Modely pre film Ľudská slza; EWSTranslate

Skupina pre slzný film

To bola skupina z leta 2016.
Späť, bohatý: Spencer, Kevin.
L až r, prvý rad: Chris, Jerome, Amy, Mike.
Nepredstavujú: Toby Driscoll, Christiaan Ketelaar, Javed Siddique, Tony Mastroberardino.

ewstranslate

A členovia Delaware

Tobin Driscoll, fakulta

Michael Stapf, absolvent letného programu Unidel 2012 a súčasný doktorand.

Lan Zhong, študent v AY 2014-15, doteraz. Kevin Aiton, postgraduálny študent od leta 2016.

Rayanne Luke, študentka v lete 2017.

prispievatelia

Carolyn Begley, Indiana University P. Ewen King-Smith, Ohio State University William Henshaw, Rensselaer Polytechnic Institute Kara Maki, Rochester Institute of Technology Javed Siddique, Pensylvánska štátna univerzita, York Tony Mastroberardino, Erie State University Pensylvánia Ranganathan Usha, IIT Madras, India (navštívené v 07 -08 UD) Christiaan Ketelaar, Francisco Marroquin University, Guatemala Geoffrey McFadden, NIST Daniel Anderson, Univerzita Georga Masona

Posledný pokrok

Do videí

Naši študenti, inšpirovaní dizertačnou prácou ARVO z troch, v roku 2015 vytvorili krátke videá o svojich projektoch pre neodborníkov.

Nový! Journal of Modeling in Ophthalmology !

Nový časopis venovaný priesečníkom oftalmológie a matematického modelovania zverejnil svoju prvú šou! Zakladajúcou redakciou sú lekári. Alon Harris (oftalmológia) a Giovanna Guidoboni (matematika), obaja z IUPUI; Dr. Braun je v redakcii.

Hra Blue Rocks 2015

Maskot Blue Rocks je predstavovaný Rocky Bluewinkle.

Viac článkov o slznom filme

Okrem Paper Progress for the Retina and Eyes (pozri nižšie) sa tento rok objavilo niekoľko diel.

  • „Dynamika filmovej vrstvy s odparovaním, osmolaritou a transportom povrchovo aktívnej látky“, J. Siddique a RJ Braun, Appl. Matematika. Modeling, 39: 255-269, 2015; dva .
  • Účinky zvýšenej stimulácie očného povrchu na žmurkanie a vylučovanie slz “, Ziwei Wu, CG Begley, N. Port, A. Bradley, RJ Braun a PE King-Smith, Invest., Ophthalmol.Vis Sci, 56: 4211-4220, 2015; dva .
  • Slzný film a počítačová dynamika osmolarita na poli v tvare očí, „Longfei Li, RJ Braun, TA Driscoll, WD Henshaw, JW Banks a PE King-Smith, Math Med Biol, 2015;… Dva .

Prebiehajúce spolupráce

Naša skupina spolupracovala so skupinou Carolyn Begleyovej na Indiana University School of Optometry. Na predstavenie slzného filmu používajú niekoľko metód a sú ochotní sa s nami podeliť o úžasné údaje. Recenzný článok uvedený nižšie je najväčším spoločným úsilím k dnešnému dňu. Táto spolupráca je financovaná z grantu Carolyn NIH od Národného očného inštitútu.

Recenzný článok o slznom filme - orientovaný na povrch oka

Recenzný článok o slzných filmoch, ktorý obsahuje mnoho nových výsledkov, sa objavil v časopise Progress in Retinal and Eye Research, ktorý je určený len pre hostí začiatkom roka 2015. „Dynamika a funkcia slzného filmu vo vzťahu k blikajúcemu cyklu“ je k dispozícii online do v sídle časopisu .

Niektoré články o lámaní sĺz a zobrazovaní

  • „Dynamika slzného filmu s časovo závislým odparovaním, zmáčaním a medznými podmienkami toku na poli v tvare oka“, Longfei Li, RJ Braun, KL Maki, WD Henshaw, PE King-Smith, Physics of Fluids 26, 052101 2014); dva
  • „Model na zníženie vrstvy slzného filmu s osmolaritou a fluoresceínom“, RJ Braun, NR Gewecke, CG Begley, PE King-Smith a JI Siddique, Invest. Oftalmol. Sen. Sci. 55, 1133-1142, 201; dva
  • „Driven nestability of precorneal slear film vapor“, CC Peng, C Cerretani, RJ Braun a CJ Radke, Advances in Colloid and Interface Science 206, 250-264, 2014; dva
  • „Oddelenie a štruktúra slzného filmu sa študovala simultánnym videozáznamom obrazov s fluorescenčnými lipidovými vrstvami a slzným filmom“, PE King-Smith, KS Reuter, RJ Braun, JJ Nichols a KK Nichols, Invest. Oftalmol. Sen. Sci. 54, 4900-09, 2013; dva
  • „Obrázky zo slzného a trhacieho filmu sa analyzovali pomocou fluorescenčného vypnutia,“ PE King-Smith, P. Ramamoorthy, RJ Braun a JJ Nichols, Invest. Oftalmol. Sen. Sci. 54, 6003-11, 2013; dva

Niektoré články o blikaní a ochladzovaní

V poslednej dobe sa objavili nasledujúce články týkajúce sa bleskov.

  • „Tepelná transformácia a dynamika slzného filmu v priebehu viacerých okamihových cyklov“, Quan Deng, RJ Braun a TA Driscoll, Phys. Fluid 26, 071901 (2014); dva
  • „Model for slear film and eye surface temperature for partial blinking“, Quan Deng, RJ Braun, TA Driscoll a PE King-Smith, Interfacial Phenomenon and Heat Transfer 1, 357-381, 2013; dva
  • „Model pre ľudský slzný film s ohrevom vo vnútri oka“, Longfei Li a RJ Braun, Phys. Fluid 24, 062103 (2012); dva

Pokrok z druhého grantu NSF

Recenzný článok o filme sĺz - orientovaný na mechaniku tekutín

V januári 2012 sa v tlači objavil prehľadný článok o slzných filmoch vo výročnom prehľade mechaniky tekutín. „Dynamika slzného filmu“ je k dispozícii online na adrese zväzok 44 časopisu.

Nedávna diskusia o našej práci

Na workshope BIRS v decembri 2012, táto diskusia o zhrnúť niektoré z našich nedávnych prác.

Prvky tepelných modelov slzného filmu

Longfei Li publikoval prácu o matematickom modelovaní slzného filmu, ktorý zachytáva pozorované ochladenie očného povrchu počas interblinkového obdobia. Použil modely s hrubou, tenkou vrstvou alebo bez podkladu. Hustý substrát je potrebný na ochladenie očného povrchu. Longfei dokázal identifikovať optimálne tepelné vlastnosti, ktoré zodpovedajú ochladeniu pozorovanému v očiach. Príspevok na túto tému vyšiel v publikácii „Fluid Physics“ (model pre ľudský slzný film s ohrevom vo vnútri oka, Physical Fluids 24, 062103 (2012); http://dx.doi.org/10.1063/1.4723870).

Spracovanie obrazu lipidového mikroskopu

Kaijing Wang (Math major, podpora NSF REU) a Christian Paul (Civil engrg major) spolupracovali s Dr. Braunom a Driscollom na automatizácii klasifikácie obrazov z lipidového mikroskopu na Ohio State University College of Optometry. Traja optometristi (Dr. King-Smith, Nichols a Nichols) a ich kolegovia vytvorili tisíce obrázkov lipidovej vrstvy na prednej časti oka. Kaijing a Christian pracovali na použití metód zoskupovania na relatívne malom súbore obrázkov použitých v dokumente predloženom Ohio State Group. Výsledky sú veľmi povzbudivé a budú pokračovať v práci na projekte. Tento projekt bol čiastočne podporený dodatkom REU k nášmu súčasnému grantu (1022706) a grantom HHMI tu na UD.

Modely pre film Slza a interakcia povrchu oka

Jen Bruhns (QBio major, HHMI podporované) a Doug Freeman (Math major, NSF REU podporované) spolupracovali s Dr. Braunom na modeloch spojenia slzného filmu a očného povrchu pomocou rohovkovej osmózy. Model spojil slzný film s epitelom rohovky, ktorý bol pôvodne vyvinutý pre myšie oči. Po dobrom začiatku v lete sa pracuje. Tento projekt bol čiastočne podporený dodatkom REU k nášmu súčasnému grantu (1022706).

Pokrok po prvom grante NSF

Niekoľko cyklov blikania a slzného filmu

Nadstavené mriežky v 1D a 2D

1D lámací reflexKara Maki pre problém so slzným filmom vyvinula metódu nadmerného sieťovania, ktorá zahŕňa otvorenosť a relaxáciu pri otvorení, ako aj ďalšie fyziologické účinky, od Kara Maki. Účinky zahŕňajú vylepšené podmienky obmedzenia prietoku pre pretrhnutie a reflexné pretrhnutie, gravitáciu a odparenie. Kara to dala diskusia na stretnutí APS DFD v roku 2007 (a diskusia to využíva) film z 37 MB.) Tento rukopis sa objavila v dokumente „A Grid Method prežil pre štúdium slzného reflexu „V matematickej medicíne a biológii (KL Maki, RJ Braun, TA Driscoll a PE King-Smith, Math Med Biol 25, (2008) 187-214).

Spustite dynamiku 2D filmu

Kara tiež vyvinula 2D modely slzného filmu po blikaní pomocou rámu Overture; Bill Henshaw (LLNL) tomuto úsiliu výrazne pomáha. V prvom prípade sme použili mazacie rovnice pre slzný film a okrajové podmienky, ktoré určujú hrúbku filmu a medzný tlak. Táto práca sa objavili elektronicky v matematickej medicíne a biológii (dve: 10.1093/imammb/dqp023).

Implementovali sme tiež podmienky obmedzenia toku; v tejto súvislosti boli predložené niektoré predbežné práce diskusie na zasadnutí DPA 2008 DPA a inde. (Pre túto diskusiu boli použité tieto tri filmy: rozdiel hrúbky (27 MB), rozdiel hrúbky (50 MB) a rozdiel hrúbky (28 MB).) Obrázok vľavo hore sú vektory smeru prúdenia umiestnené nad veľkosťou toku; tmavšie znamená pomalší prietok. Slzové jazero sa poskytuje z hornej časovej polohy slznej žľazy a extrahuje sa v miestach bodu, ktoré sú blízko nosového okraja (rohu) na ľavom konci oblasti. Podmienky prietoku sú nezávislé od času, čo je počiatočný vzor. (Pri skutočnom záblesku je prívod a tok slznej tekutiny časovo závislý a úzko súvisí s pohybom viečka.) Väčšina prúdenia je okolo okrajov viečka.

Obrázok vpravo predstavuje rozdelenie hrúbky v čase 10, keď je do simulácie zahrnutá gravitácia. Maroon označuje hodnotu väčšiu alebo rovnú 3 mikrónom; tmavá modrá je minimálna hrúbka. Klesajúca hnedá oblasť naznačuje opuch menisku mimo okraj viečka. Za podmienok limitu prietoku, ktoré sme použili, môže kvapalina v hornom menisku prelomiť čiernu čiaru, ak je medzi bliknutiami dostatok času. Táto práca so špecifikovanými tokmi BC je súhlasiť na uverejnenie v časopise Journal of Fluid Mechanics a bude publikovaný v marci 2010.

Zmáčanie a odparovanie na rohovke v 1D

Dan Anderson a Kat Winter (vtedajší degradovaný CSUMS u Georga Masona) pracovali s doktorom Braunom na modeli slzného filmu, ktorý má mokrú odparku rohovky a slzného filmu. Model bol porovnaný s niektorými pozorovaniami in vivo uskutočnenými spoločnosťou King-Smith v štáte Ohio a zdá sa, že výber dvoch parametrov zodpovedajúcich hrúbke „suchého“ filmu a rýchlosti otvárania tenkej oblasti poskytuje rozumnú zhodu medzi touto základnou teóriou a experiment. Tento príspevok sa objavil elektronicky v časopise Mathematical Medicine and Biology (dva: 10.1093/imammb/dqp019). Diskusia, ktorá obsahuje niektoré z týchto výsledkov, je uvedená v nasledujúcej časti. Súčasťou diskusie je aj niekoľko rozšírení od Peťa Ucciferra, študenta REU v lete 09 a nezávislého študenta na jeseň 09; práca bola vykonaná ako súčasť tímu GEMS, ktorý zahŕňal postgraduálnu študentku Jiahua Tang,

Účinok tvaru rohovky

Účinok tvaru rohovky študovali R. Usha z IIT Madras, Jeff McFadden z NIST, Ewen King-Smith z OSU a Pam, Toby a ja. Substrát sa takmer vždy považuje za plochý a Bergerova téza o slznom filme z roku 1973 tento predpoklad výslovne neodôvodňuje. Výsledkom je, že neveríme, že substrát má dôležitý vplyv na dynamiku slzného filmu. Avšak popri tom som vyskúšal Ellisov model slznej tekutiny a priniesol niekoľko zaujímavých výsledkov pri tvorbe šoku na prolátovom sféroidnom substráte. mám hovorený ktorá zahŕňala tieto výsledky, ako aj konkurenciu tlaku, odparovania a gravitácie spojenej s U z Minnesoty na katedre chemického inžinierstva a materiálovej vedy. Príspevok o tomto príspevku sa objaví v časopise Journal of Mathematical Engineering.

Zachytenie pohybu očných viečok

Pani Xiaolin Yang, študentka katedry informatiky a informatiky, ktorá spolupracovala s doktorom Braunom na snímaní pohybu krytu počas automatického blesku z vysokorýchlostných digitálnych klipov s bleskami. Filmy boli vyrobené v laboratóriu MEC v rámci Oddelenia matematických vied UD za pomoci Dr. Johna Peleska. Vyvinula kód, ktorý dokáže extrahovať polynóm s najmenšími štvorcami z prerušovaných filmov, ktoré využívajú detekciu Sobelovho okraja s určitým predbežným a následným spracovaním. Táto matematická aproximácia, ktorú vygenerovala v okamihu, už bola začlenená do našich snáh o výpočet vývoja slzného filmu v dvoch rozmeroch. So spoločnosťou Braun pracoval v lete 2006 a v januári 2007. Kód bol vyvinutý v Matlabe a kód s niektorými výsledkami sa na tomto webe objaví v blízkej budúcnosti.

Pane. Peter Ucciferro (výskumný pracovník v kvantitatívnej biotechnológii) a Paul Parsons (vedecký pracovník v oblasti fyziky) boli podporení dodatkom REU k tomuto financovaniu NSF na leto 2007. Pracovali na vyhodnotení a rozšírení Xiaolinových algoritmov na zachytávanie a reprezentáciu Matematický pohyb očných viečok počas žmurknutia. Spoločnosti Ucciferro a Parsons zaznamenali niekoľko flashbackov a rozšírili softvér pre tento aspekt projektu. Jedným z aspektov ich práce bolo použitie kohútika na blokovanie oblastí okolo oka, aby bolo možné použiť viac blikajúcich filmov. Svoje výsledky prezentovali vo vynikajúcej prezentácii na katedrovom sympóziu o letnom výskume v auguste 2007.

reklama

Z virtuálnej tlačovej miestnosti APS DFD 2008 urobila spoločnosť LiveScience článok o naša práca predložené na stretnutí. Zdanlivo podobný článok sa objavil v Softpediatakmer v rovnakom čase. O našej práci sme hovorili v krátkosti zhrnutie najdôležitejších udalostí stretnutia slzného filmu a spoločnosti pre povrchové oči v roku 2007.

včas

Mnoho aspektov tohto projektu zostáva otvorených vyšetrovaniu; pripojte sa k tímu! V prípade záujmu kontaktujte Dr. Braun .

Absolventi

Skupiny fotografií

To bola skupina z leta 2015.
L až r, prvý rad: Rich, Mike, Spencer, Amy.
V zadnom rade: Christiaan, Laura, Joe, Toby, Lan.
Nezobrazené: Javed Siddique, Tony Mastroberardino.

To bola skupina z leta 2014.
L la r: Bohatí, Mike, Joe, Longfei, Toby.
Nezobrazené: Javed Siddique, Ryan Evans.

To bola skupina z leta 2013.
Zadný rad, r: Quan, Joe, Longfei, Dylan, Kevin, Ryan.
Hlavný rad, l až r: Toby, Nick, Rich, Matt, Justin.
Nezobrazené: Christian.
V ten deň sme napoludnie oslávili produktívne leto.

To bola skupina z leta 2012.
Zadný rad, l až r: Nick, Jen, Vikram, Longfei, Quan a Tianyu.
Hlavný rad, l až r: Rich, Toby, Javed, Matt, Dylan a Michael.
V ten deň som prešiel generálnou opravou v polovici leta.

To bola skupina z leta 2011.
Zadný rad, l až r: Longfei, Jen, Ricky a Quan.
Hlavný rad, l až r: Javed, Rich, Toby, Doug a Kaijing.
Nezobrazené: Christian.
V ten deň sme napoludnie oslávili produktívne leto.

To bola skupina na jar 2008.
Zadný rad, l až r: Toby, Rich a Pam.
Predný rad, l až r: Alfa, Kara a Usha.
Alfa v ten deň úspešne obhájila svoju tézu.

podpora

Tento materiál vychádza z prác podporovaných Národnou nadáciou pre vedu v rámci grantov č. 1412085, 1022706 a 0616483, ako aj Národnými inštitútmi zdravia (NEI) v rámci dotácie č. 1R01EY021794. Akékoľvek názory, zistenia a závery alebo odporúčania vyjadrené v tomto materiáli sú stanoviskami autora (autorov) a nemusia nevyhnutne odrážať názory National Science Foundation alebo NIH.

Skupina je vďačná aj za podporu lekárskeho ústavu Howarda Hughesa pre študentov, ako aj University of Delaware prostredníctvom Úradu pre výskum a zážitkové učenie a Katedry matematických vied.