Higher-Order Wavefront Aberrations for Populations of Young Emmetropes and Myopes

PurposeTo test the hypothesis that human eyes have a central tendency to be free of higher-order aberrations by analyzing wavefront aberrations for two young populations of respectively emmetropic and myopic subjects.MethodsBoth right and left eyes of 75 emmetropes and 196 myopes were measured for corneal wavefront aberration using a Humphrey corneal topographer and for the whole eye wavefront aberration using a WASCA wavefront sensor without pupil dilation. 35 Zernike aberration coefficients over a 6.0 mm pupil diameter were derived, and statistics of the higher-order terms (3rd to 5th orders) were tested.ResultsWhen signed Zernike aberrations of the right and left eyes were averaged together for the emmetropes, three higher-order modes (j=6, 12 and 13) were significantly different from zero in both the cornea and the whole eye (P<0.0005), and three additional terms (j=14, 15 and 17) were statistically non-zero for the whole eye. As the signs of y-axis asymmetrical terms in the left eye were flipped, three more terms in either the cornea (j=8, 18 and 19) or the whole eye (j=8, 10 and 20) became statistically non-zero. For the myopes, 8 corneal terms and 5 whole-eye terms were statistically non-zero when the two eyes were averaged together. As the signs flipped, the majority of the Zernike aberration terms were statistically different from zero.ConclusionsHuman eyes have systematical higher order aberrations in population, and factors that cause bilateral symmetry of wavefront aberrations between the right and left eyes made important contribution to the systematical aberrations.

ResumenObjetivoPoner a prueba la hipótesis de que el ojo humano, en promedio, tiende a estar libre de aberraciones de alto orden. Para ello se analizó la aberración de onda en dos poblaciones distintas: una compuesta por jóvenes emétropes, la otra por jóvenes miopes.MétodosSe estudiaron los ojos izquierdo y derecho de 75 emétropes y de 196 miopes. En cada ojo, sin dilatar la pupila, se midieron las aberraciones corneales utilizando un topógrafo corneal Humprey y también se obtuvo la aberración de onda de toda la óptica ocular por medio de un sensor de frente de onda WASCA. A partir de estos datos se calcularon los 35 coeficientes de aberración de Zernike que caracterizan cada patrón de aberración para un diámetro de pupila de 6,00 mm, realizándose a continuación un análisis estadístico de los términos de alto orden (del 3° al 5° orden).ResultadosCuando para los emétropes se promedian los coeficientes de aberración de Zernike para los ojos izquierdo y derecho, manteniendo su signo, hay tres modos de alto orden (j=6, 12 y 13) que resultan ser significativamente distintos de cero, tanto para la córnea como para todo el ojo. Además, otros tres términos (j=14, 15 y 17) resultaron ser también estadísticamente distintos de cero cuando se analiza todo el ojo en su conjunto. Cuando se cambia para el ojo izquierdo el signo de los coeficientes correspondientes a los términos de aberración que son asimétricos respecto al eje y, hay tres términos más (en la córnea: j=8, 18 y 19, y para todo el ojo: j=8, 10 y 20) que pasan a ser estadísticamente distintos de cero. En lo que respecta a los miopes, hay 8 términos para la córnea y 5 términos para todo el ojo que resultan ser estadísticamente distintos de cero cuando se promedian los dos ojos de todos los integrantes del grupo. Cuando se cambian los signos, de forma análoga al grupo anterior, la mayoría de los coeficientes de aberración de Zernike resultan ser estadísticamente distintos de cero.ConclusionesEl ojo humano presenta de forma sistemática aberraciones de alto orden. Los factores que provocan la simetría bilateral de la aberración de onda entre el ojo izquierdo y derecho de cada individuo contribuyen de manera importante a la presencia de dichas aberraciones sistemáticas.