人眼晶狀體調(diào)節(jié)功能的有限元模擬及兔眼晶狀體彈性模量確定.pdf

1、眼睛是集感光和光學(xué)成像于一體的視覺系統(tǒng)，其形狀類似一個橢球體，它的主要功能是感光和屈光。在眼睛的屈光系統(tǒng)中，晶狀體是最重要的屈光介質(zhì)之一，是唯一具有調(diào)節(jié)能力的屈光介質(zhì)。常見的晶狀體疾病主要有白內(nèi)障、老視、青光眼等。一般認(rèn)為，隨著年齡的增長，晶狀體的調(diào)節(jié)能力逐漸減弱，是引起老視的主要因素。而本文研究的主要內(nèi)容是通過有限元模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對照的反分析方法確定晶狀體的彈性模量、探討老視與調(diào)節(jié)的關(guān)系，為老視、白內(nèi)障等晶狀體疾病的手術(shù)治療、人工

2、晶狀體的研制提供參考依據(jù)。
　　 本文主要通過以下幾方面對晶狀體的調(diào)節(jié)以及晶狀體的彈性模量進(jìn)行研究：
　　 首先，由于晶狀體的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由晶狀體-懸韌帶-睫狀體三者聯(lián)合作用而產(chǎn)生的，所以模擬仿真的關(guān)鍵在于建立的模型要符合晶狀體實(shí)際調(diào)節(jié)情況。然而由于懸韌帶和睫狀體形態(tài)的復(fù)雜性，在建模時必進(jìn)行簡化，本文用三條懸韌帶的末端表示睫狀體，然后直接在懸韌帶末端施加位移載荷來代替睫狀體收縮時產(chǎn)生的位移。本文根據(jù)前人所測得的人類不同年齡

3、組晶狀體-懸韌帶的幾何尺寸以及相關(guān)的材料力學(xué)特性參數(shù)，建立了人的不同年齡晶狀體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三維模型圖。然后在Solidworks軟件中建立晶狀體-懸韌帶的三維模型，導(dǎo)入到ANSYS分析軟件中建立有限元模型。共對11歲、29歲和45歲三個不同年齡的模型進(jìn)行了仿真計算分析，將得到的結(jié)果進(jìn)行比較分析，研究人眼調(diào)節(jié)能力與年齡之間的關(guān)系，探討老視的成因。
　　 其次，通過晶狀體壓縮試驗(yàn)和模擬結(jié)果進(jìn)行對照的反分析方法得到兔眼晶狀體的彈性模量。

4、利用INSRON5544萬能材料試驗(yàn)機(jī)對離體的晶狀體進(jìn)行極軸方向的單軸壓縮試驗(yàn)，然后記錄壓縮位移及對應(yīng)的極軸方向的壓力載荷。根據(jù)實(shí)驗(yàn)前測得的不同年齡組的兔眼晶狀體的直徑和厚度，參考文獻(xiàn)中關(guān)于晶狀體的建模方法，在有限元分析軟件ANSYS中建立晶狀體、壓頭和載物臺的三維有限元模型圖。通過將模擬計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對照的反分析方法，得到三個不同年齡組的兔眼晶狀體的彈性模量。研究結(jié)果為晶狀體的物理建模及屈光分析提供了依據(jù)，為人眼晶狀體研究提供一定

5、依據(jù)。
　　 通過上述分析得到以下結(jié)論：
　　 1、隨著人眼晶狀體調(diào)節(jié)幅度的減弱，晶狀體的屈光度減??；直徑增大，厚度減小，前、后表面的曲率半徑增大，且前表面曲率半徑的變化幅度大于后表面的曲率半徑的變化幅度；45歲年齡組晶狀體的調(diào)節(jié)能力最差，可能是老視的原因。
　　 2、通過3個月、6個月、14個月離體兔眼晶狀體的壓縮試驗(yàn)與模擬對照的結(jié)果進(jìn)行分析，得出不同年齡組兔眼晶狀體的彈性模量。從結(jié)果可以看出兔眼晶狀體的彈性模