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23 de julio de 2024
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Fluid-Structure Interaction Based Algorithms for IOP and Corneal Material Behavior

Publicado en: Frontiers In Bioengineering And Biotechnology. 8 - 2020-01-01 8(), DOI: 10.3389/fbioe.2020.00970

Autores:

Maklad O; Eliasy A; Chen K-J; Wang J; Abass A; Lopes BT; Theofilis V; Elsheikh A
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Afiliaciones

Eye Hospital and The Institution of Ocular Biomechanics; Wenzhou Medical University; Wenzhou; China - Autor o Coautor
School of Engineering; University of Liverpool; Liverpool; United Kingdom - Autor o Coautor
School of Engineering; University of Liverpool; Liverpool; United Kingdom; Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering; Beihang University; Beijing; China; NIHR Biomedical Research Centre for Ophthalmology; Moorfields Eye Hospital NHS Fo - Autor o Coautor
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Resumen

Purpose: This paper presents and clinically validates two algorithms for estimating intraocular pressure (IOP) and corneal material behavior using numerical models that consider the fluid-structure interaction between the cornea and the air-puff used in non-contact tonometry. Methods: A novel multi-physics fluid-structure interaction model of the air-puff test was employed in a parametric numerical study simulating human eyes under air-puff pressure with a wide range of central corneal thickness (CCT = 445–645 μm), curvature (R = 7.4–8.4 mm), material stiffness and IOP (10–25 mmHg). Models were internally loaded with IOP using a fluid cavity, then externally with air-puff loading simulated using a turbulent computational fluid dynamics model. Corneal dynamic response parameters were extracted and used in development of two algorithms for IOP and corneal material behavior; fIOP and fSSI, respectively. The two algorithms were validated against clinical corneal dynamic response parameters for 476 healthy participants. The predictions of IOP and corneal material behavior were tested on how they varied with CCT, R, and age. Results: The present study produced a biomechanically corrected estimation of intraocular pressure (fIOP) and a corneal material stiffness parameter or Stress-Strain Index (fSSI), both of which showed no significant correlation with R (p > 0.05) and CCT (p > 0.05). Further, fIOP had no significant correlation with age (p > 0.05), while fSSI was significantly correlated with age (p = 0.001), which was found earlier to be strongly correlated with material stiffness. Conclusion: The present study introduced two novel algorithms for estimating IOP and biomechanical material behavior of healthy corneas in-vivo. Consideration of the fluid structure interaction between the cornea and the air puff of non-contact tonometry in developing these algorithms led to improvements in performance compared with bIOP and SSI. © Copyright © 2020 Maklad, Eliasy, Chen, Wang, Abass, Lopes, Theofilis and Elsheikh.
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Palabras clave

AirBiomechanicsCentral corneal thicknessComputational fluid dynamicsComputational fluid dynamics modelingCorneaCorneal material behaviorDynamic responseFluid cavitiesFluid structure interactionFluid-structure interaction (fsi)Intra ocular pressureIntraocular pressureMaterial behaviorMaterial stiffnessMercury compoundsNovel algorithmNumerical methodsOcular biomechanicsParameter estimationResponse parametersStiffness

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Frontiers In Bioengineering And Biotechnology debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2020, se encontraba en la posición 12/72, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Multidisciplinary Sciences.

Independientemente del impacto esperado determinado por el canal de difusión, es importante destacar el impacto real observado de la propia aportación.

Según las diferentes agencias de indexación, el número de citas acumuladas por esta publicación hasta la fecha 2025-12-22:

  • Scopus: 15
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-12-22:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 21.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 21 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 2.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 3 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: China; United Kingdom.

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