本文關(guān)鍵詞： 角膜 力學(xué)性能 眼球整體膨脹試驗(yàn) 角膜膨脹試驗(yàn) Holzapfel本構(gòu)模型 仿真計(jì)算　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)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(xué)性能是維持角膜形態(tài)的基礎(chǔ),角膜的生物力學(xué)性能一旦發(fā)生變化,將會(huì)影響到眼球整體的屈光能力。同時(shí),角膜的生物力學(xué)性能對(duì)角膜疾病如圓錐角膜、角膜外傷等的診斷與治療及對(duì)屈光手術(shù)的設(shè)計(jì)、角膜接觸鏡的設(shè)計(jì)等都具有重要的參考價(jià)值。由于角膜的生物力學(xué)性能對(duì)角膜的特殊意義,研究人員需更加準(zhǔn)確地測(cè)量角膜的生物力學(xué)性質(zhì)及建立精準(zhǔn)的角膜仿真計(jì)算模型。本文以豬角膜為研究對(duì)象,通過(guò)膨脹試驗(yàn)及有限元模擬的方法研究豬角膜的生物力學(xué)性能。1、主要研究工作如下:(1)搭建離體角膜膨脹試驗(yàn)系統(tǒng),完善豬眼球整體膨脹試驗(yàn)方法,消除試驗(yàn)過(guò)程中鞏膜位移對(duì)角膜位移的影響。采用眼球整體膨脹試驗(yàn)和角膜膨脹試驗(yàn)對(duì)豬角膜的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行離體測(cè)量,獲得每種試驗(yàn)中角膜頂點(diǎn)位移—眼內(nèi)壓之間的關(guān)系。采用板殼理論,根據(jù)角膜頂點(diǎn)位移—眼內(nèi)壓之間的關(guān)系分別計(jì)算出兩組試驗(yàn)中角膜的彈性模量及角膜的應(yīng)變,并得到角膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,將兩組試驗(yàn)中得到的角膜彈性階段的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析。(2)基于角膜微觀結(jié)構(gòu),建立了考慮角膜膠原纖維分布的豬眼球整體膨脹試驗(yàn)的有限元計(jì)算模型。通過(guò)掃描電鏡對(duì)豬角膜的板層結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察并對(duì)角膜中的主要元素進(jìn)行分析,通過(guò)透射電子顯微鏡觀測(cè)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(jié)構(gòu)相適用的Holzapfel本構(gòu)模型,對(duì)已有的Holzapfel本構(gòu)模型參數(shù)進(jìn)行了合理調(diào)整,模擬了整體眼球試驗(yàn)中測(cè)得的角膜頂點(diǎn)位移-眼內(nèi)壓關(guān)系。得到眼內(nèi)壓在15.28-30.17mm Hg時(shí),與本文豬眼球整體膨脹試驗(yàn)更為匹配的Holzapfel本構(gòu)模型參數(shù)。以此為基礎(chǔ)建立有限元模型,分析了豬角膜受到不同眼內(nèi)壓作用時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性能,并討論了Holzapfel本構(gòu)模型中三個(gè)主要參數(shù)其對(duì)角膜力學(xué)性能的影響。2、主要結(jié)論如下:(1)通過(guò)兩組膨脹實(shí)驗(yàn)得出:在15.28-30.17mm Hg時(shí),豬眼球整體膨脹試驗(yàn)獲得的彈性模量比角膜膨脹試驗(yàn)獲得的數(shù)值小;豬眼球整體膨脹試驗(yàn)獲得的應(yīng)變比角膜膨脹試驗(yàn)獲得的數(shù)值大;(2)通過(guò)掃描電子顯微鏡觀測(cè)到角膜平行與角膜表面的板層之間為平行排列;通過(guò)透射電子掃描電鏡觀測(cè):在0mm Hg時(shí),纖維呈彎曲形態(tài);在30mm Hg時(shí),纖維被拉伸且局部有斷裂。(3)在15.28-30.17mm Hg時(shí),模擬角膜受到不同眼內(nèi)壓時(shí)角膜的應(yīng)力及位移狀態(tài)。眼內(nèi)壓越高,角膜的應(yīng)力及位移越大,但對(duì)應(yīng)力及位移的分布影響較小。(4)計(jì)算Holzapfel本構(gòu)模型中三個(gè)主要參數(shù)其對(duì)角膜力學(xué)性能的影響,重點(diǎn)分析了沿纖維主方向,纖維的分散程度不同時(shí)對(duì)角膜的應(yīng)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(yīng)力的分布方向,但并不影響角膜位移分布的方向。當(dāng)角膜眼內(nèi)壓相同時(shí),纖維分散程度越大,角膜的應(yīng)力分布越均勻,角膜頂點(diǎn)位移越小。以上通過(guò)豬整體眼球膨脹試驗(yàn)方法得到了角膜彈性階段的力學(xué)性能、對(duì)角膜結(jié)構(gòu)和主要化學(xué)元素的觀測(cè)以及建立考慮角膜微觀結(jié)構(gòu)的有限元模型,為臨床上角膜疾病的治療及手術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
[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(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R318.01;R772.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1452710