Published May 17, 2022 | Version v1
Publication Open

Finite Element Analysis of Cornea and Lid Wiper during Blink, with and without Contact Lens

Creators

  • 1. Manipal Academy of Higher Education
  • 2. Kasturba Medical College, Manipal

Description

Ocular surface disorders such as Lid Wiper Epitheliopathy (LWE), Superior Epithelial Arcuate Lesion (SEAL), and contact lens-induced Limbal Stem Cell Deficiency (LSCD) as well as Superior Limbic Keratoconjunctivitis (SLK) affect one's quality of life. Hence, it is imperative to investigate the underlying causes of these ocular surface disorders. During blink, the undersurface of the eyelid tends to interact with the cornea and the conjunctiva. The presence of a contact lens can add to the biomechanical frictional changes on these surfaces. To estimate these changes with and without a contact lens, a finite element model (FEM) of the eyelid wiper, eyeball, and contact lens was developed using COMSOL Multiphysics. Biomechanical properties such as von Mises stress (VMS) and displacement were calculated. Our study concluded that (a) maximum VMS was observed in the lid wiper in the absence of contact lens in the eye and (b) maximum VMS was observed in the superior 1.3 mm of the cornea in the presence of the contact lens in the eye. Thus, the development of friction-induced ocular surface disorders such as LWE, SLK, SEAL, and LSCD could be attributed to increased VMS. FEA is a useful simulation tool that helps us to understand the effect of blink on a normal eye with and without CL.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تؤثر اضطرابات سطح العين مثل اعتلال ظهارة ممسحة الجفن والآفة المقوسة الظهارية العلوية ونقص الخلايا الجذعية الطرفية الناجم عن العدسات اللاصقة وكذلك التهاب القرنية والملتحمة الحوفي العلوي على جودة حياة المرء. وبالتالي، من الضروري التحقيق في الأسباب الكامنة وراء اضطرابات سطح العين هذه. أثناء الوميض، يميل السطح السفلي للجفن إلى التفاعل مع القرنية والملتحمة. يمكن أن يضيف وجود عدسة لاصقة إلى التغيرات الاحتكاكية الميكانيكية الحيوية على هذه الأسطح. لتقدير هذه التغييرات باستخدام العدسات اللاصقة وبدونها، تم تطوير نموذج العناصر المحدودة (FEM) لممسحة الجفن ومقلة العين والعدسات اللاصقة باستخدام COMSOL Multiphysics. تم حساب الخصائص الميكانيكية الحيوية مثل إجهاد فون ميزس (VMS) والإزاحة. خلصت دراستنا إلى أنه (أ) لوحظ الحد الأقصى من الأجهزة الافتراضية في ممسحة الجفن في غياب العدسات اللاصقة في العين و (ب) لوحظ الحد الأقصى من الأجهزة الافتراضية في الجزء العلوي 1.3 مم من القرنية في وجود العدسات اللاصقة في العين. وبالتالي، يمكن أن يعزى تطور اضطرابات سطح العين الناجمة عن الاحتكاك مثل LWE و SLK و SEAL و LSCD إلى زيادة VMS. FEA هي أداة محاكاة مفيدة تساعدنا على فهم تأثير الوميض على العين الطبيعية مع وبدون CL.

Translated Description (French)

Les troubles de la surface oculaire tels que l'épithéliopathie de l'essuie-glace du couvercle (LWE), la lésion épithéliale arquée supérieure (SEAL) et la déficience en cellules souches limbiques induite par les lentilles de contact (LSCD) ainsi que la kératoconjonctivite limbique supérieure (SLK) affectent la qualité de vie. Par conséquent, il est impératif d'étudier les causes sous-jacentes de ces troubles de la surface oculaire. Pendant le clignement, la surface inférieure de la paupière a tendance à interagir avec la cornée et la conjonctive. La présence d'une lentille de contact peut ajouter aux changements de frottement biomécaniques sur ces surfaces. Pour estimer ces changements avec et sans lentille de contact, un modèle par éléments finis (MEF) du balai de paupière, du globe oculaire et de la lentille de contact a été développé à l'aide de COMSOL Multiphysics. Les propriétés biomécaniques telles que la contrainte de von Mises (VMS) et le déplacement ont été calculées. Notre étude a conclu que (a) le maximum de VMS a été observé dans l'essuie-glace du couvercle en l'absence de lentille de contact dans l'œil et (b) le maximum de VMS a été observé dans le 1,3 mm supérieur de la cornée en présence de la lentille de contact dans l'œil. Ainsi, le développement de troubles de la surface oculaire induits par le frottement tels que LWE, SLK, SEAL et LSCD pourrait être attribué à une augmentation DES VM. FEA est un outil de simulation utile qui nous aide à comprendre l'effet du clignement des yeux sur un œil normal avec et sans CL.

Translated Description (Spanish)

Los trastornos de la superficie ocular como la epiteliopatía del limpiaparabrisas (LWE), la lesión arqueada epitelial superior (SEAL) y la deficiencia de células madre limbares (LSCD) inducida por lentes de contacto, así como la queratoconjuntivitis límbica superior (SLK) afectan la calidad de vida. Por lo tanto, es imperativo investigar las causas subyacentes de estos trastornos de la superficie ocular. Durante el parpadeo, la superficie inferior del párpado tiende a interactuar con la córnea y la conjuntiva. La presencia de una lente de contacto puede aumentar los cambios de fricción biomecánicos en estas superficies. Para estimar estos cambios con y sin una lente de contacto, se desarrolló un modelo de elementos finitos (FEM) del limpiapárpados, el globo ocular y la lente de contacto utilizando COMSOL Multiphysics. Se calcularon propiedades biomecánicas como la tensión de von Mises (VMS) y el desplazamiento. Nuestro estudio concluyó que (a) se observó un VMS máximo en el limpiador del párpado en ausencia de lentes de contacto en el ojo y (b) se observó un VMS máximo en los 1,3 mm superiores de la córnea en presencia de la lente de contacto en el ojo. Por lo tanto, el desarrollo de trastornos de la superficie ocular inducidos por la fricción, como LWE, SLK, SEAL y LSCD, podría atribuirse al aumento de VMS. Fea es una herramienta de simulación útil que nos ayuda a comprender el efecto del parpadeo en un ojo normal con y sin CL.

Files

7930334.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:eae96a702ae86a2d9bd1d2bee6eeaea4
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل العناصر المحدودة لممسحة القرنية والجفن أثناء الوميض، مع أو بدون عدسات لاصقة
Translated title (French)
Analyse par éléments finis de la cornée et de l'essuie-glace pendant le clignotement, avec et sans lentille de contact
Translated title (Spanish)
Análisis de elementos finitos de la córnea y el limpiaparabrisas durante el parpadeo, con y sin lentes de contacto

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4280550778
DOI
10.1155/2022/7930334

Is supplement to
https://openalex.org/W44611588 (Other)
https://openalex.org/W3140975096 (Other)
https://openalex.org/W3034954687 (Other)
https://openalex.org/W3023955758 (Other)
https://openalex.org/W2626948903 (Other)
https://openalex.org/W2399649448 (Other)
https://openalex.org/W2300786168 (Other)
https://openalex.org/W2037848115 (Other)
https://openalex.org/W1966446404 (Other)
https://openalex.org/W122829529 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1192075196
  • https://openalex.org/W1436740863
  • https://openalex.org/W1519757982
  • https://openalex.org/W1526934657
  • https://openalex.org/W1566306587
  • https://openalex.org/W165927341
  • https://openalex.org/W1924131645
  • https://openalex.org/W1967827620
  • https://openalex.org/W1980011029
  • https://openalex.org/W1982537788
  • https://openalex.org/W1982934791
  • https://openalex.org/W1984570653
  • https://openalex.org/W1985754797
  • https://openalex.org/W1998057288
  • https://openalex.org/W2003938537
  • https://openalex.org/W2008692989
  • https://openalex.org/W2024574328
  • https://openalex.org/W2027358475
  • https://openalex.org/W2030812875
  • https://openalex.org/W2034126085
  • https://openalex.org/W2035685397
  • https://openalex.org/W2036492878
  • https://openalex.org/W2037331703
  • https://openalex.org/W2042252155
  • https://openalex.org/W2042711518
  • https://openalex.org/W2056476025
  • https://openalex.org/W2058437325
  • https://openalex.org/W2058600027
  • https://openalex.org/W2058743198
  • https://openalex.org/W2063248639
  • https://openalex.org/W2066080189
  • https://openalex.org/W2085795038
  • https://openalex.org/W2086031967
  • https://openalex.org/W2087398606
  • https://openalex.org/W2094801969
  • https://openalex.org/W2104787392
  • https://openalex.org/W2124436197
  • https://openalex.org/W2128182242
  • https://openalex.org/W2129494071
  • https://openalex.org/W2129640308
  • https://openalex.org/W2133147905
  • https://openalex.org/W2133536037
  • https://openalex.org/W2143163610
  • https://openalex.org/W2150724720
  • https://openalex.org/W2156821909
  • https://openalex.org/W2158925109
  • https://openalex.org/W2159527297
  • https://openalex.org/W2164233637
  • https://openalex.org/W2164344921
  • https://openalex.org/W2166369290
  • https://openalex.org/W2293098069
  • https://openalex.org/W2313430595
  • https://openalex.org/W2335017466
  • https://openalex.org/W2401479208
  • https://openalex.org/W2411199776
  • https://openalex.org/W2423904983
  • https://openalex.org/W2496974540
  • https://openalex.org/W2502496616
  • https://openalex.org/W2521407186
  • https://openalex.org/W2548437510
  • https://openalex.org/W2553911296
  • https://openalex.org/W2592759155
  • https://openalex.org/W2737787547
  • https://openalex.org/W2765184756
  • https://openalex.org/W2792012938
  • https://openalex.org/W2796007524
  • https://openalex.org/W2799911331
  • https://openalex.org/W2886756225
  • https://openalex.org/W2905260434
  • https://openalex.org/W2979632592
  • https://openalex.org/W2981103791
  • https://openalex.org/W3000850807
  • https://openalex.org/W3015788969
  • https://openalex.org/W3037116206
  • https://openalex.org/W3120774879
  • https://openalex.org/W39259634
  • https://openalex.org/W4206123864
  • https://openalex.org/W4280550778
  • https://openalex.org/W82709471
  • https://openalex.org/W981126039