近視、青光眼等眼部疾病的發(fā)生發(fā)展與鞏膜生物力學(xué)特性的改變密切相關(guān)。與正常人的鞏膜相比,在眼部復(fù)雜力學(xué)環(huán)境下,高度近視眼鞏膜產(chǎn)生變形,導(dǎo)致眼軸增長(zhǎng),視力改變。研究鞏膜的力學(xué)特性對(duì)揭示近視等眼部疾病的發(fā)病機(jī)理具有重要的意義。目前的報(bào)道中多采用軸向拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)試鞏膜的力學(xué)行為,但該方法破壞了鞏膜固有的彎曲度,且現(xiàn)有研究中大多為鞏膜受到較大載荷時(shí)的力學(xué)性能,不能反映鞏膜在生理狀態(tài)下的力學(xué)行為。壓痕法是測(cè)量材料力學(xué)特性的常見(jiàn)方法,與軸向拉伸相比,壓痕法可以不改變材料的固有形狀,保證組織結(jié)構(gòu)的完整性,更接近生理狀態(tài)。目前尚無(wú)壓痕法在整體鞏膜區(qū)域性生物力學(xué)性能測(cè)試方面的系統(tǒng)報(bào)道。本文以豬鞏膜為研究對(duì)象,采用壓痕法對(duì)整體鞏膜不同區(qū)域的剛度、彈性毛細(xì)管作用力等力學(xué)特性進(jìn)行了比較,系統(tǒng)分析壓痕速率以及不同眼壓對(duì)不同區(qū)域鞏膜力學(xué)性能的影響,并進(jìn)一步探討造成鞏膜不同區(qū)域力學(xué)性能差異的原因。研究結(jié)果可為眼球運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)建模及深入探討近視、青光眼等眼部疾病的發(fā)病機(jī)理提供參考。本文的主要工作及結(jié)論如下:1.將豬鞏膜從角膜端至視神經(jīng)端依次沿眼軸方向劃分為前部、赤道部及后部三個(gè)區(qū)域,采用壓痕法對(duì)常眼壓(17 mmHg)下鞏膜不同區(qū)域的整體力學(xué)性能進(jìn)行分析,得到如下結(jié)論:在正常生理載荷范圍內(nèi),前部鞏膜的整體剛度最大,赤道部鞏膜次之,后部鞏膜的整體剛度最小,與單軸拉伸方法所得鞏膜三個(gè)區(qū)域的彈性模量趨勢(shì)一致,表明后部鞏膜更容易產(chǎn)生變形。三個(gè)區(qū)域鞏膜的剛度均隨壓痕速率的增大而增加。此外,鞏膜彈性毛細(xì)管作用力及表面張力從強(qiáng)到弱依次為:后部鞏膜、赤道部鞏膜、前部鞏膜。2.對(duì)眼球施加不同的眼壓,通過(guò)壓痕實(shí)驗(yàn)對(duì)常眼壓以及高眼壓(40 mmHg、80 mmHg)下鞏膜的力學(xué)性能進(jìn)行比較,分析高眼壓對(duì)鞏膜力學(xué)性能的影響,得出如下結(jié)論:高眼壓條件下,生理范圍內(nèi)不同區(qū)域鞏膜的整體剛度和最大載荷的相對(duì)大小與常眼壓下相同:前部鞏膜區(qū)域赤道部鞏膜后部鞏膜。同一區(qū)域鞏膜的整體剛度隨眼壓的升高而增大,而最大載荷隨眼壓升高呈下降趨勢(shì),表明高眼壓患者的鞏膜更易受到破壞。3.利用分光光度法和天狼星紅染色-偏振光成像對(duì)鞏膜不同區(qū)域中的膠原含量及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,探討其與鞏膜力學(xué)性能之間的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn),鞏膜不同區(qū)域膠原含量依次為:后部鞏膜赤道部鞏膜前部鞏膜。盡管前部鞏膜中總膠原含量較低,但I(xiàn)型膠原含量高于赤道部和后部鞏膜,且膠原纖維組成直徑較大纖維束,形態(tài)長(zhǎng)直,排布相對(duì)規(guī)則。后部鞏膜以III型膠原為主,且膠原纖維較細(xì),形態(tài)卷曲,排列紊亂。結(jié)果表明鞏膜不同區(qū)域力學(xué)性能的差異主要與不同區(qū)域鞏膜中膠原的類型以及結(jié)構(gòu)有關(guān)。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R77;R318.01
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 鞏膜力學(xué)性能的研究進(jìn)展
        1.2.1 鞏膜概述
        1.2.2 鞏膜力學(xué)性能研究方法及比較
        1.2.3 鞏膜不同區(qū)域力學(xué)性能的研究現(xiàn)狀
    1.3 壓痕法及其在生物組織力學(xué)性能測(cè)試方面的應(yīng)用
        1.3.1 壓痕法簡(jiǎn)介
        1.3.2 壓痕法的應(yīng)用
        1.3.3 壓痕法的特點(diǎn)
    1.4 本文的主要內(nèi)容
第二章 常眼壓下鞏膜區(qū)域性力學(xué)性能分析
    2.1 方法
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
        2.1.2 鞏膜試件的制備
        2.1.3局部壓痕實(shí)驗(yàn)
        2.1.4單軸拉伸實(shí)驗(yàn)
        2.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法
    2.2 結(jié)果
        2.2.1 不同區(qū)域鞏膜的最大載荷、整體剛度
        2.2.2 鞏膜的彈性毛細(xì)管作用力
        2.2.3 不同壓痕速率對(duì)鞏膜力學(xué)性能的影響
    2.3 討論
    2.4 小結(jié)
第三章 高眼壓對(duì)鞏膜力學(xué)性能的影響
    3.1 方法
    3.2 結(jié)果
        3.2.1 最大載荷及位移
        3.2.2 瞬時(shí)模量
        3.2.3 瞬時(shí)應(yīng)力
        3.2.4 生理范圍內(nèi)鞏膜的剛度
    3.3 討論
    3.4 小結(jié)
第四章 鞏膜不同區(qū)域的膠原含量及結(jié)構(gòu)分析
    4.1 方法
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
        4.1.2 試樣的制備
        4.1.3 膠原含量測(cè)定
        4.1.4 膠原結(jié)構(gòu)分析
    4.2 結(jié)果
        4.2.1 鞏膜不同區(qū)域的膠原含量
        4.2.2 鞏膜不同區(qū)域的膠原組成及結(jié)構(gòu)
    4.3 討論
    4.4 小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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