【摘 要】
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屈光矫正手术给屈光不正患者改善视力创造了可能,远视和近视都是常见的屈光不正。准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)在矫正视力的同时也破坏了角膜的生理结构,术后角膜的生物力学效应明显发生改变。本文基于有限元模拟方法,分析了非球面过渡区类型、波前像差引导的个性化屈光手术和人眼组织材料参数的个体化差异对屈光手术后角膜生物力学效应的影响。主要研究内容如下:(1)设计5种非球面过渡区剖面,分析了过渡区对术后
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屈光矫正手术给屈光不正患者改善视力创造了可能,远视和近视都是常见的屈光不正。准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)在矫正视力的同时也破坏了角膜的生理结构,术后角膜的生物力学效应明显发生改变。本文基于有限元模拟方法,分析了非球面过渡区类型、波前像差引导的个性化屈光手术和人眼组织材料参数的个体化差异对屈光手术后角膜生物力学效应的影响。主要研究内容如下:(1)设计5种非球面过渡区剖面,分析了过渡区对术后角膜表面生物力学的影响。结果表明,5D时#1过渡区对应的角膜前后表面顶点位移最大分别为22.38μm和23.20μm。角膜前表面切削边缘应力值随剖面型号增加而减小,5D时#1过渡区对应的角膜前表面有最大应力值,为0.0239MPa。角膜后表面应力集中在中心区域,受过渡区类型的影响微小且整体比前表面应力小。过渡区非球面性改变对前表面像差离焦、x-初级散光、y-彗差和初级球差影响较大,对后表面像差影响较小。由此,非球面过渡区类型对应力、顶点位移和波前像差有不同程度的影响。(2)构建了30名受试者人眼模型,模拟波前引导的个性化LASIK手术,运用蒙特卡罗模拟切削偏心。分析了术前和术后引入波前像差,以及引入波前像差与切削偏心的相关性。结果表明,角膜前表面由生物力学效应引入的像差主要有彗差和y-初级散光,左右眼中彗差分别为0.02μm和0.08μm;由切削模型引入的像差主要有彗差、二阶彗差、初级球差和二阶球差,其余像差平均值都趋于0;由切削模型引入的波前像差与偏心具有相关性,左右眼中的初级散光、彗差、二阶散光、初级球差和总高阶像差与切削偏心的相关性系数在0.85~0.96,显著性相关。(3)根据60只个性化人眼模型,运用蒙特卡罗模拟自然状态下人眼组织材料参数的个体差异。当角巩膜材料参数具有个体差异时,发现角膜前后表面引入的像差主要有x-彗差和初级球差,左右眼中球差都约为0.22μm;与术前和角膜弹性统一时相比,主要引入了x-彗差、彗差和初级球差(P<0.05)。术后角膜表面波前像差、最大顶点位移和应力都随角巩膜硬度的增大而减小。对于特定模型,当角膜刚度从0.3MPa增至3.3MPa时,角膜前后表面顶点位移量分别减小了88.25%和75.55%。由此,角巩膜材料参数的个体差异存在且与角膜生物力学特性相关。整体上,非球面过渡区消融剖面类型、切削偏心和人眼角膜巩膜弹性材料参数对人眼角膜生物力学有显著影响。LASIK矫正手术后角膜生物力学特性是临床眼科关注的重点问题,利用有限元模拟的方法对角膜生物力学的研究,可以为眼科医生提供理论指导。
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