Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: human eyeball

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Model biomedyczny ludzkiej gałki ocznej

Śródka W.

Prace Naukowe Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej. Monografie

2010

Vol. 91, nr 34

242-242

Przedmiotem badań jest model strukturalny gaiki ocznej oraz możliwość symulowania za jego pomocą funkcji optycznych oka. Analizie poddano także aspekty mechaniczne pomiaru ciśnienia wewnątrzgałkowego (IOP) techniką określaną jako tonometria. Opracowanie jest próbą stworzenia podstaw teoretycznych mechaniki powłok oka w obu wymienionych zakresach. Obliczenia oparte są na trzech podstawowych założeniach: samonastawności optycznej modelu gałki ocznej, równości ciśnień po obu stronach strefy aplanacji rogówki kalibracyjnej dla ciśnienia nominalnego i dla nienormalnej izotropii materiału. Rozwiązania, osiągane metodą elementów skończonych, uwzględniają fizyczną i geometryczną nieliniowość konstrukcji. Przyjęta strategia obliczeń umożliwia badanie stateczności powłoki rogówkowej w tonometrii aplanacyjnej Goldmanna. Wyznaczone w drodze obliczeń numerycznych ciśnienie aplanacji okazuje się nieliniową funkcją IOP, znacznie odbiegającą od przewidywań Goldmanna. Przeprowadzono szczegółową krytykę tej metody oraz zaproponowano nowy opis teoretyczny pomiaru, a także wynikający z niego formalizm umożliwiający korygowanie odczytu ze względu na grubość rogówki i promień jej krzywizny. Zbadane zostały także pokrewne techniki pomiaru ciśnienia wewnątrzgałkowego nazywane tonometria dynamiczną (DCT) i tonometria rezonansową (ART). Wykorzystanie hipotezy samonastawności oka pozwoliło zintegrować elementy składowe gałki ocznej w jeden spójny układ optyczny. Badanie funkcji optycznych modelu wykazało ścisłą relację zachodzącą pomiędzy materiałem rogówki, rąbka i twardówki. Dla zachowania samonastawności modelu, sieczny moduł sprężystości twardówki musi być około pięciu razy większy od modułu rogówki. Określony metodą odwrotną moduł sieczny rogówki zbliżony jest do 0,27 MPa dla ciśnienia nominalnego. Parametry mechaniczne powłok gałki ocznej nie są wzajemnie niezależne, powiązania między nimi są narzucane przez funkcje optyczne. Zależności te ułatwiają identyfikację strukturalną oka. Odkryte za pomocą modelu efekty nieliniowe w tonometrii aplanacyjnej falsyfikują teorię Goldmanna, a także wynikającą z niej procedurę korekcji wyniku pomiaru IOP. Skutki te obejmują również DCT i ART, oparte na postulatach Goldmanna.

Refraction surgery, tonometry and eye optical system theory are the fields of ophthalmology, in which a biomechanical model of the eyeball could play a significant research and utilitarian role. Attempts at creating such a model have been made since the 1970s. Today when highly sophisticated systems using most advanced methods of structural analysis are available, such problems can be relatively easily solved. Unfortunately, pre-information era assumptions and ways of thinking are still underlying the biomechanical model of the eyeball. This clash of outdated ideas and modern computing tools leads to results which do not find practical application - up to this day the effects of cornea surgeries are empirically predicted, similarly IOP reading corrections in applanation tonometry are experimentally determined. The aim of this research was to diagnose the condition of eye biomechanics, to carry out a critical assessment of the binding formal foundations and to attempt to solve selected problems. The invars process was used to identify the material parameters of the cornea, the sclera and the corneal limbus. In this method, the eyeball model is so designed that its functioning is in agreement with the commonly known experimental results. The results available today relate to tonometry, eyeball stiffness and the cornea. Also the original idea of the optical self-adjustment of the eyeball was used. The number of model assumptions was considerably reduced and the latter were well-founded. The assumptions boil down to the three postulates: abnormal anisotropy of the material, optical self-adjustment of the model and Goldman's postulate that the (nominal) pressures on both sides of the calibration cornea are equal. The calculation eyeball model was solved using the finite element method. Its optical system was built according to the rules predicted by the self-adjustment hypothesis. This new approach to the applanation problem has enabled the investigation of corneal shell stability in GAT. As a result, the hitherto unnoticed influence of IOP on the correction value for the pressure measured by the Goldmann tonometer has been revealed. A detailed critique of the method is presented. A new measurement theory is proposed and a formalism making it possible to correct readings disturbed by cornea thickness and curvature radius variation among people is derived from this theory. Also the IOP measuring techniques: DCT and ART were tested. Numerical simulations showed, contrary to the authors of the techniques, that intraocular pressure measurement results are not in agreement with GAT and need to be corrected as well. Thanks to the eye self-adjustment hypothesis the components of the eyeball could be integrated into one coherent optical system. The examination of the model's optical functions revealed the relationship which must exist between the materials of the cornea, the corneal limbus and the sclera: in order to preserve the self-adjustment of the model, the secant modulus of elasticity of the sclera must be about five times larger than the modulus of the cornea, and the latter is close to 0.27 MPa under natural stress. The investigations showed that above the pressure of 16 mmHg the Goldmann tonometer readings are understated and the deviation from the real IOP value increases with pressure, to as much as 10 mmHg. The same is observed for a cornea with calibration dimensions. This contradicts the Imbert-Fick law. The causes of this phenomenon, until now associated with surface tension in the lacrimal fluid, should be linked with corneal shell stability during flattening. On this basis an applanation pressure function in GAT for the cornea of any dimensions has been developed. The correction formulas for CCT and cornea curvature have been found to depend on IOP and to be mutually dependent. Their analytical form has, besides the empirical basis, a theoretical basis now. Contrary to the common belief, the numerical simulations of DCT suggest that the pressure measured by the tonometer clearly depends on CCT -like in GAT.