[en] Presbyopia is the natural progressive loss of the ability for focusing near objects that occurs with ageing. This ability is known as accommodation. This loss usually means a reduction of the quality of life, which is why its correction has been a matter of special interest in the past years. New correction methods have emerged on the market in the last decades with the intention of improving the quality of life of the presbyopic population. Nowadays, there is an increasingly social demand for tasks that require functional vision at a wider range of distances, such as those using computers or smartphones. This, together with significant demographic changes, places special value on its optimal correction. The global population is increasing every year especially due to the general life expectancy. This will cause an inversion of the actual population pyramid, and it is a phenomenon that is already happening throughout the world. With this, the number of presbyopic population is expected to reach high rates in the near future and presbyopia will become a global public health matter. Nowadays, several solutions are available for the correction of presbyopia. The treatments for presbyopia are currently corrective by means of optical elements or surgical refractive modification. The optical solutions are not independent, but their effectiveness is subordinated to physical, physiological and even psychophysical factors of the subjects, depending on the technique. Among the most commonly used solutions are spectacle correction, contact lenses (CLs) and intraocular lenses (IOLs). Spectacles provide a reliable method for the correction of presbyopia, its usage has been associated to a decrease in the quality of life due to the patient's dependence to carry out daily life activities. Prescription of CLs is an alternative method to spectacle correction, although recent reports show that the rates of prescription are still low. This might be explained in part by a lack of clinical knowledge by CL fitters and the presence of a climate of mistrust due to the visual compromises of presbyopic designs, among other reasons. There are several approaches to achieve presbyopia correction by means of CLs. These options can be mainly divided into three categories: combination with spectacle correction, monovision and multifocal CLs (MCLs). As for MCLs, one of the most used approaches is based on the principle of simultaneous image formation. Here, the distance and near powers are placed within the pupillary area simultaneously for every gaze position. Thus, different images are formed at the same time on the retina. In this situation, the visual system centres the attention on the corresponding image for the desired observation distance and ignores the rest. The main aim of these corrections is to extend the range of functional vision. However, this carries with negative effects in visual performance. Image degradation occurs monocularly due to the superimposition of different images. This can especially occur for near objects with low contrast and in low lighting conditions, although it can improve over time. Poor vision and discomfort are the main factors that cause CL wearing discontinuation. IOLs are another widely used optical solution for the correction of presbyopia. Current available IOLs can be classified into two main groups, according to their role inside the eyeball: phakic or pseudophakic IOLs. The lenses of the first group act as supporting elements that are added to the optical system of the eye, but no extraction of the crystalline lens is performed. The second group is formed by those IOLs that replace the natural lens, mainly because of cataract formation. There are presbyopic solutions using both types of lenses. All kinds of multifocal IOLs (MIOLs) for presbyopia use the simultaneous image formation principle, either with refractive or diffractive technologies. Multiple MCL designs have been manufactured in an attempt to satisfy the visual requirements of the presbyopic population. However, manufacturers sometimes provide insufficient information, which makes difficult to properly evaluate the advantages and disadvantages of a particular design. In order to provide more information that can be highly useful for professionals, measurements of power profiles are performed. Power profiles are a powerful tool that could give practitioners a deeper understanding of the behaviour of the lenses and thus, it would facilitate the selection of the best option for each individual patient. In this situation, the rates of prescribing of MCLs could actually be increased. This knowledge is needed in order to achieve a proper fitting. The pupil dependence of simultaneous image MCLs is well known and it has been investigated by many researchers. Presbyopic patients usually carry out their tasks under different levels of illumination and thus with different pupil sizes. Besides, small pupils should be considered as an important and common situation because near activities are usually performed under photopic conditions and this, together with the accommodative reflex, leads to pupil constriction. Furthermore, presbyopic patients normally present smaller pupil sizes than younger population. Average pupil size in patients over 60 years is considered to be between 3.0 mm (photopic conditions) and 4.5 mm (mesopic conditions). Considering this, since there is a change of the power distribution depending on the aperture, it seems evident that the performance of these lenses depend on the pupil dynamics of the patients. Thus, differences in the pupillary response among subjects could lead to different refractive power behaviour even for those with the same distance refraction, addition or visual requirements. For all these reasons, the pupil size takes a significant role when studying the performance of a lens. As for the case of MIOLs, the pupil dependence has also been extensively investigated. Several studies of in-vitro evaluation of MIOLs have shown the relationship between the aperture size and the optical performance for different designs. The optical performance of an IOL is generally assessed at its centred position. However, it is also important to take into account that different factors can affect its final position inside the eye, such as, the implantation technique, asymmetrical implantation, asymmetrical capsular shrinkage, capsule fibrosis, rupture of the posterior capsule or zonular dialysis, etc. This results in decentration of the lens and/or tilt. This misalignment with respect to the visual axis can affect the optical performance of the lenses. Well-centred IOLs with an aspheric design intend to improve optical performance and contrast sensitivity by reducing spherical aberration. However, decentring can result in lower optical transfer function. Objective comparison of the imaging properties of MIOLs, as well as those of MCLs, and their association with the pupil size can be useful in order to select the most appropriate solution for each patient. Naturally, the pupil dependence is always thought in terms of the total diameter of a circular pupil. However, due to congenital or acquired conditions, the pupil may not be circular and it may have lost part of its functionality. Indeed, any disorder that physically causes any harm in the iris mechanisms or alter the iris innervation can result in an irregular shaped pupil. As an example, the iridal coloboma is a condition which arises early in gestation and it is associated with defective closure of the optic fissure. As a result, the choroid is not completely closed and thus the shape of the pupil is stretched. Also, posterior synechiae are presented when the iridal tissue adheres to the anterior capsule of the lens giving an irregular shape of the pupil as a result of ocular trauma or other ocular conditions that imply intraocular inflammation such as uveitis. Ocular trauma or other disorders may also lead to shape alterations such as muscle spasms that lead to segmental iris mydriasis. It has to be taken into account that eyes with irregular pupils due to ocular conditions can also present a decreased functional vision. It is important to recognize the iris structural abnormalities in order to detect the cause of abnormal pupil size, shape or pupillary function (reactivity). The shape of the pupil and the influence on the behaviour of multifocal optical solutions for presbyopia has not been previously investigated. Thus, if it has been mentioned that the pupil size has a significant role on the performance of multifocal solutions, it is thought that the shape of the pupil might also have additional implications in its optical behaviour even in terms of other limiting factors such as the light distortion effects. Although multifocal optical solutions for presbyopia are successful for a great number of people, they also present some limitations. Candidates for multifocal solutions need to accept a level of potential visual compromise, in exchange for an increased quality of life without spectacle dependence. The evaluation of night vision disturbances under dim light conditions has become a matter of special interest in the past years due to the increasing number of MCLs, corneal refractive surgery and IOL implantation. Under this concept, several phenomena are included, such as positive and negative dysphotopsia, glare, halos, starburst, arcs, etc. The term "light distortion" was suggested in order to incorporate all these phenomena. These disturbances are frequently reported by patients, but they are commonly described as subjective complaints. Beyond the use of subjective questionnaires, there is a need to characterize the size and shape of these light distortions. The evaluation of light disturbances of optical solutions for the correction of presbyopia under different conditions, including the pupil size or shape, can be very useful for the selection of the patient. The main goal of this thesis is to analyse existing optical solutions for presbyopia as a first evaluation for describing optical elements and then go further by assessing the influence of different sizes and also shapes of the pupil, since most of the current assessing methods have only taken into account a circular shape. Thus, this work gives special importance to those pupils that are not circular, and how this characteristic may influence the effectiveness of the current optical solutions for presbyopia in terms of image formation quality metrics and the induced light disturbances. Two main approaches are used as general methods in this thesis, which are explained in chapter 3, titled "General Methods". The first one makes use of a commercially available optical device, the NIMO TR1504 device (Lambda-X, Nivelles, Belgium), and one experimental laboratory equipment, the "Light Disturbance Analyser" (LDA) (CEORLab, University of Minho, Gualtar, Braga, Portugal). However, one of the main limitations of these instruments is that they assume circular apertures. This is the reason why only by means of computational simulations (second approach) it has been possible to assess the influence of the shape of the pupil, since existing optical devices merely include circular apertures. Furthermore, computational methods allow to develop new metrics from data yielded by those devices. For this purpose, specific custom-made software has been developed. Specifically, one software based in Fourier-optics methods has been used for the simulations and calculations with different pupil sizes and shapes. This software generates a wavefront error map via the cumulative integration of a given power profile along the radial direction. Then, the pupil function is calculated with the definition of a pupil mask. The pupil function describes how light is affected when it is transmitted through an optical imaging system, such as a lens or the human eye. This information is used in order to characterize the optical elements under different conditions. A second custom-made software has been used in order to enhance the metrics provided by the LDA instrument for light disturbance characterization. The software makes use of the raw data of the LDA, but it makes an alternative analysis to that of the native software of the instrument. In this case, the information of the instrument is used for the calculation of the distortion at each meridian. This new adjustment generates new metrics in order to take into account the possible effects of the introduction of a non-circular shaped aperture. In chapter 4, which is titled "Assessment of multifocal contact lenses for presbyopia", detailed information of new commercially available designs is given, which is of crucial interest for practitioners. Additionally, the effect of the pupil shape has been analysed and it is discussed as a possible factor to affect the optical performance of MCLs. This chapter is subdivided in section 4.1, which is titled "In-vitro evaluation of rigid gas permeable multifocal contact lenses with variable multifocal zone", and section 4.2: "The effect of non-circular shaped pupils on the performance of multifocal contact lenses". Specifically, in section 4.1, a new set of MCLs with variable multifocal zone is analysed. These lenses are a centre-distance rigid gas permeable lenses that are available with five distance-vision diameters (XS, S, M, L and XL) and two different additions: Type A (up to +2.00 D) and Type B (up to +2.50 D). The multifocal zone is located on the front lens' surface, so the posterior surface can be designed as a function of the patient's corneal shape. The results are given in the form of power profiles. It is shown that the amount of total addition achieved depends on the diameter of the distance-vision area. In other words, the bigger the distance vision area, the bigger the radius of the lens in order to get the same level of addition. The XS lens yields higher addition values in comparison with the XL lens design for a given pupil. With this, the XS and S designs seem to be aimed to favour near vision. The L and XL designs seem to favour distance vision. For this reason, patients who demand good distance vision might benefit from the L or XL designs, and those with high demand on near-vision tasks might benefit from the XS or S. The M design could be the best solution for those patients who require the same needs for distance and near vision. In section 4.2, theoretical approaches are considered and implemented by means of optical simulations in order to investigate different pupil size and shapes, using power profiles similar to those obtained in the previous section. Specifically, one center-distance bifocal, one progressive multifocal power profiles, together with a monofocal profile, were considered. Three pupils are used: one circular and two non-circular, including one elliptical and one irregular shape. The apertures were defined within a maximum diameter of 6 mm. Metrics based on the point spread function (PSF) and the optical transfer function (OTF) have been obtained, such as the diameter which gathers the 25% of light from the PSF centre (D25) or the visual Strehl ratio in the frequency domain (VSOTF). The VSOTF parameter has been previously used for describing visual performance because it shows a strong correlation with subjective methods. A threshold of 0.12 is usually set as the VSOTF value that corresponds to a visual acuity at which approximately half of the people present difficulties while reading (20/32 Snellen equivalent). Values above 0.12 are considered to be acceptable. The results of the through-focus analysis of the PSF are represented as a qualitative assessment of the light compactness and distribution. An irregular pupil causes an irregular shape of the PSF. However, by analysing these previous images, only a qualitative assessment can be done. A quantitative evaluation is desirable, since it can describe the variations numerically. For this purpose, the D25 is introduced. The D25 differences among pupils are greater for the distance vergence of the centre-distance bifocal profile. The results for near distance are similar for every pupil. For the circular and synechial pupil, the size of D25 is smaller for near than it is for distance vergence, whereas regarding the elliptical pupil the size it is smaller for distance but comparable to near vision. With regards to the centre-distance progressive lens, all pupils show similar results at far and better than those for the bifocal. The VSOTF curves show a change in the energy distribution with different pupil shapes. In some cases, the elliptical and synechial apertures yield better results in terms of compactness (D25) or VSOTF. This is due to the fact that the defined pupils are masking a part of the wavefront, since they were described within the circular 6 mm pupil. For this reason, the total area dedicated for each optical zone and whether it contributes to near or distance foci, should be considered. As a conclusion, the pupil shape affects the physical parameters of the analysed lens power profiles. This means that the effectiveness of the optical solutions for the correction of presbyopia might be altered with irregular pupil shapes. However, the clinical implications of these phenomena might differ from the real physical measurements, due to the influence of additional factors such as ocular wavefront aberrations or the neural adaptation process. Chapter 5 is titled "Assessment of multifocal intraocular lenses for presbyopia". In section 5.1, "The effect of non-circular shaped pupils and decentration on the performance of multifocal intraocular lenses", the analysis is centred on MIOLs. As well as with MCLs, the number of new MIOL designs is growing and the target public is also increasing. In this chapter, the effect of the pupil shape was analysed by means of optical simulations. It is also important to evaluate the effect of decentration on the IOL performance, since as it was previously mentioned, the in-the-bag IOL placement can result in a desalignment. Depending on the IOL design, some studies have shown that decentration can have an important effect on the optical quality provided by the lens. For this study, a power profile of a refractive annular multifocal IOL is considered with a base power of 0.0 D, and approximately +2.50 D of addition. The total optical zone is 6 mm in diameter. An elliptical pupil shape is used for the analysis, together with a circular one for comparison purposes. Again, metrics based on the PSF and the OTF are obtained, such as the D25 or the VSOTF. The through-focus analysis of the D25 for the centred position yields similar results for both pupils at the near focus, whereas the distance focus gives greater values for the circular pupil. The through-decentring analysis reveals that the near focus is more affected with decentring. As for the VSOTF ratio, it is shown that the near focus is reduced with increasing decentring for both pupils, whereas the far focus varies more discreetly. The robustness to decentring seems to be similar for both pupils for the near focus. However, the tolerance seems to be slightly better for the elliptical aperture in the vertical direction. As a conclusion, the pupil shape together with decentring has an impact on the physical metrics that were analysed. This means that the shape of the pupil might affect the effectiveness of this kind of optical solutions for presbyopia. Nevertheless, the clinical implications of these variations are not directly transposable due to the effect of other factors such as the contribution of the rest of the ocular media and the neural processes. Chapter 6 is titled "Clinical evaluation of light distortion with multifocal optical solutions for presbyopia". In section 6.1, which is titled "Light distortion of soft multifocal contact lenses with different pupil size and shape", a clinical evaluation of light disturbances is presented. As it has been previously stated, the number of users of MCLs has been rising due to the increasing popularity of these solutions as a modality to correct presbyopia. Most of the current MCLs designs are based on simultaneous image formation. However, this principle can imply visual side effects, such as an augmented sensitivity to disability glare or the presence of haloes, especially under low light conditions due to the increased pupil size. Earlier studies have reported visual such side effects with MCLs. Increased disturbing photic phenomena can be an obstacle to perform everyday tasks, such as night driving or driving with a low sun. The vast majority of the simultaneous image formation designs are based on concentric annular areas with a central circular optical zone surrounded by one or more annular zones, which yield rotationally symmetric power profiles. These designs are well related to the shape of a normal circular pupil, but the effect on non-circular shaped pupils and their clinical implications have not been previously investigated. This topic is discussed in this part. A total of 14 eyes of 7 healthy contact lens wearer patients (3 females and 4 males) aged from 25 to 40 years (mean 28.57 ± 8.46 years) were analysed. The LDA device has been used for light characterization. The selected lenses for the study were the monthly disposable Biofinity Multifocal (CooperVision, CA, USA), with both "D" and "N" designs, and an addition power of +2.50 D. The D design consists of a centre for distance vision with progressive positive shift towards the periphery, whereas the N design has a centre for near vision with progressive negative shift. The dominant eye (DE) of the patients wore the corresponding "D" design and the fellow non-dominant eye (NDE) the "N" design. The monofocal version of these lenses was included for comparison purposes. Two circular pupils, one of 3 mm (P1) and one of 5 mm (P2) were used. Also, one elliptical shape of 3 mm in the horizontal and 5 mm in the vertical direction was included (P3). In this study, optical spherical aberrations and metrics such as the light disturbance index (LDI), best fit circle radius (BFCr) and its corresponding irregularity standard deviation (BFCirregSD) are analysed. Meridional difference of the light distortion between the vertical and horizontal directions has also been calculated. As a first approach, a comparison between the monofocal and the corresponding multifocal versions of commercially available lenses is performed. In light of our results, the MCLs induce a generalized increasing of the LDI (and thus, the distortion size) with all kind of pupils. The highest values of LDI are obtained for the DE, with more pronounced differences than the NDE. More specifically, the greatest statistically significant difference in LDI is obtained for the DE with P2. The value of the LDI for the DE with P2 and a MCL was 6.09 ± 3.28 (%), the highest one. Indeed, in terms of total area, P2 is the one that lets the biggest amount of light in. The analysis of the pupil factor reveals some significant differences. The greatest differences are obtained for the pair comparison including P1 and P2 for the multifocal "D" design, which yielded differences in the LDI, BFCr and the spherical aberration, with greater disturbance size for P2. In average, the disturbance is greater with P3 than with P1 for both the DE and NDE. An additional analysis is performed in order to compare the differences in size of the light disturbance between the vertical (M90) and horizontal directions (M0), for all pupils with MCLs. Although the size of the disturbance changes with the pupil size or its total area, the shape of the disturbance can be different among pupils. A first step is considering the BFCirregSD. This parameter, however, does not show statistically significant differences for any pair comparison. In spite of this, the greatest BFCirregSD is obtained for P3 with the multifocal D design. For confirmation, a more thorough approach has been adopted taking into account the shape of the non-circular pupil, so the difference between M90 and M0 are of special interest due to their association with the maximum and minimum aperture sizes of P3. This analysis shows that the shape of the pupil might have an impact on the shape of the light distortion, since the differences between M90 and M0 only turns out to be significant with P3 for the D multifocal design, which yields the greatest difference value (0.23 degrees), in accordance to the previous greatest BFCirregSD. With regard to the type of design of the multifocal lenses (D and N), the differences are only found to be statistically significant for the spherical aberration, but not for the light disturbance metrics. The coefficient becomes more negative and greater in modulus for the NDE with greater aperture size. Likewise, it is more positive and greater in modulus for the DE with greater pupil. As a conclusion, it has been shown that MCLs increase light disturbance effects under low light conditions. Also, the size of the distortion is increased with pupil size. As well as the size of the distortion is associated with the size of the pupil, it seems that the shape of the distortion might also be related with the shape of the pupil. In summary, the performance of new progressive centre-distance MCL designs in terms of the total amount of total addition achieved depends on the diameter of the pupil size and the total distance-vision area. For this reason, the pupil size of the patients, as well as their visual needs, are of crucial importance. Besides, the pupil shape affects the physical parameters derived from the analysed lens power profiles of different MCLs, and also of IOLs under decentration. This means that the effectiveness of these optical solutions for the correction of presbyopia might be altered with irregular pupil shapes. Nevertheless, the clinical implications of these phenomena might be different from the real physical measurements, due to the influence of additional factors such as ocular wavefront aberrations or the neural adaptation process. Also, MCLs increase light disturbance effects under low light conditions. Besides, the size of the distortion was increased with pupil size. As well as the size of the distortion is associated with the size of the pupil, it seems that the shape of the distortion might also be related with the shape of the pupil. Lastly, it is important to highlight the importance of the computing software tools for the development of this thesis, since specific custom-made software was made for optical modelling including different pupil sizes and shapes. Future lines of research should aim to solve the current limitation of this methods. New developments of optical software would provide a powerful tool not only for characterization of already exiting designs, but also for predicting the optical performance of new experimental ones. This thesis provides a deeper knowledge on existing methods. Looking into the future, investigation should aim to achieve new solutions for the correction or prevention of presbyopia in order to preserve the most optimal quality of vision, and thus, of life.

[es] La presbicia es la pérdida natural progresiva de la capacidad para enfocar objetos cercanos que se produce con el envejecimiento. Esta capacidad se conoce como acomodación. Esta pérdida generalmente conlleva una reducción de la calidad de vida, razón por la cual su corrección ha sido un asunto de especial interés en los últimos años. En las últimas décadas han surgido en el mercado nuevos métodos de corrección con la intención de mejorar la calidad de vida de la población présbita. Hoy en día, existe una mayor demanda social de tareas que requieren visión funcional en un amplio rango de distancias, como el trabajo con ordenadores o el uso de teléfonos inteligentes. Esto, junto con importantes cambios demográficos, pone un especial valor en la corrección óptima de la presbicia. La población mundial está creciendo cada año debido al aumento de la esperanza de vida general. Esto producirá en el futuro una inversión de la pirámide de población, y es un fenómeno que ya está ocurriendo en todo el mundo. Con esto, se espera que el porcentaje de población présbita alcance altos niveles en el futuro cercano y, por lo tanto, la presbicia se convertirá en un asunto de salud pública mundial. Hoy en día, existen varias soluciones disponibles para la corrección de la presbicia. Los tratamientos para la presbicia son actualmente correctivos mediante elementos ópticos o métodos quirúrgicos de modificación refractiva. Las soluciones ópticas no son independientes, sino que su eficacia está supeditada a factores físicos, fisiológicos e incluso psicofísicos de los pacientes, dependiendo de la técnica. Entre las soluciones más comúnmente usadas están las gafas, las lentes de contacto (LC) y las lentes intraoculares (LIO). Las gafas proporcionan un método fiable para la corrección de la presbicia, pero su uso se ha asociado a una disminución en la calidad de vida debido a la dependencia del paciente para llevar a cabo actividades cotidianas. La prescripción de LC es un método alternativo para la corrección, aunque informes recientes muestran que las tasas de prescripción son todavía bajas. Esto podría explicarse en parte por la falta de conocimiento clínico por los profesionales de LC y la presencia de un clima de desconfianza debido a las desventajas de los diseños para la corrección de la presbicia, entre otras razones. Existen varias técnicas para lograr la corrección de la presbicia mediante LC. Estas opciones pueden dividirse principalmente en tres categorías: combinación con corrección en gafas, monovisión y LC multifocales (LCM). En cuanto a las LCM, una de las técnicas más utilizadas, la solución se basa en el principio de formación de imágenes simultáneas. Aquí, las correcciones tanto de lejos como de cerca se colocan dentro del área pupilar simultáneamente en todas las posiciones de mirada. Así, se forman imágenes diferentes al mismo tiempo en la retina. En esta situación, el sistema visual centra la atención en la imagen correspondiente para la distancia de observación deseada e ignora el resto. El objetivo principal de estas correcciones es ampliar el rango de visión funcional. Sin embargo, esto conlleva efectos negativos en el rendimiento visual. Monocularmente, se presenta degradación de la imagen debido a la superposición de diferentes imágenes. Esto puede ocurrir especialmente para visión cercana de objetos con poco contraste y en condiciones de baja iluminación, aunque esto puede mejorar con el tiempo. Malestar y visión deficiente son los principales factores que causan abandono en el uso de LC. Las LIO son otra solución óptica utilizada para la corrección de la presbicia. Las LIO actualmente disponibles se pueden clasificar en dos grupos principales, según su papel dentro del globo ocular: lentes intraoculares fáquicas o pseudofáquicas. Las lentes del primer grupo actúan como ayuda óptica junto con el resto de medios oculares, pero sin extracción del cristalino. El segundo grupo está formado por las LIO que sustituyen la lente natural del ojo, debido principalmente a la formación de cataratas. Las soluciones ópticas actuales pueden usar ambos tipos de lentes. Todos los tipos de LIO multifocales (LIOM) para la presbicia utilizan el principio de formación de imágenes simultáneas, ya sea con tecnologías difractivas o refractivas. Se han creado múltiples diseños de LCM para tratar de satisfacer las necesidades visuales de la población présbita. Sin embargo, los fabricantes ofrecen a veces información insuficiente, lo que hace difícil evaluar adecuadamente las ventajas y desventajas de un diseño particular. Con el fin de proporcionar más información que puede ser de gran utilidad para los profesionales, se realizan medidas de los perfiles de potencia. Los perfiles de potencia son una poderosa herramienta que podría dar a los profesionales una comprensión más profunda del comportamiento de las lentes y de este modo, se facilitaría la selección de la mejor opción para cada paciente. En esta situación, se podrían aumentar las tasas de prescripción de LCM. Este conocimiento es necesario para lograr una adaptación adecuada. La dependencia pupilar de las LCM de imagen simultánea es conocida y ha sido estudiada por muchos investigadores. Los pacientes présbitas generalmente llevan a cabo sus tareas bajo diferentes niveles de iluminación y, por tanto, con tamaños de pupila diferentes. Además, las pupilas pequeñas se deben considerar como una situación importante y común porque muchas de las actividades se realizan generalmente bajo condiciones fotópicas y esto, junto con la miosis por reflejo acomodativo, conduce a la constricción de la pupila. Además, los pacientes présbitas normalmente presentan tamaños más pequeños de la pupila que la población más joven. El tamaño de la pupila media en pacientes mayores de 60 años se considera entre 3,0 mm (condiciones fotópicas) y 4,5 mm (condiciones mesópicas). Teniendo en cuenta esto, ya que hay un cambio de la distribución de potencia dependiendo de la pupila, es evidente que el comportamiento de estas lentes depende de la pupila de los pacientes. Así, las diferencias en la respuesta pupilar entre los sujetos podrían conducir a comportamientos refractivos diferentes incluso para aquellos con la misma refracción de lejos, adición o exigencias visuales. Por todas estas razones, el tamaño de la pupila tiene un papel significativo al estudiar el funcionamiento de una lente. En cuanto a las LIOM, la dependencia de la pupila también se ha investigado extensivamente. Varios estudios de evaluación in vitro de LIOM han demostrado la relación entre el tamaño de la pupila y el rendimiento óptico para diversos diseños. Generalmente se evalúa el rendimiento óptico de una lente en su posición centrada. Sin embargo, también es importante tener en cuenta que diversos factores pueden afectar su posición final dentro del ojo, tales como la técnica de implantación, implantación asimétrica, contracción capsular asimétrica, fibrosis de cápsula, ruptura de la cápsula posterior, diálisis zonular, etcétera. Esto resulta en un descentramiento de la lente o en una inclinación. Este desalineamiento respecto al eje visual puede afectar el rendimiento óptico de las lentes. Las LIOM bien centradas con un diseño asférico pretenden mejorar el rendimiento óptico y la sensibilidad al contraste por reducción de la aberración esférica. Sin embargo, el descentramiento puede resultar en una menor función de transferencia óptica. Una comparación objetiva de las propiedades de formación de imagen de las LIOM, así como de las LCM y su asociación con el tamaño de la pupila, puede ser útil para seleccionar la solución más adecuada para cada paciente. Naturalmente, la dependencia de la pupila siempre se considera en términos del diámetro total de una pupila circular. Sin embargo, debido a condiciones congénitas o adquiridas, la pupila puede no ser circular y puede que haya perdido parte de su funcionalidad. De hecho, cualquier trastorno que físicamente cause daños en los mecanismos del iris o alteraciones en su inervación puede resultar en una pupila con forma irregular. Por ejemplo, el coloboma de iris es una condición que se presenta temprano en la gestación y se asocia con el cierre defectuoso de la fisura óptica. Como resultado, la coroides no está completamente cerrada y así se deforma la pupila. También, las sinequias posteriores se presentan cuando el tejido del iris se adhiere a la cápsula anterior del cristalino dando una forma irregular de la pupila como resultado de un trauma u otras condiciones oculares que implican la inflamación intraocular como uveítis. Un trauma ocular u otros trastornos también pueden llevar a alteraciones de la forma pupilar, como los espasmos musculares que conducen a la midriasis de iris segmentaria. Debe tenerse en cuenta que los ojos con pupilas irregulares debido a enfermedades oculares también pueden presentar una disminución de la visión. Es importante reconocer las anormalidades estructurales del iris con el fin de detectar la causa de la función pupilar (reactividad), forma o tamaño de la pupila anormal. La forma de la pupila y su influencia en el comportamiento de las soluciones ópticas actuales para la corrección de la presbicia no se ha investigado anteriormente. Por lo tanto, si se ha mencionado que el tamaño de la pupila tiene un papel significativo en el rendimiento de soluciones multifocales, se cree que la forma de la pupila también podría tener implicaciones adicionales en su comportamiento óptico incluso en términos de otros factores tales como los efectos de distorsión luminosa. Aunque las soluciones ópticas multifocales para la presbicia son exitosas para un gran número de personas, también presentan algunas limitaciones. Los candidatos a soluciones multifocales deben aceptar un nivel de compromiso visual potencial, a cambio de una mayor calidad de vida sin dependencia de las gafas. La evaluación de la distorsión luminosa bajo condiciones de baja iluminación se ha convertido en un asunto de especial interés en los últimos años debido al creciente número de LCM, cirugía refractiva corneal y la implantación de LIO. Bajo este concepto, varios fenómenos se incluyen, como la disfotopsia positiva y negativa, deslumbramiento, halos, starburst, arcos, etcétera. El término "distorsión luminosa" fue sugerido a fin de incorporar todos estos fenómenos. Estos fenómenos se manifiestan con frecuencia en los pacientes, pero comúnmente se describen como quejas subjetivas. Más allá del uso de cuestionarios subjetivos, hay una necesidad de caracterizar el tamaño y la forma de estas distorsiones de luz. La evaluación de distorsiones luminosas por parte de las soluciones ópticas para la corrección de la presbicia en diferentes condiciones, incluyendo el tamaño de la pupila o la forma, puede ser muy útil para la selección de la mejor solución óptica para el paciente. El objetivo principal de esta tesis es analizar diferentes soluciones ópticas para la presbicia como una primera evaluación para describir los elementos ópticos y luego ir más allá mediante la evaluación de la influencia de diferentes tamaños y formas de la pupila, ya que la mayoría de los métodos de evaluación actuales sólo han tenido en cuenta una forma circular. Así, este trabajo da especial importancia a aquellas pupilas que no son circulares, y cómo esta característica puede influir en la efectividad de las actuales soluciones ópticas para la presbicia en términos de métricas de calidad de formación de imagen y de distorsión luminosa. En esta tesis se han utilizado principalmente dos enfoques como métodos generales, los cuales se explican en el capítulo 3, titulado "General methods". El primero de ellos hace uso de un dispositivo óptico disponible en el mercado, el dispositivo NIMO TR1504 (Lambda X, Nivelles, Bélgica) y un equipo de laboratorio experimental, el "Light Disturbance Analyser" (LDA) (CEORLab, Universidad de Minho, Gualtar, Braga, Portugal). Sin embargo, una de las principales limitaciones de estos instrumentos es que asumen pupilas circulares. Esta es la razón por la que sólo por medio de simulaciones computacionales (segundo enfoque) ha sido posible evaluar la influencia de la forma de la pupila, ya que los dispositivos ópticos existentes sólo incluyen aberturas circulares. Además, los métodos computacionales permiten desarrollar nuevas métricas a partir de datos producidos por los dispositivos. Para ello, se ha desarrollado software específico. Concretamente, se ha desarrollado un software basado en métodos de óptica de Fourier para las simulaciones y cálculos con diferentes tamaños y formas de pupila. Este software genera un mapa de error de frente de onda a través de la integración acumulativa de un determinado perfil de potencia a lo largo de la dirección radial. Posteriormente, la función pupila se calcula mediante la definición de una máscara pupilar. La función pupila describe el comportamiento de la luz cuando es transmitida a través de un sistema óptico, como una lente o el ojo humano. Esta información se usa para caracterizar elementos ópticos bajo diferentes condiciones. Un segundo software se ha desarrollado para extender las métricas proporcionadas por el instrumento LDA, el cual proporciona un análisis alternativo al del software nativo del instrumento. En este sentido, la información del instrumento se usa para calcular el tamaño de la distorsión por meridianos. Este nuevo ajuste genera nuevas métricas para tener en cuenta los posibles efectos de una pupila con forma no circular. En el capítulo 4, titulado "Assessment of multifocal contact lenses for presbyopia", se da información detallada de nuevos diseños de LCM disponibles en el mercado, lo cual es de crucial interés para los profesionales. Además, se ha analizado el efecto de la forma de la pupila y se discute como un posible factor que afecta el rendimiento óptico de las LCM. Este capítulo se subdivide en la sección 4.1, que se titula "In-vitro evaluation of rigid gas permeable multifocal contact lenses with variable multifocal zone", y la sección 4.2: "The effect of non-circular shaped pupils on the performance of multifocal contact lenses". Específicamente, en la sección 4.1, se analizan un conjunto nuevo de LCM con zona multifocal variable. Estas lentes son rígidas permeables al gas de centro-lejos, disponibles con cinco diámetros de distancia de visión (XS, S, M, L y XL) y dos adiciones diferentes: tipo A (hasta +2,00 D) y tipo B (hasta +2,50 D). La zona multifocal se encuentra en la superficie anterior de la lente, por lo que la superficie posterior se puede diseñar en función de la forma corneal del paciente. Los resultados se presentan en forma de perfiles de potencia. Éstos muestran que la cantidad de adición total alcanzada depende del diámetro de la zona de visión lejana. En otras palabras, cuanto mayor sea el área de visión de lejos, mayor es el radio de la lente para conseguir el mismo nivel de adición. La lente XS proporciona valores más altos de adición en comparación con el diseño de lente XL para una pupila dada. Con esto, los diseños XS y S parecen estar orientados a favorecer la visión cercana. Los diseños L y XL parecen favorecer la visión lejana. Por esta razón, aquellos pacientes exigentes con la visión lejana podrían beneficiarse de los diseños L o XL, y aquellos con alta demanda en tareas de cerca podrían beneficiarse de la XS o S. El diseño M podría ser la mejor solución para aquellos pacientes que tienen necesidades similares entre visión lejana y cercana. En la sección 4.2, se considera un enfoque teórico y se implementa mediante simulaciones ópticas para investigar diferentes tamaños y formas pupilares, utilizando perfiles de potencia similares a los obtenidos en el apartado anterior. Específicamente, se consideran un bifocal centro lejos, un perfil de potencia multifocal progresiva, junto con un perfil monofocal. Se utilizan tres pupilas: una circular y dos no circulares (una elíptica y una forma irregular, simulando un efecto de sinequia). Las pupilas fueron definidas dentro de un diámetro máximo de 6 mm. Se han obtenido métricas basadas en la función de extensión del punto (PSF) y la función de transferencia óptica (OTF), así como el diámetro que agrupa el 25% de la luz desde el centro de la PSF (D25) o el cociente visual de Strehl en el dominio de la frecuencia (VSOTF). El parámetro VSOTF se ha utilizado anteriormente para describir el rendimiento visual, ya que muestra una fuerte correlación con métodos subjetivos. Un umbral de 0.12 generalmente se define como el valor VSOTF que corresponde a una agudeza visual en la que aproximadamente la mitad de las personas presentan dificultades al leer (equivalente Snellen 20/32). Se consideran aceptables los valores por encima de 0.12. Los resultados del análisis through-focus de la PSF son representados como una valoración cualitativa. Una pupila irregular origina una forma irregular de la PSF. Sin embargo, analizando estas imágenes anteriores, sólo puede hacerse una evaluación cualitativa. Una evaluación cuantitativa es deseable, ya que pueden describir las variaciones numéricamente. Para ello, se introduce el D25. Las diferencias entre pupilas para el parámetro D25 son mayores para el perfil de potencia de la lente bifocal centro lejos. Los resultados para el foco de cerca son similares entre pupilas. Para las pupilas circular y de sinequia, el tamaño de D25 resulta ser más pequeño para cerca que para lejos, mientras que con respecto a la pupila elíptica el tamaño es más pequeño para lejos pero comparable a la visión de cerca. Con respecto a la lente progresiva, todas las pupilas muestran resultados similares en lejos y mejor que la bifocal. Las curvas VSOTF muestran un cambio en la distribución de energía con las diferentes pupilas. En algunos casos, la pupila elíptica y de sinequia dan mejores resultados en cuanto a D25 o VSOTF. Esto es debido a que las pupilas enmascaran una parte del frente de onda, ya que éste se define dentro de la pupila circular de 6 mm. Por ello, el área total dedicada para cada zona óptica y su contribución a cada foco deben ser consideradas. Como conclusión, la forma de la pupila afecta a los parámetros físicos de los perfiles de potencia de las lentes analizadas. Esto significa que la eficacia de las soluciones ópticas para la corrección de la presbicia puede cambiar con pupilas irregulares. Sin embargo, las implicaciones clínicas de estos fenómenos pueden distanciarse de las mediciones físicas, debido a la influencia de otros factores como las aberraciones de frente de onda ocular o el proceso de adaptación neural. El capítulo 5, titulado "Assessment of multifocal intraocular lenses for presbyopia", analiza el comportamiento de LIOM para la corrección de la presbicia. La sección 5.1 se titula "The effect of non-circular shaped pupils and decentration on the performance of multifocal intraocular lenses". Así como con las LCM, el número de nuevos diseños de LIOM está creciendo y también aumenta el público objetivo. En este capítulo, se analiza el efecto de la forma de la pupila en estas lentes mediante simulaciones ópticas. También es importante evaluar el efecto del descentramiento en el rendimiento de la LIOM, ya que como se mencionó anteriormente, la colocación de la LIO en el saco capsular puede resultar en una posición desalineada. Dependiendo del diseño de la LIO, algunos estudios han demostrado que el descentramiento puede tener un efecto importante en la calidad óptica proporcionada por la lente. Para este estudio se ha considerado un perfil de potencia de una LIO multifocal anular refractiva con una potencia de lejos de 0.0 D, y aproximadamente +2,50 D de adición. La zona óptica total es de 6 mm de diámetro. Una forma de pupila elíptica se utiliza para el análisis, junto con una circular con propósitos de comparación. De nuevo, se analizan métricas basadas en la PSF y la OTF, como el D25 o el VSOTF. El análisis through-focus para el D25 en la posición centrada proporciona resultados similares para ambas pupilas en el foco cercano, mientras que el foco de lejos da valores mayores para la pupila circular. El análisis del descentramiento revela que el foco de cerca se ve más afectado por el descentramiento. En cuanto al VSOTF, se demuestra que el foco cercano se reduce con el aumento del descentramiento para ambas pupilas, mientras que el foco lejano varía más discretamente. La robustez al descentramiento es similar para ambas pupilas para el foco de cerca. Sin embargo, la tolerancia parece ser un poco mejor para la abertura elíptica en la dirección vertical. Como conclusión, la forma de la pupila con descentramiento tiene un impacto en los parámetros físicos que se analizaron. Esto significa que la forma de la pupila puede afectar la eficacia de este tipo de soluciones ópticas para la presbicia. Sin embargo, las implicaciones clínicas de estas variaciones no son directamente extrapolables debido al efecto de otros factores como la contribución del resto de los medios oculares y los procesos neurológicos. El capítulo 6 se titula "Clinical evaluation of light distortion with multifocal optical solutions for presbyopia". En la sección 6.1, titulada "Light distortion of soft multifocal contact lenses with different pupil size and shape", se presenta una evaluación clínica de la distorsión luminosa con diferentes tamaños y forma de la pupila. Como se ha señalado anteriormente, el número de usuarios de LCM ha estado aumentando debido a la creciente popularidad de estas soluciones como una modalidad para corregir la presbicia. La mayoría de los diseños actuales de LCM se basa en la formación de imágenes simultáneas. Sin embargo, este principio puede implicar efectos visuales secundarios, tales como una sensibilidad aumentada al glare o la presencia de halos, especialmente bajo condiciones de poca luz debido al mayor tamaño de la pupila. Algunos estudios previos han investigado estos efectos secundarios con LCM. Estos efectos secundarios pueden ser un obstáculo para realizar las tareas diarias, como conducir de noche o con un sol bajo. La gran mayoría de los diseños de LCM de formación de imágenes simultáneas se basan en áreas concéntricas con una zona óptica circular central rodeada por una o más zonas anulares, que producen perfiles de potencia rotacionalmente simétricos. Estos diseños se relacionan bien con la forma de una pupila circular normal, pero el efecto de una pupila no circular y sus implicaciones clínicas no han sido previamente investigados. Este asunto es tratado en esta sección. Se analizaron un total de 14 ojos de 7 pacientes sanos portadores de LC (3 mujeres y 4 varones) entre 25 y 40 años (media 28,57 ± 8,46 años). El dispositivo LDA ha sido empleado para la caracterización de la distorsión de la luz. Las lentes seleccionadas para el estudio fueron las desechables mensuales Biofinity Multifocal (CooperVision, CA, USA), con diseños "D" y "N" y una adición de +2,50 D. El diseño "D" consiste en un centro para la visión de lejos con un cambio progresivo positivo de potencia hacia la periferia, mientras que el diseño "N" tiene un centro para visión de cerca, con un cambio progresivo negativo. El ojo dominante (DE) de los pacientes llevaba el correspondiente diseño "D" y el ojo no dominante (NDE) el diseño "N". La versión monofocal de estas lentes se incluyó con fines comparativos. Se utilizaron dos pupilas circulares, una de 3 mm (P1) y otra de 5 mm (P2). También, se empleó una forma elíptica de 3 milímetros en la horizontal y 5 mm en la dirección vertical (P3). La aberración esférica y métricas como el índice de distorsión luminosa (LDI), el radio del círculo de mejor ajuste (BFCr) y su correspondiente desviación estándar de irregularidad (BFCirregSD) son analizadas. También se ha calculado la diferencia meridional de la distorsión luminosa entre las direcciones vertical y horizontal. Como primera aproximación, se realiza una comparación entre las LC monofocales y las correspondientes versiones multifocales. Según los resultados, las LCM inducen un aumento generalizado de LDI (y, por lo tanto, el tamaño de la distorsión) con todo tipo de pupilas. Los mayores valores de LDI se obtienen para el DE, con diferencias más pronunciadas que en el NDE. Específicamente, la mayor diferencia estadísticamente significativa en LDI se obtiene para el DE con P2. El valor de LDI para el DE con P2 y LCM es de 6.09 ± 3.28 (%), el más alto. De hecho, en términos de área total, P2 es la que permite que entre la mayor cantidad de luz. El análisis del factor pupila revela algunas diferencias significativas. Las mayores diferencias se obtienen para la comparación entre P1 y P2 para el diseño de "D" multifocal, que muestra diferencias en LDI, BFCr y la aberración esférica, con el mayor tamaño de la distorsión para P2. En promedio, la distorsión es mayor con P3 que con P1 para la DE y el NDE. También se realiza un análisis adicional con el fin de comparar las diferencias de tamaño de la distorsión luminosa entre la dirección vertical (M90) y la horizontal (M0), para todas las pupilas, con LCMs. Aunque el tamaño de la distorsión cambia con el tamaño de la pupila o su superficie total, la forma puede ser diferente entre pupilas. Un primer paso es considerar el BFCirregSD. Este parámetro, sin embargo, no muestra diferencias estadísticamente significativas para ninguna comparación por pares. A pesar de ello, la BFCirregSD mayor se obtiene para P3 con el diseño D multifocal. Para confirmar este hecho, se ha llevado a cabo un enfoque más exhaustivo teniendo en cuenta la forma de la pupila no circular, por lo que la diferencia entre M90 y M0 es de especial interés debido a su asociación con los tamaños de abertura máxima y mínima de P3. Este análisis muestra que la forma de la pupila puede tener un impacto en la forma de la distorsión de la luz, ya que la diferencia entre M90 y M0 sólo resulta significativa con P3 para el D diseño multifocal, que proporciona el mayor valor de la diferencia (0.23 grados), de acuerdo con el BFCirregSD más grande anterior. Con respecto al tipo de diseño de las lentes multifocales (D y N), las diferencias sólo resultan ser estadísticamente significativas para la aberración esférica, pero no para las métricas de distorsión luminosa. El coeficiente es más negativo y mayor en módulo para el NDE con mayor tamaño de la abertura. Asimismo, es más positivo y mayor en módulo para el DE con pupila mayor. Como conclusión, se ha demostrado que las LCM aumentan los efectos de distorsión luminosa bajo condiciones de poca luz. Además, el tamaño de la distorsión aumenta con el tamaño de la pupila. Así como el tamaño de la distorsión se asocia con el tamaño de la pupila, parece que la forma de la distorsión también podría estar relacionada con la forma de la pupila. Como resumen final, el rendimiento de nuevos diseños de LCM en términos del total de adición alcanzada depende del diámetro de la pupila y del área total dedicada para visión lejana. Por esta razón, el tamaño de la pupila de los pacientes, así como sus necesidades visuales, son de crucial importancia. Además, la forma de la pupila afecta a los parámetros físicos derivados de los perfiles de potencia de las diferentes LCM analizadas y también de las LIOM bajo descentramiento. Esto significa que la eficacia de estas soluciones ópticas para la corrección de la presbicia puede cambiar con formas irregulares de pupila. Sin embargo, las implicaciones clínicas de estos fenómenos pueden ser diferentes de las mediciones físicas, debido a la influencia de otros factores como las aberraciones de frente de onda ocular o el proceso de adaptación neural. También, las LCM aumentan los efectos de distorsión luminosa bajo condiciones de poca luz. Además, se incrementó el tamaño de la distorsión con el tamaño de la pupila. Así como el tamaño de la distorsión se asocia con el tamaño de la pupila, parece que la forma de la distorsión también podría ser relacionada con la forma de la pupila. Por último, es importante destacar la importancia de las herramientas de software computacional para el desarrollo de esta tesis, ya que se ha desarrollado software específico para el modelado óptico incluyendo diferentes tamaños y formas de pupila. Futuras líneas de investigación deben procurar resolver la actual limitación de estos métodos. Nuevos desarrollos de software óptico brindan una herramienta poderosa no sólo para la caracterización de los diseños ya existentes, sino también para predecir el rendimiento óptico de nuevos diseños experimentales. Esta tesis proporciona un conocimiento más profundo sobre los métodos de corrección existentes. Mirando hacia el futuro, la investigación debería aspirar a alcanzar nuevas soluciones para la corrección o prevención de la presbicia con el fin de preservar una óptima calidad de visión y, por tanto, de vida.