一种模拟瞳孔阻滞和晶体前移的仿真设备和方法

摘要

本发明涉及一种模拟瞳孔阻滞和晶体前移的仿真设备和方法，目的是依据瞳孔阻滞的产生原理，设计一种仿真虹膜、晶体、瞳孔的解剖结构的模拟瞳孔阻滞和晶体前移的仿真设备。该设备包括卡具、负压调节装置、液体加压装置、压力传感器、机械控制系统及操纵杆、电脑控制系统、收集液体装置、恒温浴槽、滤片、连通管道和圆环铁丝扣。本发明同时提供了一种模拟瞳孔阻滞和晶体前移的方法，可以模拟瞳孔阻滞从发生到全阻滞、晶体发生前移、虹膜膨隆变形以及房水循流受阻直至终止的全过程，可以测试和分析闭角型青光眼发病过程中的前后房压强差变化规律，有助于认识闭角型青光眼的发病机理和病程发展规律，为闭角型青光眼的早期诊断和新型预防和治疗方法的研究提供支持。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种模拟瞳孔阻滞和晶体前移的仿真设备和方法，特别是涉及一种可以模拟闭角型青光眼病程中瞳孔阻滞加重、晶体前移、虹膜膨隆、房水循流受阻和房水循流终止等现象的仿真设备和方法。

背景技术：

在我国，闭角型青光眼是发病率仅次于白内障的不可修复的高致盲眼病。虽然激光虹膜周边切除术被广泛用于治疗原发性闭角型青光眼，短期内也有很好的疗效，但是虹膜切除术本身不能防止治疗后的眼内压升高，所以手术的长期疗效欠佳。因此，认识闭角型青光眼的发病机理和病程发展规律，研究新的预防和治疗方法，有效地预防和治疗闭角型青光眼是我国防盲工作的重点工作之一。

研究表明，前后房压强差是克服瞳孔阻滞力维持房水流动的唯一动力，瞳孔阻滞加重、房角闭锁和房水循流终止是闭角型青光眼病程发展的重要力学表征。因此前后房压强差的变化规律是闭角型青光眼病程发展和致盲机理认识的关键问题，房水循流受阻、晶体前移与房角闭锁的关系是闭角型青光眼致盲机理解释的核心问题。

发明内容：

本发明主要目的是依据瞳孔阻滞的产生原理，设计一种仿真虹膜、晶体、瞳孔的解剖结构的模拟瞳孔阻滞和晶体前移的仿真设备，以认识闭角型青光眼的发病机理和病程发展规律，研究新的预防和治疗方法。

该设备包括卡具、负压调节装置、液体加压装置、压力传感器、机械控制系统及操纵杆、电脑控制系统、收集液体装置、恒温浴槽、滤片、连通管道和圆环铁丝扣。该卡具的结构特点是：卡具外周边缘有用于固定虹膜样本外缘的细槽，卡具内有模拟晶体，模拟晶体外缘具有激光小孔。所述激光小孔通过通道和负压调节装置连通，同时通过装有滤片的通道与模拟房水的收集装置连通。滤片装在卡具和收集装置之间的通道中，用于过滤模拟房水使其汇集到收集装置，同时防止房水流入负压调节装置。压力传感器连接在液体加压装置和卡具之间，用来实时显示加压装置提供的压力。机械控制系统通过操纵杆与卡具连接，用以控制模拟晶体的升降。电脑控制系统用来接收来自负压调节装置和压力传感器的压力信息，综合处理后按照预先设定的实验程序给机械控制系统及操纵杆发出控制信号。

本发明同时提供了一种模拟瞳孔阻滞和晶体前移的方法，该方法包括：

第1步骤：连接机械控制系统和卡具；连接负压调节装置和卡具，并保证接口处气密性良好；连接液体加压装置、压力传感器和卡具；连接收集装置和卡具；连接机械控制系统和电脑控制系统；

第2步骤：将制备好的虹膜样本平铺在卡具上，使得虹膜根部和巩膜之间的移行区正好搭在卡具的外缘上。利用直径和卡具外径相等的圆环铁丝扣将样本固定在卡具上，使铁丝环正好落在卡具外周边缘的细槽中，从而避免吸附过程中虹膜样本发生滑动；

第3步骤：将卡具放置在恒温浴槽内的固定架上，浴槽内盛有保持组织活性的生理盐水；

第4步骤：排空加压装置与卡具之间连通管道内的气泡，并保证液体加压装置和卡具之间的全部连通管道中均充满液体；

第5步骤：使虹膜样本的内缘盖住激光小孔，当虹膜表面展开近似为一水平面时，以此做为加载零点，打开负压调节装置，压力由小调大，用负压将虹膜逐渐吸附在卡具上，模拟瞳孔阻滞从发生到全阻滞的过程，并将负压数据通过接口输入到电脑控制系统；同时调节液体加压装置的液体缓慢流入卡具，模拟眼前后房压强差发生变化的过程，将压力传感器的数据实时显示并通过接口输入到电脑控制系统；

第6步骤：电脑控制系统综合处理所有压力信息后按照实验程序来控制启动机械控制系统；机械控制系统推动卡具上模拟晶体向上移动，模拟眼球中实际发生的晶体前移的过程；

第7步骤：模拟瞳孔阻滞的过程中，收集装置将模拟房水收集起来并显示液体的体积数据；

第8步骤：将虹膜膨隆的图像数据、负压调节装置的负压数据、压力传感器的数据、模拟晶体前移的数据以及模拟房水的体积数据进行综合处理和计算，对瞳孔阻滞程度、虹膜膨隆、晶体前移及闭角的程度进行量化研究和计算，测试和分析闭角型青光眼发病过程中的前后房压强差变化规律，测试并计算闭角型青光眼发病过程中虹膜组织的力学特性。并依此建立房水循流模型，分析在不同的晶体位置状态下房角闭锁形成的原因。

本发明的有益效果是：可以模拟瞳孔阻滞从发生到全阻滞、晶体发生前移、虹膜膨隆变形以及房水循流受阻直至终止的全过程，可以测试和分析闭角型青光眼发病过程中的前后房压强差变化规律，有助于对瞳孔阻滞程度、虹膜膨隆程度、晶体前移及闭角的程度进行量化研究和计算，有助于测试并计算闭角型青光眼发病过程中虹膜组织的力学特性。还可以依此建立房水循流模型，分析在不同的晶体位置状态下房角闭锁形成的原因，为开发能真实反映眼内压强状态的检测手段提供实验参考，为闭角型青光眼的早期诊断和治疗方法研究提供基础支持。

附图说明：

附图1是本发明的模拟瞳孔阻滞和晶体前移的仿真设备的原理图。

具体实施方式：

下面将参照附图1所示的该仿真设备的原理图对本发明的技术方案做进一步的说明。

卡具1用不锈钢材料制成，用于放置虹膜样本。该卡具的内部结构具有以下特点：卡具1外周边缘有用于固定虹膜样本外缘的宽度为1-2毫米的细槽2；卡具1内含一个模拟眼睛晶状体的模拟晶体3，其凸面曲率半径为10-12毫米，该模拟晶体3可以受机械控制系统8的控制进行上下移动；模拟晶体3外缘用激光打一圈小孔4，小孔4的直径为1-2毫米，激光小孔4通过通道5和负压调节装置6连通，同时通过装有滤片10的通道与模拟房水的收集装置9连通。

由于不同样本的瞳孔直径大小不同，相应虹膜外径的大小也有所区别，因此我们在上述数值范围内设计了几种不同尺寸和型号的卡具，使其激光小孔相对于模拟晶体中心的距离和卡具的外径大小可以更精确地模拟不同样本的瞳孔直径和虹膜外径。

负压调节装置6能够实时显示负压数据，可以通过手动调节变频器来调节负压，也可以通过负压装置与电脑之间的接口来实现利用电脑程序精确调节负压。该装置用于将虹膜逐渐吸附在卡具上，并在模拟晶体的激光小孔处形成一圈大约1.5毫米宽的虹膜卷缩轮。用不同数值的吸附力模拟各种阶段的瞳孔半阻滞力和瞳孔全阻滞力，以实现房水循流受阻直至终止的过程。

液体加压装置12用于控制微量液体缓慢输入卡具1，可以通过面板操作来控制流速从而控制卡具内虹膜样本内侧的液体压强，虹膜外侧为环境大气压，因此，虹膜内外侧压强差即可模拟眼球前后房压强差。同时，可以通过液体加压装置与电脑之间的接口来实现利用电脑程序更精确地控制流速和压力。实现在0-20Pa/min的加载率范围内对样本缓慢加压，从而使上述被吸附的虹膜样本随着压力变化而发生膨隆变形。为保证不损坏虹膜，加载上限定为虹膜冲破值的80％。

压力传感器13连接在液体加压装置12和卡具1之间，可以实时显示加压装置提供的压力。

电脑控制系统14接收来自负压调节装置6和压力传感器13的压力信息，综合处理后按照预先设定的实验程序给机械控制系统8以控制信号。该实验程序依据青光眼病程发展中前后房压强差以及晶体前移的临床数据所编写，前后房压强差范围限定在0-800Pa之间，晶体前移距离范围限定在0-10毫米之间。

机械控制系统8通过操纵杆7与卡具1连接，机械控制系统8接收电脑控制系统14的控制信号，并通过操纵杆7控制卡具1上模拟晶体3向上移动，模拟眼球中实际发生的晶体前移现象。

收集液体装置9在发生全阻滞之前用于接收从卡具激光小孔4流出的模拟房水，并测量出房水的体积。

吸附试样的卡具固定在恒温浴槽内，槽内模拟虹膜的生理环境，盛装保持样本活性的溶液。

滤片10装在卡具1和收集装置9之间的通道中，防止房水流入负压调节装置6，同时使模拟房水汇集到收集装置9。

连通管道5、11用于连接负压调节装置与卡具、液体加压装置与卡具、收集装置与卡具等处。

一种模拟瞳孔阻滞和晶体前移的方法，包括：

第1步骤：连接机械控制系统和卡具；连接负压调节装置和卡具，并保证接口处气密性良好；连接液体加压装置、压力传感器和卡具；连接收集装置和卡具；连接机械控制系统和电脑控制系统；

第2步骤：将制备好的虹膜样本平铺在卡具上，使得虹膜根部和巩膜之间的移行区正好搭在卡具的外缘上。利用直径和卡具外径相等的圆环铁丝扣将样本固定在卡具上，使铁丝环正好落在卡具外周边缘的细槽中，从而避免吸附过程中虹膜样本发生滑动；

第3步骤：将卡具放置在恒温浴槽内的固定架上，浴槽内盛有保持组织活性的生理盐水；

第4步骤：排空加压装置与卡具之间连通管道内的气泡，并保证液体加压装置和卡具之间的全部连通管道中均充满液体；

第5步骤：使虹膜样本的内缘盖住激光小孔，当虹膜表面展开近似为一水平面时，以此做为加载零点，打开负压调节装置，压力由小调大，用负压将虹膜逐渐吸附在卡具上，模拟瞳孔阻滞从发生到全阻滞的过程，并将负压数据通过接口输入到电脑控制系统；同时调节液体加压装置的液体缓慢流入卡具，模拟眼前后房压强差发生变化的过程，将压力传感器的数据实时显示并通过接口输入到电脑控制系统；

第6步骤：电脑控制系统综合处理所有压力信息后按照实验程序来控制启动机械控制系统；机械控制系统推动卡具上模拟晶体向上移动，模拟眼球中实际发生的晶体前移的过程；

第7步骤：模拟瞳孔阻滞的过程中，收集装置将模拟房水收集起来并显示液体的体积数据；

第8步骤：将虹膜膨隆的图像数据、负压调节装置的负压数据、压力传感器的数据、模拟晶体前移的数据以及模拟房水的体积数据进行综合处理和计算，对瞳孔阻滞程度、虹膜膨隆、晶体前移及闭角的程度进行量化研究和计算，测试和分析闭角型青光眼发病过程中的前后房压强差变化规律，测试并计算闭角型青光眼发病过程中虹膜组织的力学特性。并依此建立房水循流模型，分析在不同的晶体位置状态下房角闭锁形成的原因。