La curvatura dei sistemi diottrici dell’occhio (retina e cristallino) è la stessa su ogni meridiano della loro superficie: essi cioè sono assimilabili ad una calotta sferica e quindi ogni punto dello spazio che emette raggi luminosi e attraversa uno dei due diottri viene a cadere nello stesso fuoco.
In realtà la cornea ha un raggio di curvatura nel meridiano verticale maggiore di quello orizzontale, ma di poco (0,5 mm più corto, corrisponde a +0,5 diotrie), e questa modifica fisiologica è compensata da una analoga ma opposta nel cristallino.
Quando invece la differenza di curvatura fra i meridiani verticali e orizzontali è elevata, il sistema ottico avrà due fuochi: uno per i raggi luminosi che attraversano i meridiani a curvatura maggiore (più vicino alla cornea) e uno per i raggi che passano nei meridiani a curvatura minore (più lontano).

A livello ottico, avremo man mano che si va all’indietro verso la retina, diverse situazioni.

• Inizialmente i raggi verticali e quelli orizzontali convergono entrambi, ma quelli orizzontali in maniera più marcata, quindi avremo un fascio di raggi ovale
• I raggi orizzontali formano una prima linea focale, che taglia il cerchio dei raggi verticali che stanno convergendo
• I raggi verticali convergono in una seconda linea focale, verticale, che taglia il cerchio dei raggi orizzontali che stanno divergendo
• Dopo la seconda linea focale abbiamo di nuovo una ovale, ortogonale alla prima, perché i raggi orizzontali ora sono più divergenti di quelli verticali.

Questa situazione è detta astigmatismo, e si ha quando la cornea non è perfettamente sferica, ma ellissoide.

Forme cliniche

Si distingue un astigmatismo contro regola quando il meridiano più curvo è quello orizzontale, viceversa si chiama secondo regola.
In clinica è importante la distinsione fra astigmatismo regolare o irregolare: il primo è quando è possibile identificare due meridiani perpendicolari con diversa curvatura, altrimenti (quando c’è un cheratocono, una patologia corneale, una cicatrice) nei meridiani non c’è lo stesso raggio di curvatura in tutti i punti e quindi si parla di astigmantismo irregolare.
Nell’astigmatismo irregolare quindi non avrò due sole linee focali, ma tutta una serie di fuochi, e non può essere corretto con l’utilizzo di una sola lente.

La forma regolare può essere un astigmatismo di tipo:
     • Miopico composto: 2 fuochi davanti alla retina
     • Miopico semplice: 1 fuoco davanti alla retina, uno sulla retina
     • Ipermetrope semplice: 1 fuoco sulla retina, uno dietro alla retina
     • Ipermetrope composto: 2 fuochi dietro la retina
     • Misto: 1 fuoco davanti alla retina, uno dietro alla retina (raro)

Infine si distinge un astigmatismo ad asse obliquo quando i due meridiani con raggio di curvatura diverso sono perpendicolari ma non verticale e orizzontale.

L’astigmatismo fisiologico prima ricordato, quella 1⁄2 diotria in più della parte verticale della retina, serve a compensare la fisiologica deviazione del cristallino in senso opposto e ad adattare il fuoco retinico alla macula, che è anatomicamente conformata in modo da essere meglio illuminata se i raggi sono fatti convergene da una superficie non perfettamente sferica. Questa caratteristica della macula è detta “caustica”.
Per questo gli astigmatismi con meridiano orizzontale più curvo sono detti “contro la regola”.



Sintomatologia

Quasi tutti gli astigmatismi sono bilaterali e su base ereditaria. In genere già presenti alla nascita, si scoprono in età scolastica, e possono subire cambiamenti in relazione alla crescita dell’occhio (ad es. da una forma ipermetrope semplice a una ipermetrope composta). C’è in genere una stancabilità dell’occhio con i sintomi da astenia accomodativa. Il soggetto tende a sfocare le linee orizzontali o verticali a seconda del tipo di astigmatismo, e meglio quelle perpendicolari.
Nei casi lievi soltanto il soggetto, attraverso l’accomodazione, può riuscire a effettuare un certo compenso, altrimenti è necessaria la correzione.

Terapia

Lenti fisse
I primi occhiali in assoluto risalgono ad un affresco del 1353, nel tardissimo medioevo. Abbiamo fondamentalmente 2 tipi di lente:

• Lenti sferiche (correggono i difetti sferici come miopia e ipermetropia) che possono essere convergenti o divergenti a seconda del difetto da correggere
• Lenti cilindriche che correggono i difetti non sferici

Con una lente cilindrica verticale i raggi che arrivano sul piano orizzontale trovano una superficie curva e quindi vengono deviati, quelli che arrivano sul piano verticale trovano una superficie piana e non vengono deviati. Questo cilindro può essere ovviamente orientato in tutte le direzioni dello spazio per effettare la correzione solo sul meridiano anormale.I raggi nelle posizioni intermedie fra orizzontale e verticale deviano in maniera scalare.
Queste lenti cilindriche sono dette lenti cilindriche positive (sono convergenti). Sulla superficie posteriore o anteriore o su entrambe possono però essere scavate delle lenti divergenti (lenti cilindriche negative).
Ottentendo una associazione fra lente cilindrica e lente sferica si ottiene quindi la possibilità di correggere gli astigmatismi composti.


Lenti a contatto
Hanno diversi vantaggi:

• Non creano un sistema diottrico, che ha più superfici che rifrangono i raggi luminosi. La superficie anteriore della lente a contatto diventa la separazione di fase e quindi la curvatura della cornea, che ha lo stesso indice di rifrazione, viene ad essere annullata. A differenza degli occhiali, questo sistema non modifica la dimensione dell’immagine sulla retina, e soprattutto impedisce il manifestarsi di fenomeni di aberrazione di rifrazione che invece, con una correzione fissa sopra a 5-6 diotrie sono inevitabili. Nel sistema omogeneo non si hanno rifrazioni di sorta, e questo problema non c’è.
• La lente divergente provoca infatti (al contrario di quella convergente) un rimpicciolimento dell’immagine sulla retina, che fino ad un certo limite può essere compensato dal cervello con un adattamento centrale. Nella miopia ad esempio devo utilizzare una lente convergente che rimpicciolisce l’immagine, e questo, come spiegato nel capitolo sulla miopia, è uno svantaggio. Questo non avviene con le lenti a contatto.
• Le lenti a contatto non hanno la riduzione del campo visivo che hanno gli occhiali
  

Le lenti a contatto possono essere rigide (oggi ci sono le semi-rigide, che rispetto alle prime lenti rigide hanno una permeabilità maggiore). Queste lenti hanno un diametro minore della cornea e possono esservi applicate meglio, e sono gas permeabili, quindi permettono l’ossigenazione della cornea.
Il fatto che siano più piccole però lascia delle aree di cornea esposte all’aria, che se da un lato è un bene perché la cornea è avascolare e riceve ossigeno dall’aria disciolto nel film lacrimale (oltre che dalla camera anteriore), dall’altro la correzione è meno efficace.
Le lenti rigide non si modificano e permettono una efficace correzione dell’astigmatismo.

Le lenti morbide, invece, hanno un diametro maggiore di quello della cornea e non sono gas permabeabili. L’ossigeno arriva con le lacrime perché ad ogni ammiccamento la lenta si modifica essendo morbida e mette in atto un movimento a pompa che richiama il film lacrimale ossigenato dalla periferia. A volte questo meccanismo non è sufficiente e si provoca ipossia corneale. Altro svantaggio è la loro deformabilità, che impedisce di usarle per astigmatismi oltre le 3 diotrie, e il fatto che la loro struttura porosa (che le rende deformabili) ha una grande capacità di assorbire germi e bacilli di ogni tipo.
Il vantaggio delle lenti morbide è la loro migliore aderenza che le rende adatte ad un uso sportivo e nella vita di tutti i giorni senza precauzioni. E’ molto importante un uso giornaliero (buttarle dopo ogni giorno) e sterilizzare bene il contenitore.

Chirurgia refrattiva
Nata pochi anni fa in Giappone. Si tratta di modificare in maniera permanente il potere di rifrazione della retina direttamente. Si distingue in tecniche chirurgiche e parachirurgiche.

• Cheratotomia radiale: si usa per la miopia soltanto. Una tecnica messa a punto fra gli anni 80 e 90 che consiste nel praticare incisioni radiali distanziate sulla cornea fino a tutto il suo spessore. Durante il processo di cicatrizzazione queste incisioni avrebbero portato la cornea a collassare parzialmente diminuendo il suo raggio di curvatura e diminuendo quindi il suo potere convergente. E’ molto difficile prevedere però l’effetto reale sulla visione, e la cornea può cedere lungo le linee di taglio.
• Incisioni corneali: incisioni arciformi invece che radiali, ma periferiche, che non ionteressano la zone centrale. Può essere usata per alcune forme di astigmatismo, e il principio è sempre quello di modificare le proprietà della retina durante il processo di rimarginazione.
• Epicheratofachia: si impianta una lenta sulla cornea formata da un frammento di cornea da donatore liofilizzata e modificata in modo da ottenere una lente convergente o divergente che veniva suturata sulla cornea ricevente dopo averne asportato l’epitelio. Risultati molto imprevedibili, ma era utile per i bambini con cataratta congenita
• Cheratomileusi: asportazione di una sezione di cornea circolare (con trapano); di questo frammento veniva modificato il potere convergente e poi veniva reinserito. Molto difficile da utilizzare.

Queste tecniche sono state tutte soppiantate dal laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Inizialmente usato per i tagli della cheratotomia radiale, attorno agli anni 80 furono messi a punto delle tecniche migliori.
Il laser si basa sull’emissione di energia sottoforma di radiazioni elettromagnetiche (luce) in fase fra di loro e parallele; questo avviene perché alcuni materiali, eccitati da una radiazione ionizzante, emettono energia in fase e non in modo caotico. Il laser a seconda dello spettro emesso ha diversi effetti:

• Effetto termico: (spettro rosso-verde). Viene usato in oculistica per la coagulazione di zone proliferanti nella retinopatia diabetica
• Effetto meccanico: ionizzazione della zona trattata

Nella chirurgia refrattiva si usa il laser ad eccimeri: un dimero di una molecola fatta da due atomi diversi (gas raro con elemento alogeno) viene eccitata da certe radiazioni gamma che rompono il legame atomico. Il dimero più usato è il floruro di argon, che emette rompendosi una radiazione elettromagnetica di 193,3 nm. Questa radiazione laser è adatta a rompere i legami carbonio - carbonio e carbonio - azoto, ma non è attiva sul collagene che assorbe a 260 nm e sugli acidi nucleici (250 nm).
In pratica dunque il laser, oppotrunamente dosato e guidato, frammenta gli strati proteici superficiali senza intaccare la trama collagenica e quindi senza indebolire la cornea, permettendo di modificarne la curvatura in maniera estremamente precisa scavandovi in pratica la lente che si vorrebbe inserire.
Questo trattamento si chiama fotocheratectomia refrattiva e viene usata anche per asportare zone di opacità dalla cornea.

Un trattamento particolare è la unione della cheratomielusi con il laser, e viene detto LASIK. Viene asportata una pellicola di cornea senza distaccarla (a sportello) e con il laser viene fatta una lavorazione sullo stroma sottostante rimodellandolo, e poi si richiude lo sportello.

Queste tecniche, un tempo usate per la miopia, sono oggi usate anche per l’imetropia e per l’astigmatismo con risusltati meno brillanti. Si possono trattare fino a 12 diotrie di miopia (significa un approfondamento fino a 230 um, che è il limite di sicurezza sui 500 um della cornea). Con correzioni fino a 6 diotrie si ottengono ottimi risultati nel 90% dei casi.

Le complicazioni possono essere:

• Infezioni 3-4 /10000
• Cicatrizzazione esuberante. La presenza di cheloidi in altre parti del corpo è una importante controindicazione a questo proposito.