La biomecánica corneal es un concepto que abarca las propiedades mecánicas de la córnea. La córnea es un “cuerpo viscoelástico” con propiedades tanto elásticas como viscosas, y su comportamiento de deformación y recuperación bajo fuerzas externas caracteriza su función.
La “elasticidad” es la propiedad de un sólido deformado por presión de volver a su forma original. La “viscosidad” representa el grado de pegajosidad de un líquido. La mayoría de los tejidos biológicos son cuerpos viscoelásticos con ambas propiedades, y la córnea es uno de ellos.
Cuando se aplica presión a la córnea, se deforma, y al liberar la presión, intenta volver a su forma original. Durante este proceso, las curvas de carga y descarga no coinciden. Este fenómeno se denomina histéresis. La histéresis es un indicador de la energía disipada durante la deformación y recuperación, y refleja las propiedades mecánicas de la córnea 1).
El módulo elástico (módulo de Young) de la córnea se ha reportado en un amplio rango de 0.1 a 57 MPa dependiendo de las condiciones y métodos de medición in vitro 1). Un módulo de Young más alto indica un tejido más rígido y resistente a la deformación.
La biomecánica corneal está ganando importancia en los siguientes escenarios clínicos:
Actualmente, hay dos dispositivos que evalúan cuantitativamente la biomecánica corneal in vivo: el Ocular Response Analyzer (ORA) y el Corvis ST. El concepto de biomecánica corneal es aún nuevo, y la interpretación de los resultados de medición sigue siendo un tema de investigación futura.
La histéresis corneal (CH) es un parámetro medido como la diferencia en las presiones de aplanación (P1 − P2) entre las fases de carga y descarga cuando la córnea se deforma mediante un soplo de aire. Refleja las propiedades viscoelásticas de la córnea, particularmente su capacidad de absorción y disipación de energía. La CH es baja en el queratocono; para más detalles, consulte la sección sobre “Significado clínico y aplicaciones”.
La biomecánica corneal está influenciada por muchos factores 1). Los factores clínicamente importantes se resumen a continuación.
La rigidez corneal aumenta significativamente con la edad 1). Esto se debe principalmente al aumento natural de los entrecruzamientos de colágeno y a la modificación de las fibras por glicación.
Tahsini et al. (2025) analizaron mapas SSI en 72 sujetos sanos y mostraron que el Índice de Tensión-Deformación (SSI) aumentó significativamente de 0.938 ± 0.067 en el grupo de 20-50 años a 1.143 ± 0.064 en el grupo de 50-80 años (Pearson r = 0.92, p < 0.001) 3). La tasa de endurecimiento varía según la región, progresando más rápido en áreas que ya son más rígidas.
El CCT muestra una correlación positiva con CH y CRF 1). Las córneas más gruesas producen valores más altos de estos parámetros. El CCT también afecta las mediciones de la presión intraocular (PIO), con córneas más gruesas que tienden a sobreestimar la PIO.
La relación entre la presión intraocular (PIO) y la biomecánica corneal es compleja 1). La elevación de la PIO reduce las mediciones de CH, pero esto se debe en parte a características del sistema de medición más que a cambios reales en las propiedades del material corneal. En pacientes con glaucoma, se ha reportado que un CH bajo es un factor de riesgo para la progresión del campo visual.
El estrógeno afecta los entrecruzamientos de colágeno y reduce la rigidez corneal 1). La CH fluctúa durante el ciclo menstrual y el embarazo. Generalmente se evita la cirugía refractiva durante el embarazo.
En el edema corneal, la rigidez disminuye a medida que aumenta el contenido de agua1). Mantener un contenido de agua normal (aproximadamente 78%) contribuye a la estabilidad mecánica.
En la diabetes, la glicación no enzimática del colágeno progresa, aumentando la rigidez corneal1). Algunos informes indican que la CH y la CRF son más altas en pacientes diabéticos que en individuos sanos.
El CXL es un tratamiento que utiliza luz ultravioleta de onda larga (UVA) y riboflavina para fortalecer los enlaces cruzados entre las fibras de colágeno, aumentando así la rigidez corneal1). El SP-A1 aumenta después del CXL, reflejando objetivamente la mejora en la rigidez. La inhibición de la progresión del queratocono mediante CXL se detalla en la sección “Significado clínico y aplicaciones”.
La córnea se vuelve más rígida con la edad. Las causas principales son el aumento natural de los enlaces cruzados de colágeno y la glicación. Estudios que utilizan mapas SSI muestran que el SSI aumenta aproximadamente un 22% desde el grupo de 20–50 años hasta el grupo de 50–80 años3). Sin embargo, la velocidad de endurecimiento varía según la región, progresando más rápido en las áreas central y periférica, que son inherentemente más rígidas.
Actualmente, hay dos dispositivos clínicos disponibles comercialmente para medir la biomecánica corneal in vivo. Técnicas experimentales como la microscopía Brillouin y la elastografía de coherencia óptica (OCE) están en desarrollo1).
Las características de los principales dispositivos de medición se muestran a continuación.
| Dispositivo | Parámetros principales | Características |
|---|---|---|
| ORA | CH, CRF | Refleja viscoelasticidad |
| Corvis ST | SP-A1, CBI, lesión cerebral traumática | Análisis de deformación con video |
| Microscopio Brillouin | Módulo elástico | Mapeo 3D profundo |
El ORA es un dispositivo de chorro de aire sin contacto fabricado por Reichert 2). Monitorea electroópticamente los 3–6 mm centrales de la córnea con luz infrarroja mientras aplica y libera presión, midiendo la deformación y recuperación de la córnea durante aproximadamente 30 milisegundos.
Los parámetros principales calculados son los siguientes:
Se cree que CH refleja principalmente las propiedades viscosas de la córnea, mientras que CRF refleja principalmente las propiedades elásticas2).
El Corvis ST (Oculus) utiliza una cámara Scheimpflug de alta velocidad a 4,330 fotogramas por segundo para capturar continuamente una sección transversal horizontal de 8.5 mm de la córnea, registrando la deformación corneal inducida por un chorro de aire como un video2).
Los parámetros de deformación corneal se calculan principalmente en tres momentos:
En cada momento se calculan el tiempo transcurrido, la longitud de aplanación, la velocidad de deformación y el desplazamiento del ápice corneal. Los principales parámetros clínicos son los siguientes:
Corvis ST también se puede usar como tonómetro al igual que ORA, y calcula la presión intraocular corregida biomecánicamente (bIOP).
ORA
Método de aplanación bidireccional con chorro de aire: Rastrea la deformación y recuperación de la córnea con luz infrarroja.
Parámetros: CH, CRF, IOPg, IOPcc. Proporciona indicadores viscoelásticos generales.
Lanzado en 2005: El primer dispositivo comercial que permite la medición in vivo de la biomecánica corneal.
Corvis ST
Cámara Scheimpflug de alta velocidad: Graba video de la deformación de la sección transversal corneal a 4,330 fotogramas por segundo.
Parámetros: SP-A1, CBI, TBI, SSI, relación DA, etc. Puede calcular índices integrados con tomografía.
Ampliabilidad: Nuevos índices como el mapa SSI y el análisis integrado con IA con Pentacam HR son posibles.
La microscopía Brillouin analiza la interacción entre la luz y los fonones acústicos para mapear de forma no invasiva las propiedades biomecánicas de la córnea en tres dimensiones 1). Estima el módulo elástico longitudinal del tejido a partir de desplazamientos de frecuencia en GHz.
Mientras que ORA y Corvis ST miden la respuesta promedio de toda la córnea, la microscopía Brillouin tiene resolución de profundidad y puede visualizar la distribución elástica local 1). Se espera que se aplique para la evaluación dependiente de la profundidad del efecto de entrecruzamiento después de CXL y la detección de la reducción local de rigidez en queratocono. Actualmente, el largo tiempo de medición y los factores ambientales siguen siendo desafíos, y aún no ha alcanzado la aplicación clínica.
La elastografía por coherencia óptica (OCE) es una técnica que mide el desplazamiento dentro del estroma corneal inducido por una fuerza externa 1). Puede evaluar la deformación en las capas media y posterior de la córnea y es útil para analizar propiedades biomecánicas dependientes de la profundidad.
ORA calcula la histéresis corneal (CH) y el factor de resistencia corneal (CRF) a partir de cambios en la señal infrarroja, evaluando la viscoelasticidad de forma global. Corvis ST registra en video la deformación de la sección transversal corneal con una cámara Scheimpflug de alta velocidad y calcula numerosos parámetros dinámicos. Corvis ST se caracteriza por poder utilizar indicadores compuestos basados en IA, como lesión cerebral traumática, mediante la integración con Pentacam HR.
La medición de la biomecánica corneal juega un papel importante en la detección temprana del queratocono, la evaluación de la cirugía refractiva, la corrección de la medición de la presión intraocular y la evaluación de la eficacia del CXL.
En las enfermedades ectásicas corneales, los cambios biomecánicos ocurren antes que los cambios morfológicos 5). Incluso en etapas donde la topografía o la tomografía no pueden detectar anomalías, la evaluación biomecánica puede permitir un diagnóstico temprano.
En el queratocono temprano, una disminución localizada del módulo elástico está vinculada a la desintegración de las fibras de colágeno, iniciando un ciclo de descompensación biomecánica 7). El estrés aumenta y se redistribuye, provocando un aumento de la curvatura y adelgazamiento corneal.
El rendimiento diagnóstico de los indicadores principales para la detección temprana del queratocono es el siguiente 7):
| Indicador | Valor SUCRA | Observaciones |
|---|---|---|
| Lesión cerebral traumática | 96.2 | Mayor precisión |
| CBI | 83.8 | Segundo mejor indicador |
| CRF | 66.4 | Derivado de ORA |
Según los criterios de Brar et al., los ojos biomecánicamente sospechosos se definen como CBI > 0.5 y TBI > 0.29 7). Para evitar falsos negativos, se recomienda el uso combinado de la tomografía corneal (p. ej., imágenes Scheimpflug) y la evaluación biomecánica 5)7).
Una revisión exhaustiva de Wang et al. (2025) indica que los modelos combinados de tomografía y biomecánica superan a los parámetros individuales en la detección de FFKC (queratocono frustro). El modelo de regresión logística de Luz et al. alcanzó un AUROC de 0.953 (sensibilidad 85.71%, especificidad 98.68%) 2).
En estudios basados en ORA, los ojos con FFKC mostraron CH y CRF significativamente más bajos en comparación con ojos normales 2). En ojos VAE-NT (ectasia muy asimétrica con topografía normal), la CH fue de 8.5 ± 1.5 mmHg y la CRF de 8.3 ± 1.5 mmHg, ambas más bajas que en los controles normales 2).
El TBI de Corvis ST mostró un AUROC de 0.985 en ojos VAE-NT, y tanto la sensibilidad de CBI (99.1%) como la de TBI (99.6%) alcanzaron valores extremadamente altos en la detección de queratocono tomográficamente anormal 2).
La cirugía refractiva altera las propiedades biomecánicas de la córnea al resecar o deformar el estroma corneal 4). La ectasia corneal postoperatoria es rara (0.04–0.6%) pero grave, por lo que la evaluación biomecánica preoperatoria es importante 4).
Una revisión sistemática de Pniakowska et al. (2023) basada en 17 estudios prospectivos encontró que la reducción biomecánica fue mayor después de LASIK (ablación estromal con creación de flap), seguida de SMILE (extracción de lentícula) y la ablación de superficie (PRK/LASEK) 4).
Hallazgos principales sobre biomecánica postoperatoria:
Los valores medios generales de CH y CRF después de la ablación de superficie fueron CH 8.68 ± 0.94 mmHg y CRF 8.39 ± 1.08 mmHg 4). En SMILE, la CH se mantuvo significativamente más alta que en LASEK a los 3 meses postoperatorios, pero la diferencia entre los dos grupos desapareció después de 3 años 4).
Se ha informado que la combinación de índices biomecánicos con parámetros topográficos mejora la precisión de predicción de la cirugía refractiva en más del 25% 7). Los pacientes con menor rigidez corneal tienen un riesgo de 2 a 3 veces mayor de error refractivo residual postoperatorio 7).
La medición de la presión intraocular con el tonómetro de aplanación de Goldmann (GAT) está influenciada por el grosor corneal y las propiedades biomecánicas 5).
En córneas con enfermedades ectásicas o después de cirugía refractiva, el adelgazamiento del tejido y la debilidad biomecánica causan lecturas de presión de aplanación artificialmente bajas 5). Se recomiendan los siguientes dispositivos alternativos:
La IOPcc calculada por ORA se ve menos afectada por el CCT y la CH y refleja la verdadera presión intraocular con mayor precisión.
El CXL es un tratamiento que fortalece los enlaces cruzados del estroma corneal mediante riboflavina y UVA, y es eficaz para detener la progresión del queratocono 6). Aumenta la rigidez biomecánica corneal, pero la evidencia de su mecanismo de acción a nivel ultraestructural directo es insuficiente 6).
Larkin et al. (2021) examinaron la eficacia del CXL en pacientes jóvenes con queratocono en el ensayo controlado aleatorizado multicéntrico Keralink. La prevalencia del queratocono alcanza 1:375 en los Países Bajos y 1:84 en australianos de 20 años 6). Se ha informado que el CXL es eficaz para detener la progresión del queratocono en la mayoría de los adultos, pero los intervalos de confianza son amplios y se han señalado riesgos de sesgo 6).
Después del CXL, el SP-A1 aumenta y la mejora de la rigidez corneal se puede evaluar objetivamente con Corvis ST 1). Cabe señalar que se requiere un cierto grosor corneal; en casos con adelgazamiento severo, se han informado modificaciones como el protocolo sub400.
La ablación de superficie (PRK/LASEK) tiene el menor impacto en la biomecánica corneal, seguida de SMILE y luego LASIK 4). En SMILE, al no crear un flap, se preserva mejor la integridad estructural de la superficie anterior de la córnea. En LASIK, hacer un flap delgado, y en SMILE, un cap grueso, es ventajoso para la preservación.
La córnea consta de cinco capas (epitelio, capa de Bowman, estroma, membrana de Descemet y endotelio), y el estroma, que constituye aproximadamente el 90% del grosor, determina la biomecánica corneal 1). El estroma está compuesto por fibras de colágeno tipo I y V y proteoglicanos. La orientación, densidad y entrecruzamiento de las fibras de colágeno son los principales factores que determinan las propiedades biomecánicas.
El comportamiento mecánico de la córnea tiene las siguientes características 1):
Tahsini et al. (2025) utilizaron mapas SSI para dividir la córnea en 9 zonas: central, paracentral (4 zonas) y periférica (4 zonas), y analizaron la rigidez por región. La SSI media en las zonas central y periférica fue alta, de 1.153 ± 0.079, mientras que en las zonas paracentrales fue baja, de 0.890 ± 0.057. En particular, la zona paracentral inferior (zonas 4 y 5) fue la más débil, con una SSI de 0.8333).
La vulnerabilidad de la zona paracentral inferior es consistente con el hecho clínico de que el queratocono se desarrolla típicamente en la parte inferior3). Esto sugiere que las áreas mecánicamente más débiles son más propensas a la descompensación biomecánica.
También se encontró una diferencia significativa entre la zona paracentral superior (SSI = 0.945) y la zona paracentral inferior (SSI = 0.833), con el lado nasal (SSI = 0.903) mostrando una rigidez ligeramente mayor que el lado temporal (SSI = 0.879)3).
En las etapas tempranas del queratocono, ocurre una disminución local del módulo elástico, iniciando la desintegración y degeneración de las fibras de colágeno7). Esto desencadena un ciclo de descompensación biomecánica:
En el área afectada se observa aumento de la degradación del colágeno, pérdida de queratocitos, reducción de los entrecruzamientos de colágeno y un marcado debilitamiento de la respuesta tensión-deformación. La genética, el hábito de frotarse los ojos, el microtraumatismo por lentes de contacto y la atopia se citan como factores que contribuyen a la degeneración biomecánica.
Según el análisis del mapa SSI, la zona paracentral inferior muestra el valor de rigidez más bajo (SSI = 0.833)3). Esta región coincide con el sitio de predilección del queratocono, lo que sugiere que la debilidad mecánica inherente puede estar involucrada en el inicio de la enfermedad.
SSI II (mapa SSI) es una nueva tecnología que visualiza la distribución de rigidez en la superficie corneal en dos dimensiones basada en modelos de elementos finitos y modelos de distribución de fibras de colágeno2)3).
Tahsini et al. (2025) utilizaron mapas SSI para analizar los cambios regionales de rigidez corneal relacionados con la edad. El endurecimiento progresa más rápido en áreas inherentemente más rígidas (periférica: 0.0058–0.0067/año) y más lento en áreas débiles (paracentral inferior: 0.0039/año). Se encontró una correlación muy alta (Pearson r = 0.96) entre el SSI del ojo derecho e izquierdo3).
Se espera que los mapas SSI sean útiles para comprender los mecanismos de inicio y progresión del queratocono y para personalizar el tratamiento con CXL. Se prevé su aplicación en tratamientos personalizados según la edad del paciente y la región corneal3).
La introducción de métodos de IA y aprendizaje automático ha mejorado la precisión en la detección del queratocono2).
Según una revisión de Wang et al. (2025), los algoritmos de IA logran aproximadamente un 98% de precisión en la detección de queratocono manifiesto, pero solo alrededor del 90% en casos subclínicos, lo que deja un riesgo de detección omitida2).
Mediante análisis de bosque aleatorio, la integración de métricas de Pentacam HR y Corvis ST ha reportado una especificidad del 93% y una sensibilidad del 86% en la clasificación de queratocono subclínico2). Un modelo de diagnóstico con redes neuronales de retropropagación alcanzó un AUROC de 0.877, mostrando una capacidad de detección de FFKC superior a CBI (0.610) y TBI (0.659)2).
La microscopía Brillouin está atrayendo la atención como una tecnología que permite el mapeo elástico tridimensional de la córnea1). Ha demostrado utilidad en la evaluación por profundidad del efecto de reticulación después de CXL y en la visualización de la reducción localizada de rigidez en el queratocono. Las direcciones futuras incluyen mejorar la precisión de la medición mediante la integración de IA y la aplicación clínica1).
El queratocono se desarrolla bilateralmente, pero un ojo puede permanecer asintomático (FFKC/VAE-NT)2). Se están realizando esfuerzos para predecir el riesgo futuro de inicio mediante la evaluación biomecánica del ojo contralateral de pacientes con queratocono clínico en un ojo. El TBI muestra alta sensibilidad de detección en ojos VAE-NT, y la comparación interocular puede proporcionar pistas para el diagnóstico temprano2).
