SMILE屈光手术术后波前像差及生物力学响应有限元模拟研究

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屈光手术也是治疗眼睛近视的一种方式,其中小切口角膜基质透镜取出术(SMILE)只需通过小切口拿出基质透镜,在临床上被广泛应用。有研究表明SMILE手术后角膜的生物力学会发生变化。本文采用有限元法模拟SMILE手术,研究了术后角膜波前像差和生物力学响应的变化规律,结果如下:(1)利用有限元法模拟SMILE手术,分析了屈光度对术后角膜顶点位移、波前像差和应力应变的影响。当屈光度增加时,角膜顶点位移增大。由生物力学效应引入了像差,尤其是角膜前表面的离焦、y向三叶草、球差和x向四叶草;当屈光度从0D增加至-15D时,离焦和y向三叶草分别约减小了6.3μm和0.301μm,球差和x向四叶草分别约增大了0.594μm和0.160μm。另外,角膜前后表面的像差互相补偿,大瞳孔下引入的像差更大。术后角膜前后表面的应力应变随着屈光度的增加而集中增大,屈光度为-15D时,应力应变最大值约是0D时的2倍。(2)用同样的方法,研究了眼内压对角膜波前像差和应力应变的影响。低眼压对前表面像差的影响明显,眼内压从3mm Hg增至11mm Hg时,离焦、初级x向散光和y向三叶草分别约降低了0.81μm,0.20μm和0.13μm;x向四叶草和球差分别约增加了0.08μm和0.07μm。高眼压对角膜应力应变的影响较大,眼内压增大时应力应变近似线性增大。当屈光度和眼内压均增大时,y向三叶草减小;离焦整体减小,屈光度高于-2D时,20mm Hg眼压下离焦变化最大;x向四叶草仅随眼压增加而增加;球差随着屈光度的增加而增加,但不同眼压下的变化不同。应力应变随屈光度和眼内压的增加而整体非线性增大。但眼内压低于10mm Hg时,屈光度对应力应变的影响不明显,同时屈光度和眼内压越高,应力应变的变化越大。(3)构建不同切口的眼球模型,研究手术切口对角膜波前像差和应力应变的影响。切口尺寸、方向和入射角对前表面像差有影响。切口尺寸从2mm增至5mm时,初级x向散光和y向三叶草分别约减小了0.910μm和0.299μm,x向四叶草约增大了0.120μm。X方向切口引入了离焦、x向三叶草和x向四叶草。入射角从45°增至135°时,球差和x向四叶草分别约增加了0.0232μm和0.0112μm;离焦和垂直彗差分别约减小了0.0396μm和0.0017μm。切口尺寸增大时,角膜前表面的应力应变减小,后表面的应力应变增大。切口的方向和入射角对应力应变无明显影响。总之,屈光度、眼内压和手术切口对SMILE手术后角膜的由生物力学效应引入像差以及生物力学响应均有影响,利用有限元法研究术后角膜生物力学特性,能为制定SMILE手术方案和提高手术安全性提供理论依据。
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