基于有限元的晶状体应力与皮质性白内障相关性的研究

摘要

晶状体由正常的透明状态变成混浊状态会形成白内障。年龄相关性白内障根据晶状体混浊的区域被分为皮质性、核性与后囊下白内障三种，其中皮质性白内障是较为常见的一种。通过解剖学发现皮质性白内障晶状体混浊区域的外边界距晶状体赤道边缘0.5 mm，皮质的混浊区域占晶状体赤道半径大约7.5%。这可能与调节过程中该区域应力大小有关。本研究试图探讨晶状体应力的大小及分布与皮质性白内障形成的关系。 本论文通过有限元方法来模拟晶状体在体内生理外力作用下由调节状态拉伸至非调节状态的过程。在创建的晶状体有限元模型中，引入了晶状体根据梯度变化的超弹性模型，分别计算了11,29,45岁的晶状体完成此过程所需要的调节外力、调节外力作用下晶状体的应力大小及分布，探讨了晶状体应力与皮质性白内障形成之间是否有相关性以及晶状体自身元件对晶状体应力的影响等。结果发现：晶状体从调节状态到非调节状态的过程中调节外力随年龄的增加有轻微的增加，这与Hermans等人的研究基本一致；45岁的晶状体应力较大的区域在皮质区，其外边界距赤道边缘的距离大约是0.33 mm，占晶状体赤道半径的7.3%。11与29岁的晶状体应力较大区域与45岁的基本一致。晶状体的超弹性剪切模量无论以何种方式随空间变化，晶状体内部应力较大的区域与Michael通过观测得到的皮质混浊的区域基本一致；晶状体材料对晶状体的动态性能影响较大，更换为年轻的晶状体材料，晶状体应力明显减小。晶状体几何外形对晶状体力学性能的影响不明显。晶状体囊厚度增加对晶状体具有一定的保护作用。

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