño, densidad y alteraciones de las células endoteliales corneales.  La microscopía endotelial puede realizarse con diferentes tipos de equipo:

- lampara de hendidura

- lampara de hendidura + lente especular (acoplada a ordenador)

- microscopio especular (pueden ser o no de contacto)

Curiosamente hay poca información sobre la biografía de Vogt en internet y sin embargo, Alfred Vogt fue un importantísimo oftalmólogo suizo que se doctoró en la Universidad de Basel en 1904 y que intervino en el desarrollo de técnicas oftalmológicas como la retinoscopia y la cirugía del desprendimiento de retina. Los médicos recordamos a este hombre por algún que otro signo oftalmoscópico que lleva su nombre y una curiosa enfermedad que lleva el nombre de síndrome de Vogt- Konayagi-Harada.

Como me encanta la fotografía aprovecho ahora para poneros una fotografía antigua de lámparas de hendidura que he encontrado navegando por la web

Fotografía de los estudios A. MARIN, Avda República Argentina, 187 - Pral. Barcelona 

Finales del siglo XIX - principios del siglo XX 

Probando lámparas de hendidura y microscopio Zeiss de uso oftalmológico. 

3. Fotografía de fondo de ojo: 

En este tipo de fotografía se utilizan filtros de colores para resaltar distintas estructuras del ojo y  algunos colorantes con filtros especiales para destacar la patología vascular retiniana y alteraciones maculares (AFG) o la vascularización coroidea (ICGA). No voy a hablar en este post absolutamente nada del uso de filtros de color para la fotografía simple de la retina ni del uso de contrastes fluorescentes para realizar angiografias retinianas ni fluorescencias de ningún tipo. Ese apasionante mundo quizás lo toquemos otro día.

Llegados a este punto lo que voy a hacer es hablar de la estereofotografia del fondo de ojo. Esta técnica fotográfica es especialmente útil para identificar la localización anatómica de los hallazgos patológicos en las imágenes retinianas y en la valoración de la excavación papilar glaucomatosa. La imagen tridimensional es un protocolo estándar para muchos ensayos clínicos de investigación de las enfermedades retinianas. Las cámaras digitales y los ordenadores  permiten obtener y ver fotografías estereoscópicas secuenciales (3D) y medir de estructuras del fondo de ojo con una alta fiabilidad, así como hacer montajes panorámicos, entre otras cosas. Pero para entender bien que es esto de la estereografía del fondo de ojo y como se desarrolló, os haré un resumen de lo que es la historia de la fotografía en el mundo de la oftalmología.

¡Preparaos, iniciamos un apasionante viaje!

En 1851 dos importantes acontecimientos importantes revolucionaron la fotografía y la oftalmología: por un lado Frederic de Scott Archer consigue recubrir una placa de vidrio con una material sensible a la luz útil en fotografía, y por otro, el Dr. Helmholtz inventa el oftalmoscopio.

La verdad es que hay en día se sabe que en realidad la invención del oftalmoscopio fue un poco anterior ya que en 1847 Charles Babbage un matemático y cientifico inglés del que volveré a hablar algún día si escribo un post sobre computación y criptografía inventa el primer oftalmoscopio, siendo el invento posteriormente redescubierto en 1851 por Hermann von Helmholtz, como se publicó además en 1854 (Wharton-Jones, T., 1854, 'Report on the Ophthalmoscope', Chronicle of Medical Science October 1854).

Replica del oftalmoscopio de Babbage de 1847 basada en las descripciones que hizo Wharton Jones, que vió el invento 7 años antes de que Helmholtz mostrase el suyo.

En 1846, un año antes del invento de Babbage, Schonbeid descubre el "guncotten" consistente en nitrato o nitrocelulosa empapado en alcohol o éter, que utiliza en vendajes quirúrgicos. Posteriormente Scott Archer utiliza este material con nitrato de plata como emulsión fotográfica sobre placas de cristal naciendo la técnica del colodión húmedo. A pesar de tener que hacerse las fotografías con el material en estado aún húmedo, lo que limitaba la técnica, eran mucho mejor que y más fácil que hacer un Daguerrotipo. Fue con estas "placas húmedas" con las que el Dr. Noyes produjo en 1862 la primera fotografía del fondo de ojo de un conejo y en el mismo año el Dr. Rosenbrugh la de la retina de un gato.

El Dr. Howe en 1886 fue quien hizo la primera fotografía de la retina humana, aunque la calidad no fue demasiado  buena pues tenias artefactos en el centro de la imagen que impedían visualizar bien la retina y precisó de tiempos de exposición muy largos (unos 10 minutos) con los que la placa con la emulsión fotográfica  no podía mantenerse húmeda hasta el final de la exposición.

En el mismo año1886, Jackmman y Webster hacen también fotografías de fondo de ojo (Jackman WT, webster JD. On photographing the retina of the living human eye. Philadelphia Photographer 1886; 23: 275)

La placa húmeda fue sustituida por la emulsión fotográfica en 1871. cuando el Dr. R. L. Maddox, un médico, microscopista que también era un aficionado a la fotografía, reemplazado el colodión con el proceso del gelatino-bromuro

En 1899, el Dr. Walter Thorner trabajando para la compañía Emil Busch diseñó dos nuevos oftalmoscopios, uno binocular y otro monocular, que solventaban el problema del oftalmoscopio que se utilizaba por la época y que era fabricado por F. Schmidt y Haensch en Berlín. El oftalmoscopio Thorner sufrió posteriores modificaciones para poder ser utilizado con na cámara fotográfica, pero las fotografías hechas con este diseño tenía un problema, contenían un artefacto grave consistente en un reflejo en la parte inferior de la imagen.

La compañía Emil Busch fue comprada en 1948 por Zeiss que siguió fabricando la versión monocular del oftalmoscopio diseñado por Thorner, y en 1905 Zeiss con el Dr Dimmer diseñan un nuevo oftalmoscopio con cámara fotografíca incorporada que solventaba el problema del artefacto. Inmediatamente el Dr Thorner acusó al Dr Dimmer de haber reticado sus negativos para eliminar el reflejo inferior.

Unos pocos años mas tarde, en 1909 el  Dr. Walter Thorner hace la primera estereofotografía de la retina.: dos imágenes secuenciales con un tiempo de exposición de 10 minutos para cada una Fue un hito y una proeza, pero ¡imaginaros el suplicio para el paciente!

Cámara de Thorner

Otro pionero en el diseño de cámaras fotográficas para fondo de ojo fue el Dr. Nordenson de Estocolmo, quien trabajando también para la compañía Zeiss diseña en 1925 una cámara de fondo dejo que fue de los mas popular y que lleva el nombre de Zeiss-Nordenson

Sin embargo las primeras fotografías de fondo de ojo que aparecieron publicadas en 1927 en el atlas de retina de Pillate, fueron realizadas con otro modelo de cámara, la cámara Dimmer. Curiosamente el atlas lo publica un socio del Dr Dimmer dos años después de la muerte de éste.

Dos años mas tarde, en 1929 es cuando se publica un atlas oftalmológico con fotografías hechas con la cámara Zeiss-Nordenson.

Hay que contar que los primeros modelos de la cámara Zeiss-Nordelson tenían una peligrosa peculiaridad en su diseño: la fuente de luz utilizada para iluminar la retina del paciente  se hacia mediante un hilo de carbono incandescente, con lo cual se conseguía una luz muy intensa y constante y un obturador mecánico interpuesto entre la fuente de luz del carbono y el ojo del paciente para regular la exposición. Cuando el obturador fallaba y quedaba demasiado abierto se podían producir quemaduras en la retina del paciente. Los subsiguientes modelos utilizaron una lámpara incandescente diseñada por Hartinger.

Finalmente, el responsable de eliminar definitivamente el reflejo que quedaba en sistema óptico fue Boeghold mediante la adición de un punto negro en el sistema de lentes.

Dr. Bedell realizó fotografías de fondo de ojo en color durante la década de 1940 utilizando el modelo de Thoerner y Zeiss, una cámara exacta Varex y película fotográfica de color, aunque fue también por esta época cuando apareció un nuevo modelo de cámara la Retinaphot

En 1950 Lee Allen y el Dr. Duvas publican un artículo sobre la fotografía del segmento anterior del ojo con la cámara Nordelson pero hay un hito mucho mas importante a mi entender: Halberg hace un invento que vuelve a revolucionar de nuevo la fotografía: el flash electrónico.

Son Rucker y Ogle quienes publica en 1953 por primera vez fotografías de fondo de ojo utilizando este nuevo sistema de iluminación.

En el año 1955 se comercializa la cámara Zeiss-Littmann, una cámara mucho mas moderna, con importantes mejoras mecánicas, mejor óptica y flash electrónico y lo mejor de todo es que esta ya tenía un precio mucho mas asequible, lo que hace que prolifere en los servicios de oftalmología de todo el mundo.

Después del precoz intento de stereofotograf´ía de la retina de Thorner en 1909, Von Der Heydt vuelve a intentarlo en 1927 haciendo que el paciente desplace horizontalmente su mirada entre la toma de dos imágenes de forma secuencial. Este método, bastante problemático es corregido posteriormente por  Lee Allen que utilizará un separador para cambiar la posición de la cámara y no tener que mover la vista del paciente.

La esterofotografía del fondo de ojo mediante la realización simultanea de dos fotografías fue introducida en la oftalmologia por vez primera por Norton en 1953 y fue posteriormente desarrollada por David Donaldson quien en 1957 propone dividir la luz frontal de una sola lente mediante un prisma romboidal  y dirigir los dos haces resultantes a dos marcos diferentes de película fotográfica y dos sistemas de cámaras estéreo simultáneas: una para fotografía externa y otra para fondo de ojo.

Cámara de Donaldson

Variaciones sobre este diseño todavía se utilizan hoy en día en la estereofotografía del fondo de ojo.

En 1964 Lee Allen describe la técnica de fotografías estéreo de fondo de ojo secuenciales mas moderna, utilizando un separador, cuyos principios todavía están vigentes hoy en día y que acaba por popularizar la técnica. La Zeiss. utilizó su idea y la convirtió en una parte integral de su cámara en modelos subsiguientes.

El separador de Allen (Zeiss Humphrey Systems, Dublin, CA) consistía en una pieza que se colocaba delante del la lente del objetivo de la cámara de fondo de ojo Zeiss y que permite ajustar la separación de 2,25 mm a 3,5 mm. El número de separación se registra con la imagen y esto permite volver a utilizarlo en siguientes sesiones del mismo paciente.De todas formas el hecho de que haya variaciones entre las diferentes visitas del paciente y el que se necesite colaboración del mismo hizo que su uso no fuese tan generalizado como se pensó inicialmente que iva a ser.

Separador de Allen

La posición inicial de la cámara para hacer una esterofotografía del fondo de ojo es la misma que cuando se va ha hacer una fotografía normal: centrada en la pupila. Después la cámara se desplaza ligeramente hacia la izquierda para tomar la primera imagen y hacia la derecha para tomar la segunda.

El esquema muestra la pupila y la posición de las dos áreas sobre las que incide la luz en la misma para hacer el par de fotografías estéreo una vez desplazada la cámara.

Α). anillos de luz centrados en la pupila. Se obtiene una imagen normal
B) anillos de luz con escaso desplazamiento: se obtiene un efecto estero mínimo (Hipoestereo)
C) anillos de luz desplazados lateralmente pero de forma insuficiente: se crea un artefacto en forma de media luna
D) anillos de luz con desplazamiento lateral correcto para hacer una esterofotografía de la retina
E) Exceso de desplazamiento lateral de los anillos de luz: se produce una imagen subexpuesta de mala calidad.

Hoy en día las cámaras fotográficas que se utilizan para hacer las fotografías de los fondos de ojo podemos clasificárlas en dos grandes grupos:

1) Cámaras no midriáticas

denominadas así porque para su uso no es necesario dilatar la pupila del paciente. Son cámaras pequeñas que muestran una imagen infrarroja de la retina en la pantalla y poseen un flash que se dispara una vez tengamos la retina bien alineada y enfocada.

2) Cámara midriáticas

más especializadas y que utilizan luz visible, por lo que se precisa dilatar la pupila del paciente con colirios para utilizarlas. Algunas de estas cámaras están diseñadas para fotografía simultanea de la retina, es decir para tomar las dos imágenes del par estereográfico a la vez, con un solo disparo. Estos sistemas tienen la ventaja sobre las cámaras no simultaneas de que la separación entre la lente es fija y de que desaparece el posible problema del movimiento del paciente entre dos exposiciones distintas. La cámara de fondo de ojo Kowa es un raro ejemplo de una cámara estereoscópica simultanea moderna para hacer estereofotografía de la retina. Las cámaras Nidek 3Dx y Topcon TRC-SS que eran de disparo simultaneo se comercializaron hasta el 2007

Es habitual que para la estereofotografía con lampara de hendidura de disparo único (no secuencial) uno precise prismas divisores y un par de cámaras fotográficas. Técnicamente se añaden a la lámpara de hendidura bien equipos compactos integrados de fotografía como por ejemplo Topcon, cámaras digitales compactas o cámaras reflex mediante sistemas de adaptación o “codos” como por ejemplo los Digicam o Zeiss, que permiten también la adaptación de los microscopios quirúrgicos. También se utilizan diversos tipos de flash, siendo el electrónico muy utilizado a pesar de su elevado precio,  porque permite  realizar fotografía con altos aumentos sin que salgan borrosas por leves movimientos del paciente.

Equipo de lámpara de hendidura fotográfica 3D con 2 cámaras (Zeiss). Imagen tomada de  Imagen 3D en oftalmología . Gili Manzanaro P2 , Orduña Azcona J. Boletín de la Soc. Oftalmo. de Madrid - N.o 50 (2010)

Hoy en día estos equipos constan de ordenadores con diferentes sistemas de almacenamiento digital de las imágenes, una cámara de fondo (retinógrafo/angiógrafo) y distintos tipos de cámaras fotográficas:

- Cámaras reflex de 35 mm con filtros y AFG en equipos obsoletos pues hoy en día domina lo digital

- Cámaras digitales reflex como la Kodak Megaplus 1.4.i (1024x1024)1.6i (1280 x1024 pixels) con filtros, AFG e ICGA,

- Cámaras portátiles de bajo peso para fotografía en color y AFG útiles para pacientes encamados o para campañas de detección en lugares remotos.

- videocámaras como la 3CCD (Sony) 768x576 pixeles,

- Cámaras estereoscópicas 3D como la Discam que hace imágenes tridimensionales en blanco y negro, realizando 2 fotografías simultáneas.

- Cámaras para fotografía de campo amplio como la Retcam y que se usan para el estudio de patología pediátrica, especialmente retinopatía del prematuro.

Cámara de fondo para estereofotografía secuencial: Modelo Zeiss FF450 ir con sistema de archivo digital Visupac . Imagen tomada de  Imagen 3D en oftalmología . Gili Manzanaro P2 , Orduña Azcona J. Boletín de la Soc. Oftalmo. de Madrid - N.o 50 (2010) 

Dr. M. D. J. Greve, y Dr. M. T. S. Tennant. De la University of Alberta Tele-Ophthalmology Reading Center. (photograph by Richard Siemens with permission from the University of Alberta Folio, 28 April 2000; Vol. 37, Number 16) . Imagen tomada de “High-resolution Stereoscopic Digital Fundus Photography versus Contact Lens . Biomicroscopy for the Detection of Clinically Significant Macular Edema . Christopher J. Rudnisky, MD, Brad J. Hinz, MD, FRCS(C), Matthew T. S. Tennant, MD, FRCS(C) Alexander R. de Leon, MSc,2 Mark D. J. Greve, MD, FRCS(C). Ophthalmology  p 267-274, Volume 109, Number 2, February 2002 .

Posterior a las tomas fotográficas, hoy en día se puede conseguir el alineamiento crítico de las imágenes estéreo digitales mediante el uso de software informático de visualización estereoscópica que controlan y corrigen el desplazamiento vertical y horizontal así como las rotaciones y permiten el ajuste del tamaño de las imágenes y elegir el formato de salida de las mismas (anaglifo, par de imágenes estereoscópicas, etc). Por ejemplo, para las fotografías estereoscópicas de la retina se hace 7 pares de fotografías de 7 campos de la retina perfectamente estandarizados que después se procesan para conseguir una imagen completa de la retina.

Retinal image delineating retinal fields imaged by 30-degree 7-standard field 35-mm stereoscopic color Early Treat- ment Diabetic Retinopathy Study photograph (ETDRS 30; yellow circles)

Y ahora para finalizar, la diversión: unas cuantas excelentes imágenes estereográficas de fondo de retina para el que quiera y sepa verlas sin gafas 3D, aunque los oftalmólogos cuentan con diferentes tipos de ellas comercializados para no acabar con la cabeza como un bombo. ¡Yo las he disfrutado mas que un mono!

Papila óptica

Pigment epithelial deatachment (PED)

Hemorragia en la retina

Bucle venoso

Papiledema y hemorragia retiniana

papila glaucomatosa

Drusas de nervio óptico 

Angiografía fluoresceínica 3D: Hamartoma combinado de EPR y retina