牛眼球有限元模型的建立和生物力学应用研究

发布时间：2017-08-30 22:14

  本文关键词：牛眼球有限元模型的建立和生物力学应用研究

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【摘要】：目的：建立一个尽可能符合正常、真实牛眼球解剖学和生理学的眼球有限元模型。利用该模型来探索不同眼内压条件下眼球内部不同部位的应力变化,特别是筛板的应力改变,为青光眼的实验研究提供数学模型。 方法：(1)清除眼球周围的组织和肌肉等之后,利用眼科剪对巩膜和角膜进行条带切割,巩膜被切割成平均径向宽为3.8mm,长为14.5mm的长条试样,角膜被切割成平均径向宽为9.5mm,长为10mm的长条试样；(2)除去筛板前组织,固定好巩膜,使用游标卡尺测量鼻-颞、上-下两个方向筛板的长度；(3)采用858Mini BionixII生物力学加载仪器,对眼球巩膜和角膜进行拉伸,巩膜的拉伸速率分别为0.3mm/s、3mm/s、30mm/s、300mm/s,角膜的拉伸速率分别为0.3mm/s、30mm/s测量变形-受力曲线；(4)将新鲜牛眼球利用micro-CT进行精确地扫描,获得组建牛眼球几何结构的图像和数据。将这些图像和数据利用计算机进行模拟三维重建,得到牛眼球的几何外形；(5)设置眼球有限元模型眼内压,将眼球内壁作为力学承载部分,分别设置10mmHg、30mmHg、60mmHg、100mmHg进行模拟计算,得到不同眼内压情况下眼球各个部位的受力情况。 结果：(1)采用模型逆向工程的参数化优化方法,更加精确的获得了复杂的非线性的超弹性参数和粘弹性参数,得到更符合生理学情况的材料参数设置,建立更真实的眼球模型；(2)有限元模型模拟加压发现：随着模拟眼内压的增加,巩膜后半部的应力集中范围逐渐缩小,同时巩膜前半部应力集中范围逐渐扩大,而筛板中央部受力最明显。 结论：(1)本实验建立了一个基于正常牛眼的有限元模型,该模型考虑了角膜、巩膜和筛板的形态和力学性质。(2)利用此有限元模型进行生物力学模拟实验,发现随着眼内压的增高,应力在巩膜的前部、筛板的中央最明显,提示这种压力增高后眼内应力的不均匀改变现象可能与视网膜节细胞差异性死亡有关。图16幅,表2个,参考文献67篇。
【关键词】：巩膜 筛板 眼内压 有限元
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R-332;R775
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-8
• 1 前言8-12
• 2 材料和方法12-19
• 2.1 实验动物12
• 2.2 实验试剂及耗材12-13
• 2.2.1 主要仪器和软件12
• 2.2.2 实验试剂及耗材12-13
• 2.3 实验方法13-19
• 2.3.1 巩膜、角膜试件的制备和测量13
• 2.3.2 牛眼筛板的测量13-14
• 2.3.3 生物力学实验变形-受力曲线的测量14-16
• 2.3.4 眼球有限元模型的设置16-18
• 2.3.5 不同眼内压力学条件设置18-19
• 3 结果19-25
• 3.1 筛板大小的测量结果19
• 3.2 牛眼球有限元模型的建立19-20
• 3.3 有限元模型模拟眼内压改变的初步应用结果20-25
• 4 讨论25-28
• 4.1 巩膜和角膜的材料参数最优化方法理论基础25-26
• 4.2 随着模拟眼内压增高,巩膜前半部的应力明显高于巩膜后半部26-28
• 5 结论28-29
• 参考文献29-34
• 综述34-43
• 参考文献38-43
• 致谢43-44
• 在攻读硕士期间主要的研究成果44

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王慧,刘求理,罗学港,文建亚;脑源性神经营养因子对高眼压后视网膜节细胞的保护作用[J];解剖学研究;2002年02期

2 樊瑜波;;生物力学建模及应用的几个研究[J];医用生物力学;2013年S1期

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本文编号：761774