Smart contact lens: A promising therapeutic tool in aniridia

Abstract

Objective

The perform pre-clinical testing using optical design tools to simulate the optical quality of a smart artificial iris platform encapsulated in a scleral contact lens. These tools allow us to generate aniridia eye models and evaluate different metrics of visual quality and retinal illumination based on the aperture of the artificial iris based on liquid crystals.

Method

The OCT imaging technique was used to measure the geometry of the anterior segment in a patient with aniridia and, from these data, the eye model was generated with the Zemax optical design program and specific programs developed in Matlab. Ocular aberrations were calculated and the visual function of the anirida eye model was evaluated in three scenarios: (i) without optical correction, (ii) with correction with a commercial scleral contact lens, and (iii) with correction with an optical lens. Intelligent contact based on artificial iris.

Results

Optical quality in patients with aniridia is limited by the magnitude of high-order aberrations. Conventional scleral contact lens design accurately corrects for blur but is unable to compensate for high-order ocular aberrations, especially spherical aberrations. The artificial iris-based smart contact lens design enables virtually all high-order aberrations to be compensated with active control of the pupillary diameter (activation of liquid crystal cells based on ambient lighting). In addition to minimizing high-order aberrations, reducing the pupil size would increase the depth of focus.

Conclusions

This article demonstrates by means of optical simulations the concept of an intelligent artificial iris platform encapsulated in a scleral contact lens and its possible application in patients with aniridia. Furthermore, it allows us to anticipate possible visual results in clinical trials with healthy patients (after application of mydriatic agents) and in patients with aniridia. The results demonstrate a better visual quality and a decrease in retinal illumination.

Resumen

Objetivo

Realizar las pruebas pre-clínicas por medio de herramientas de diseño óptico para simular la calidad óptica de una plataforma inteligente de iris artificial encapsulada en una lente de contacto escleral. Estas herramientas nos permiten generar modelos de ojo de aniridia y evaluar distintas métricas de calidad visual y de iluminación retiniana en función de la apertura del iris artificial basado en cristal líquido.

Método

Se utilizó la técnica de imagen de OCT para medir la geometría del segmento anterior en un paciente con aniridia y, a partir de estos datos, se generó el modelo de ojo con el programa de diseño óptico Zemax y programas específicos desarrollados en Matlab. Se calcularon las aberraciones oculares y se evaluó la función visual del modelo de ojo de anirida en tres escenarios: (i) sin corrección óptica, (ii) con la corrección con lente de contacto escleral comercial y (iii) con la corrección con lente de contacto inteligente basada en iris artificial.

Resultados

La calidad óptica en pacientes con aniridia está limitada por la magnitud de las aberraciones de alto orden. El diseño de lente de contacto escleral convencional corrige de forma precisa el desenfoque pero no es capaz de compensar las aberraciones oculares de alto orden, especialmente la aberración esférica. El diseño de lente de contacto inteligente basada en iris artificial permite compensar prácticamente la totalidad de las aberraciones de alto orden con un control activo del diámetro pupilar (activación de las celdas de cristal líquido en función de la iluminación ambiental). Además de minimizar las aberraciones de alto orden, al reducir el tamaño de pupila se aumentaría la profundidad de foco.

Conclusiones

Este artículo demuestra por medio de simulaciones ópticas el concepto de una plataforma inteligente de iris artificial encapsulada en una lente de contacto escleral y su posible aplicación en pacientes con aniridia. Además, nos permite anticipar los posibles resultados visuales en las pruebas clínicas con pacientes sanos (previa aplicación de agentes midriáticos) y en pacientes con aniridia. Los resultados demuestran una mejor calidad visual y una disminución de la iluminación retiniana.