The contribution of different physical effects to tear breakup (TBU) in subjects with no self-reported history of dry eye are quantified. An automated system using a convolutional neural network is deployed on fluorescence (FL) imaging videos to identify multiple likely TBU instances in each trial. Once identified, extracted FL intensity data was fit by mathematical models that included tangential flow along the eye, evaporation, osmosis and FL intensity of emission from the tear film. The mathematical models consisted of systems of ordinary differential equations for the aqueous layer thickness, osmolarity, and the FL concentration. Optimizing the fit of the models to the FL intensity data determined the mechanism(s) driving each instance of TBU and produced an estimate of the osmolarity within TBU. Fits were produced for 467 instances of potential TBU from 15 non-DED subjects. The results showed a distribution of causes of TBU in these healthy subjects, as reflected by estimated flow and evaporation rates, which appear to agree well with previously published data. Final osmolarity depended strongly on the TBU mechanism, generally increasing with evaporation rate but complicated by the dependence on flow. The results suggest that it might be possible to classify individual subjects and provide a baseline for comparison and potential classification of dry eye disease subjects.


翻译:使用进化神经网络的自动化系统安装在荧光神经网络的成像视频上,以便确定每次试验中可能出现多发性BU的情况。一旦确定,提取的FL密度数据就适合数学模型,其中包括眼部流流、蒸发、渗透和催泪片排放的FL强度;数学模型包括水层厚度、浮肿度和FL浓度的普通差异方程系统;优化模型与FL强度数据的兼容性,确定驱动TBU每一例的机制,并得出TBU内浮性的估计值。从15个非DED对象中生成了467例潜在的TBU。结果显示TBU在这些健康科目中的成因分布,其反映为水层厚度、浮肿度和FL浓度的估计值。最终将模型与FLEBE的密度数据相匹配;最终对模型与FLEBE的强度数据进行匹配,确定TBU每例中的机制的驱动机制,并得出一个复杂的基准值。

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