Μελέτη της εξάρτησης της Οπτικήs ισχύος του κερατοειδούς από την εσωτερική πίεση (IOP) με την Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων

Abstract

Ο κερατοειδής χιτώνας είναι ο διαφανής ιστός που αποτελεί το πρόσθιο θολωτό τμήμα του εξωτερικού στρώματος του ματιού. Διαθλά το φως και προστατεύει το περιεχόμενο του ματιού. Το πάχος του κυμαίνεται μεταξύ 450 και 610 μm και, κατά μέσο όρο έχει 550 μm πάχος στην Καυκάσια φυλή. Ο δείκτης διάθλασης του κερατοειδούς χιτώνα είναι 1.376 και μαζί με τον φακό του ματιού είναι τα κύρια διαθλαστικά όργανα του οφθαλμού. Ο κερατοειδής χιτώνας εκτρέπει το φως και μάλιστα ευθύνεται για τα δύο τρίτα της οπτικής ισχύος του ματιού. Στην διαθλαστική χειρουργική ο στόχος είναι να μεταβάλουμε την οπτική ισχύ του κερατοειδούς χιτώνα μεταβάλλοντας το σχήμα του και πιο συγκεκριμένα την καμπυλότητα της εξωτερικής του επιφάνειας. Παλιότερα θεωρούσαν οτι, η μεταβολή του σχήματος του κερατοειδούς χιτώνα καθορίζεται άμεσα από την μορφή της αποδόμησης που του προκαλούμε. Σήμερα όμως, είναι γνωστό ότι, το παραπάνω είναι μια υπεραπλούστευση της πραγματικότητας, αφού η μεταβολή στις μηχανικές ιδιότητες του κερατοειδούς χιτώνα που προκύπτουν από την αλλαγή της γεωμετρίας του, επηρεάζουν το τελικό σχήμα του και κατ' επέκταση την οπτική του ισχύ. Σε αυτήν την διπλωματική δημιουργήσαμε ένα μοντέλο του κερατοειδούς και μελετήσαμε με την Μέθοδο των Πεπερασμένων στοιχείων (Μ.Π.Σ) την συμπεριφορά του, κάτω από διάφορες συνθήκες εσωτερικής πίεσης. Οι προσομοιώσεις, μας έδειξαν ότι, η οπτική ισχύς του κερατοειδούς χιτώνα είναι ανάλογη της εφαρμοζόμενης σε αυτόν ενδοφθάλμιας πίεσης. Ακόμα, υποθέσαμε μια εικονική αποδόμηση με laser στο υπάρχον μοντέλο και συγκρίναμε τα αποτελέσματα πριν και μετά την αποδόμηση, ώστε να δούμε πως και σε ποιό βαθμό επηρέασε η αποδόμηση τον κερατοειδή. Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν με το υπολογιστικό λογισμικό, για την Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων, ANSYS της Canonsburg,Pennsylvania. Τέλος, για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας δημιουργήσαμε μια εφαρμογή, η οποία φαίνεται στο παράρτημα. Η εφαρμογή μας δίνει την δυνατότητα να υπολογίζουμε τις διοπτρίες από τα δεδομένα των προσομοιώσεων και να οπτικοποιούμε τα αποτέλεσμα τα μας.

The cornea is the transparent front part of the eye that covers the iris,pupil, and anterior chamber. It refracts the light and protects the eye. The thickness varies between 450 and 610 mm and an average thickness of 550 mm in Caucasians. The refractive index of the cornea is 1.376 and along with the lens of the eye are the main organs of refractive eye. The cornea deflects the light and even accounts for two thirds of the optical power of the eye. In keratorefractive surgery, the aim is to alter the cornea’s refractive power by changing its shape. In the early days of laser vision correction, it was assumed that, the postoperative change in corneal shape was determined directly by the pattern of tissue ablation. Now it is clear that this is an oversimplification because biomechanical and wound healing changes also influence final corneal shape. In this thesis we create a model for the cornea and study with the Finite Element method its behavior, under various conditions the internal pressure. Our simulations show that the visual power of the cornea is similar to that applied internal pressure. Even assumed a virtual dismantling the existing model and compared the results of the new, with the old cornea in order to see how and what extent the degradation of the cornea did. The simulations was made using the computational software for Finite Element ANSYS of Canonsburg, Pennsylvania. Finally, for the purposes of this study, an application was created that appears in the Annex. Application enables us to calculate binoculars from data simulations and visualize the results.