基于整体角膜膨胀实验对兔眼角膜参数的确定

目的角膜一般被视为非线性弹性材料,用线弹性模型刻画角膜的力学特性难免存在一定误差。本研究基于体外兔眼角膜膨胀实验,探索用分段的线弹性模型描述角膜非线性弹性行为的可行性。方法选取5只新鲜兔眼,制备附带巩膜环的角膜试件,将试件固定在自制的加压装置上,用微量注射泵给试件加压以模拟角膜随内压力的增加发生形变的过程,同时利用显微镜获取相应压力下角膜的正侧面轮廓图像。预调后,记录加载过程中压力与角膜顶点及轮廓信息。分别选取角膜内压力为7mm Hg、14 mm Hg和21 mm Hg时的角膜正侧面轮廓图像,建立具有不均匀厚度的轴对称角膜几何模型,将角膜视为各向同性不可压缩材料,在7~14 mm Hg、14~21 mm Hg和21~28 mm Hg三个眼内压范围内视角膜为线弹性材料,通过有限元方法分段模拟体外角膜膨胀实验,将模拟结果与膨胀实验角膜外轮廓线位移结果比对,确定角膜在上述压力范围内的弹性模量。结果获得的兔眼角膜在7~14 mm Hg、14~21 mm Hg和21~28 mm Hg的弹性模量分别为(0.73±0.16)MPa、(2.20±0.43)MPa和(3.03±0.37)MPa。此结果与文献结果基本一致。结论用分段的线弹性模型近似描述角膜非线性弹性行为的方法是可行的。     

基于膨隆实验的血管非线性力学特性确定方法

目的基于实验测试和数值模拟结果,建立反方法确定血管的非线性力学特性。方法采用自行设计的实验装置,对血管进行压力加载,获取血管膨隆的实验数据;假设血管材料特性符合超弹性Ogden模型,建立血管膨隆的有限元模型,然后结合实测数据及数值模拟结果,利用优化算法建立反方法确定血管的力学特性。结果得到了描述兔腹主动脉非线性力学特性的Ogden模型一阶和二阶的材料参数,其中一阶Ogden模型参数α=10.86±1.98。经验证兔腹主动脉的力学特性可用超弹性力学模型描述。结论基于实验测试和数值模拟方法建立的反方法可用来识别血管的非线性力学特性。     

基于超声压痕技术的兔眼角膜生物力学特性

目的利用超声压痕技术探索兔眼角膜的生物力学特性。方法选取7月龄新西兰白兔眼球7只,制作完整角膜试样并固定于人工前房上。用微量注射泵给人工前房注水改变前房内的压力,并用压力传感器测量;在不同前房压力状态下,利用超声压痕设备在角膜顶点位置进行压痕实验,获得力-位移曲线。研究角膜力学参数(弹性模量、滞回量等)与前房压力的关系。结果由角膜压痕实验所得的力-位移曲线呈现非线性特点。前房内压力越大,角膜的力-位移曲线越陡峭。兔眼角膜的弹性模量随前房压力升高而增大,在前房压力为7～45 mm Hg(1 mm Hg=0. 133 k Pa)范围内,其数值范围为0. 30～1. 55 MPa。随前房压力增大,角膜滞回量呈现线性上升趋势。结论基于超声压痕技术获得的兔眼角膜弹性模量随前房压力呈线性增大,滞回量等角膜黏性特性参数与前房压力也相关。     

基于快速加卸载的单轴拉伸识别屈光术后兔角膜的生物力学特性

为了认识行角膜切削手术后兔眼角膜生物力学特性随修复时间如何变化,本研究选取21只健康成年兔,左眼作为实验眼,右眼作为对照眼,进行对比实验。首先,对所有兔的左眼采用板层刀移除角膜前表面部分组织（原角膜厚度的30%～50%）,作为模拟角膜屈光手术的动物模型。其次,将实验兔分别饲养1个月、3个月、6个月后处死,利用其体外角膜制作条状试样,进行加卸载速率平均约为0.16 mm/s的单轴拉伸实验;最后,利用黏—超弹性本构模型,对加卸载数据进行拟合。结果显示,模拟手术后1个月、3个月,实验眼与对照眼角膜的黏弹性参数差异具有统计学意义;术后3个月,实验眼角膜与对照眼角膜,在应变水平分别为0.02、0.05时,其切向模量差异具有统计学意义;术后6个月组的实验眼角膜与对照眼角膜,生物力学参数差异无统计学意义。上述结果表明,与对照眼相比,实验眼角膜生物力学特性随术后时间有所变化,术后3个月实验眼与对照眼之间角膜的切向模量的比值增大,随后减小;这为基于临床上获取的快速测试数据认识角膜屈光手术术后角膜生物力学特性奠定了前期基础。     

在体兔眼虹膜材料模型的确定

【摘 要】 目的:确定适合表征在体虹膜力学行为的材料模型。 方法:基于在体动物实验,建立眼前节有限元模型。假设虹膜材料分别为线弹性模型、Neo-Hookean模型和二阶Ogden模型,参考相应文献,设定材料参数范围,计算对应的虹膜特征点位移。基于在体实验的测量结果,利用目标函数,比较不同模型间的差异。 结果:二阶Ogden模型对应的目标函数的最小值和平均值均最小,Neo-Hookean模型次之,线弹性模型的最大。 结论:3种模型相比,二阶Ogden模型最适合用于描述在体虹膜的力学行为。     

膨胀试验测定猪眼角膜生物力学参数的研究

目的 通过膨胀试验测定猪眼角膜的非线性应力/应变关系,研究猪眼角膜弹性模量和眼内压之间的关系。方法 选取新鲜猪眼11只,剪下附带4~5mm宽度巩膜环的角膜,采取胶水黏附联合机械固定方式将猪眼角膜固定于自制的施压装置,缓慢逐步增加液压,液压范围：25mmH2O(1.8375mmHg) ~ 1000mmH2O (73.5mmHg),激光位移计记录角膜前表面顶点的前突位移量,根据板壳理论推导公式计算猪眼角膜的生物力学参数,包括应力、应变及弹性模量。结果 猪眼角膜前突位移量同眼内压的关系及应力/应变均呈指数函数关系,弹性模量与眼内压呈线性关系。结论 膨胀法测量猪眼角膜的弹性模量具有较好的重复性和精确性,此方法所测得的弹性模量可用于后期屈光手术模型的建立、人工角膜与角膜接触镜设计及其它方面的研究。     

基于超声成像的眼压非接触测量方法

目的 目前市场上主流眼压测量设备以接触式和刺激性激励为主,使用过程中极易给患者带来不适,更有甚者会导致角膜感染。为了解决这一问题,提出一种超声成像眼压非接触式测量方法。方法 对该方法进行有限元分析与实验验证,得到角膜形变仿真计算结果,制作模拟眼并搭建眼压测量实验系统,建立眼压、角膜形变与压力的数学模型,并对该模型进行准确性和重复性验证。结果 在某一眼压下,角膜的压平直径和顶点位移分别与压力存在幂函数与线性关系;在恒定压力下,压平直径和顶点位移均与眼压存在幂函数关系,可作为眼压测量指标。通过该方法测得的眼压平均相对误差在8%以下,相对平均偏差在9%以下,重测信度均大于0.9。结论 该方法测量结果准确,重复性较好。研究结果为眼压的非接触测量提供一种有效途径,具有较好的应用前景。     

离体狐眼外肌被动行为的超弹性分析

目的确定眼外肌的Ogden超弹性模型参数剪切模量(μ)和曲率(α),通过数值模拟为临床眼外肌手术提供理论依据。方法通过单轴拉伸实验测试离体狐眼外肌的被动行为,并用一阶Ogden超弹性模型及ABAQUS软件对其进行超弹性分析。结果实验结果表明,狐眼外肌的被动行为是非线性的。获得了相应的超弹性参数值,其中μ=(16.57±3.76)kPa,α=8.16±1.63。当应变大于6%时,一阶Ogden模型的计算结果与实验结果之间没有显著性差异(P0.05)。计算结果与数值模拟结果都能很好地拟合实验结果。结论所确定的超弹性参数可作为狐眼外肌数值建模的输入量。     

兔眼准分子激光原位角膜磨镶术后角膜扩张的研究

在离体状态下研究兔眼角膜在不同厚度与眼压下的前凸变化。健康新西兰大白兔30眼,分成3组,1组：对照组,未切削眼;2组：切削原角膜厚度的1/3,3组：切削原角膜厚度的1/2。固定角膜并对角膜内表面加压。利用三维激光扫描仪测量不同压力下各角膜前凸位移量,并对其进行方差分析;建立正常兔眼角膜有限元模型,由实验数据反推弹性模量,并分析各组模型的Mise应力分布。结果表明：低压下,第3组与1、2组比较,差异均有统计学意义（P〈0.05）;弹性模量随切削量的增加而增加;应力分布变化与角膜厚度相关。说明：准分子激光术后的角膜扩张与角膜力学性能的改变有关。角膜扩张与厚度有关,角膜厚度变薄到一定程度,角膜前凸明显,1/2厚度可能是临界值。因此,准分子激光原位角膜磨镶术预留剩余角膜基质床的厚度不小于原始角膜厚度的1/2较安全,同时应将眼压维持在相对较低的水平。     

角膜胶原交联后应力重分布的有限元研究

目的利用有限元的方法,探索角膜胶原交联手术后基质层中应力再分布的规律。方法通过提取正常兔眼角膜OCT图像的轮廓,建立轴对称的分区分层几何模型,赋予几何模型不同分布规律的弹性模量,探究交联后局部力学性质改变对于应力在角膜中再分布规律的影响。结果交联导致的力学性质的改变对于角膜基质层中应力的分布有显著影响,交联模型中央交联区域及交界区域前基质层的应力显著上升,比非交联模型提高20%～40%,后基质层的应力明显下降,比非交联模型降低10%～15%。结论交联术后角膜中央区域力学性质增强会改变基质层内应力分布的规律,使得原有应力沿角膜深度方向和沿角膜中央向边缘方向近似线性递增的规律消失,应力在深度方向的分布更加均匀。     

喷气试验中角膜生物力学效应影响因素的有限元分析

目的:研究喷气试验中眼内压、喷气压力以及巩膜材料对角膜生物力学效应的影响。方法:基于全眼三维模型及轴对称的喷气模型进行有限元分析,根据角膜前表面位移云图结果,结合曲面拟合等方法,分析角膜形态学参数变化,定量分析眼内压、喷气压力以及巩膜材料对角膜生物力学效应的影响。结果:当喷气压力峰值以及巩膜刚度一定,改变眼内压时,眼内压为24 mmHg相对于12 mmHg时的最大凹陷角膜顶端位移减少13%,角膜前表面反向曲率半径增加7.3%;眼内压以及巩膜刚度一定,改变喷气压力时,喷气压力峰值为60 kPa相对于20 kPa时的最大凹陷角膜顶端位移增加2.1倍,角膜前表面反向曲率半径减小0.68倍;眼内压以及喷气压力峰值一定,巩膜刚度为基准3倍相对于1/3倍时的最大凹陷角膜顶端位移减少26.8%。结论:角膜形变是角膜生物力学特性的反映,是由眼内压、角膜与巩膜材料以及外力作用共同决定,当其中任一参数发生变化,则影响角膜的生物力学效应。     

Orbscan Ⅱ眼前节分析系统和Pentacam眼前节分析系统测量屈光手术前后角膜屈光力的差异

背景：OrbscanⅡ眼前节分析系统和Pentacam眼前节分析系统均能对角膜前后表面屈光力进行测量,但两者结果的一致性、精确性尚无定论。 目的：利用2种不同眼前节分析系统对屈光手术前后的角膜前后表面屈光力进行测量,分析2种仪器的可靠性,及角膜屈光手术对角膜后表面形态的影响。 方法：纳入2010-02/04在广东省人民医院屈光手术中心连续就诊的近视患者69例患者(136眼),行准分子激光原位角膜磨镶33例65眼和准分子激光上皮下角膜磨镶36例71眼,比较Orbscan Ⅱ眼前节分析系统和Pentacam眼前节分析系统检测不同手术方法的角膜前后表面3 mm平均轴向屈光力和的测量值。 结果与结论：屈光手术前后,2种仪器前后表面屈光力测量值的差异有显著性意义。后表面屈光力的OrbscanⅡ眼前节分析系统测量值在术后均变小,而Pentacam眼前节分析系统测量值无显著改变。OrbscanⅡ眼前节分析系统测量的后表面屈光力变化值与残余基质层厚度存在线性相关。提示2种仪器的测量结果不能相互替代使用。后表面屈光力,在屈光手术前Pentacam眼前节分析系统测量值较小,但在屈光手术后则相反,Pentacam眼前节分析系统并未发现OrbscanⅡ眼前节分析系统测量出的术后后表面前突。     

顿挫期圆锥角膜拟锥体参数与角膜动力学响应参数的关系

目的 探索圆锥角膜拟锥体的中心位置和力学性质对角膜动力学响应参数的影响。方法 基于90例顿挫期圆锥角膜(forme fruste keratoconus, FFKC)患者三维眼前节分析诊断系统给出的角膜形态数据,用锥体自动获取方法确定其拟锥体参数。依据所得拟锥体中心位置选取两组(水平组21例,下方组20例),分析组间角膜动力学响应(dynamics corneal response, DCR)参数的差异。基于健康眼球几何数据构建具有3种不同锥体位置的圆锥角膜有限元模型,改变锥体区域的力学参数,计算给出在空气脉冲作用下DCR参数的模拟结果,用于研究角膜锥体区域的位置和力学参数同DCR参数的关系。结果 FFKC的拟锥体中心位置不同,在DCR参数中,最大压陷曲率半径(radius)、最大凹陷曲率(maximum inverse radius, MIR)和积分半径(integration radius, IR)存在统计学差异。当FFKC拟锥体中心位于角膜旁中心区域时,只有与拟锥体区域呈中心对称的区域的角膜厚度存在统计学差异。有限元模拟结果显示,锥体区域位于角膜中心时,角膜顶点最大位移改变量最大...     

离体兔眼实验的建立及其初步评价

目的 建立离体兔眼实验方法,评价此实验的预测力和可靠性.方法 参照欧洲替代方法验证中心推荐的离体兔眼实验方法并结合具体条件,建立适合本实验室的离体兔眼实验方法.同步采用离体兔眼实验和兔眼刺激实验对26种受试物的眼刺激性进行检测,对2种实验分级结果的一致性和可靠性进行统计分析.结果 离体兔眼实验对26种受试物的眼刺激性分...     

一种新型兔胫骨在体力学加载模型的构建

目的建立一种新型兔胫骨在体力学加载模型,为组织工程支架原位成骨的实验研究提供依据。方法 6个月龄新西兰兔10只,雌雄不限,体质量2.5~3.0kg。采用新西兰兔制备直径3.2mm的胫骨孔状缺损,植入组织工程支架材料,并于缺损两端约1.4cm处行克氏针穿刺术,用于施加压缩载荷;选择1只兔胫骨标本进行Micro-CT断层扫描,采用有限元Mimics 10.01软件建立仿真模型,于上位克氏针两端施加压缩应变(ε1)0~5 000με,计算缺损部位整体应变ε2,拟合ε1-ε2关系曲线。术后10d处死3只实验动物,取材手术侧胫骨,进行离体标本加载实验,验证有限元分析的结果;术后2周对其余实验动物术侧胫骨施加正弦压缩载荷(10Hz,1000με,10min/3d),持续2周,检测动物模型的可行性。结果有限元分析结果可以为在体加载提供数据支持,标本实验验证了有限元分析的可靠性;参照有限元结果,该在体加载模型可以准确地控制加载参数,并且动物实验表明,该模型制备稳定,动物损伤较轻,具有大规模开展实验的可行性。结论通过有限元建模与标本实验相结合是建立动物实验模型的一种有效手段,在体加载模型能够为力学因素干预组织工程支架原位成骨的相关实验研究提供支持。     

在角膜磨镶术中局部在创伤后组解剖引导激光治疗角膜的不规则

目的　为了评价在角膜磨镶术 (L asik)中局部解剖引导激光的预测性和安全性以治疗角膜的不规则。设计 :预期的 ,无比较性的干预病例群。2 7例患者 (2 9只眼 )手术后角膜不规则者 ,将其分面 4个亚群 ,(角膜成行术后 ,6只眼 ;创伤后 ,6只眼 ;PRK/L asik术后带有分散或小剥离的 ,11只眼 ;PRK/L asik术后带有中心岛的 ,6只眼 )。L asik被操作用于自动角膜成行和视紫质再生 117C点细察激光 ,个别的剥离图被计算在轴半径基础上的屈曲度资料包含角膜分析系统。角膜局部解剖图的改变 ,患者满意度 ,明显的景象折射 ,和手术后 12个月的视觉敏锐度…     

降眼压对高度近视准分子激光原位磨镶术后屈光回退影响的临床研究

目的 探讨降眼压药物-卡替洛尔滴眼液治疗高度近视LASIK术后屈光回退的疗效.方法 将高度近视LASIK手术后屈光回退患者60例(114眼),随机分为2组,治疗组30例(58眼)行术后使用卡替洛尔眼液治疗;对照组30例(56眼)予常规治疗,收集两组1月、6个月和1年的裸眼视力(UCVA)、最佳矫正视力(BSCVA)、屈光度、角膜前表面曲率、眼压值变化进行分析.术后平均随访时间12个月.结果 治疗组中正常术眼50只眼(86.1%),回退术眼8只眼(13.9%) ; 对照组中正常术眼35只眼(62.5%),回退术眼21只眼(37.5%);两组比较差异有非常显著意义(P<0.01).治疗后1个月,平均视力:治疗组为1.03±0.16,对照组为0.86±0.13;平均屈光度;治疗组为(-0.57±0.63)D,对照组为(-1.15±0.62)D,角膜前表面曲率:治疗组为(37.14±1.83)D,对照组为(37.67±1.73)D;眼压:治疗组平均为(11.14±1.60)mmHg,对照组平均为(11.84±1.91)mmHg,两组比较差异均具有非常显著意义(P<0.01).术后1a随访,平均视力:治疗组为1.03±0.16,对照组为0.86±0.13;平均屈光度,治疗组为(-1.05±0.63)D,对照组为(-1.25±0.63)D ;角膜前表面曲率:治疗组为(37.58±1.76)D,对照组为(38.08±1.31)D;眼压:治疗组平均为(11.19±1.76)mmHg,对照组平均为(11.20±1.61)mmHg,两组比较差异均无统计学意义(P>0.05).结论 降眼压药物-卡替洛尔眼液对高度近视LASIK术后视力及屈光回退具有显著疗效.但停药后屈光回退仍可再次发生.     

延续护理模式对角膜屈光术后用药依从性的研究

目的 探讨延续护理模式对角膜屈光手术患者术后用药依从性的影响。方法 选择在陆军军医大学第三附属医院眼科行角膜屈光不正矫正手术患者90例（180眼）,随机分为对照组和实验组,每组45例（90眼）患者。对照组采用常规护理模式,实验组在对照组的基础上采用延续护理模式进行术后用药护理干预,比较两组患者角膜屈光术后用药依从性、用药知识知晓率及护理满意度。结果 实验组患者用药依从性、用药知识知晓率、护理满意度分别为91.10%、93.70%、95.60%,均高于对照组的75.60%、73.30%、80.00%,差异有统计学意义（P＜0.05）。结论 对角膜屈光术后用药患者给予延续护理,可明显提高角膜屈光手术患者用药依从性、知晓率与满意度。     

基于自适应响应面法的脂肪组织材料参数反求

不同文献中的脂肪组织材料参数相差很大,人体有限元模型中脂肪组织的生物仿真度有待提高。本研究构建了脂肪组织压缩试验有限元模型,采用Ogden超弹性材料本构并进行筛选试验设计,确定其各个因子对目标响应的影响程度,选择Ogden系数与剪切松弛模量两项对目标响应影响较大的参数作为反求目标。利用有限元方法与优化策略相结合,基于自适应响应面法对脂肪组织的材料参数进行反求,将反求得到的材料参数应用于仿真中,得到仿真曲线与实验曲线的相关系数为0.98876。研究结果表明,应用基于反求策略得到的材料参数输出的仿真曲线与实验曲线高度吻合,在仿真中采用该反求方法获得的脂肪组织材料参数具有更高的生物仿真度。     

角膜黏弹性对喷气试验的影响

目的 探索不同条件下角膜黏弹性在喷气试验中的作用。方法 基于患者角膜地形图数据构建个性化全眼模型,加载喷气模型,分析不同条件下线弹性和黏弹性角膜材料喷气试验结果的差异。结果 在角膜刚度、眼内压、巩膜刚度都相同的情况下,线弹性材料的角膜顶点最大位移比黏弹性材料小0.01～0.03 mm;当角膜刚度和巩膜刚度一定,眼内压从12 mmHg增大到24 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)时,线弹性材料的角膜顶点最大位移绝对值的下降速率比黏弹性材料慢0.9μm/mmHg;当角膜刚度和眼内压一定,巩膜刚度从1.24 MPa变化到9.92 MPa时,线弹性材料的角膜顶点最大位移绝对值的下降速率比黏弹性材料慢1.1μm/MPa;当巩膜刚度和眼内压一定,角膜刚度0.827 MPa变化到2.790 MPa时,线弹性材料的角膜顶点最大位移绝对值的下降速率比黏弹性材料慢8μm/MPa。结论 喷气试验中的角膜顶点位移主要由角膜组织的弹性驱动,角膜黏弹性在喷气试验中的作用不明显。在临床上采用喷气法评估角膜生物力学响应时,可忽略角膜黏弹性影响。