青年与老年眼角膜应力松弛流变特性分析

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1、青年与老年眼角膜应力松弛流变特性分析【摘要】目的通过青年和老年眼角膜的应力松弛实验，比较青年和老年人眼角膜的应力松弛流变特性，为临床提供眼角膜流变参数。方法正常人青年和老年尸体眼角膜各8个，在电子万能试样机上进行应力松弛实验。模拟人体温在(36.5±0.5)℃，以0.1%/s的应变增加速度对试样施加应变，采集90个数据，以归一化分析的方法处理应力松弛数据，拟合应力松弛曲线，建立青年和老年尸体眼角膜的归一化应力松弛函数方程。结果青年组眼角膜7200s应力松弛量为0.70mPa,老年组眼角膜7200s应力松弛量为0.52mPa，青年组

2、7200s应力松弛量显著大于老年组(P<0.05)。结论应力松弛曲线是以对数关系变化的，老年组眼角膜应力松弛特性发生改变。【关键词】眼角膜，青年;老年;应力松弛7根据国内调查，在我国致盲原因中，角膜病居第二位〔1〕。目前我国因此病致残、致盲者居高不下，且主要集中在中、老年人。当前有效复明手术为角膜移植，多数患者可以通过角膜移植复明，但因为角膜移植供体材料匮乏，许多患者得不到有效的治疗，因此学者们试图以异种角膜和人工角膜作为角膜移植物的替代物。无论是以异种角膜还是以人工角膜作为人眼角膜移植的替代材料，首先要解决生物相容性的问题

3、，还要了解替代材料的生物力学特性。以往的研究多以青年尸体和动物眼角膜为研究对象，多以眼角膜的一维拉伸实验居多。关于青年与老年人眼角膜应力松弛对比实验分析鲜有报道。本文对青年与老年尸体新鲜眼角膜进行应力松弛实验，得出青年与老年尸体眼角膜的应力松弛数据和曲线、应力与时间的变化规律，以归一化分析的方法建立青年与老年尸体眼角膜的应力松弛函数方程。　　1材料与方法　　1.1材料采用志愿捐献的角膜供体，角膜移植后的16个眼角膜剩余部分;青年组8个标本，均为男性，年龄28～39岁。老年组8个标本，均为男性，年龄62～70岁。收集于吉林大学第三医

4、院，病人知情同意。实验前标本置于营养液中，置于4℃冰箱中保鲜。　　1.2仪器设备日本岛津制作所生产的电子万能试样机，读数显微镜为长春市第三光学仪器厂生产。　　1.3方法标本取出后2h之内上机实验。首先以读数显微镜测量标本的长度、宽度和厚度，试样长8.0～8.2mm，宽2.42～2.44mm，厚1.20～1.24mm。人眼角膜为生物黏弹性材料，所以必须对标本进行预调处理，本实验按参考文献〔4〕的方法对每个标本进行预调处理后实验。分别将两组标本装入软组织拉伸实验夹具内，与装有pH7.4生理盐水的有机玻璃槽连接，之后与试样机上、下夹头连

5、接。试样机带有-30℃～250℃环境温箱，本实验在(36.5±0.5)℃7的温度下进行。以0.1%/s的应变增加速度对标本施加应变。当青年组应变达到0.30%，老年组应变达到0.25%，应力达到3.10mPa时，使应变保持恒定。应力随着时间的改变不断下降。计算机程序设定从时间t采集数据，每10s采集1个数据，采集40次，之后每136s采集1个数据，采集50次，共采集90个数据。达到设定的时间7200s时，计算机自动输出实验数据和曲线。　　1.4统计学分析采用SPSS11.0软件完成统计处理，计量资料以x±s表示，采用完全随机分组单

6、因素方差分析进行数据分析，组间比较采用t检验。　　2结果　　2.1应力松弛曲线与归一化应力松弛函数曲线拟合青年组与老年组应力松弛数据各取20个点进行曲线拟合，见图1;青年组与老年组归一化应力松弛函数数据各取20个点进行曲线拟合，见图2。青年组7200s应力松弛量为0.70mPa，老年组眼角膜7200s应力松弛量为0.52mPa。青年组眼角膜7200s应力松弛量大于老年组眼角膜，差异显著(P<0.05)。　　图1青年与老年组眼角膜应力松弛曲线图2青年与老年组眼角膜应力松弛归一化曲线　　2.2建立归一化应力松弛函数方程7应力松弛

7、曲线是以对数关系变化的，因此设：　　G(t)=1t=0　　clnt+dt>0(1)　　式中c、d为待定常数　　令φ(c.d)=∑ni=1〔G(t-G实〕i2　　则φC=0φd=0即：　　c∑11i=1ln2t+d∑11〖〗i=1lnt-∑11i=1G实lnt=0　　c∑11i=1lnt+∑11i=1d+∑11i=1G实=0(2)　　将实验数据代入(2)式解出各组的c、d值，将c、d值代入(1)式得出各组眼角膜的应力松弛函数方程：　　青年组G(t)1t=0　　-0.0269lnt+1.0155t>0(3)7　　老

8、年组青年组G(t)1t=0　　-0.0211lnt+1.0200t>0(4)　　(3)、(4)式代表青年与老年眼角膜的应力松弛特性。　　3讨论　　山田博〔2〕对人眼角膜进行了力学特性研究。董心等〔3〕通过实验建立国人青年尸体眼角膜的一维本构方