眼球力学及临床应用研究ppt课件.ppt

眼球力学及临床应用研究陈 维 毅太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所E-mail: chenweiyi@tyut.edu.cn;1、眼球的构造2、角膜屈光手术3、巩膜的力学特性与后巩膜加固术4、眼球的运动模型及其应用;1. 眼球的构造;2、角膜屈光手术;角膜的力学特性;;眼球整体变形测试系统;眼球整体变形与眼内压的关系;近视眼;示意图 ;经典弹性理论中的无矩理论 ;数值分析方法;准分子激光角膜屈光术;Lasik手术图示;Lasik手术;准分子激光原理; 问题：继发性圆锥角膜;病因目前看法不一, 多数认为是生物力学变化的结果(Seitz, 2001, Piccoli , 2003,Wang,2003) 。 Comaish（2002)认为角膜基质的改变与继发性圆锥角膜的发病有着密切的关系。 圆锥角膜的主要病理改变为角膜基质变薄，角膜前凸，这可能与胶原数量减少以及胶原纤维异常分布和排列有关。角膜受损后出现的炎性反应,能引起角膜基质的分解酶活性增加,导致角膜融解、变薄、从而导致继发性圆锥角膜。;Haydee（2005）, Smith（2006）等认为MMPs在角膜的多种生理及病理反应中发挥作用 如在角膜伤口愈合过程中可见角膜上皮细胞、基质细胞及中性粒细胞分泌多种MMPs以促进基底膜重塑、创面收缩及纤维修复组织沉积，当MMPs表达不当则可导致瘢痕的形成。 如果LASIK术后MMPs表达异常就会使胶原的降解发生改变，使角膜的力学性能降低，可能诱发继发性圆锥角膜的发生 (Dupps, 2005) 。 此外，术后角膜层变薄，所受的应力明显增大。这种力学环境的改变对Lasik术后圆锥角膜病变的发展是一个不可忽视的因素。;LASIK手术研究初步;用粘弹性材料模型，根据实验得到的数据处理导入，对眼球的变形进行模拟分析。;3、巩膜的力学特性与后巩膜加固术;;正常人巩膜壁的不同部位其应力－应变曲线是不同的，在同样的压力下，眼球后部的巩膜发生变形的程度最大，赤道部巩膜次之，眼前部巩膜最小（ Curtin，1969）。 从八十年代中期开始，国外利用生物力学的研究方法，来研究巩膜壁的生物力学特征。 Prett（1987）提出球壁模型： S=(Pi-Po)r/2h。;后巩膜加固术机理研究;这种手术已有几十年的历史，但是关于该术式的疗效则是众说纷纭，甚至有些是相互矛盾。造成这种现象的主要原因是 ： ①该手术有三种不同的方法，即四直肌间加固法、后巩膜兜带法和鼻侧加固法； ②用于后巩膜加固的材料各不相同，目前已知的材料就有七，八种； ③不同的作者所选择的病例的不同。;巩膜生物力学特性测试分析;眼内压为10－30mmHg（兔的正常眼内压为10-21mmHg），对应的巩膜试件上的拉力0.023N-0.07N，在这一范围内，实验测得正常兔眼巩膜弹性模型约为2.2MPa。;不同组织材料的蠕变曲线与弹性模型比较;加固术后巩膜的力学特性与胶原含量测定;力学特性测试试件： 从眼球的巩膜壳上将手术眼巩膜沿加固条带剪成宽3.5mm，长约20mm的试件，对照眼试件也以同样方法取得。 胶原含量测定： 选用Hyp含量测定作为胶原测量的指标。 羟脯氨酸测定原理：先把含有羟脯氨酸的多肽（或蛋白质）用蛋白水解酶初步水解为小分子肽链，再用盐酸进一步水解成游离的氨基酸，其中游离的羟脯氨酸被氧化成吡咯，与对二甲氨基苯甲醛在一定温度下反应，生成一种红色化合物，在562nm处有最大吸收。 ;可用摄像引伸计的夹持方法;加固术后1个月眼球与对照组眼球的表观;加固术后2个月眼球与对照组眼球的表观;加固术后9个月眼球与对照组眼球的表观;术后各月加固条带区巩膜Hyp含量及模量的比较 ;术后各月加固条带区巩膜Hyp含量及模量的比较;关于Hyp含量变化的讨 论;炎性细胞浸润;高度近视眼巩膜成纤维细胞粘弹性研究 ;近视眼模型;巩膜成纤维细胞的形态学观察 ;测试方法;微吸管测试吸入长度随时间的关系 ;3、眼球的运动模型及其应用;动眼肌肉系统—眼外肌;;眼球运动模型;;骨骼肌的收缩机制（Gordon M. Sheoherd, Neurobiology, 1992）;骨骼肌收缩的生化模型;眼外肌在一个动作电位脉冲诱导下的收缩力;骨骼肌收缩的力及Hill模型;人眼球运动模型的建立与分析;眼球水平运动实例与模型计算的比较;斜视及手术治疗;斜视手术量计算结果分析;其他问题;太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所