全眼球一体化分析角巩膜本构参量区域差异性的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81300807
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1309.眼科学研究新技术与新方法
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Numerical simulation of the ocular response to applied forces is of particular interest as it can lead to improvements in diagnosis and treatment of degenerative ocular conditions such as keratoconus and pathological myopia. To provide accurate simulations, full knowledge is required of the ocular material properties , geometry, loading and boundary conditions. Nonlinear and regional variation are two main biomechanical properties of the corneoscleral tissue. Earlier studies attempted to characterise the mechanics of ocular tissue using combinations of uniaxial strip tests, corneal or scleral inflation tests and whole eye globe inflation tests. Among these methods, in-vitro whole globe inflation is the test that most closely represents in-vivo ocular physiological conditions, but so far the test has not been used to its full potential with the use of unrealistic support conditions, lack of consideration of regional variation of behaviour and the restriction of attention to the behaviour of either the cornea or sclera. In this project, whole globe inflation will be used to address a number of fundamental shortfalls associated with earlier test methods through (1) the provision of more realistic supports instead of the fixed-edge conditions commonly used, and (2) consideration of the regional variation of behaviour across the whole ocular surface based on whole globe integrated analysis method. The eye will be loaded with cycles of computer-controlled intraocular pressure, and the behaviour monitored with a set of spatially spaced digital cameras to capture the distribution of deformation across the whole eye surface. An eye-specific numerical model will be built based on the same camera images. Whole globe integrated analysis method and inverse modeling procedure were used to derive the constitutive parameters at different parts of the ocular globe based on the displacements obtained from the digital image correlation procedure. Then a mathematical model will be established to describe the distribution of the constitutive parameters in different ocular regions. The use of low-stiffness gelatine to support the eye during the test provides a similar support to the soft tissue surrounding the in-vivo eye, and prevents drying during the test. Consideration of spatially spaced digital cameras, combining their images and using whole globe integrated analysis method enables the accurate determination of the regional variation of properties. The method, once built and validated, will be used on the eyes of a number of species including humans, pigs and rabbits. The regional variation results of corneoscleral constitutive parameters of the study can be used to improve current understanding of corneal and scleral biomechanical behaviour, the mathematical model incorporating the constitutive parameters will enable a more accurate representation of regional corneal and scleral biomechanics in numerical simulations.
近视及圆锥角膜的发生发展与巩膜及角膜区域性生物力学性能改变密切相关,了解角巩膜生物力学性能的区域分布差异在眼部疾病诊断,眼科手术改进等方面具有重要意义。区域差异性是角巩膜组织的重要生物力学特征,受现有实验平台和分析方法的限制,无法提供全眼球角巩膜生物力学性能的区域差异分布。结合我们前期建立离体角膜膨胀实验平台测量兔眼及猪眼角膜的本构参量,测试和评估各类眼科仪器及实验平台,设计透明软性明胶固定法模拟眼周组织支撑眼球,预实验探索个性化全眼球三维建模、眼球形变信息提取等方法的工作基础。本研究拟从改进实验平台及探索新型分析方法入手,旨在搭建和验证新型离体全眼球膨胀实验平台,探索全眼球一体化分析角巩膜生物力学性能的方法,探讨和分析全眼球角巩膜本构参量的区域差异分布,尝试构建描述本构参量区域差异性的数学模型,实现更为可靠与精确地测量眼生物力学性能参数,为角巩膜区域差异性生物力学特征的应用奠定基础。

结项摘要

近视及圆锥角膜的发生发展与巩膜及角膜区域性生物力学性能改变密切相关,了解角巩膜生物力学性能的区域分布差异对眼部疾病诊断,眼科手术改进等方面具有重要意义。区域差异性是角巩膜组织的重要生物力学特征,受现有实验平台和分析方法的限制,无法提供全眼球角巩膜生物力学性能的区域差异分布,本项目在研究方法方面实现了突破。研究内容包含继续拓展离体角膜膨胀实验平台的应用,评估糖尿病对兔眼角膜本构参量的影响;搭建新型离体全眼球膨胀实验平台,改进眼组织厚度测量方法,探索出全眼球一体化分析角巩膜生物力学性能的方法,评估了全眼球角巩膜本构参量的区域差异分布。已在国内外权威期刊上发表6篇论文,申请国家发明专利3项(其中授权1项),已培养硕士研究生2名、博士研究生1名,在国家级以上会议收录论文及发言7篇。实现较为可靠与精确地测量眼生物力学性能参数,为角巩膜区域差异性生物力学特征的应用奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Clinical Evaluation of Methods to Correct Intraocular Pressure Measurements by the Goldmann Applanation Tonometer, Ocular Response Analyzer, and Corvis ST Tonometer for the Effects of Corneal Stiffness Parameters
使用 Goldmann 压平眼压计、眼反应分析仪和 Corvis ST 眼压计校正眼压测量方法对角膜硬度参数影响的临床评估
  • DOI:
    10.1097/ijg.0000000000000359
  • 发表时间:
    2016-06-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF GLAUCOMA
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Bao, FangJun;Huang, ZiXu;Elsheikh, Ahmed
  • 通讯作者:
    Elsheikh, Ahmed
Precision of corneal thickness measurements obtained using the scheimpflug-placido imaging and agreement with ultrasound pachymetry.
使用 Scheimpflug-Placido 成像获得的角膜厚度测量精度以及与超声测厚仪的一致性
  • DOI:
    10.1155/2015/328798
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of ophthalmology
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Huang J;Savini G;Wang C;Lu W;Gao R;Li Y;Wang Q;Zhao Y
  • 通讯作者:
    Zhao Y
Evaluation of the relationship of corneal biomechanical metrics with physical intraocular pressure and central corneal thickness in ex vivo rabbit eye globes
体外兔眼球角膜生物力学指标与物理眼压和中央角膜厚度关系的评估
  • DOI:
    10.1016/j.exer.2015.05.018
  • 发表时间:
    2015-08-01
  • 期刊:
    EXPERIMENTAL EYE RESEARCH
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Bao, FangJun;Deng, ManLi;Elsheikh, Ahmed
  • 通讯作者:
    Elsheikh, Ahmed
基于角膜生物力学性能的散光性角膜切开术有限元分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华眼科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李智冬;包芳军;王勤美;黄锦海
  • 通讯作者:
    黄锦海
基于膨胀实验和逆向建模技术评估戊二醛对兔角膜生物力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中华眼视光学与视觉科学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄锦海;邓曼丽;黄子旭;王勤美
  • 通讯作者:
    王勤美

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其他文献

高帧频紧凑型自适应光学扫描激光检眼镜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    厉以宇;陈浩;黄锦海;王勤美
  • 通讯作者:
    王勤美

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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