放射狀角膜切開(kāi)術(shù)有限元法計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的研究

1、放射狀角膜切開(kāi)術(shù)有限元法計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的研究摘要放射狀角膜切開(kāi)術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)RK(Radial keratotomy)手術(shù)，是通過(guò)對(duì)人眼角膜進(jìn)行放射狀切開(kāi)手術(shù)，來(lái)恢復(fù)視力的一種矯正近視的方法。這種手術(shù)的近視矯正機(jī)理怎樣，人眼角膜在被部分切開(kāi)后的變形狀況如何，依從什么變形規(guī)律，術(shù)后角膜的受力情況怎樣，每個(gè)手術(shù)參數(shù)對(duì)手術(shù)效果各自起到什么樣的作用和影響，這些問(wèn)題都有待于專(zhuān)業(yè)醫(yī)生和相關(guān)科技人員共同進(jìn)一步深入探尋。本文試通過(guò)對(duì)角膜幾何模型的構(gòu)造，運(yùn)用已知角膜的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)特性，以有限元法為基本計(jì)算方法，以ANSYS軟件為直接工具，對(duì)這一手術(shù)的結(jié)果進(jìn)行模擬，研究了刀口數(shù)目，刀口深度，眼壓大小，中央視區(qū)的大小等手

2、術(shù)參量對(duì)手術(shù)效果的影響，通過(guò)計(jì)算得出角膜術(shù)后的變形規(guī)律，找出角膜術(shù)后應(yīng)力集中的區(qū)域，初步探究了手術(shù)的機(jī)理。關(guān)鍵詞角膜角膜手術(shù)RK手術(shù)有限元近視矯正 A Study of Computer Simulation of Radial KeratotomyUsing Finite Element MethodWang Jiaquan, Jiang Heyang, Zheng Yanjun(Beijing Polytechnic University, Beijing 100022)Li Xiouyun, Qi Li(Beijing Friendship Hospital, Beijing 10005

3、4)AbstractRadial keratotomy is simplified as RK.The operation is a method to cut cornea to do myopia sight correction. The following questions are to be studied further by professional doctors and related scientific and technical people: what is the mechanism of myopia correction, how is the alterat

4、ion of the operated part of the cornea, what is low about the alteration, what is the effect and influence of each parameter of the operation? It was intended to construct geometric models of cornea, to use known mechanic properties of cornea, Finile Element as basic computing method, and software o

5、f ANSYS as a direct tool, to simulate results of the operation. The parameters and their effects were studied: number of cuts, depth of cuts, eye pressures, size of central field of view. Laws of alteration of cornea were found through computing, and stress concentration zones after operation were f

6、ound also.A primary study on the mechanism of the operation was carried out.Key words:RK; Finite element method; Myopia; Sight correction0引言放射狀角膜切開(kāi)術(shù)(radial keratotomy，簡(jiǎn)稱(chēng)RK手術(shù))，簡(jiǎn)言之，就是一種通過(guò)在近視眼角膜的外側(cè)表面，割出一組(目前通常為4條、8條和12條)切深為角膜厚度以?xún)?nèi)放射狀的刀口，從而改變眼球的屈光性能，以恢復(fù)達(dá)到正常視力的手術(shù)治療方法。1974年，前蘇聯(lián)的眼科醫(yī)生弗奧德羅夫(Fyodorov)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)成功的基

7、礎(chǔ)上完成了第一例人眼的放射狀角膜切開(kāi)手術(shù)，并獲得成功。Fyodorov在其一篇論文中總結(jié)了他所做的2700只眼的手術(shù)效果，其中85%90%的裸眼視力達(dá)到1.0，未發(fā)生感染、失明等嚴(yán)重的并發(fā)癥。Fyodorov所取得的這些研究結(jié)論宣告了這一手術(shù)的安全適用性，為這一手術(shù)的廣泛普及和推廣奠定了很好的基礎(chǔ)。我國(guó)在這方面的研究興起于80年代，當(dāng)時(shí)曾有大批醫(yī)生學(xué)者被派往蘇聯(lián)學(xué)習(xí)這一技術(shù)，他們回國(guó)后立即在高起點(diǎn)上開(kāi)展了這項(xiàng)手術(shù)的臨床和科研。目前，隨著醫(yī)療條件的改善和醫(yī)療技術(shù)的提高，我國(guó)省市以上醫(yī)院均能開(kāi)展這項(xiàng)手術(shù)，并且療效很好。說(shuō)明RK手術(shù)在我國(guó)已經(jīng)被廣大的患者所接受。近視眼是由于眼球的前后徑過(guò)長(zhǎng)或屈光度過(guò)

8、強(qiáng)，使遠(yuǎn)方物體發(fā)來(lái)的平行光線被聚焦在視網(wǎng)膜前的玻璃體內(nèi)，此后光線又分散，當(dāng)?shù)竭_(dá)視網(wǎng)膜時(shí)成像模糊，以致視物不清。矯正視力的辦法就是降低眼球的屈光能力，以保證外來(lái)光線能在視網(wǎng)膜上準(zhǔn)確聚焦。RK手術(shù)就是通過(guò)改變?nèi)搜劢悄さ那剩{(diào)整眼的屈光系統(tǒng)的屈光效果來(lái)矯正視力的。目前，RK手術(shù)雖已得到廣泛的臨床應(yīng)用，但人們對(duì)角膜變形的機(jī)理和角膜各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)的認(rèn)識(shí)還是有限的。一般認(rèn)為矯正近視的機(jī)理是通過(guò)切開(kāi)角膜前層，使被破壞了的中央視區(qū)外圍角膜組織在內(nèi)壓的作用下略微擴(kuò)張變陡，則中央視區(qū)相應(yīng)變平，使角膜的聚光能力減弱，起到凹透鏡的作用，從而達(dá)到矯正視力的效果。國(guó)外的一些學(xué)者就對(duì)角膜的變形機(jī)理進(jìn)行了一些探索，一般認(rèn)為角

9、膜上的刀口改變了角膜組織的剛度，并使角膜在一些因素的作用下變形。曾有兩種觀點(diǎn)解釋角膜的變形機(jī)理，一種認(rèn)為角膜的變形主要由眼內(nèi)壓的作用造成的；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，其變形主要由于術(shù)后眼瞼上的繃帶肌作用在角膜前表面，而產(chǎn)生的壓力，或者是眼在自覺(jué)不自覺(jué)中閉合時(shí)，眼瞼對(duì)角膜前表面的壓力而形成的。本文所做的工作初步驗(yàn)證了第一種觀點(diǎn)正確性的一面，很多文獻(xiàn)1-5也對(duì)兩種觀點(diǎn)各抒己見(jiàn)，說(shuō)明兩者都有一定的道理和影響。1角膜的生物力學(xué)性質(zhì)角膜的重要特性是透明和無(wú)血管，其基本功能是屈折外來(lái)光線。雖然RK手術(shù)的發(fā)展已有二十年的歷史了，但對(duì)角膜組織生物力學(xué)特性的研究近十年才發(fā)展起來(lái)。由于角膜的生物力學(xué)特性對(duì)研究RK手術(shù)的機(jī)理

10、具有直接的理論價(jià)值，所以成為研究角膜術(shù)后變形的首要問(wèn)題。從其結(jié)構(gòu)上得知，基質(zhì)層占角膜厚度的90%，而前彈性層約占角膜厚度的2%6%，因此認(rèn)為前彈性層對(duì)角膜彈性模量的貢獻(xiàn)不大。由于角膜中上皮層和內(nèi)皮層都不承受載荷，而后彈性層的彈性模量比基質(zhì)膜小，故一般認(rèn)為基質(zhì)層是承受載荷的主要部分。前后彈性層和基質(zhì)層的主要構(gòu)成材料均為膠原纖維，膠原纖維的性能極大地影響著角膜的整體性能。從基質(zhì)層的微觀結(jié)構(gòu)上看，其膠原纖維平行排列，而臨近的各層纖維又互相成一定的角度，有的成直角交錯(cuò)，如同膠合板一樣。膠原纖維在纖維方向上的楊氏模量為1.0GPa，在與纖維方向垂直的方向的楊氏模量是10Pa，雖然每一層有很多膠原纖維，但

11、其直徑很小，故其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和彎曲剛度很小，因此角膜的剪切彈性模量和抗彎剛度很小。對(duì)于角膜的生物力學(xué)性能，很多學(xué)者也都進(jìn)行了深入的研究，國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)2-5均有這方面的報(bào)道。他們從不同的角度研究了角膜的生物力學(xué)性質(zhì)和很多因素的關(guān)系，總結(jié)了各種影響臨床效果的手術(shù)參量。角膜和其他的生物材料一樣，其彈性模量在不同的生理?xiàng)l件、不同的實(shí)驗(yàn)規(guī)范下的測(cè)量值差異很大。在不同的壓力條件下，角膜表現(xiàn)出不同的彈性模量。一般說(shuō)來(lái)，應(yīng)力增大時(shí)，彈性模量也隨著增大。彈性模量的大小直接影響到手術(shù)的效果。在確定角膜的彈性模量時(shí)，本文借鑒了我們研究室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)認(rèn)為角膜雖為各向異性材料，但在整體性能上，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的其在兩個(gè)正交方向

12、上的力學(xué)性能差異不大，在一定的精度要求下，在整體實(shí)驗(yàn)或計(jì)算時(shí)可作為各向同性材料處理6，7?？傊?，角膜的彈性模量與其他生物軟組織的彈性模量一樣，明顯具有個(gè)體差異。2儀器和設(shè)備Sun工作站美國(guó)Sun公司ANSYS軟件(5.2版)美國(guó)Swanson公司3RK手術(shù)的ANSYS有限元分析3.1步驟現(xiàn)將用ANSYS軟件解決實(shí)際問(wèn)題的一般步驟，用流程的形式表示如下：1用ANSYS軟件解決實(shí)際問(wèn)題的流程3.2角膜的幾何尺寸和工程問(wèn)題不同的是角膜的幾何參數(shù)不是一個(gè)確定的量，它不僅因人而異，而且和環(huán)境溫度，實(shí)際測(cè)量條件，以及不同學(xué)者采用不同的測(cè)量系統(tǒng)有關(guān)。因此國(guó)內(nèi)外所發(fā)表的文獻(xiàn)中，有關(guān)角膜尺寸不盡相同，有的相差很

13、大。模擬計(jì)算中，我們采用比較認(rèn)同的數(shù)據(jù)。表1角膜的幾何參數(shù)(單位 mm)眼軸長(zhǎng)度角膜直徑角膜中心彎曲半徑角膜后表面彎曲半徑角膜11mm處厚度角膜平均厚度3.3角膜幾何模型的構(gòu)造分析人眼的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)：人的眼球雖是不規(guī)則的橢球形，但其眼底至角膜為長(zhǎng)軸，角膜只是拱高很小的一段，因此，這一小段角膜面可以認(rèn)為是球面。而且角膜與周?chē)慕M織相互作用，形成約束，特別是與鞏膜相互生長(zhǎng)交織在一起，因此對(duì)手術(shù)而言，眼球后部沒(méi)有力學(xué)研究意義。角膜邊界與其他組織如鞏膜部分受到緣帶睫狀突、虹膜等周?chē)锝M織的約束，固定作用很強(qiáng)，如同底邊被固支的殼體一樣。有文獻(xiàn)報(bào)道的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，也采取這種邊界條件。為研究手術(shù)中切口數(shù)目、切口長(zhǎng)

14、度、切口深度等參量對(duì)手術(shù)效果的影響，須構(gòu)造出這些參量不同數(shù)值的多個(gè)幾何模型進(jìn)行對(duì)比研究。這些參量的對(duì)比情況如下：切口數(shù)目4個(gè)：4條，6條，8條，12條切口深度4個(gè)：60%，80%，90%，95%視區(qū)半徑3個(gè)：1.3mm，1.8mm，2.2mm角膜厚度選取0.62mm。眼內(nèi)壓在許可的范圍內(nèi)選取4個(gè)值(單位：mmHgh):15，20，25，30。換算為以MPa為單位，即：2.00，2.67，3.33，4.00。表2角膜模型中的幾何參數(shù)角膜內(nèi)徑角膜外徑拱高角膜厚度由于在角膜的球面上切開(kāi)不貫穿厚度的若干刀口，屬三維立體構(gòu)，空間位置及坐標(biāo)比較難于確定，因此需多步驟分層完成。構(gòu)中多次調(diào)用了球面單元，和其他

15、的單元進(jìn)行布爾運(yùn)算，加合得到不完全切透的模型。3.4材料的定義角膜實(shí)質(zhì)上是一種正交各向異性材料，在三個(gè)正交方向上有三個(gè)彈性主向，精確計(jì)算時(shí)需要輸入在X，Y，Z三個(gè)方向上的應(yīng)力應(yīng)變特性，或三個(gè)彈性模量主值。但由于目前實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制，文獻(xiàn)中只有一個(gè)方向上的應(yīng)力應(yīng)變曲線和一個(gè)方向的彈性模量。我們研究室的其他成員，曾對(duì)角膜平面的另一個(gè)方向的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)兩者間的差異不大。因此，我們?cè)诖藢⒔悄ぷ鳛楦飨蛲圆牧咸幚?。正如前面所述，角膜作為一種生物軟組織材料，學(xué)者對(duì)特性不同者以不同的條件和不同的方法，測(cè)出的值不盡相同，在計(jì)算中選取生理?xiàng)l件相似，被普遍認(rèn)同的數(shù)值來(lái)做為計(jì)算依據(jù)。角膜

16、近似地被認(rèn)為是不可壓縮材料，學(xué)者Woo認(rèn)為其泊松比為0.49，已被廣泛引用和認(rèn)同8。所以本計(jì)算中應(yīng)用的常數(shù)為：Ex=1.8MPa Ey=1.8MPa =0.49ANSYS軟件還要求輸入材料的工作溫度，計(jì)算中選取的是人體的正常體溫的溫度值：37。3.5結(jié)構(gòu)類(lèi)型的定義ANSYS軟件單元庫(kù)中有多種不同的單元類(lèi)型，依據(jù)角膜的形狀和特性，選取三維4節(jié)點(diǎn)彈性殼單元SHELL63進(jìn)行計(jì)算。其4個(gè)節(jié)點(diǎn)分別為I，J，K和L。在這4個(gè)點(diǎn)的厚度均為0.62mm。輸入指令為： 3.6網(wǎng)格的劃分考慮到殼體的厚度僅有0.62mm，殼的表面上還有深度不等的切口，空間分布和空間的布局差異很大，因此，為避免產(chǎn)生畸形的網(wǎng)格，網(wǎng)格

17、的尺寸不應(yīng)大于0.20mm。同時(shí)由于有刀口的殼體在空間形狀的變化，應(yīng)選擇“自由取向單元”以利于更合理地、更便利地獲得合格的網(wǎng)格。計(jì)算中證實(shí)，選擇這樣的劃分條件，網(wǎng)格劃分基本都能得到滿(mǎn)意的結(jié)果。劃分網(wǎng)格時(shí)為了獲得更理想的網(wǎng)格，避開(kāi)刀口，網(wǎng)格尺寸選取了0.20mm，0.22mm，0.18mm等多種方案來(lái)獲得理想的劃分結(jié)果。3.7邊界條件的確定由于角膜的近似對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，模型構(gòu)造中采用四分之一角膜作為研究對(duì)象。依前面的分析，角膜的底邊界面受約束的情況可認(rèn)為是固支邊界。課題中采用ANSYS軟件提供的節(jié)點(diǎn)法來(lái)加載邊界條件，即對(duì)模型底面的全部節(jié)點(diǎn)，設(shè)定其全部的六個(gè)自由度為零：UXi=0 UYi=0 UZi=0

18、ROTXi=0 ROTYi=0 ROTZi=0UX，UY，UZ：節(jié)點(diǎn)的三個(gè)方向上的位移ROTX，ROTY，ROTZ：節(jié)點(diǎn)的三個(gè)軸向的轉(zhuǎn)角i：節(jié)點(diǎn)序數(shù)，i=1，2，3，nn：底面總的節(jié)點(diǎn)數(shù)由于所構(gòu)造的四分之一的角膜模型都是以端面為對(duì)稱(chēng)面的，而且載荷均勻分布，材料性能均勻，因此角膜的變形也是對(duì)稱(chēng)的。因此，截面的法向方向沒(méi)有位移，即：對(duì)于平面X=0UXi=0，對(duì)于平面Y=0 UYi=0i：端面節(jié)點(diǎn)序數(shù)，i=1，2，3，nn：端面總的節(jié)點(diǎn)數(shù)3.8載荷的加載角膜所受的是眼內(nèi)房水傳遞的均勻的液體壓力，根據(jù)液體壓力傳遞的特點(diǎn)，在各個(gè)方向上的壓強(qiáng)值都相等。因此，只要選取好作用面，加載即可實(shí)現(xiàn)。為了研究角膜在不

19、同壓力下的變形情況，每個(gè)模型都要在4個(gè)不同的壓力下發(fā)生不同的變形，然后進(jìn)行對(duì)比分析，做出不同壓強(qiáng)下的位移曲線。4計(jì)算結(jié)果的分析與討論4.1角膜的變形情況角膜經(jīng)過(guò)手術(shù)后，其力學(xué)性能，如整體剛度等會(huì)發(fā)生變化，從而其外在形狀也因眼內(nèi)壓的作用而發(fā)生變化。計(jì)算得出的各個(gè)方向的位移值是反映變形的力學(xué)指標(biāo)，它決定了角膜變形后的最終形狀，從而決定了角膜屈光矯正的程度。角膜手術(shù)變形后，其各點(diǎn)在OX，OY，OZ三個(gè)方向上都有位移分量，其中對(duì)角膜術(shù)后屈光影響最大的，是角膜中央視區(qū)的法向位移，即OZ方向的位移量。為了得出角膜曲面上的位移情況，以便對(duì)不同手術(shù)參量對(duì)手術(shù)的影響效果，進(jìn)行科學(xué)的比較，在距光軸不同距離上選取九

20、個(gè)有代表性的節(jié)點(diǎn)，記錄這九個(gè)點(diǎn)在OZ方向的位移。然后對(duì)在不同光區(qū)半徑、不同刀口數(shù)目、不同內(nèi)壓和不同刀口切深的角膜力學(xué)模型，在這九個(gè)位置的OZ方向的位移量進(jìn)行比較，從而得出這些手術(shù)參量對(duì)角膜屈光效果的影響。為了清晰表明表曲線中各曲線的代表意義，對(duì)表明不同手術(shù)參量的曲線進(jìn)行了統(tǒng)一的編號(hào)。具體規(guī)定為：Z(Z向位移)光區(qū)半徑刀口數(shù)目。切深序號(hào)內(nèi)壓序號(hào)。如z2.38.32表明：光區(qū)半徑2.3mm，刀口數(shù)為8，切深序號(hào)3為90%，內(nèi)壓序號(hào)2為15mmHg，即2.67MPa的角膜力學(xué)模型在OZ方向的位移。作為手術(shù)的對(duì)照模型，沒(méi)有刀口的角膜原型也是比較重要的研究對(duì)象，本文對(duì)它的變形規(guī)律也進(jìn)行了較深入的研究，只

21、有將它和各種手術(shù)方案的術(shù)后情況進(jìn)行對(duì)比分析，才能準(zhǔn)確地得知各種手術(shù)方案對(duì)手術(shù)效果的真正影響。本文對(duì)無(wú)刀口角膜的編號(hào)為：unit，其后面的數(shù)字為加壓序數(shù)。如unit-2表示未經(jīng)手術(shù)的角膜在壓力序數(shù)為2(20mmHg)下的Z向位移。4.1.1眼內(nèi)壓對(duì)角膜變形的影響2中所示的是在不同的內(nèi)壓情況下的OZ方向位移的變化。其橫坐標(biāo)均為取值點(diǎn)距角膜中心光軸的距離。中曲線表示的是沿光區(qū)中心向外OZ方向位移變化的趨勢(shì)。中每條曲線分別表明不同壓力下的位移變化。眼內(nèi)壓越大，角膜上各點(diǎn)的位移越大，表現(xiàn)在臨床效果上，對(duì)近視的矯正效果就越好。手術(shù)實(shí)踐認(rèn)為，眼壓較小的人不宜用RK手術(shù)來(lái)矯正近視，是有理論依據(jù)的。2相同光區(qū)半

22、徑、相同刀口個(gè)數(shù)、相同切深，在不同內(nèi)壓下OZ方向位移情況對(duì)照光區(qū)半徑2.3mm、刀口個(gè)數(shù)8、切深90%內(nèi)壓分別為15、20、25、30mmHg曲線變化顯示：眼內(nèi)壓對(duì)手術(shù)后角膜位移及形狀變化的程度有明顯的影響4.1.2光區(qū)半徑對(duì)角膜變形的影響光區(qū)半徑是一個(gè)重要的手術(shù)參量，3是根據(jù)在其它手術(shù)參量相同時(shí)，光區(qū)半徑不同而建立起來(lái)的力學(xué)模型上，計(jì)算出來(lái)的位移值得到的位移分布曲線。從3中可以看出，光區(qū)半徑對(duì)手術(shù)效果的影響比較明顯，3是8條刀口在90%切深時(shí)，在不同的內(nèi)壓下的位移曲線。中的4條曲線中，線形較粗的是沒(méi)有刀口的對(duì)照組，其它的光區(qū)半徑分別為：1.3mm，1.8mm和2.3mm。從曲線的變化中可以發(fā)

23、現(xiàn)，在x=0處，無(wú)切口角膜的位移量最大，光區(qū)半徑為1.3者次之，光區(qū)半徑為2.3者最小，半徑為1.8的居中。說(shuō)明刀口有助于減小光區(qū)中心的位移量，對(duì)縮小光軸有一定的貢獻(xiàn)。在x0.6以后，有刀口角膜的位移量均大于標(biāo)準(zhǔn)組，而且以刀口數(shù)目多者為最大。更有意義的是，具有12條刀口的角膜模型在1.22.3mm處，位移量達(dá)到最大值。比其在角膜中心處的位移值都大，這對(duì)于矯正屈光的程度而言，極其有利。因?yàn)闆](méi)有刀口的角膜在沿距其中心半徑增大時(shí)，其位移量單調(diào)下降，而多刀口者卻有所增加，此消彼長(zhǎng)，使角膜表面變平的程度加大。因此，多刀口的手術(shù)方案對(duì)屈光的矯正效果，比刀口少的效果好。12條刀口的角膜模型在1.22.3mm

24、處，位移量比較大的原因在于，此斷角膜正處于角膜刀口位置，此處角膜因刀口而剛度減弱，易于變形。從中數(shù)據(jù)顯示的結(jié)果可以看到，在其它條件相同的情況下，多刀口的角膜在內(nèi)力作用下變形后，不僅在角膜中心處的位移量最小，有助于減小光軸長(zhǎng)度，減緩近視程度，而且在距角膜光軸1.22.3mm處，其位移量一直大于比其刀口少的角膜的位移，這對(duì)于改變角膜的屈光性能極其有利。因此，對(duì)于高度數(shù)近視患者而言，以多刀口手術(shù)方案實(shí)施手術(shù)，效果會(huì)更好。4.1.4刀口切深對(duì)角膜變形的影響刀口切深也是RK手術(shù)中一個(gè)比較重要的參量，為研究它對(duì)RK手術(shù)效果的影響，以一組刀口條數(shù)、光區(qū)半徑、內(nèi)壓均相同的角膜力學(xué)模型對(duì)照進(jìn)行計(jì)算對(duì)比。中線形較

25、粗的曲線是沒(méi)有刀口的對(duì)照組，是角膜沒(méi)做手術(shù)時(shí)在眼內(nèi)壓作用下的位移曲線。其他切深不同的位移曲線與它相比得出，有刀口時(shí)的位移曲線在距光區(qū)中心2.0mm處的位移均比較明顯，而且隨著切深增加，位移量也越大。僅在內(nèi)壓較大時(shí)，它們?cè)诠廨S處的位移才明顯小于對(duì)照組。因此，根據(jù)計(jì)算的結(jié)論認(rèn)為，手術(shù)的切深越大，角膜的法向位移也越大，從而對(duì)角膜屈光的變化影響也越大，對(duì)近視矯正的效果也越強(qiáng)。5相同刀口數(shù)目、外壓和光區(qū)半徑，不同切深時(shí)的位移對(duì)比中線形較粗者為對(duì)照組，是沒(méi)有刀口的角膜原型，其他切深分別為60%，80%，90%，95% 刀口數(shù)目為12，內(nèi)壓為20mmHg由中可知有切口的角膜在軸心處位移較小，遠(yuǎn)處位移量較大，

26、切深大時(shí)效果更好4.2角膜RK手術(shù)后應(yīng)力分布的情況經(jīng)過(guò)計(jì)算可得到角膜上各點(diǎn)應(yīng)力分布的情況，在刀口的兩端存在著很大的應(yīng)力集中現(xiàn)象。在刀口的盡端的周?chē)嬖谥h(huán)形的應(yīng)力帶，和其周?chē)膽?yīng)力差別較大。在刀口的切深方向，在未被切開(kāi)的角膜部分應(yīng)力集中的現(xiàn)象也比較明顯，但總體而言，刀口區(qū)域的應(yīng)力比非刀口區(qū)域的應(yīng)力大。另外，刀口周?chē)鷧^(qū)域的應(yīng)力值和非刀口其它區(qū)域相比，也比較大。5結(jié)論經(jīng)過(guò)對(duì)放射狀角膜切開(kāi)術(shù)幾何模型的構(gòu)造和有限元模擬計(jì)算，結(jié)果得出如下結(jié)論：放射狀角膜切開(kāi)術(shù)中，光區(qū)半徑、刀口數(shù)目、刀口切深都是影響手術(shù)效果的重要因素，各種方案對(duì)手術(shù)模擬結(jié)果都有明顯的影響。眼內(nèi)壓對(duì)手術(shù)的效果有直接的影響。眼內(nèi)壓大時(shí)，角膜

27、的變形量大，在角膜法線上的位移明顯增大。對(duì)多刀口情況而言，刀口部分的位移量增加更明顯，從而使手術(shù)效果更好。光區(qū)半徑對(duì)手術(shù)的影響有兩方面：光區(qū)半徑小，對(duì)縮短光軸的貢獻(xiàn)小，但對(duì)屈光的貢獻(xiàn)較大，因此具體情況還需具體處理。一般而言，屈光的改變會(huì)對(duì)近視的矯正有較大的影響。刀口數(shù)目對(duì)手術(shù)效果有明顯的影響。多刀口方案的模擬效果顯示，刀口多時(shí)，不僅角膜光區(qū)外圍、刀口中段的位移量比刀口少者大，而且在縮短光軸方面比后者也有較大貢獻(xiàn)。因此推斷，多刀口的手術(shù)效果明顯好于少刀口的手術(shù)效果，多刀口手術(shù)的實(shí)施并為高度數(shù)近視的手術(shù)矯正提供了可能。刀口切深的影響也是正向的。刀口深時(shí)，角膜光區(qū)外圍的變形量比較大，刀口切深小時(shí)，角膜光區(qū)外圍的變形量比較小。但是，據(jù)計(jì)算結(jié)果分析，切深為角膜厚度60%，80%，90%和95%4種情況的差異不大。而且角膜刀口的切深，對(duì)角膜中心處的位移基本沒(méi)有影響，表現(xiàn)為4種切深的角膜模型在受到內(nèi)壓時(shí)，和沒(méi)有刀口的角膜具有相同的位移。說(shuō)明刀口切深對(duì)縮短光軸沒(méi)有貢獻(xiàn)。在刀口的兩端和刀口的切深位置