兔角膜生物力學(xué)性能測(cè)量及其相關(guān)影響因素的研究.pdf

1、本研究分為兩部分。
　　 第一部分 加壓兔角膜前表面與后表面所測(cè)生物力學(xué)性能的比較
　　 目的:研究比較膨脹法加壓兔角膜前表面與后表面所測(cè)生物力學(xué)性能的差異，為角膜各向異性特征提供矢狀面方向上的證據(jù)，以及為眼壓讀數(shù)的準(zhǔn)確校正提供參考數(shù)據(jù)。
　　 方法:利用計(jì)算機(jī)隨機(jī)數(shù)字生成法將16只日本大耳白兔隨機(jī)分成A、B兩組:A組12只，隨機(jī)選取A組中每只兔子的一只角膜膨脹法加壓后表面（角膜后表面加壓組，n=12），另一只角

2、膜膨脹法加壓前表面（角膜前表面加壓組，n=12），測(cè)量角膜頂點(diǎn)的前突位移值和滯后量，然后采用有限元分析法獲得角膜的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、正切彈性模量值。B組4只，用于測(cè)量角膜上皮層厚度以及刮除角膜上皮層后的剩余基質(zhì)床厚度，所得結(jié)果用于進(jìn)行角膜數(shù)學(xué)模型的建立。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前測(cè)量角膜的厚度、直徑和眼內(nèi)壓，排除眼壓＞21mmHg的兔子。兩組角膜厚度、直徑、眼壓、正切彈性模量和滯后量的比較均采用配對(duì)-t檢驗(yàn)。
　　 結(jié)果:后表面加壓組和前表面加壓

3、組的中央角膜厚度分別為393±32μm和392±31μm，周邊角膜厚度分別為370±21μm和370±25μm，平均角膜直徑分別為13.29±0.23mm和13.30±0.22mm，所有兔子的眼內(nèi)壓測(cè)量值均在10-15mmHg之間。統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果顯示，兩組平均角膜厚度、角膜直徑和眼內(nèi)壓之間的比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.935，P=0.879和P=0.368)。角膜的應(yīng)力-應(yīng)變呈非線性關(guān)系，正切彈性模量和應(yīng)力之間呈直線關(guān)系。后表面加壓組

4、的角膜正切彈性模量明顯大于前表面加壓組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。在0.004 MPa、0.008MPa和0.016 MPa下，前表面加壓組角膜的硬度分別是后表面加壓組角膜硬度的70.0±10.7％，68.8±12.2％和68.6±12.6％。后表面加壓組和前表面加壓組角膜的滯后量值分別為1.99±0.46 mm.mmHg和2.39±0.64 mm.mmHg，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.018)。
　　 結(jié)論:加壓角膜后

5、表面所呈現(xiàn)的硬度明顯大于加壓前表面。角膜作為非線性粘彈性組織，不僅在冠狀面上表現(xiàn)出區(qū)域硬度的非一致性，而且在矢狀面上也表現(xiàn)出硬度的非一致性。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，對(duì)今后眼壓計(jì)讀數(shù)的合理校正、對(duì)眼反應(yīng)分析儀原理的正確理解以及角膜數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確建立均具有重要的指導(dǎo)意義。
　　 第二部分 0.1％氟米龍滴眼液對(duì)兔角膜生物力學(xué)性能的影響
　　 目的:研究0.1％氟米龍滴眼液長(zhǎng)期點(diǎn)眼對(duì)兔角膜生物力學(xué)性能的影響，探討角膜生物力學(xué)性能變化的

6、可能機(jī)制以及在圓錐角膜、青光眼等疾病中的作用。
　　 方法:利用計(jì)算機(jī)隨機(jī)數(shù)字生成法將56只日本大耳白兔隨機(jī)分成三組（點(diǎn)氟米龍組24只、點(diǎn)上清液組16只和空白對(duì)照組16只）。點(diǎn)氟米龍組:選取每只兔子的一只眼滴0.1％氟米龍滴眼液，一天四次點(diǎn)8周。點(diǎn)上清液組:選取每只兔子的一只眼滴0.1％氟米龍滴眼液離心后的上清液，一天四次點(diǎn)8周。空白對(duì)照組:未給予兔眼任何處理。在點(diǎn)藥期間，每周測(cè)量一次各組兔子的眼內(nèi)壓，排除眼壓＞21mmHg的兔

7、子。8周后處死兔子，剜出眼球，測(cè)量每組兔子的角膜中央和周邊厚度以及角膜直徑。采用膨脹法測(cè)量每組兔子角膜的前突位移值，然后采用有限元分析法獲得角膜的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和正切彈性模量值。采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA法）測(cè)定各組兔角膜的MMP-2和MMP-9的水平。采用透射電鏡觀察各組兔子角膜基質(zhì)的超微結(jié)構(gòu)變化。三組角膜厚度、角膜直徑之間的比較采用單因素方差分析。三組角膜正切彈性模量值之間的比較采用非參數(shù)Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)

8、，并采用Nemenyi檢驗(yàn)進(jìn)行組間兩兩比較，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)果:除了點(diǎn)氟米龍組有3只兔子的眼壓＞21mmHg外，其余兔子的眼壓均在11～18mmHg之間。單因素方差分析結(jié)果顯示，三組角膜厚度之間的比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.1)。點(diǎn)氟米龍組、點(diǎn)上清液組和空白對(duì)照組的角膜直徑測(cè)量結(jié)果分別為13.83±0.15mm、13.74±0.22mm和13.71±0.11mm。單因素方差分析結(jié)果顯示，三組角膜

9、直徑之間的比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.236)。非參數(shù)Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)結(jié)果顯示，三組角膜正切彈性模量在不同應(yīng)力水平下的比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。采用Nemenyi法兩兩比較結(jié)果顯示，點(diǎn)氟米龍組角膜正切彈性模量值明顯小于點(diǎn)上清液組和空白對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而點(diǎn)上清液組和空白對(duì)照組之間的比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.1）。與點(diǎn)上清液組和空白對(duì)照組相比，點(diǎn)氟米龍組角膜的正切彈性模

10、量值平均下降了約34.2％和33.5％。點(diǎn)氟米龍組角膜基質(zhì)MMP-2和MMP-9的濃度均高于點(diǎn)上清液組和空白對(duì)照組。透射電鏡下觀察三組角膜基質(zhì)的超微結(jié)構(gòu)變化，
　　 結(jié)果顯示，點(diǎn)氟米龍組的角膜膠原纖維密度較點(diǎn)上清液組和空白對(duì)照組有所下降，膠原纖維之間排列疏松、間隙增大，點(diǎn)上清液組與空白對(duì)照組角膜膠原纖維束密度之間的比較差異不大。
　　 結(jié)論:本研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期給兔眼滴0.1％氟米龍滴眼液會(huì)造成角膜的生物力學(xué)性能降低。其作用