正常与病态眼角膜拉伸力学的特性

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.46.010

摘要/Abstract

摘要：

背景：角膜移植和人工角膜替代物等研究有必要了解正常和病态眼角膜的拉伸力学特性，以往的研究对象多为动物眼角膜和正常人眼角膜的拉伸力学特性，病态眼角膜的拉伸力学特性鲜有报道。
目的：比较正常和病态眼角膜的拉伸力学性质。
方法：正常人尸体眼角膜和病态(眼角膜移植患者眼角膜)眼角膜各10个，在电子万能试验机上进行拉伸实验。模拟人体温在(36.5±0.5) ℃的温度下，以5 mm/min的实验速度对试样施加载荷，以最小二乘法处理实验数据，拟合应力-应变曲线。
结果与结论：正常对照组眼角膜最大载荷、最大应力、最大应变、最大位移均大于病态组(P < 0.05)。说明正常与病态眼角膜具有不同的拉伸力学特性，病态眼角膜的拉伸力学特性发生改变。

关键词: 眼角膜, 正常, 病态, 一维拉伸, 力学性质, 组织构建

Abstract:

BACKGROUND: It is necessary to understand the tensile properties of normal and pathological cornea for the research of corneal transplant and artificial cornea replacement and so on. There are some researches about animal corneas and normal human corneal tensile mechanical properties in previous studies, but it is rarely reported that of pathological cornea.
OBJECTIVE: To compare the tensile mechanical properties of normal and pathological corneas.
METHODS: Totally 20 normal and pathological corneas (cornea transplant patients) were performed tensile test on the electronic test machine. Temperature was simulated human body at (36.5± 0.5) ℃, and the load was applied using experimental speed of 5 mm/min. The experimental data were processed with minimum 2 multiplications, and the stress - strain curve was fitted.
RESULTS AND CONCLUSION: The corneal maximum load, maximum stress, maximum strain, and maximum displacement of the normal control group were greater than those of the pathological group (P < 0.05). The findings demonstrated that normal and pathological corneas have different tensile properties. The tensile mechanical properties of pathological cornea have some changes.

中图分类号:

R318

王秀玲，李爽. 正常与病态眼角膜拉伸力学的特性[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(46): 8590-.

Wang Xiu-ling, Li Shuang. Tensile mechanical properties of normal and pathological corneas[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2010, 14(46): 8590-.

参考文献

引言

材料方法

讨论

据统计，中国致盲原因中，角膜疾病居第2位^[26-28] 。随着医疗条件的改善及激素应用的增多，真菌性角膜溃疡发生率日益增多^[29] 。翼状胬肉、皮样瘤等疾病也可使视力下降，甚至失明。大量活动性角膜病患者因药效不佳或眼球濒于穿孔需以角膜移植的方法进行救治^[30] 。从眼角膜的结构上看，基质层占眼角膜厚度的90%，由于角膜的上层和内皮层都不能承受载荷，故一般认为基质层是承受载荷的主要部分，前、后弹力层和基质层的主要构成材料为胶原纤维[28]。胶原纤维是一种类韧性材料，胶原纤维使胶原组织具有一定的强度和刚度^{[31 ]}。正常眼角膜为了适应生理的需要，具有一定的强度和刚度。病态眼角膜由于溃疡穿孔或由于手术的原因使眼角膜的胶原纤维遭到破坏，所以其拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变力学特性发生变化。为使试样保湿，将试样置于生理盐水槽中，模拟人体温，在环境温箱内进行实验，对试样进行了预调处理，解决了实验的关键问题。本实验比较了正常与病态人眼角膜的拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变力学特性。实验结果表明，正常对照组眼角膜拉伸最大载荷为10.96 N，最大位移为0.019 6 mm，最大应力为 3.81 MPa，最大应变为0.491%；病态组眼角膜拉伸最大载荷为8.29 N，最大位移为0.015 4 mm，最大应力为2.93 MPa，最大应变为0.392%。正常对照组眼角膜拉伸最大载荷、最大位移、最大应力、最大应变均显著大于病态组(P < 0.05)。与参考文献[2]的结果表现出良好的一致性。
由于标本有限和生物材料各体差异的限制，实验数据有一定的离散性，但对临床还是有一定参考价值的。本次实验所得出眼角膜的拉伸力学特性指标、应力-应变曲线、应力-应变关系表达式更具有理论价值和临床价值。

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