Methods for non-invasive measurement and analysis of tear film quality

Resumen

La Tesis presentada se focaliza en el problema de la evaluación de la calidad de la película lagrimal desde el punto de vista de análisis de imagen mediante el uso de técnicas no invasivas. La enfermedad de ojo seco es una afección multifactorial cuya prevalencia oscila entre un 5% - 35%. Este amplio rango se debe, en parte, a la ausencia de una definición, clasificación y protocolo diagnóstico estandarizados. La gran cantidad de test disponibles y su escasa repetibilidad contribuyen a que el diagnóstico de ojo seco pueda ser confuso o pasado por alto, evidenciando la necesidad de herramientas de diagnóstico estandarizadas y fiables. La inestabilidad de la película lagrimal es uno de los principales factores que causa ojo seco y su evaluación se considera un criterio diagnóstico fundamental. Uno de los principales factores que influye en la inestabilidad de la lágrima es la calidad de su capa lipídica, la cual está principalmente formada por lípidos producidos en las glándulas de meibomio. Por lo tanto, el correcto funcionamiento de estas glándulas es determinante. El propósito de esta tesis es avanzar en técnicas automáticas y no invasivas para estimar la estabilidad de la película lagrimal y la morfología de las glándulas meibomio. El trabajo se centra en desarrollar algoritmos para el procesado de imágenes obtenidas mediante videoqueratoscopía (para evaluar la estabilidad de la película lagrimal) y meibografía infrarroja (para evaluar la estructura de las glándulas de meibomio). La videoqueratoscopía se eligió porque su uso clínico es sencillo, es fácilmente accesible y los clínicos están acostumbrados a su uso y manejo. Por otra parte, la meibografía infrarroja es la técnica usada para evaluar la estructura de las glándulas de meibomio que permite la visualización in vivo de una área glandular amplia con mínimas molestias para el paciente. La dinámica y estabilidad de la lágrima se evalúa mediante un análisis textural de las imágenes adquiridas con el videoqueratoscopio. Este método proporciona altos valores de sensibilidad y especificidad en la diferenciación entre sujetos con ojo seco y sujetos sanos. El método propuesto puede usarse para evaluar la dinámica de la película lagrimal con lentes de contacto, pudiendo diferenciar in vivo, entre los efectos que diferentes materiales de lentes de contacto tienen en la lagrima. Adicionalmente, el algoritmo ha sido adaptado para poder ser usado en diferentes instrumentos comerciales. Actualmente, cada uno de los videoqueratoscopios comerciales tiene características técnicas y modelos de análisis diferentes, de manera diferente, por lo que sus resultados no son comparables. En esta tesis se ha demostrado que al aplicar un mismo método adaptado a diferentes instrumentos el acuerdo entre instrumentos mejora. Por otro lado, para analizar las meibografías, se ha diseñado un algoritmo automatizado que analiza la morfología de las glándulas. El diseño de un algoritmo que tenga un correcto desempeño en todas las imágenes presenta ciertas dificultades ya que, con frecuencia, las imágenes tienen bajo contraste, iluminación irregular, reflexiones especulares, áreas desenfocadas y/o la presencia de artefactos. Consecuentemente, hoy en día estas imágenes se suelen evaluar de forma manual y objetiva, clasificando las imágenes en escalas bastas y poco precisas. El método desarrollado en este trabajo proporciona versatilidad e información acerca de la morfología de las glándulas con buen rendimiento y por primera vez se ha propuesto una medida objetiva de la irregularidad de las glándulas. Así pues, esta tesis pone de manifiesto la utilidad clínica de la videoqueratoscopía y la meibografía infrarroja para evaluar la calidad de la película lagrimal y como estas técnicas pueden beneficiarse de métodos avanzados de análisis de imagen.