Офтальмохирургия. 2015; : 65-69
Биомеханические свойства склеры у лиц с различным типом рефракции
https://doi.org/undefinedАннотация
Цель. Определить биомеханические особенности склеральной ткани с учетом возраста и передне-задней оси глаза.
Материал и методы. Исследовано 144 изолированных фрагментов склеры 38 кадаверных глаз человека в возрасте от 40 до 75 лет. [Среднее значение передне-задней оси (ПЗО) глаз – 23,56±3,06 мм (20,05-26,62).] Образцы склеры стандартной ширины 5 мм вырезались микрохирургическим лезвием из передней, экваториальной и задней области глаза. Биомеханические испытания образцов склеральной ткани проводились на универсальной ис-пытательной машине Инстрон-3322.
Результаты. Наибольшие показатели модуля Юнга (МЮ) и прочности склеры были получены в возрасте старше 60 лет. Отмечается повышение прочности склеры во всех сегментах глазного яблока, составившее 15,6±0,4 МПа в переднем отделе глаза при гиперметропии; 12,3±0,5 МПа – при миопии; при норме – 15,2±0,8 МПа; в заднем полюсе глаза данные показатели также увеличиваются и составляют 13,1±0,5 МПа при гиперметропии, 10,2±0,7 МПа – при миопии, при норме – 12,8±0,7 МПа. МЮ имеет достоверно (р<0,05) наибольшие значения в переднем отделе глаза, составив 49,21±4,1 МПа – при гиперметропии, 37,05±5,5 МПа – при миопии, при норме – 48,29±5,3 МПа; наименьшие значения определялись в заднем полюсе глаза, составив 37,25±2,2 МПа – при гиперметропии, 24,07±7,1 МПа – при миопии, при норме – 36,78±1,5 МПа.
Выводы. Упруго-прочностные показатели фрагментов склеральной ткани показывают, что прочность и упругость склеральной ткани возрастает с возрастом, однако сохраняется неоднородность данных показателей по областям, что обуславливает изменения ее биомеханического статуса.
Список литературы
1. Акпатров А.И. Взаимосвязь между коэффициентом ригидности, объемом глаза и модулем упругости склеры в эксперименте // Вестник офтальмологии. – 1980. – № 4 . – С. 5-7.
2. Анисимов С.И., Анисимова С.Ю. Центральная пахиметрия роговицы, внутриглазное давление, фактор напряжения оболочек и состояния поля зрения при открытоугольной глаукоме // Федоровские чтения: Сб. научн. тр. – М., 2008. – С. 118.
3. Анисимов С.И., Анисимова С.Ю., Ивонин Д.В. и др. Периневральная склеропластика при глаукоме. Ч. 1. Моделирование механических нагрузок в области диска зрительного нерва для оптимизации этого типа операций // Глаукома. – 2010. – № 4. – С. 40-45.
4. Арутюнян Л.Л. Роль биомеханических свойств глаза в определении целевого давления // Глаукома. – 2007. – № 3. – С. 60-67.
5. Бауэр С.М., Зимин Б.А., Товстик П.Е. Простейшие модели теории оболочек и пластин в офтальмологии. – СПбГУ, 2000. – 92 с.
6. Ермаков А.М. Численный анализ задач неклассических теории анизотропных оболочек: Автореф. дис. …канд. физ.-мат. наук, 2011. – 91 с.
7. Засеева М.В. Исследование ригидности склеры в здоровых и глаукомных глазах: Дис. … канд. мед. наук. – СПб., 2009. – 145 с.
8. Затулина Н.И. Структурно-функциональные взаимоотношения дренажной системы глаза человека при физиологическом старении и первичной глаукоме: Автореф. дис. … докт. мед. наук. – М., 1978. – 29 с.
9. Иомдина Е.Н. Механические свойства тканей глаз человека // Современные проблемы биомеханики. – Вып. 11. – М.: Изд-во МГУ, 2006. – С. 183-200.
10. Иомдина Е.Н., Кораблев Д.О. Исследование зависимости «напряжение-деформация» в корнеосклеральной оболочке глаза // Материалы 2-й Всерос. конф. по биомеханике. – Т. 2. – Н. Новгород, 1994 – С. 59-60.
11. Иомдина Е.Н., Кораблев Д.О., Кузнецова С.Б. К построению биомеханической модели корнеосклеральной оболочки глаза // Тезисы докл. 1-й Всерос. конф. «Биомеханика на защите жизни и здоровья человека». – Т. 2. – Н. Новгород, 1992. – С. 116-117.
12. Козлов В.И. Новый метод изучения растяжимости и эластичности оболочек глаза при изменении офтальмотонуса // Вестн. офтальм. – 1967. – № 2. – С. 5-9.
13. Котляр К.Е., Макаров Ф.Н., Смольников Б.А. Ригидность и эластичность фиброзной оболочки глаза. Биомеханические и клинические аспекты // Научн.-практ. конф. «Биомеханика глаза – 2009» МНИИ ГБ им. Гемгольца: Сб. тр. – М., 2009. – С. 126-133.
14. Cаулгозис Ю.А, Волков В.В., Малышев Л.К. и др. Исследование напряжений роговицы глаза человека для диагностики глазных заболеваний // Междунар. конф. достижений биомеханики в медицине: Сб. мат. – Рига, 1986. – С. 359-364.
15. Светлова О.В, Кошиц И.Н. Старение оболочек глаза – возможное ключевое звено в патогенезе открытоугольной глаукомы // Съезд офтальмологов России, 7-й: Тез. докладов. – Ч. 1. – М., 2000. – С. 193.
16. Синеок А.Е., Золотарев А.В., Карлова Е.В. К вопросу об эластичности и гистерезисе склеры // Биомеханика глаза – 2007: Сб. тр. МНИИ ГБ им. Гельмгольца. – М., 2007. – С. 106-111.
17. Arcinegas A., Amaya I.E. Мechanical behavior of the sclera // Ophtalmologica. – 1986. – Vol. 193, № 1-2. – P. 45-55.
18. Bailey A.J. Structure, function and aging of the collagens in the eye // Eye. – 1987. – Vol. 1-2. – P. 175-183.
19. Bailey A., Paul R.G., Knott L. Mechanism maturation and aging of collagen // Mech. Ageing Dev. – 1998. – Vol. 106. – P. 1-56.
20. Battaglioli J.L, Kamm R.D. Measurements of the compressive properties of scleral tissue // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. – 1984. – Vol. 25, № 1. – Р. 59-65.
21. Belleza A.J., Hart R.T., Buorgoyne C.F. The optics head as a biomechanical structure initiale finite element modeling // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. – 2000. – Vol. 41, № 3. – P. 2991-3000.
22. Friberg T.R., Fourman S.B. Scleral Buckling and Ocular Rigidity. Clinical Ramificftions // Arch. Ophtal. – 1990. – Vol. 108. – P. 1622-1627.
23. Friberg T.R., Lace J.W. A comparison of the elastic properties of human choroid and sclera // Exp. Eye Res. – 1988. – Vol. 47, № 3. – Р. 429-436.
24. Norman R.E., Flanagan J.G., Rausch et al. Dimension of the human sclera: thickness measurement regional changes with axial length // Exp. Eye. Res. – 2010. –Vol. 90, № 2. – P. 277-284.
25. Schachar R.A., Huang T., Hung X. Mathematic Proof of Schachars Hypothesis of Accomodation // Ann. Ophthalmol. – 1993. – Vol. 25. – P. 5-9.
26. Sigal I. A., Flanagan J.G, Terting I., Etier C.R. Finite element modeling of optic nerve head biomechanics // Invest. Ophtalmol. Vis. Sci. – 2004. – Vol. 45. – P. 4378-4387.
Fyodorov Journal of Ophthalmic Surgery. 2015; : 65-69
Biomechanical properties of the sclera in patients with different types of refraction
https://doi.org/undefinedAbstract
Purpose. To determine biomechanical age-specific features of the scleral tissue and the axial length of the eye.
Material and methods. The study investigated 144 isolate d fragments of the sclera of 38 cadaver human eyes at the age from 40 to 75 years. [The average value of the axial length of eyes: 23.56±3.06mm (20.05-26.62).] Samples of sclera with a standard 5mm width were cut out with microsurgical blade from the anterior, equatorial and posterior areas of the eye. Biomechanical test of scleral samples was carried out using the universal testing Instron-3322 machine.
Results. The highest indices of scleral strength and Jung’s Modulus (JM) were obtained at the age of over 60 years. A strength increase of the sclera was noted in all segments of the eyeball, amounting to 15.6±0.4MPa in the anterior segment in case of hyperopia; 12.3±0.5MPa in myopia; in norm: 15.2±0.8MPa; in the posterior pole of the eye these indices also increased and were 13.1±0.5MPa in hyperopia, 10.2±0.7MPa for myopia, in norm: 12.8±0.7МPа. The JM has significantly (p <0.05) the highest value in the anterior segment 49.21±4.1МPа in hyperopia, 37.05±5.5МPа for myopia, in norm: 48.29±5.3МPа; the lowest values were determined in the posterior pole of the eye amounting 37.25±2.2МPа in hyperopia, 24.07±7.1МPа for myopia, in norm: 36.78±1.5МPа.
Conclusions. Biomechanical characteristics of scleral tissue fragments show that the strength and resilience of the scleral tissue increases with age, however, the heterogeneity of these indices remains by segments, that leads to a variability in its biomechanical status.
References
1. Akpatrov A.I. Vzaimosvyaz' mezhdu koeffitsientom rigidnosti, ob\"emom glaza i modulem uprugosti sklery v eksperimente // Vestnik oftal'mologii. – 1980. – № 4 . – S. 5-7.
2. Anisimov S.I., Anisimova S.Yu. Tsentral'naya pakhimetriya rogovitsy, vnutriglaznoe davlenie, faktor napryazheniya obolochek i sostoyaniya polya zreniya pri otkrytougol'noi glaukome // Fedorovskie chteniya: Sb. nauchn. tr. – M., 2008. – S. 118.
3. Anisimov S.I., Anisimova S.Yu., Ivonin D.V. i dr. Perinevral'naya skleroplastika pri glaukome. Ch. 1. Modelirovanie mekhanicheskikh nagruzok v oblasti diska zritel'nogo nerva dlya optimizatsii etogo tipa operatsii // Glaukoma. – 2010. – № 4. – S. 40-45.
4. Arutyunyan L.L. Rol' biomekhanicheskikh svoistv glaza v opredelenii tselevogo davleniya // Glaukoma. – 2007. – № 3. – S. 60-67.
5. Bauer S.M., Zimin B.A., Tovstik P.E. Prosteishie modeli teorii obolochek i plastin v oftal'mologii. – SPbGU, 2000. – 92 s.
6. Ermakov A.M. Chislennyi analiz zadach neklassicheskikh teorii anizotropnykh obolochek: Avtoref. dis. …kand. fiz.-mat. nauk, 2011. – 91 s.
7. Zaseeva M.V. Issledovanie rigidnosti sklery v zdorovykh i glaukomnykh glazakh: Dis. … kand. med. nauk. – SPb., 2009. – 145 s.
8. Zatulina N.I. Strukturno-funktsional'nye vzaimootnosheniya drenazhnoi sistemy glaza cheloveka pri fiziologicheskom starenii i pervichnoi glaukome: Avtoref. dis. … dokt. med. nauk. – M., 1978. – 29 s.
9. Iomdina E.N. Mekhanicheskie svoistva tkanei glaz cheloveka // Sovremennye problemy biomekhaniki. – Vyp. 11. – M.: Izd-vo MGU, 2006. – S. 183-200.
10. Iomdina E.N., Korablev D.O. Issledovanie zavisimosti «napryazhenie-deformatsiya» v korneoskleral'noi obolochke glaza // Materialy 2-i Vseros. konf. po biomekhanike. – T. 2. – N. Novgorod, 1994 – S. 59-60.
11. Iomdina E.N., Korablev D.O., Kuznetsova S.B. K postroeniyu biomekhanicheskoi modeli korneoskleral'noi obolochki glaza // Tezisy dokl. 1-i Vseros. konf. «Biomekhanika na zashchite zhizni i zdorov'ya cheloveka». – T. 2. – N. Novgorod, 1992. – S. 116-117.
12. Kozlov V.I. Novyi metod izucheniya rastyazhimosti i elastichnosti obolochek glaza pri izmenenii oftal'motonusa // Vestn. oftal'm. – 1967. – № 2. – S. 5-9.
13. Kotlyar K.E., Makarov F.N., Smol'nikov B.A. Rigidnost' i elastichnost' fibroznoi obolochki glaza. Biomekhanicheskie i klinicheskie aspekty // Nauchn.-prakt. konf. «Biomekhanika glaza – 2009» MNII GB im. Gemgol'tsa: Sb. tr. – M., 2009. – S. 126-133.
14. Caulgozis Yu.A, Volkov V.V., Malyshev L.K. i dr. Issledovanie napryazhenii rogovitsy glaza cheloveka dlya diagnostiki glaznykh zabolevanii // Mezhdunar. konf. dostizhenii biomekhaniki v meditsine: Sb. mat. – Riga, 1986. – S. 359-364.
15. Svetlova O.V, Koshits I.N. Starenie obolochek glaza – vozmozhnoe klyuchevoe zveno v patogeneze otkrytougol'noi glaukomy // S\"ezd oftal'mologov Rossii, 7-i: Tez. dokladov. – Ch. 1. – M., 2000. – S. 193.
16. Sineok A.E., Zolotarev A.V., Karlova E.V. K voprosu ob elastichnosti i gisterezise sklery // Biomekhanika glaza – 2007: Sb. tr. MNII GB im. Gel'mgol'tsa. – M., 2007. – S. 106-111.
17. Arcinegas A., Amaya I.E. Mechanical behavior of the sclera // Ophtalmologica. – 1986. – Vol. 193, № 1-2. – P. 45-55.
18. Bailey A.J. Structure, function and aging of the collagens in the eye // Eye. – 1987. – Vol. 1-2. – P. 175-183.
19. Bailey A., Paul R.G., Knott L. Mechanism maturation and aging of collagen // Mech. Ageing Dev. – 1998. – Vol. 106. – P. 1-56.
20. Battaglioli J.L, Kamm R.D. Measurements of the compressive properties of scleral tissue // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. – 1984. – Vol. 25, № 1. – R. 59-65.
21. Belleza A.J., Hart R.T., Buorgoyne C.F. The optics head as a biomechanical structure initiale finite element modeling // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. – 2000. – Vol. 41, № 3. – P. 2991-3000.
22. Friberg T.R., Fourman S.B. Scleral Buckling and Ocular Rigidity. Clinical Ramificftions // Arch. Ophtal. – 1990. – Vol. 108. – P. 1622-1627.
23. Friberg T.R., Lace J.W. A comparison of the elastic properties of human choroid and sclera // Exp. Eye Res. – 1988. – Vol. 47, № 3. – R. 429-436.
24. Norman R.E., Flanagan J.G., Rausch et al. Dimension of the human sclera: thickness measurement regional changes with axial length // Exp. Eye. Res. – 2010. –Vol. 90, № 2. – P. 277-284.
25. Schachar R.A., Huang T., Hung X. Mathematic Proof of Schachars Hypothesis of Accomodation // Ann. Ophthalmol. – 1993. – Vol. 25. – P. 5-9.
26. Sigal I. A., Flanagan J.G, Terting I., Etier C.R. Finite element modeling of optic nerve head biomechanics // Invest. Ophtalmol. Vis. Sci. – 2004. – Vol. 45. – P. 4378-4387.
