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Conservación del milagro de la vista:
el láser y la cirugía oftalmológica

La retinopatía diabética, una complicación peligrosa de la diabetes, es la causa principal de los nuevos casos de ceguera entre adultos. De 12.000 a 24.000 diabéticos pierden la vista cada año en los Estados Unidos debido a este pernicioso trastorno, principalmente porque no se realizan revisiones periódicas que podrían haber detectado el problema a tiempo. Cuando se detecta a tiempo, el dañino deterioro que la diabetes causa en los vasos sanguíneos se puede detener, en algunos casos incluso invertir, con la ayuda de un rayo láser enfocado con precisión. La intervención a tiempo con láser puede evitar la ceguera hasta en un 90 por ciento de los casos.

El láser de precisión puede también puede corregir las pequeñas laceraciones en la retina, que podrían causar desprendimiento de la misma. Se utiliza en la cirugía relacionada con las cataratas, aunque contrario a lo se suele pensar, no se utiliza para quitar las cataratas en sí. Recientemente los oftalmólogos han empezado a utilizar el láser en un procedimiento llamado queratectomía fotorrefractiva o PRK (por sus siglas en inglés), para “esculpir” la superficie de la córnea (la capa protectora transparente del ojo), y corregir la miopía. Todos estos procedimientos se pueden realizar en unos minutos, con relativamente poco dolor o incomodidad.

El sistema óptico del ojo está dispuesto para producir una pequeña imagen invertida de los objetos en el campo visual. Los rayos de luz que entran en le ojo están refractados o curvados cuando pasan primero por la córnea y después por la lente, llegando a un punto de enfoque (la fóvea centralis) en la retina, en la parte posterior del globo ocular. (Adaptado de Van De Graaff, Human Anatomy, 5ª edición. Copyright 1998 por The McGraw-Hill Companies, Inc.)

En el artículo siguiente se describe cómo dos ramas de la investigación básica, por un lado la medicina y la anatomía humana, y por otro la física, se cruzaron a principios de los años 60 para iniciar una revolución en la oftalmología que ha salvado a cientos de miles de personas del deterioro de la vista o de la ceguera. Tal y como ocurre a menudo en la ciencia, muchos de los que realizaron los mayores descubrimientos estaban motivados principalmente por el simple deseo de comprender la naturaleza, pero sus esfuerzos prepararon el camino hacia una serie de inesperados resultados prácticos.

En la familia de Bill la diabetes era una enfermedad endémica: sus bisabuelos paternos y su abuelo paterno contrajeron diabetes de adultos. Bill empezó a padecer la enfermedad antes de cumplir 3 años. A los 8 años, él solo se ponía las inyecciones de insulina, empezando así una rutina estricta, pero esencial para su salud. Probablemente esta disciplina retrasó la aparición de la retinopatía diabética, una complicación perniciosa y grave de la vista que afecta a casi todos los pacientes con diabetes juvenil entre los 15 y 20 años. Bill no tuvo problemas con la vista hasta que tuvo unos 30 años, y gracias a que se examinaba la vista periódicamente, le diagnosticaron la enfermedad a tiempo. La fotocoagulación por láser (procedimiento por el cual se realizan una serie de pequeñas quemaduras con láser alrededor de la periferia de la retina), selló el crecimiento irregular de los vasos sanguíneos, lo que puede causar ceguera si no se trata a tiempo. En 1992, Bill se operó los dos ojos, un procedimiento que se puede llevar a cabo en la misma consulta del médico con sólo aplicar la luz del láser a través de la pupila dilatada. “Me someto a este proceso cuatro veces al año”, declaró Bill pocos años después, y añadió que los médicos están muy contentos con los resultados.

En el otoño de 1997, un empresario de 57 años de edad llamado John se despertó una mañana viendo ráfagas de luz y puntitos o cuerpos flotantes. Como al día siguiente continuaba viendo lo mismo, fue al un oftalmólogo. Le diagnosticaron desprendimiento de vítreo posterior y una pequeña laceración en la retina. El humor vítreo, un líquido transparente y gelatinoso que llena la cámara interior del ojo, tiende a degenerarse durante la edad madura, se encoge y se sale de la retina. Este desprendimiento es corriente en las personas miopes; John usaba gafas para la miopía desde los 13 años. Algunas veces, la retina se rompe cuando el humor vítreo se desprende, originando una pequeña pérdida de sangre que da lugar a la aparición súbita de cuerpos flotantes. Para evitar que la laceración de la retina produjera a John un desprendimiento de la misma, el oculista la selló con un láser, en realidad, la soldó por puntos. El procedimiento se realizó en sólo unos minutos.

La facilidad y brevedad de estas dos operaciones acentuó la revolución del láser en el mundo de la oftalmología. Hace relativamente poco, en los años 50, casi toda cirugía oftalmológica implicaba que el paciente estuviera en cama durante semanas. Hoy en día, miles de personas corrigen sus problemas de vista o bien la perfeccionan mediante procedimientos que generalmente no causan dolor, gracias a la precisión del láser y al hecho de que lo que opera es un rayo de luz y no una cuchilla. Con sólo enfocar un rayo láser a través de la pupila del paciente, el cirujano puede llegar al interior del ojo sin tener que rajarlo. La cirugía actual causa poca incomodidad o ninguna, no hay ninguna incisión que tenga que cicatrizar y no se dañan otras partes del ojo. Además, el tiempo de recuperación es mínimo.

Teniendo siempre como base los avances de la alta tecnología, la aplicación del láser y otras técnicas de cirugía modernas en oftalmología no habrían surgido de no haber sido por los científicos que con tanta dedicación averiguaron cuidadosamente el funcionamiento del ojo e identificaron las causas de muchos de los defectos de la vista.

Desde hace mucho tiempo se creía que la lente, que se encuentra justo detrás de la pupila y ayuda a enfocar la luz en la retina, era el centro de la visión y que si faltaba se produciría la ceguera. Antiguamente no se tenía una noción clara de lo que era la retina ni de su papel crucial.

El astrónomo y físico Johannes Kepler publicó en 1604 la primera explicación de cómo funcionaba la estructura óptica del ojo, incluida la primera explicación correcta del papel esencial que juega la retina. (Biblioteca del Congreso)

Los conceptos que se podrían considerar modernos sobre el funcionamiento del ojo se originaron durante el Renacimiento, quizás en gran medida, gracias a los esfuerzos del gran astrónomo y físico alemán Johannes Kepler. Con cálculos y experimentos bastante sencillos, Kepler descubrió que la lente era solo un cuerpo refractante que trabaja junto con la córnea para curvar los rayos de luz que recibe y enfocarlos en la retina. En Ad Vitellionem Paralipomena, publicado en 1604, Kepler desarrollo nuevas teorías sobre la luz, sobre la fisiología de la visión y sobre la matemática de la refracción. Entre otras cosas, introdujo el término “enfocar”, y demostró que la convergencia de los rayos de luz delante de la retina es la causa de la miopía, una condición en la cual los objetos distantes se ven como imágenes borrosas y los objetos cercanos se ven claros. En esta época ya se habían estado utilizando la gafas durante 400 años, pero hasta que se conoció a Kepler, que era miope o corto de vista, nadie comprendía por qué ni cómo las lentes artificiales mejoraban la vista.

Durante los tres siglos siguientes, los médicos y anatomistas continuaron perfeccionando los conocimientos sobre el ojo y sus trastornos, y con el tiempo, llegaron a descubrir por qué una lesión en la retina era tan perjudicial para la visión. Para explicarlo de una forma sencilla, esta fina capa de células que cubre la parte posterior del ojo es semejante a la película de una cámara. Si la película está dañada, no se pueden captar imágenes, aunque el resto de la cámara funcione perfectamente. Esta “película” biológica en realidad es una extensión del tejido neural del propio cerebro. En el desarrollo inicial del embrión, el tubo neural, que es el que forma el cerebro y la médula espinal, crea dos vesículas ópticas, cada una de las cuales se dobla hacia dentro para convertirse en una copa óptica. El epitelio neural, una capa de células que hay en la pared interior de la copa óptica, con el tiempo se convierte en la retina. En el curso del desarrollo, las células de la pared interior pasan a ser las células de la retina necesarias para la visión, y las células de la pared exterior pasan a ser el epitelio de pigmentos que cubre la parte posterior del ojo. Lo que hace que la retina sea tan vulnerable es que prácticamente no existe ninguna adhesión entre estas dos capas de células. Excepto por algunos puntos de unión que hay alrededor del nervio óptico, la retina se mantiene en su lugar al apoyarse contra el epitelio de pigmentos, y la parte posterior del ojo únicamente por la presión de líquido del vítreo.

El ojo humano. (Adaptado de Lewis, Collier, y Heitkemper (eds.), Medical Surgical Nursing, 4ª ed. Copyright 1996 por Mosby, Inc.)

Durante mucho tiempo nadie entendía por qué los desprendimientos de retina ocurrían de repente, es decir, sin haber sufrido por ejemplo, un golpe súbito. En 1918, Jules Gonin anunció a la Sociedad oftalmológica suiza que los desprendimientos de retina repentinos solían estar relacionados con un agujero en la retina. Tal y como los oftalmólogos descubrieron posteriormente, el líquido que se sale del vítreo a través de la laceración de la retina puede filtrarse entre la retina y el epitelio de pigmentos, haciendo que la retina se despegue de la pared posterior del ojo. Cuando esto sucede, se pierde la visión. Además, si la retina desprendida está separada durante mucho tiempo del epitelio de pigmentos, que es el que se encarga de proporcionar los nutrientes esenciales, las células neurales de la retina se morirán.

En 1920, dos años después de su descubrimiento inicial, Gonin comunicó que había sido capaz de curar a algunos desprendimientos de retina mediante un tratamiento llamado “ignipuntura”. Esta técnica consiste en la cauterización de la esclerótica (la capa exterior opaca del ojo) con un instrumento caliente, perforándola intencionadamente para que el líquido subretinal pueda salir. La operación tenía solamente un 53 por ciento de éxito y era extremadamente polémica. Con el tiempo se idearon otras técnicas para tratar los trastornos de la retina, pero los avances fueron lentos. Para realizar la diatermia, que consistía en aplicar a la retina una sonda eléctrica que generaba calor, aún había que rajar la pared del ojo. A medida que la incisión cicatrizaba, la pared tendía a encogerse significativamente. Hasta el la llegada de la crioterapia o congelación en los años 60 no surgió una técnica que podía tratar las laceraciones de la retina sin dañar áreas extensas de retina adyacente. Todos estos procedimientos, desarrollados para sellar las laceraciones de la retina a través de la coagulación o cicatrización de los tejidos retinales, eran dolorosos y arriesgados, y requerían períodos de recuperación largos.

En 1917, justo antes de que Jules Gonin anunciara la causa del desprendimiento de retina repentino, Albert Einstein publicó un artículo sobre el fenómeno que él denominó “emisión estimulada”, lo que finalmente resultaría en el láser. La idea de Einstein estaba basada en el trabajo del físico alemán Max Planck en 1900 y el teórico danés Niels Bohr en 1913. Planck tenía la teoría que los átomos acelerados irradiaban energía en paquetes discretos, a lo que llamó “quanta”. En 1905, cinco años después, Einstein sugirió que la luz en sí no estaba formada por ondas, como se creía en teorías anteriores, sino por paquetes discretos o partículas (que posteriormente se denominarían fotones) y que contenían energía. Más adelante demostró cómo la materia podía absorber y emitir la energía de la luz, la energía de los fotones, y utilizó esta idea para explicar el efecto fotoeléctrico, un fenómeno que desconcertó a los científicos durante décadas. Este descubrimiento le llevaría más adelante a ganar el Premio Nobel.

Durante años, los físicos discutirían si la luz era un fenómeno de las ondas o de las partículas antes de aceptar que de alguna forma era de ambos. Actualmente, la radiación electromagnética se podría describir en términos de su longitud de onda, la distancia entre los picos de dos ondas consecutivas, o su frecuencia, expresada en hertzios, el número de ciclos de onda por segundo. Cuanto más corta sea la longitud de onda, más alta es la frecuencia y más energía tiene el fotón.

Mucho antes de que el debate finalizara, Einstein descubrió algo más. Según el modelo de átomo de Niels Bohr, los electrones ocupan órbitas específicas alrededor del núcleo que se determinan a través del nivel de energía del átomo. Un átomo absorbe sólo la cantidad exacta de energía que necesita para que el electrón salte desde una órbita hasta otra específica superior, y emite una cantidad de energía específica cuando un electrón cae de una órbita superior a una inferior. Esto explicó por qué los átomos de un gas determinado tal como el neón, emiten luz con un patrón concreto de longitudes de onda y tienen un color característico.

Los átomos en un estado excitado, es decir, los átomos cuyos electrones se encuentran en órbitas de superiores de energía, a la larga y de forma espontánea volverán a caer a su estado inferior o inicial, liberando la energía almacenada en el proceso. Esta emisión espontánea ocurre de forma aleatoria; los fotones de energía emitidos se desvían en direcciones aleatorias. Según Einstein, si los átomos en un estado excitado se estimulan por el encuentro con fotones de luz que tengan la cantidad de energía adecuada (que deberá ser igual a la diferencia entre los estados de energía inferior y superior), el encuentro puede ocasionar una especie de reacción en cadena de emisión.

No solo la reacción en cadena aumenta la intensidad de la luz que está pasando, sino que los fotones emitidos se dirigen todos en la misma dirección que los fotones recibidos. Sin embargo, el aumento de la intensidad de luz a través de la emisión estimulada sólo se produce si hay más átomos en estado excitado que en estado inicial (al contrario que ocurre normalmente).

Por lo tanto, la emisión estimulada necesita lo que se conoce como inversión de población: la población de átomos debe estimularse artificialmente hacia un estado excitado, y esto se realiza normalmente por medio de la exposición a la luz.

La historia nos lleva ahora a la época posterior a la Segunda Guerra Mundial. Tras la explosión de la primera bomba atómica, muchos científicos empezaron a investigar las quemaduras en la retina sufridas por aquellos que habían visto la ráfaga de luz atómica desde una distancia de incluso 80 kilómetros y que posteriormente se quedaron ciegos. Un fenómeno similar, ceguera de eclipse, se conocía desde al menos la época de Platón. En la primavera de 1946, el oftalmólogo alemán Gerd Meyer-Schwickerath se interesó por el problema tras examinar cierto número de pacientes que habían sufrido daños en la retina debido al eclipse de sol del 10 de julio de 1945. Observó que las cicatrices de la retina producidas por una exposición intensa a la luz solar “se parecían al tipo de cicatriz que resulta de la diatermia superficial”, es decir, el tipo de cicatriz que los médicos trataban de inducir aplicando calor al ojo para sellar los agujeros en la retina o tratar las zonas de retinopatía diabética.

Durante los años siguientes, Meyer-Schwickerath llevó a cabo experimentos exhaustivos con el fin de perfeccionar una técnica de fotocoagulación terapéutica, utilizando la luz para coagular el tejido retinal. No fue una propuesta sencilla. Por una parte, al sellar el agujero de la retina, podía evitarse el desprendimiento de la misma. Pero por otra, la parte de la retina sometida a coagulación se destruiría. El truco consistía en coagular un punto lo más pequeño posible y conservar la máxima visión.

Las investigaciones de Meyer-Schwickerath demostraron que algunas longitudes de onda de luz, concretamente entre 400 y 900 nanómetros, podían atravesar la retina sin perder energía por la absorción o dispersión de proteínas en la córnea y la lente. También descubrió que, a medida que el calor producido por la absorción de la energía de luz en las capas adyacentes de las células pigmentadas aumentaba la temperatura de la retina, ésta, normalmente transparente, se volvía blanca. La zona comenzaría a reflejar la luz en vez de absorberla, y la coagulación cesaría.

Necesitaba un instrumento que pudiese producir quemaduras de coagulación localizadas y precisas en laceraciones de la retina, y hacerlo en poco tiempo para minimizar los daños térmicos en otras parte del ojo. A mediados de los años 50, la American Optical Corporation, [Corporación Norteamericana Óptica], en Southbridge, Massachusetts, desarrolló lámparas de arco de xenón de alta presión para un productor de cine. Estas lámparas de gas producían una luz tan brillante que todo el que las miraba directamente corría el riesgo de coagulación involuntaria en la retina.

Aquí estaba la fuente artificial que Meyer-Schwickerath estaba buscando. Muy pronto los laboratorios Zeiss en Oberlochen, Alemania, habían incorporado la lámpara de xenón a un fotocoagulador que Meyer-Schwickerath elogió como “la mejor perfección técnica” y la más fácil para el uso de los médicos. En 1959 Zeiss envió tres de estas máquinas a los Estados Unidos.

Sobre la misma época que Meyer-Schwickerath estaba experimentando con la fotocoagulación terapéutica, Charles Townes, del laboratorio de radiación de la Universidad de Columbia, continuaba las investigaciones que había comenzado durante la guerra sobre el radar de las microondas. Townes quería perfeccionar al milímetro las imágenes de radar a través de microondas de longitudes de onda muy cortas. En 1951 se le ocurrió la idea de usar moléculas para generar longitudes de onda más cortas, y a finales de 1953 Townes y sus colaboradores, James Gordon y Herbert Zeiger demostraron dicha generación. Su dispositivo envió un rayo de amoníaco a través de un campo eléctrico que desviaba las moléculas de amoníaco que estaban en un estado bajo de energía y enviaba a otro campo eléctrico las moléculas que estaban en un estado alto de energía. La exposición al segundo campo hizo que todas las moléculas del estado alto de energía bajaran casi simultáneamente al estado inicial, emitiendo fotones que se encontraban en la misma frecuencia y circulaban en la misma dirección. Townes denominó el dispositivo como “máser”, amplificación de microondas por medio de emisión estimulada de radiación.

Pronto se hizo evidente que la emisión estimulada podría funcionar con longitudes de onda mucho más cortas de infrarrojos e incluso de luz visible, lo que originó el nombre de láser, en el que la “l” significa luz. Townes trabajó con su cuñado, Arthur Schawlow, un físico de los Laboratorios Bell Telephone, para desarrollar una teoría más completa sobre la acción del láser. A finales de 1958, el artículo de Townes-Schawlow titulado “Infrared and Optical Masers” [Masers ópticos e infrarrojos] se publicó en la revista Physical Review. Los científicos estaban inspirados para intentar crear un dispositivo de láser, y en junio de 1960, el físico Theodore Maiman, del Laboratorio de investigaciones de Hughes Aircraft Company fue el primero en tener éxito al utilizar un rubí sintético.

El láser creó gran conmoción en la comunidad científica, y una serie de científicos comenzó a investigar nuevas formas de darle al fenómeno un uso práctico. Sorprendentemente, poco más de un año después del éxito de Maiman con el láser de rubí, el dispositivo se utilizó para operar la retina humana. Parecía que la cirugía oftalmológica había estado haciendo tiempo hasta que se descubriera el láser.

En un sentido quizás lo fueran, pero para el fotocoagulador de Zeiss tenían varias desventajas. Emitía luz a una escala amplia de longitudes de onda, de 400 a 1.600 nanómetros, un peligro potencial para el ojo. También su rayo de luz era ancho, creando lesiones de entre 500 y 1.000 micrómetros de diámetro, o casi del tamaño del extremo de un clip. Dado que el rayo ancho requería dilatación máxima de la pupila, muchas veces el tratamiento causaba dolor cuando el iris del paciente se contraía durante los 250 a 1.000 milisegundos necesarios para hacer la quemadura necesaria. El láser de rubí, por el contrario, producía luz a 694,3 nanómetros exactos, y su rayo era estrechamente direccional. Podía coagular un punto de la retina de incluso micrómetros, el diámetro aproximado de un pelo humano, y realizarlo entre 0,2 y 1,0 milisegundos, una disminución de tiempo sorprendente.

La luz visible, que comprende desde la luz violeta de longitud de onda corta a 400 nanómetros hasta la luz roja de longitud de onda larga a 700 nm, constituye solo una pequeña parte del espectro electromagnético, mostrado anteriormente en unidades de Ángstrom. El láser de rubí, el primero que se utilizó en sujetos humanos, usó un rayo de luz enfocado con precisión a 694,3 nm. El láser excimer ultravioleta, que se utiliza para cambiar la forma de la córnea para corregir la miopía, tiene una longitud de onda de solo 193 nm. (Reimpreso con la autorización de Van De Graaff, Human Anatomy [Anatomía humana], 5ª edición. Copyright 1998 por The McGraw-Hill Companies, Inc.)

Durante la mitad de la década siguiente hubo dos grupos, uno en cada costa de los Estados Unidos, que llevaron a cabo experimentos de suma importancia sobre el láser en oftalmología. En la costa Este, Charles Campbell del Instituto de Oftalmología en el Columbia-Presbyterian Medical Center en Manhattan (en el que se había recibido uno de los primeros fotocoaguladores de Zeiss en 1959), y Charles Koester, en la American Optical Corporation en Southbridge, Massachusetts. Antes del finales de 1960, Koester participó en la iniciación de un programa de investigación sobre la fotocoagulación por láser, y pronto introdujo a Campbell en el proyecto. En el otoño de 1961 los dos llevaron a cabo la primera aplicación terapéutica del láser en el ser humano, usando un prototipo de fotocoagulador de láser de rubí para acabar con un tumor de retina de un paciente.

El grupo de la costa Oeste estaba situado en la Universidad de Stanford. En 1955, Milton Flocks, un científico de la facultad clínica de Stanford, y Christian Zweng, miembro de la facultad de Stanford y oftalmólogo en la Palo Alto Medical Foundation [Fundación médica de Palo Alto], asistieron a una conferencia en la que Meyer-Schwickerath describió el fotocoagulador de Zeiss. Quedaron tan impresionados que solicitaron una beca de los National Institutes of Health [Institutos Nacionales de la Salud] para conseguir uno de los instrumentos cuando estuviesen disponibles en los Estados Unidos cuatro años después. Cuando Flocks y Zweng empezaron a interesarse por el uso del láser, colaboraron con el físico Narinder Kapany, que había fundado la Tecnología Óptica en 1960. El equipo de Stanford realizó su primera operación con láser en un ser humano en agosto de 1963; menos de un año después, en el congreso anual de la American Medical Association (AMA) [Asociación Médica Norteamericana] en junio de 1964, presentaron los resultados de los tratamientos con láser de rubí en 25 pacientes.

A ese congreso también asistió Milton Zaret, del New York Medical Center [Centro Médico de Nueva York], y estaba interesado principalmente en los efectos de la radiación en el ser humano. En 1961 había publicado uno de los primeros artículos científicos sobre el peligro potencial del láser en el ojo. Aunque también reconocía el potencial terapéutico del láser, Zaret expresó en el congreso su preocupación por el hecho de que los científicos no supieran los efectos a largo plazo del láser en el ser humano ni en los operadores que se exponían a su radiación reiteradamente. La comunidad médica tomó consciencia de estas advertencias y dedicó un gran esfuerzo durante los años siguientes a crear dispositivos de láser seguros diseñados específicamente para el uso médico.

Un pionero de ese tema fue Francis L’Esperance, del Columbia-Presbyterian Medical Center. En 1963 comenzó a trabajar con el fotocoagulador de láser de rubí, utilizándolo para tratar la retinopatía diabética. Los vasos sanguíneos, irregulares como consecuencia de este trastorno, tienen las paredes débiles y pueden romperse, haciendo que el vítreo se nuble e interfiera en la visión. También pueden crear una cicatriz que puede despegar la retina de la parte posterior del ojo causando pérdida de visión e incluso ceguera.

A principios de 1965 L’Esperance presentó en una conferencia en Nueva York un artículo sobre los resultados de su trabajo. Uno de los puntos clave que observó es que la sangre absorbe solo de un 6 a un 7 por ciento de la luz roja de láser de rubí, lo que significa que tardó de 8 a 10 sesiones en cauterizar los vasos sanguíneos de la retina con el fotocoagulador de rubí. L’Esperance impulsó el desarrollo de un láser con luz azul- verde, que los vasos sanguíneos absorberían mucho mejor.

Dicho láser, que utilizaba Argón ionizado como fuente, se había desarrollado el año anterior. L’Esperance descubrió dos semanas después de la conferencia de Nueva York que los Laboratorios Bell tenían uno de los dispositivos. Convenció a los científicos de Bell, Eugene Gordon y Edward Labuda para que trabajaran con él en el diseño de sistemas ópticos y mecánicos necesarios para hacer que la energía del láser de Argón llegara al ojo. Con el tiempo, L’Esperance recibió un láser de Argón de 10 vatios de la Raytheon Corporation, y tras mejoras adicionales y experimentos precisos, intervino a un ser humano con un láser ionizado de Argón en febrero de 1968. Para fin de mes había comenzado a utilizarlo para tratar a pacientes con retinopatía diabética.

El rayo azul-verde de láser de Argón entra en la pupila dilatada y llega a la retina con una precisión perfecta. El láser de Argón proporciona a los cirujanos una herramienta con la que pueden operar en el interior del ojo sin necesidad de rajarlo. (Foto por cortesía de Coherent, Inc.)

Alrededor de un año después, el doctor Arnall Patz del Wilmer Ophthalmological Institute [Instituto Oftalmológico Wilmer] comenzó a utilizar el láser de Argón para tratar a pacientes con retinopatías diabéticas y otras relacionadas. Al contrario que otros pioneros en la oftalmología por láser, Patz no contaba con el apoyo de ninguna organización. Había hipotecado su casa y pidió dinero prestado para pagar al laboratorio de física aplicada de la Universidad de Johns Hopkins para que le fabricaran un láser de Argón. En 1970 ya había tratado retinopatías en 285 pacientes, y a principios de los años 70, Patz, L’Esperance y Christian Zweng se unieron para enseñar a los oftalmólogos cómo utilizar el láser de Argón.

Se ha demostrado que el tratamiento más eficaz para la retinopatía diabética es el método llamado ablación pan-retinal. Recomendado por Lloyd Aiello del Joslin Diabetes Center [Centro de diabetes Joslin ] en Boston, el método consiste en utilizar un láser para desprender o vaporizar áreas dispersas de la retina periférica en lugar de coagular los vasos sanguíneos directamente. Hoy en día, el tratamiento de la retinopatía diabética para evitar la ceguera es la aplicación principal de láser en la oftalmología.

Uno de los acontecimientos más interesantes en la aplicación de láser en la oftalmología fue el uso del láser excimer ultravioleta para cambiar la forma de la córnea en un procedimiento conocido como queratectomía fotorrefractiva (PRK por sus siglas en inglés). El láser excimer, un dispositivo que usa una mezcla de gases de Argón y flúor, se desarrolló a mediados de los años 70. (El término “excimer”, una mezcla entre “excited” y “dimer” del inglés (excitado y dímero), es en realidad un nombre poco apropiado; los átomos de Argón y flúor que se utilizan en el estado excitado son distintos, por lo tanto, no constituyen un dímero.) Un número considerable de científicos empezó a realizar muy pronto trabajos con el láser “excimer” aplicados a la oftalmología. A finales de los años 70 y comienzos de los 80, John Taboada descubrió que el epitelio de la córnea es extremadamente sensible a la luz de longitud de onda de 193 nanómetros del excimer. También, a principios de los 80, R. Srinivasan, un científico de IBM, estaba utilizando un láser excimer para grabar circuitos microscópicos en chips de equipos informático y descubrió que también se podían utilizar para cortar y extraer tejidos biológicos con extrema precisión y lo que es más importante, sin producir daños térmicos importantes. Stephen Trokel, de la Universidad de Columbia, trabajó con Srinivasan y en 1983 publicó su trabajo sobre la aplicación de esta precisión para crear “escisiones” lineales en la córnea.

Un oftalmólogo realiza una queratectomía fotorrefractiva (PRK), un procedimiento que se ha convertido en una alternativa práctica al uso de gafas o lentes de contacto para corregir la miopía. (Phillip Hayson/Photo Researchers, Inc.)

Durante los cuatro o cinco años siguientes, el trabajo de investigaciones y desarrollo sobre el láser excimer se extendió por todo el mundo. A principios de los años 90 la Food and Drug Administration de los EE.UU. [Organismo para el control de alimentos y medicamentos] (FDA por sus siglas en inglés) había aceptado las pruebas clínicas realizadas con el instrumento para la corrección de la miopía. La aprobación final de la FDA surgió a finales del año 1995.

La PRK y una forma un poco más antigua de la cirugía refractiva llamada queratectomía radial (RK por sus siglas en inglés) son alternativas quirúrgicas al uso de gafas o lentes de contacto para corregir el error refractivo. En ambos procedimientos se cambia forma de la córnea de una persona miope para mover el punto de enfoque de la parte delantera de retina a la propia retina. En la RK se utiliza una cuchilla metálica o de diamante para hacer incisiones en el tejido de la córnea. La PRK no requiere incisiones. El láser está programado para retirar una cantidad diminuta de tejido de la córnea que se calcula en función de cada paciente. La cirugía realiza con gotas de anestesia para dormir la superficie del ojo, y el paciente permanece despierto y consciente durante el proceso. La sesión tarda varios minutos; se tarda un minuto en utilizar en láser. En 20 o 30 minutos el paciente podrá marcharse a casa, muchas veces con una mejoría inmediata en la visión, aunque un porcentaje pequeño de pacientes sufre una neblina constante en la córnea que puede reducir permanentemente la buena visión. La PRK se ha realizado en más de 500.000 personas en todo el mundo en la última década, y ha reducido o eliminado en gran medida el uso de la cirugía de incisión para corregir la miopía en casi todos los países.

Actualmente casi 40 años después de la llegada del láser, los oftalmólogos continúan explorando nuevas posibilidades para este instrumento que tanto hace por la vista. Recientemente se han desarrollado los impulsos ultracortos de láser, que duran sólo un billonésimas de segundo, y se podrían utilizar para el tratamiento de glaucoma y cataratas. De la misma forma que Einstein no pudo predecir que el interesante fenómeno de la emisión estimulada se utilizaría algún día para corregir la miopía y evitar el desprendimiento de retina, los científicos de hoy en día a través de investigaciones básicas en física, biología y otros campos, están sin duda sentando los cimientos del avance que en un futuro cercano tantas ventajas aportará al ser humano.

Esta cronología muestra la serie de investigaciones básicas que llevaron al desarrollo del láser y sus aplicaciones en la oftalmología, lo que ha salvado a cientos de miles de personas del deterioro de la vista y de la ceguera.

Siglo cuarto A.C.
Platón notifica casos de daños producidos en la retina por mirar un eclipse.

1604
Johannes Kepler publica “Ad Vitellionem Paralimpomena”, la primera explicación de la óptica del ojo, e incluye una correcta explicación fisiológica de la función de la retina.

1851
Herman von Helmholtz inventa el oftalmoscopio, permitiendo así conocer más descripciones clínicas fiables de la retina en estado normal y de enfermedad.

1900
Max Planck inicia un campo nuevo de la ciencia, la física cuántica, demostrando matemáticamente que la materia irradia energía en paquetes discretos, a los cuales llamó “quanta”.

1905
Albert Einstein se une a la teoría de Planck para explicar el efecto fotoeléctrico, mostrando que la luz está compuesta de partículas, que posteriormente se llamarían “fotones”. En 1921 Einstein ganó el Premio Nobel por este descubrimiento.

1917
Einstein identifica un fenómeno al que llama “emisión estimulada”.

1918
Jules Gonin descubre que el desprendimiento de retina espontáneo común está relacionado con un agujero en la retina. Comienza el tratamiento del desprendimiento de la retina con su “técnica de ignipuntura”.

1951-1953
Charles Townes, del Laboratorio de Radiación de la Universidad de Columbia, descubre el máser, un dispositivo que aprovecha la emisión estimulada para generar un rayo de microondas enfocado. Townes compartió el Premio Nobel de 1964 en física con dos físicos soviéticos, N.G. Basov y A.M. Prokhorove, quienes tuvieron una idea similar.

Principios de los años 50
Gerd Meyer-Schwickerath, un oftalmólogo alemán, introduce la fotocoagulación para tratar la enfermedad de la retina, usando un dispositivo que concentra la luz solar a un punto focal pequeño para crear las lesiones en la retina.

1958
Townes y Arthur Schawlow de los Laboratorios Bell publican su teoría de cómo la emisión estimulada funcionaría con longitudes de onda más cortas, incluidas las de la luz visible, dando lugar al término “láser”, para la amplificación de luz por medio de emisión de radiación estimulada.

1961
Milton Zaret, del New York Medical Center [Centro Médico de Nueva York], publica los resultados de sus estudios sobre el láser de rubí, y reconoce su potencial tanto para trastornos importantes en la retina como para tratamientos terapéuticos (fotocoagulación).

Principios de los años 60
Charles Koester, de la American Optical Corporation y Charles J. Campbell, del Instituto de Oftalmología del Columbia-Presbyterian Medical Center comienzan las investigaciones sobre el láser como dispositivo terapéutico. Por otra parte, Milton Flocks y Christian Zweng de la Universidad de Stanford comienzan un trabajo similar, colaborando con Narinder Kapany, fundador de la Tecnología Óptica]

Otoño de 1961
Koester y Campbell usan un prototipo de fotocoagulador de láser de rubí en un paciente humano para tratar un tumor retinal.

1965
Francis L’Esperance, del Columbia-Presbyterian Medical Center, publica los resultados de los tratamientos de retinopatía diabética con un láser de rubí, observando que un láser con luz azul-verde sería más eficaz. Comienza a trabajar con Eugene Gordon y Edward Labuda de los Laboratorios Bell para adaptar el láser ionizado de Argón para la fotocoagulación.

1968
L’Esperance trata al primer paciente humano con un láser de Argón.

Década de los 70
El “National Eye Institute” [Instituto Nacional de los ojos] patrocina una prueba clínica de varios centros dirigida por Matthew Davis. Dicha prueba demuestra la eficacia del láser de Argón en una técnica pan-retinal dispersa en el tratamiento de la retinopatía diabética prolífica.

1981
El científico de IBM R. Srinivasan, patenta la “fotograbación” a través del láser excimer.

1983
Stephen Trokel del Centro Médico de la Universidad de Columbia publica un artículo sobre el potencial de la queratectomía fotorrefractiva (PRK) en humanos. Trokel y Srinivasan llevan a cabo investigaciones sobre el excimer en la córnea.

1995
La Food and Drug Administration de EE.UU. [Organismo para el control de alimentos y medicamentos] aprueba el uso del láser excimer para la queratectomía fotorrefractiva.

Este artículo fue escrito por la científica Roberta Conlan, con la ayuda de los doctores. Stephen J. Ryan, Alfred Sommer y John Dowling para Beyond Discoveryâ: The Path from Research to Human Benefit, un proyecto de la National Academy of Science (Academia Nacional de Ciencias).

Este artículo ha sido financiado con fondos de las organizaciones Markey Charitable Trust, Pfizer Foundation, Inc. y la Academia Nacional de Ciencias.

© 1998 U.S. National Academy of Sciences

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