發(fā)布時間：2018-01-21 22:28

  本文關鍵詞： 角膜 力學性能 眼球整體膨脹試驗 角膜膨脹試驗 Holzapfel本構模型 仿真計算　出處：《太原理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：角膜為生物軟組織材料,在眼的屈光系統(tǒng)中占有重要的地位,其生物力學性能是維持角膜形態(tài)的基礎,角膜的生物力學性能一旦發(fā)生變化,將會影響到眼球整體的屈光能力。同時,角膜的生物力學性能對角膜疾病如圓錐角膜、角膜外傷等的診斷與治療及對屈光手術的設計、角膜接觸鏡的設計等都具有重要的參考價值。由于角膜的生物力學性能對角膜的特殊意義,研究人員需更加準確地測量角膜的生物力學性質及建立精準的角膜仿真計算模型。本文以豬角膜為研究對象,通過膨脹試驗及有限元模擬的方法研究豬角膜的生物力學性能。1、主要研究工作如下:(1)搭建離體角膜膨脹試驗系統(tǒng),完善豬眼球整體膨脹試驗方法,消除試驗過程中鞏膜位移對角膜位移的影響。采用眼球整體膨脹試驗和角膜膨脹試驗對豬角膜的力學性質進行離體測量,獲得每種試驗中角膜頂點位移—眼內(nèi)壓之間的關系。采用板殼理論,根據(jù)角膜頂點位移—眼內(nèi)壓之間的關系分別計算出兩組試驗中角膜的彈性模量及角膜的應變,并得到角膜的應力-應變曲線,將兩組試驗中得到的角膜彈性階段的力學性質進行對比分析。(2)基于角膜微觀結構,建立了考慮角膜膠原纖維分布的豬眼球整體膨脹試驗的有限元計算模型。通過掃描電鏡對豬角膜的板層結構進行觀察并對角膜中的主要元素進行分析,通過透射電子顯微鏡觀測不同眼內(nèi)壓作用下膠原纖維的形態(tài)。選用ABAQUS軟件中與其結構相適用的Holzapfel本構模型,對已有的Holzapfel本構模型參數(shù)進行了合理調整,模擬了整體眼球試驗中測得的角膜頂點位移-眼內(nèi)壓關系。得到眼內(nèi)壓在15.28-30.17mm Hg時,與本文豬眼球整體膨脹試驗更為匹配的Holzapfel本構模型參數(shù)。以此為基礎建立有限元模型,分析了豬角膜受到不同眼內(nèi)壓作用時所表現(xiàn)出來的力學性能,并討論了Holzapfel本構模型中三個主要參數(shù)其對角膜力學性能的影響。2、主要結論如下:(1)通過兩組膨脹實驗得出:在15.28-30.17mm Hg時,豬眼球整體膨脹試驗獲得的彈性模量比角膜膨脹試驗獲得的數(shù)值小;豬眼球整體膨脹試驗獲得的應變比角膜膨脹試驗獲得的數(shù)值大;(2)通過掃描電子顯微鏡觀測到角膜平行與角膜表面的板層之間為平行排列;通過透射電子掃描電鏡觀測:在0mm Hg時,纖維呈彎曲形態(tài);在30mm Hg時,纖維被拉伸且局部有斷裂。(3)在15.28-30.17mm Hg時,模擬角膜受到不同眼內(nèi)壓時角膜的應力及位移狀態(tài)。眼內(nèi)壓越高,角膜的應力及位移越大,但對應力及位移的分布影響較小。(4)計算Holzapfel本構模型中三個主要參數(shù)其對角膜力學性能的影響,重點分析了沿纖維主方向,纖維的分散程度不同時對角膜的應力分布及位移的影響。膠原纖維沿角膜主方向的分散程度?,影響角膜中應力的分布方向,但并不影響角膜位移分布的方向。當角膜眼內(nèi)壓相同時,纖維分散程度越大,角膜的應力分布越均勻,角膜頂點位移越小。以上通過豬整體眼球膨脹試驗方法得到了角膜彈性階段的力學性能、對角膜結構和主要化學元素的觀測以及建立考慮角膜微觀結構的有限元模型,為臨床上角膜疾病的治療及手術提供理論依據(jù)和技術指導。
[Abstract]:In this paper , the biomechanical properties of cornea are studied by means of dilatometry and finite element simulation . ( 3 ) In the case of 15.28 - 30.17mm Hg , the stress and displacement of the cornea were simulated . The higher the intraocular pressure , the greater the stress and displacement of the cornea , the greater the distribution of stress and displacement .

【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R318.01;R772.2

【參考文獻】

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本文編號：1452710