中文摘要：

青光眼性视神经损害的压力依赖性学说认为，眼压升高导致了筛板位移，使贯穿其中的视神经受到损害。研究证明巩膜的力学特性与筛板变形关系密切，因此研究巩膜的力学特性对视神经损害机理的研究有重要意义。但是常用实验方法破坏了巩膜的完整性，本项目基于微纳米压痕实验，在保持眼球完整性的前提下对巩膜力学特性进行表征。首先，针对平压头压入表面是曲面的弹性体和粘弹性体问题，得到实验响应、接触面几何参数及力学特性之间的关系，在此基础上，进一步建立反方法识别材料的力学特性参数。然后进行眼球压入实验，采用所建立的方法确定眼球不同部位巩膜的力学特性；最后，根据光学相干断层扫描技术，三维重建包含视神经乳头超微结构的眼球模型，进行有限元分析，得到高眼压作用不同时间的筛板位移；建立高眼压动物模型，测量高眼压作用不同时间的筛板位移，验证方法的有效性；分析高眼压及作用时间与筛板变形、应力之间的关系，为青光眼的发病机制研究提供础。

结论摘要：

青光眼性视神经损害的压力依赖性学说认为，眼压升高导致了筛板位移，使贯穿其中的视神经受到损害。研究证明巩膜的力学特性与筛板变形关系密切，因此研究巩膜的力学特性对视神经损害机理的研究有重要意义。 本项目基于微纳米压痕实验，在保持眼球完整性的前提下研究巩膜的力学特性。首先，针对球形压头压入表面为曲面的弹性体问题，根据量纲分析原理，得到实验响应、接触面几何参数及力学特性之间的关系，提出一种方法确定任意压入深度下巩膜的力学特性；用数值模拟的方法模拟压痕实验过程，验证了方法的可行性。采用猫眼进行眼球压入实验，利用上述方法确定巩膜不同压入深度的力学特性；研究结果显示，随着压入深度的增加，识别弹性模量的值急剧降低，因此认为脉络膜、视网膜及玻璃体的材料特性影响了巩膜弹性模量的识别结果。然后，研究了压痕实验中脉络膜、视网膜、玻璃体的力学特性对巩膜力学特性提取的影响；研究发现脉络膜的力学特性对巩膜力学特性确定的影响最大，玻璃体的力学特性对巩膜力学特性确定的影响可以忽略。接下来利用压入实验结果、数值模拟结果及优化算法，提出了一种方法同时确定巩膜、脉络膜、视网膜和玻璃体的非线性力学特性。 最后，利用光学相干断层扫描技术测量高眼压作用下视乳头周围组织厚度的变化。研究发现，高眼压将导致兔眼视神经纤维层厚度变薄；随着眼压的升高，猫眼视网膜厚度、脉络膜厚度变薄；猫眼筛板前组织及筛板厚度变薄；筛板曲率随眼压的变化没有统计学差异。基于光学相干断层扫描技术获得断层图片，三维重建兔眼及猫眼视乳头结构，组装眼球模型与视乳头结构，建立包含视神经乳头超微结构的眼球有限元模型，分析视乳头变形并与实验结果相比较，验证模型的有效性。为了研究高眼压对视神经的损伤，利用荧光染料及激光共聚焦成像系统探索高眼压下视神经的轴浆阻断情况。结果发现，当眼内压维持40 mm Hg 3个小时后视神经轴浆运输即出现障碍，并以筛板后区区域为主。 本研究基于压痕试验和有限元方法，在确定巩膜的力学特性的基础上，分析视乳头及筛板变形及应力与高眼压的关系，为今后三维重建视神经以及最终探索青光眼高眼压视神经损伤机制的研究奠定基础。