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。