【摘 要】
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角膜生物力学特性的改变往往预示着角膜疾病的发生,医生根据角膜生物力学响应可以做出临床诊断。喷气法无创测量角膜生物力学响应,具有较高安全性,但测量时角膜生物力学响应是眼组织力学特性和眼内压等综合作用的结果,仪器给出的信息不足以评估单独因素的影响。本文使用有限元方法模拟喷气试验,探索角膜生物力学响应的影响因素,为临床诊断和治疗提供指导。研究结果如下:（1）基于Gullstrand光学眼模型和流固耦合技
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角膜生物力学特性的改变往往预示着角膜疾病的发生,医生根据角膜生物力学响应可以做出临床诊断。喷气法无创测量角膜生物力学响应,具有较高安全性,但测量时角膜生物力学响应是眼组织力学特性和眼内压等综合作用的结果,仪器给出的信息不足以评估单独因素的影响。本文使用有限元方法模拟喷气试验,探索角膜生物力学响应的影响因素,为临床诊断和治疗提供指导。研究结果如下:（1）基于Gullstrand光学眼模型和流固耦合技术模拟喷气试验,分析健康和病变人眼喷气试验的影响因素。当眼内压和角巩膜刚度相同的情况下,病变眼球的SP-HC和SP-A1大于健康眼球,但是其角膜顶点最大位移低于健康眼球。当眼内压从12mm Hg增大到24mm Hg时,两种眼球的SP-HC变化强度差异明显,其中健康眼球的SP-HC变化更大,增大1.810倍;角膜刚度从低增至高时,两种眼球的角膜顶点最大位移和SP-HC的变化强度差异明显,其中病变眼球的SP-HC和健康眼球的角膜顶点最大位移变化更大,分别增大5.078倍和减小3.791倍。（2）构建个性化人眼模型与包含晶状体和睫状体的个性化全眼模型,采用层流模型模拟眼房水,探索晶状体和睫状体对喷气试验的影响。当眼内压初始值从12mm Hg增至24 mm Hg时,个性化全眼模型角膜顶点最大位移的下降速率比个性化人眼模型慢1.8μm/mm Hg;当巩膜刚度从1.24 MPa增至4.96 MPa时,个性化全眼模型角膜顶点最大位移的下降速率比个性化人眼模型慢18.0μm/MPa;当角膜刚度从基准/3增大到基准*3时,个性化全眼模型的角膜顶点最大位移降低了70.2%,个性化人眼模型降低了78.8%。由此发现,在喷气试验中晶状体和睫状体对角膜形态变化的阻碍作用明显。（3）分析不同条件下线弹性和粘弹性角膜材料喷气试验结果差异,探索角膜粘弹性在喷气试验中的作用。当眼内压从12 mm Hg增至24 mm Hg时,线弹性角膜材料的角膜顶点最大位移下降速率比粘弹性仅慢0.9μm/mm Hg。当巩膜刚度从1.24MPa增至9.92 MPa时,线弹性角膜材料的角膜顶点最大位移下降速率比粘弹性仅慢1.1μm/MPa。当角膜刚度从0.827 MPa增至2.790 MPa时,线弹性角膜材料的角膜顶点最大位移下降速率比粘弹性仅慢8.0μm/MPa。由此可见,线弹性和粘弹性角膜材料下的试验结果差异不明显,角膜粘弹性在喷气试验中的作用微小。总之,眼内压、眼组织材料以及眼组织的完整性对喷气试验均有不同程度的影响。考虑晶状体和睫状体能进一步提高模拟准确性。而探索喷气试验中角膜生物力学响应参数的变化规律能为眼科疾病的诊断提供理论依据。
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