Биомеханическая модель глазного яблока человека

• Автор: Полоз, Михаил Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Строение глаза как биомеханического объекта: общее описание, структура, классификация составных элементов
1.2. Математические модели человеческого глаза и его структур
1.2.1. Аналитические модели
1.2.2 Численные модели
1.3. Физико-механические свойства тканей глаза
1.3.1 Хрусталик и цилиарные волокна
1.3.2 Цилиарная мышца и радужка
1.3.3 Роговица и лимб
1.3.4 Склера
1.3.5. Глазодвигательные мышцы
1.3.6. Сухожилия и сухожильное кольцо
1.3.7. Глазной нерв
1.3.8 Стекловидное тело
1.3.9 Сосудистая оболочка
1.3.10 Сетчатка
1.3.11 Содержимое глазницы
1.3.12. Обобщение характеристик
1.4 Биомеханическое моделирование механизма аккомодации
Глава 2. Биомеханическая модель глаза
2.1 Общие положения
2.2 Программные средства и расчетная методика
2.3. Твердотельная модель
2.4 Конечно-элементная модель
2.5 Граничные условия, нагрузки и контактное взаимодействие
2.6. Оптическая модель
Глава 3. Верификация биомеханической модели глаза

Глава 4. Использование биомеханической модели для изучения влияния физико-механических характеристик тканей глаза на его аккомодационную способность
4.1 Влияние возрастных изменений физико-механических свойств хрусталика на механизм аккомодации
4.2 Влияние внутриглазного давления (ВГД) и физико-механических
свойств склеры на аккомодацию
4.3. Влияние работы глазодвигательных мышц (поворотов глазного
яблока) на аккомодацию и астигматизм
Заключение
Литература
Введение
Актуальность темы
Несмотря на то, что в настоящее время накоплено множество клиникофункциональных данных, относящихся к анатомии и физиологии органа зрения человека, общей биомеханической модели глаза до сих пор не создано. Существующие биомеханические модели описывают отдельные анатомо-оптические структуры глаза: хрусталик и цинновы связки, склеру, роговицу, глазодвигательные мышцы (А-Г.Д. Алиев и соавт.[6], С.М. Бауэр и соавт. [8- 12], К.Е.Котляр [50, 51], Е.В. Краковская [57], S. Cirovik et. al. [140],
D. Ljubimova [190-192], S. Schutte et al. [218]). Кроме того, исследования важнейшей зрительной функции - аккомодации - ведутся, в том числе, путем построения механико-математических моделей, изолированно описывающих работу хрусталика и его мышечно-связочного аппарата (Е.А. Исполова и соавт. [45], В.П. Пересыпкин и соавт. [80], A. Abolmaami et al. [122], Е.А. Hermans et. al. [172], D. Ljubimova et al. [192-193], Burd H. J.et al. [138]). Однако такие модели, не учитывающие возможное влияние активных и пассивных структур глаза, не входящих в хрусталиковый комплекс, на его аккомодационную способность, не отражают все функциональные связи, которые присутствуют в реальности, и тем самым, не достаточно адекватно описывают механизм аккомодации как оптической установки глаза для рассматривания объектов на разных расстояниях [2].
Единой общепринятой теории аккомодации до сих пор не существует, однако, несмотря на различие в подходах к описанию аппарата аккомодации, основными структурами, участвующими в этом процессе, считаются хрусталик, цинновы связки и цилиарная мышца. Ограниченность адекватных средств для прижизненного наблюдения и количественной оценки физиологии и патологии механизма аккомодации, в том числе для достоверного определения ее активных и пассивных участников,

усилий, развиваемых системой «хориоидея - хрусталик - цилиарная мышца». Эти три составляющие должны образовывать некоторую замкнутую, с точки зрения поддержания покоя аккомодации, систему, в которой всегда поддерживается некий баланс, и в случае расслабления одного элемента системы его должен компенсировать другой. При этом анатомический покой аккомодации должен отличаться от тонического и функционального. С точки зрения механики, это можно трактовать как замкнутую систему с тремя элементами, каждый из которых потребляет некоторое количество энергии в зависимости от своего состояния, но суммарное количество потребляемой энергии остается постоянным. Три состояния покоя могут достигаться двумя возможными путями: изменением общего количества энергии, подводимой к системе, или перераспределением энергии между компонентами. Какой из механизмов доминирует, пока остается неясным, но можно предположить, что анатомический покой аккомодации достигается путем прекращения подачи энергии к системе (снятие тонуса цилиарной мышцы и напряжения хориоидеи), а остальные два состояния покоя достигаются перераспределением энергии между компонентами.
Анализ предлагаемых моделей и методов исследования глаза in vivo позволяет сделать следующие выводы.
Существуют единичные объективные методы исследования глаза in vivo, позволяющие наблюдать соответствующие процессы в человеческом глазу и давать им качественную и количественную оценку. Например, с помощью «Scheimpflug imaging» определяют изменение кривизны хрусталика при аккомодации, по данным ультразвуковой биомикроскопии определяют ход волокон и сокращение мышцы, с помощью авторефкератометра открытого поля определяют объективный аккомодационный ответ.
Таким образом, в настоящее время предложены и апробированы биомеханические модели всех основных структур глаза (хрусталик, роговица,