Application of texture analysis in tear film surface assessment based on videokeratoscopy

PurposeVideokeratoscopy images can be used for the non-invasive assessment of the tear film. In this work the applicability of an image processing technique, textural-analysis, for the assessment of the tear film in Placido disc images has been investigated.MethodsIn the presence of tear film thinning/break-up, the reflected pattern from the videokeratoscope is disturbed in the region of tear film disruption. Thus, the Placido pattern carries information about the stability of the underlying tear film. By characterizing the pattern regularity, the tear film quality can be inferred. In this paper, a textural features approach is used to process the Placido images. This method provides a set of texture features from which an estimate of the tear film quality can be obtained. The method is tested for the detection of dry eye in a retrospective dataset from 34 subjects (22-normal and 12-dry eye), with measurements taken under suppressed blinking conditions.ResultsTo assess the capability of each texture-feature to discriminate dry eye from normal subjects, the receiver operating curve (ROC) was calculated and the area under the curve (AUC), specificity and sensitivity extracted. For the different features examined, the AUC value ranged from 0.77 to 0.82, while the sensitivity typically showed values above 0.9 and the specificity showed values around 0.6. Overall, the estimated ROCs indicate that the proposed technique provides good discrimination performance.ConclusionsTexture analysis of videokeratoscopy images is applicable to study tear film anomalies in dry eye subjects. The proposed technique appears to have demonstrated its clinical relevance and utility.

ResumenObjetivoPueden utilizarse las imágenes del videoqueratoscopio para la evaluación no invasiva de la película lagrimal. En este trabajo se ha investigado la capacidad de aplicación de una técnica de procesamiento de imágenes, análisis de la textura, para evaluar la película lagrimal en las imágenes del disco de Placido.MétodosEn presencia del adelgazamiento/rotura de la película lagrimal, el patrón reflejado por el videoqueratoscopio se altera en la región de la alteración de la película lagrimal. Por ello, el patrón de Placido aporta información acerca de la estabilidad de la película lagrimal subyacente. Al caracterizar la regularidad del patrón, puede inferirse la calidad de la película lagrimal. En este trabajo se utiliza la evaluación de las características de la textura para procesar las imágenes del disco de Placido. Este método aporta un conjunto de características de textura, a partir del cual puede obtenerse una estimación de la calidad de la película lagrimal. El método se probó para detectar el ojo seco en una base de datos retrospectiva que incluía a 34 pacientes (22 normales, y 12 con ojo seco), realizándose las mediciones suprimiendo el parpadeo.ResultadosPara evaluar la capacidad de cada parámetro de textura para discriminar entre el ojo seco y los pacientes normales, se calculó la curva operativa del receptor (ROC), extrayéndose el área bajo la curva (AUC), la especificidad y la sensibilidad. Para las diferentes características examinadas, el valor del AUC osciló entre 0,77 y 0,82, mientras que la sensibilidad mostró normalmente valores superiores a 0,9, y la especificidad reflejó unos valores cercanos a 0,6. Generalmente, las ROC estimadas indican que la técnica propuesta aporta un buen rendimiento discriminatorio.ConclusionesEl análisis de la textura mediante la imagen del videoqueratoscopio es aplicable al estudio de anomalías de la película lagrimal en pacientes con ojo seco. La técnica propuesta parece haber demostrado su relevancia y utilidad clínicas.