青光眼是全球首位不可逆性致盲眼病,而原发性开角型青光眼是其主要亚型。目前致病原因尚未查明,眼内压是唯一可控致病危险因素。黏小管成形术作为一种有效治疗手段,通过在施莱姆氏管中植入张紧的缝合线对其进行扩张减小房水流出阻力,降低眼内压。但扩张过程中缝合线张力与组织扩张关系尚不清楚。为此本文以缝合线扩张施莱姆氏管和小梁网的过程为研究对象,通过有限元仿真与动物离体实验相结合的方式,研究了缝合线张紧力与组织扩张的关系,以达到量化表征力与组织变形关系的目的。本文的研究内容包括4部分,首先建立缝合线及组织的三维模型及数学模型。在详细分析了受扩张组织施莱姆氏管和小梁网的形貌尺寸后根据组织实际图像建立了贴近真实轮廓的理想实体模型。并对缝合线扩张组织过程进行分析,在假定组织为各向同性线弹性材料的基础上建立了基于弹性理论的组织扩张数学模型。对缝合线扩张组织的过程进行模拟仿真。将模型导入Ansys Workbench静力学模块,通过设置材料属性,边界条件,网格划分,接触设置等完成前处理。由于组织变形较大,因此采用大变形修正和分段求解的方式获得了缝合线拉力与组织扩张的对应关系。同时还提出了扩张率这一指标,用于量化表征组织扩张程度,获得拉力-扩张率曲线。搭建离体动物实验平台。针对手术中缝合线扩张组织的过程,设计了离体动物眼组织缝合线拉力测量系统。依托微位移平台设计了卡具,实现缝合线对施莱姆氏管的扩张,根据光纤布拉格光栅传感原理对传感器进行标定,实现缝合线拉力实时测量,引入显微镜摄像头采集与拉力实时对应的组织变形图像。制备实验组织样品并完成实验。模拟手术操作将缝合线穿入解剖后的猪眼施莱姆氏管中,然后用制备好的组织样品在实验平台上完成组织扩张实验。获得缝合线张紧力和相应的扩张率曲线,并与仿真结果进行验证,发现结果具有一致性,均成线性趋势且扩张率随拉力增加而增大。实验结果:拉力范围为63.1-76.1 m N时,扩张率范围为1135-1380%,仿真结果中拉力为70.7 m N时扩张率为1338%,仿真结果在实验结果范围内。并且通过对照组实验证明:上述拉力范围内,组织可近似看作弹性拉伸。量化的张紧力和扩张率关系可以缩短医生黏小管成形术学习曲线、为预测术中施莱姆氏管和小梁网的扩张程度提供操作参考,也可以为机器人辅助眼科手术提供控制信息输入。