在体角膜材料生物力学特性研究及基于角膜微结构的建模分析

Laser in situ keratomileusis (LASIK) is a refractive surgery, which can be widely used for the treatment of myopic. The theory for the predication of corneal deformation after LASIK and design of the refractive surgery can be obtained by the research on biomechanical properties of cornea in vivo and computational modeling analysis based on corneal microstructure. Through experiment on animals, the ocular response analyzer (ORA) and a self-designed test system for characterization of the ocular rigidity are used to investigate the biomechanical properties of cornea. The relationship between the biomechanical properties of corneal materials and ORA detection index after LASIK surgeries is revealed. Based on microstructure of cornea on normal and after LASIK, the three-dimensional finite element model is established to analyze the correlation among ORA detection index, corneal microstructure and biomechanical properties of cornea. In addition, according to the experiment results and the clinical datas of patients before and after LASIK, the calculation method for the prediction of therapeutic effects after LASIK is explored on the basis of the ORA detection data before LASIK, which contributes to the improvement of the operation safety.

准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)是目前广泛开展的治疗近视的角膜屈光手术，研究在体角膜材料生物力学特性及基于角膜微结构的建模分析，可以为术后角膜变形的预测和屈光手术的设计提供理论依据。本课题拟通过动物实验，采用眼反应分析仪(ORA)及自行设计的眼球整体刚度测量系统研究在体角膜生物力学特性，揭示正常及LASIK术后，ORA检测指标与角膜材料生物力学特性之间的对应关系；基于正常及术后角膜微结构，建立三维有限元模型，分析术后角膜ORA检测指标与角膜微结构及生物力学特性之间的相关性。同时收集临床LASIK手术患者术前及术后定期检测数据，结合动物实验研究结果，探索根据患者术前ORA等检测数据准确预测LASIK术后疗效的计算方法，提高手术安全性。

准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK)是目前广泛开展的治疗近视的角膜屈光手术，研究活体角膜材料本身的生物力学性能及基于角膜微结构的建模分析，可以为术后角膜变形的预测和屈光手术的设计提供理论依据。本项目针对性地开展了以下的研究工作：.采用整体眼球膨胀试验和角膜片膨胀试验对猪角膜的力学性质进行离体测量，比较分析了两种测量方法获得的离体角膜材料生物力学特性的异同；观测了正常及不同眼内压情况下猪角膜微结构和胶原纤维的微观分布情况，建立基于角膜微结构的有限元模型，模拟猪眼球整体膨胀试验，研究了角膜微结构与其生物力学特性之间的关系；采用眼反应分析仪（ORA）和角膜生物力学分析仪（Corvis ST）测量了临床正常人眼的眼内压、角膜滞后量（CH）和角膜抵抗系数（CRF），以及角膜在施压过程中眼压与角膜形变的关系，获得了正常人眼角膜材料的弹性及粘弹性等生物力学指标；制备了不同切削量LASIK术动物模型，收集了临床LASIK手术患者术前及术后不同时期检测数据，结合动物实验研究结果，探索了根据患者术前ORA等检测数据准确预测LASIK术后疗效的计算方法，提高手术安全性。