基于力学及有限元建模分析的高度近视斜视研究

发布时间：2017-05-19 12:15

  本文关键词：基于力学及有限元建模分析的高度近视斜视研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高度近视斜视(high myopic strabismus)是高度近视并发症的一种。随着病程的发展,患病眼将形成固定性斜视,患者的眼球被固定在内下侧,视野严重受限,生活质量受到严重影响。对该病的研究始于上世纪60年代,但直到磁共振(MRI)成像技术的应用,患病眼的形态特征才得以较为清晰的展现。在此基础上,医学界对该病病因提出了一些假设,目前主要有眼球路径改变与外直肌受挤压发生病变两种说法,限于观测手段仍未能作出定论。目前在临床上对该病治疗采用手术疗法,大体分为传统眼外肌手术与yokoyama手术,其中后者在基于MRI观测结果,在临床上取得了良好效果。对于具体手术方式的选择,目前临床眼科学界也在研究之中,一般地,进行yokoyama手术的必要性由测量夹角的方法进行判定。为此本论文首先讨论了眼球运动的一般规律,提出了一种改良的三维坐标,简化了Listing定律的表示,提出了一种计算眼球围绕视轴转动的测量算法。在此基础上,以理论力学为基础,建立了眼球运动的简化模型,通过模拟倾斜的外直肌,用数学方法计算出眼球偏斜的角度,证明外直肌异位对斜视形成有一定影响,但并非主要病因。为深入探究其他病因,本文基于临床MRI扫描数据建立了三维有限元模型,通过模拟眼球直接受力时的转动,验证了模型的合理性。在三维模型上应用yokoyama提出的yokoyama手术必要性判定标准,证明了该标准的有效性,并从侧面再次验证了模型的合理性。以三维有限元模型为基础,文中对正常眼、不伴有斜视的高度近视眼及高度近视斜视眼,分别仿真其各条肌肉受力时眼球转动的情况,并通过对结果的对比,得出高度近视斜视的主要病因：眼球异位引起的眼球内斜及相应增加的眼内组织摩擦、接触产生的阻力,是造成斜视的主要病因。此外,高度近视斜视的外直肌形态明显改变,对于内斜视的形成也有一定的影响,而组织间压迫则对下斜视的形成有一定影响。论文首次建立了高度近视斜视的有限元模型,并利用力学建模方法探究该病病理。基于理论力学、有限元方法提出的病理假设,得到了临床观测数据的有力支持。
【关键词】：高度近视斜视 眼动测量 理论力学 有限元 三维建模
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R777.41;R778.11
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 课题背景12-14
• 1.1.1 斜视及高度近视斜视概述12-13
• 1.1.2 斜视手术治疗历史13-14
• 1.2 国内外相关研究及发展现状14-17
• 1.2.1 高度近视斜视病理特征的研究14-15
• 1.2.2 对高度近视性斜视病理的探索15-16
• 1.2.3 高度近视性斜视的治疗16-17
• 1.3 本文选题及意义17-18
• 1.4 本文结构18-20
• 2 改良的空间三维投影球坐标及其在眼动研究中的应用20-32
• 2.1 Listing定律20-21
• 2.2 三维坐标变换的基本概念21-23
• 2.2.1 位置矢量21
• 2.2.2 二维坐标旋转变换21-22
• 2.2.3 二维坐标旋转变换22-23
• 2.3 改良的空间三维投影球坐标的基本原理23-25
• 2.4 Listing定律在新坐标系下的表示25-30
• 2.4.1 第一眼位开始转动时的Listing定律25-27
• 2.4.2 眼球从任意位置开始转动时的Listing定律27-30
• 2.5 关于测量Listing平面的新算法30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 利用传统力学模型探究肌肉异位对斜视形成的影响32-36
• 3.1 模型的建立与分析32-35
• 3.2 方程的求解与眼外肌倾斜因素的分析35-36
• 4 眼部的有限元模型的建立与验证及yokoyama诊断法的应用36-51
• 4.1 有限元方法简介36
• 4.2 有限元方法在眼科学的应用36-37
• 4.3 三维模型的建立37-42
• 4.3.1 DICOM图像与三维建模37
• 4.3.2 Mimics软件简介37-38
• 4.3.3 三维重建过程38-42
• 4.4 模型的优化42-45
• 4.4.1 GeomagicStudio逆向工程软件简介42-44
• 4.4.2 模型的平滑处理44-45
• 4.5 有限元模型的实现45-47
• 4.5.1 Solidworks软件及Simulation插件简介45-46
• 4.5.2 有限元模型的实现46-47
• 4.6 有限元模型有效性验证47-48
• 4.7 yokoyama诊断法的验证48-50
• 4.7.1 yokoyama诊断法与yokoyama手术48
• 4.7.2 yokoyama诊断法的验证48-50
• 4.8 本章小结50-51
• 5 利用眼部有限元模型研究眼外肌特性对斜视形成的影响51-64
• 5.1 模拟方法51-55
• 5.1.1 外力施加方法51-52
• 5.1.2 限制及边界条件的施加52-53
• 5.1.3 模拟过程与眼球转动测量方法53-55
• 5.2 结果分析55-62
• 5.2.1 水平位移分布特点55-56
• 5.2.2 水平运动的分析56-59
• 5.2.3 竖直运动的分析59-62
• 5.3 分析结果有效性验证62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 手术的有限元仿真研究64-67
• 6.1 高度近视斜视手术概述64
• 6.2 手术仿真64-67
• 7 总结与展望67-70
• 7.1 总结67-68
• 7.2 展望68-70
• 参考文献70-76
• 作者简介76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杨大勇;艾育德;;高度近视性斜视眼外肌位移的CT影像学研究[J];国际眼科杂志;2008年09期

2 王平,邱良秀,杜蜀华;先天性高度近视合并固定性内斜视的手术治疗[J];同济医科大学学报;1999年02期

  本文关键词：基于力学及有限元建模分析的高度近视斜视研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：378674