后房压力变化对虹膜变形的流固耦合有限元分析

目的:建立房水流动及虹膜变形的数学模型,定量分析因瞳孔阻滞造成前后房压差所引发的闭角型青光眼发病机制。方法:数值模拟研究。研究正常虹膜形状(虹膜-晶状体间隙为30μm)和瞳孔几乎后粘连(虹膜-晶状体间隙为5μm、2μm)下的房水流动及虹膜变形,利用计算流体动力学数值求解房水流动,并基于单向流固耦合技术进行虹膜在流场作用力下变形的有限元分析。结果:30μm的正常虹膜-晶状体间隙前后房的压力几乎相等;对于5μm和2μm的虹膜-晶状体间隙,后房比前房压力分别高31 Pa和815 Pa。利用乘幂函数对前后房压差与虹膜-晶状体间隙之间的关系进行拟合,发现当该间隙小于3μm后,前后房压差将异速增加形成显著虹膜膨隆,导致虹膜表面与角膜接触,引发房角关闭。结论:从生物力学的角度分析虹膜膨隆与房水流动的相互作用特征,能进一步定量揭示原发性闭角型青光眼瞳孔阻滞发病机制。

虹膜膨隆与前后房眼压差关系的有限元分析

目的本文采用数值仿真建模技术定量研究瞳孔阻滞时虹膜在前后房眼压差作用下的变形程度。方法根据虹膜组织的力学特性,建立虹膜变形的有限元分析模型,施加不同前后房眼压差数值计算虹膜变形,分析虹膜面应变、曲率半径以及前房角角度与前后房眼压差之间的关系。结果当前后房眼压差超过50 Pa,虹膜有明显的膨隆;达到150 Pa时,虹膜最大变形量已接近2 mm,且虹膜几乎贴近角膜,严重阻碍房水从前房角排出,容易引发闭角型青光眼。虹膜曲率半径初起随前后房眼压差增加急速减小,高于50Pa后曲率半径减小速度明显降低。虹膜最大变形和面应变与前后房眼压差之间基本呈线性关系。结论研究结果有助于从生物力学角度了解虹膜在前后房眼压差作用下的力学特性,为闭角型青光眼的发病机制、诊断和治疗提供指导。

模拟瞳孔阻滞及虹膜膨隆的实验系统和方法

目的在不破坏虹膜环状形态结构及保持虹膜组织活性的前提下,设计一种模拟瞳孔阻滞及虹膜膨隆的实验系统和一种测量虹膜组织在前后房压强变化的情况下发生膨隆变形的实验方法。方法对原有实验装置进行改进,建立虹膜小试样微变形的双目立体测量图像采集系统,获得兔虹膜组织随前后房压强变化而膨隆变形的二维图像序列,利用立体视觉技术计算虹膜组织随压强变化而膨隆变形的三维空间坐标。将代表虹膜膨隆高度的Z轴数据进行平均并进行曲线拟合,得到表征虹膜膨隆高度与前后房压强差之间关系的曲线。结果获得模拟前后房压强差分别为50、100、200、300、400、500和600Pa时的虹膜膨隆变形曲线。结论随着前后房压强差的增大,虹膜膨隆变形曲线的弯曲程度增大,该实验系统和方法可以获得虹膜膨隆变形与前后房压强差之间的规律。

基于变分水平集模型的虹膜图像分割方法

当虹膜图像受眼睑、睫毛及变形等影响时,会造成分割不准确,如何有效地分割虹膜是虹膜识别面临的主要问题。为此,提出一种基于变分水平集模型的虹膜图像分割方法。采用灰度投影法粗略确定瞳孔,使用最小二乘拟合得到瞳孔与虹膜边界,通过变分水平集模型精确分割虹膜。实验结果表明,该方法对虹膜外边缘分割的准确率为98.59%,高于Daugman、Hough变换及改进Hough变换等常用方法。