猫视乳头三维模型重建及有限元

中国组织工程研究第20卷第18期2016–04–29出版www.CRTER.orgChineseJournalofTissueEngineeringResearchApril29,2016Vol.20,No.18·研究原著·猫视乳头三维模型重建及有限元分析高 伟1，2，杨昱童1，张诗瑶1，张昆亚1，2，刘志成1，2，钱秀清1，2(1首都医科大学生物医学工程学院，北京市 100069；2临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室，北京市 100069)引用本文：高伟，杨昱童，张诗瑶，张昆亚，刘志成，钱秀清.猫视乳头三维模型重建及有限元分析[J].中国组织工程研究，2016，20(18):2717-2724.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.18.020 ORCID:0000-0002-3105-1228( 高伟)文章快速阅读：高伟，男，1986年生，三维有限元法分析高眼压对视神经以及眼底组织的影响河北省邯郸市人，汉族，加压 首都医科大学在读硕士，主要从事眼生物力学方面的研究。二维序列图 三维有限元模拟文题释义：三维重建：是指对三维物体建立起适合计算机表示和分析的数学模型。 文章中三维重建主要是视乳头的三维重建，通过光学相干断层扫描技术获得视乳头的二维序列图， 然后对二维序列图在空间中的位置进行较精确的定位，从而恢复出视乳头的三维场景信息实视乳头的三维重建。有限元分析：是一种数值分析方法， 即利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟， 文章中通过光学相干断层扫描的方法建立眼底视乳头的三维模型， 此模型可看成真实眼底结构的数学模型， 然后导入有限元分析软件设定材料参数和边界条件，完成所需求的有限元分析。摘要背景：青光眼是一种以视野缺失为特征的不可逆性致盲眼疾病，临床研究表明，眼底视乳头组织早在视野缺失前已经发生了变化，而且视乳头中各组织的形态变化已经成为目前青光眼早期诊断以及确定病情发展的关键参考点，因此研究高眼压下视乳头各组织的形态变化具有重要的意义。目的：建立包含筛板、视网膜和脉络膜的视乳头组织三维模型， 分析急性高眼压下视乳头各组织的厚度变化。方法：①选择健康家猫，排除屈光介质不清等各种眼疾， 利用深度增强的频域相干光断层扫描成像技术获得猫在正常眼压下眼底视乳头组织的断层序列图。②分别获得视网膜、脉络膜和筛板的三维结构模型，并组装视乳头三维模型。利用有限元方法分析不同眼压下视网膜、脉络膜和筛板的厚度变化。③通过前房灌注的方法制造急性高眼压动物模型，利用深度增强的频域相干光断层扫描成像技术获得猫眼在不同眼压下的断层序列图。测量不同眼压下脉络膜、视网膜和筛板的厚度变化，并与有限元计算结果进行比较。结果与结论：随着眼压的逐渐升高，脉络膜、视网膜和筛板呈变薄趋势，视乳头的杯盘比逐渐变大。而关于脉络膜、视网膜和筛板的厚度变化， 测量结果与有限元计算的结果趋势程度相一致， 因此利用光学相干断层扫描仪获得的断层序列图对眼底各组织进行三维重建来分析高眼压下眼底各组织的形态变化可行，用有限元分析的方法可以对眼底各组织在高眼压下的形态变化进行预测， 这对确定青光眼的病程发展有一定的指导意义。关键词：实验动物；细胞损伤与修复模型；有限元分析；视网膜；脉络膜；筛板；急性高眼压；三维重建；青光眼；杯盘比；国家自然科学基金主题词：有限元分析；眼内压；青光眼；组织工程

通讯作者：钱秀清，博士，副教授，首都医科大学生物医学工程学院，北京市100069;临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室，北京市100069中图分类号:R318文献标识码:B文章编号:2095-4344(2016)18-02717-08稿件接受：2016-03-08http://WWW.ISSN2095-4344 CN21-1581/R CODEN:ZLKHAH 2717高伟，等. 猫视乳头三维模型重建及有限元分析 www.CRTER.orgGaoWei,Studyingformaster’sdegree,SchoolofBiomedicalEngineering,CapitalMedicalUniversity,,Beijing100069,China；BeijingKeyLaboratoryofFundamentalResearchonBiomechanicsinClinicalApplication,Beijing100069,ChinaCorrespondingauthor:QianXiu-qing,M.D.,Associateprofessor,SchoolofBiomedicalEngineering,CapitalMedicalUniversity,Beijing100069,China;BeijingKeyLaboratoryofFundamentalResearchonBiomechanicsinClinicalApplication,Beijing100069,China

基金资助：国家自然科学基金(11102123，31570952)；北京市自然科学基金(7142024)Three-dimensionalreconstructionandfiniteelementanalysisoftheopticnerveheadofacatGaoWei1,2,YangYu-tong1,ZhangShi-yao1,ZhangKun-ya1,2,LiuZhi-cheng1,2,QianXiu-qing1,2(1SchoolofBiomedicalEngineering,CapitalMedicalUniversity,Beijing100069,China;2BeijingKeyLaboratoryofFundamentalResearchonBiomechanicsinClinicalApplication,Beijing100069,China)AbstractBACKGROUND:Glaucomaisakindofeyediseasethatcancauseirreversibleblindnesswhichischaracterizedbyvisualfieldloss.Clinicalresearchshowsthattheopticnerveheadhaschangedbeforethevisualfieldloss.Themorphologicalchangesoftheopticnerveheadhavebecomethekeytodeterminetheearlydiagnosisofglaucomaanddiseasedevelopment.Soithasimportantsignificanceforustostudythemorphologicalchangesofthetissuesofopticnerveheadunderthehighintraocularpressure.OBJECTIVE:Toestablishthree-dimensionalfiniteelementmodelofopticnerveheadwhichincludeschoroid,retinaandlaminacribrosa,andanalyzethethicknessoftheopticnerveheadundertheacutehighintraocularpressure.METHODS:(1)Wechosehealthycatswithoutrefractivemediaandothereyediseases.Thetomographicsequenceimagesoftheopticnerveheadofacatwereobtainedwiththeintraocularpressureofthenormalvaluebyusingenhanceddepthimagingspectral-domainopticalcoherencetomography.(2)Thethree-dimensionalmodeloftheretina,choroidandlaminacribrosawasobtained.Three-dimensionalmodelofopticnerveheadwasestablishedbyassemblingthemodeloftheretina,thechoroidandthelaminacribrosa.Thethicknessoftheretina,choroidandlaminacribrosawasanalyzedunderdifferentintraocularpressuresbyusingthemethodoffiniteelementanalysis.(3)Animalmodelofacuteocularhypertensionwasestablishedbymethodsofanteriorchamberperfusion.Thetomographicsequenceimagesoftheopticnerveheadofacatwereobtainedwithdifferentintraocularpressuresbyusingenhanceddepthimagingspectral-domainopticalcoherencetomography.Then,wemeasuredthethicknesschangesofthechoroid,retinaandlaminacribrosaunderdifferentintraocularpressures,andcomparedwiththeresultsoffiniteelementanalysis.RESULTSANDCONCLUSION: Thethicknessofthechoroid,retinaandlaminacribrosatrendedtobethin,andthecupdishratioofopticnerveheadincreasedgraduallywiththeincreasedintraocularpressures.Regardingtothethicknesschangesofthechoroid,retinaandlaminacribrosa,thetrendofexperimentalmeasurementresultswasconsistentwithfiniteelementcalculationresults.Hence,itisfeasibletoanalyzemorphologicalchangesofeveryfundustissueunderhighintraocularpressureusingthetomographicsequenceimagesobtainedbyopticalcoherencetomography.Wecanpredictthemorphologicalchangesoftheopticnerveheadtissuebyfiniteelementanalysis,whichhascertainguidingsignificanceindeterminingtheprogressionofglaucoma.Subjectheadings: FiniteElementAnalysis;IntraocularPressure;Glaucoma;TissueEngineeringFunding:theNationalNaturalScienceFoundationofChina,No.11102123,No.31570952;theNaturalScienceFoundationofBeijing,No.7142024Citethisarticle: GaoW,YangYT,ZhangSY,ZhangKY,LiuZC,QianXQ. Three-dimensionalreconstructionandfiniteelementanalysisoftheopticnerveheadofacat.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(18):2717-2724.0引言Introduction关[8-9]，而且亦有研究显示青光眼患者的脉络膜厚度较正青光眼是一组以特征性视神经病变导致的视野损常人薄[10]。虽然目前青光眼的诊断主要依靠检查视野缺害和特征性的视神经乳头大小及形状改变为临床表现失[11]，但越来越多的研究表明，视网膜神经节细胞的丢的一组症候群[1]，是全球第一大不可修复致盲眼疾[2]。失早于视野缺失，而且视乳头的形态以及视网膜的厚度而关于青光眼视神经病变导致视野损害的发生机制有在视野缺失前也发生了变化[7，12-13]。因此，对眼底视乳机械压迫和血管缺血两种学说。根据机械压迫学说，青头各组织的形态变化的研究不仅对早期预测青光眼的光眼视神经病变的机制与筛板变形有关[3-7]。而依据血管病程发展有一定的指导意义，而且对青光眼视神经损伤缺血学说，乳头旁脉络膜萎缩区与视神经的病变密切相机制的探索也有重要的意义。2718 P.O.Box10002,Shenyang 110180 www.CRTER.org高伟，等. 猫视乳头三维模型重建及有限元分析Belleza等[14]较早利用有限元的方法分析眼内压对眼内组织的影响， 还利用有限元的方法分析了眼压对巩膜管以及乳头旁巩膜厚度的影响。之后越来越多的研究者开始运用有限元的方法来进行研究。 Yang等[15-16]通过做石蜡切片然后进行定量测量建立了慢性青光眼的猴眼视乳头和筛板的三维模型，并进行了相关有限元的分析。Sigal等[17-19]则通过做树脂切片并通过图像定位的方法建立了人眼的有限元模型，此模型在几何上与真实眼球有较好的一致性。但上述方法多基于离体测量，因此模型的几何精度会受到组织切片、 包埋、脱水和分割的影响，与此同时组织离体过程中的环境变化同样会影响组织的结构形态。随着光学相干断层扫描技术的发展， 应用深度增强的频域相干光断层扫描成像仪可测量视网膜、 脉络膜甚至筛板的在体厚度 [21-22]。祁昕征等[20]建立了视乳头的有限元模型模拟了不同高眼压下视乳头的形态变化，并与实验测量结果相比较，从而验证了利用光学相干断层扫描仪进行在体视乳头建模和分析的可行性。为研究高眼压作用下筛板的变形，从而分析视神经损伤机理，作者建立了包括脉络膜、视网膜和筛板的视乳头模型，观察其在不同眼压下的形态变化趋势。

www.CRTER.org网膜和脉络膜分别进行三维重建， 同时将猫眼进行小动物核磁扫描，并对扫描的猫眼巩膜进行分割，获得巩膜的三维模型(图3)。各部分组织重建完成后，使用Solidworks2012(DassaultSystemes SA，法国)将眼底各组织组装到一起。之后，将组装体导入有限元分析软件ANSYS15.0(ANSYSCorporation，美国)进行分析。图1利用光学相干断层扫描仪获得的断层序列图Figure1 Thetomographicsequenceimagesobtainedbyusingopticalcoherencetomography图注：图中光学相干断层扫描仪对视乳头区域进行连续平行断层扫描获得的 128张序列图中的第61-75张。1 材料和方法 Materialsandmethods1.1 设计 三维有限元分析。1.2 时间及地点 实验于2015年6月在首都医科大学眼生物力学研究室完成。1.3 材料 选取健康家猫 1只，排除屈光介质不清等各种眼疾，年龄1.0-2.0岁，体质量2.0-3.0kg，由首都医科大学动物部提供。 饲养条件为20-25℃，供给猫粮，自由饮食。实验过程中对动物的处理方法符合伦理学要求。1.4 方法1.4.1 视乳头断层序列图的获取 深度增强的光学相干断层扫描仪(3D OCT-1000 MarkII ，TopconCorporation，日本)，纵向和横向分辨率分别为 5μm和μm，可进行3D、线扫描、辐射状扫描等多种扫描模式。实验中扫描采用连续平行断层扫描，对视乳头区域的正方形面积内进行成像，获得 128张序列图(图1)。1.4.2 视乳头三维模型的建立及有限元分析视乳头三维模型的建立：将猫眼正常眼压下的断层

图2 正常眼压下猫眼的断层序列图Figure2Thetomographicsequenceimagesofcateyeundernormalintraocularpressure图注：图中1-1’为脉络膜厚度范围，2-2’为视网膜厚度，3-3’为筛板厚度。图3 眼底各组织及巩膜的三维重建及组装过程Figure3 Three-dimensionalreconstructionandassemblyprocessofthefundustissuesandsclera序列图导入Mimics15.0(MaterialiseCorporation，比利有限元分析：建立有限元模型，划分网格类型为四时)里进行图像分割，脉络膜界定在视网膜色素上皮层高面体网格，网格总数为572597，节点数为130994。由反射线外缘至巩膜反射线内界膜[21]，筛板上下边界的确于眼底各组织之间的力学特性差别较大[23-24]，而且模型定为筛板区高亮反射区的上下边界[22](图2)。将筛板、视中眼底各组织都区分开来，组装体结构较复杂，综合考ISSN2095-4344 CN21-1581/R CODEN:ZLKHAH 2719高伟，等. 猫视乳头三维模型重建及有限元分析虑后，选取眼底软组织的材料为不可压缩的线弹性材料。各组织的材料参数和网格数如 表1所示，眼底组织的网格划分情况如 图4所示。模型中巩膜的开口处设为固定边界，巩膜内壁及视网膜上表面施加均布载荷模拟高眼压的作用。模型的各个接触面均设置为绑定接触。视乳头在不同眼压下的变形云图如 图5所示。表1 眼球模型中各组织的力学特性和网格类型Table1 Themechanicalpropertiesandgridtypesintheeyemodel组织网格数节点数材料参数视网膜21807948442E=0.03MPa，μ=0.49筛板112362767E=0.3MPa，μ=0.49脉络=0.05MPa，μ=0.49巩膜20217345027E=3MPa，μ=0.49表注：E：杨氏模量；μ：泊松比。AB图4 眼球模型的网格划分情况Figure4 Themeshingoftheeyemodel图注：图中 A为整体网格划分示意图， B为视乳头组织的网格划分刨面图。图5 不同眼压下视乳头的变形云图Figure5Deformationcloudoftheopticnerveheadunderdifferentintraocularpressures图注：图中从上到下依次为5332Pa、7998Pa、10664Pa和13330Pa眼压下视乳头的变形云图。

www.CRTER.org1.4.3 有限元模型的验证 对同一实验动物， 采用连续加压并用光学相干断层扫描仪测量视乳头各层厚度变化的方法，验证有限元模型的有效性。利用作者所在实验室自行搭建的加压装置 [22]，分别将猫眼压保持在5332，7998，10664以及13330Pa并采集视乳头的断层序列图。然后确定筛板中心，在距离中心1.45，1.83和2.21mm的位置从上下鼻颞侧分别选取一点作为测量点，观察并测量不同眼压下视网膜和脉络膜的厚度变化(图6)。选取中心点并在上下鼻颞方向距离中心点0.28mm的地方分别选取一点作为筛板厚度的测量点，如图6中方框所示。然后运用 Amria5.2.2(VisageImagingCorporation，澳大利亚)的测量功能分别测量不同眼压下各个测量点处脉络膜、视网膜以及筛板的厚度变化情况。图6 有限元模型的验证Figure6 Verificationofthefiniteelementmodel图注：选取的测量点，圆点为脉络膜和视网膜的测量点，方点为筛板处测量点为验证有限元分析的可靠性， 将测量的结果与有限元计算的结果进行比较。在 ANSYS软件中只能得出单个点的变形， 因此对于某个测量点就需要监测上下表面点的相对变形来确定不同眼压下厚度的变化。 通过这种方法，在有限元模型上依次找到各组织测量点在模型中的位置，并监测不同眼压下脉络膜、视网膜和筛板的厚度变化情况。1.5 主要观察指标 视网膜厚度、脉络膜厚度和筛板厚度。2 结果 Results个不同眼压下，脉络膜、视网膜和筛板在实验测量和有限元计算下的变化趋势见图7-9，随着眼压的升高眼底各组织的厚度呈变薄趋势，并且有限元计算的结果与实验测量的结果比较接近，认为模型可信。通过有限元分析可清晰的得出视乳头和脉络膜、视网膜的最大变形的部位，如 图5和图10所示。同时，通过光学相干断层扫描仪的结果报告，还可以看出不同眼压下，杯盘比的变化情况如 图11所示。由图7-9中可以看出随着眼压的逐渐升高， 脉络膜、视网膜和筛板程变薄趋势，视乳头的杯盘比逐渐变大。2720 P.O.Box10002,Shenyang 110180 www.CRTER.org高伟，等. 猫视乳头三维模型重建及有限元分析 www.CRTER.orgA0.0055MC0.0050)0.0045m0.0040m(化0.0035变度0.0030厚0.00250.00200.0015400060008000100001200014000C压力(Pa)0.0055MC0.00500.0045)0.0040m(化0.0035变度0.0030厚0.00250.00200.0015400060008000100001200014000压力(Pa)A0.012MC0.011)0.010m(化0.008变度0.007厚0.0060.0050.0040.0030.002400060008000100001200014000C压力(Pa)0.015MC0.014)0.012m0.011(化0.010变0.009度厚0.0080.0070.0060.0050.0040.003400060008000100001200014000压力(Pa)0.030MC)0.0280.026m0.024(化0.022变0.020度厚0.0180.0160.0140.0120.0100.0084000 6000 8000 10000 12000 14000压力(Pa)

B0.0060MC0.0055)0.00500.0045mm0.0040(化变0.0035度0.0030厚0.00250.00200.00154000 60008000100001200014000压力(Pa)图7脉络膜在4个不同压力下厚度变化随压力变化的关系Figure7Relationshipbetweenthepressureandthethicknessvariationofthechoroidunderfourdifferentintraocularpressures图注：图中A为最内圈四监测点1、4、7、10处平均厚度随压力变化曲线；B为中间四监测点2、5、8、11处平均厚度随压力变化曲线； C为最外圈四监测点 3、6、9、12处平均厚度随压力变化曲线。 M为测量结果， C为计算结果。B0.012MC)0.0110.010m(化0.008变度0.007厚0.0060.0050.0040.0030.0024000 6000 8000 10000 12000 14000压力(Pa)图8视网膜在4个不同压力下厚度变化随压力变化的关系Figure8Relationshipbetweenthepressureandthethicknessvariationoftheretinaunderfourdifferentintraocularpressures图注：图中A为最内圈四监测点1、4、7、10处平均厚度随压力变化曲线；B为中间四监测点2、5、8、11处平均厚度随压力变化曲线；C为最外圈四监测点3、6、9、12处平均厚度随压力变化曲线。M为测量结果，C为计算结果。图9 筛板在4个不同压力下厚度变化随压力变化的关系Figure9Relationshipbetweenthepressureandthethicknessvariationofthelaminacribrosaunderfourdifferentintraocularpressures图注：监测点 1、2、3、4、5处平均厚度随压力变化曲线，M为测量结果， C为计算结果。ISSN2095-4344 CN21-1581/R CODEN:ZLKHAH 2721高伟，等. 猫视乳头三维模型重建及有限元分析ABC图10 视乳头和脉络膜、视网膜的变形云图Figure10 Deformationcloudoftheopticnervehead,choroidandretina图注：图中A为脉络膜在 5332Pa下的变形云图；B为视网膜在5332Pa下的变形云图；C为视网膜在5332Pa下的应力分布云图。视网膜的最大变形出现在与筛板接触的中心部位，脉络膜的最大总变形出现在脉络膜的内边缘。视网膜视盘边缘处应力分布较大，视网膜与脉络膜、筛板组织的接触边缘出现了少量应力集中，可能由于此处三种材料组织在此处交接的原因，而由于视网膜与巩膜接触为绑定接触，因此在视网膜的外边缘也出现了较大应力。0.8比盘0.6杯0.40 5000 10000 15000压力(Pa)图11 在正常眼压及 4个不同压力下视乳头的杯盘比Figure11 Thecupdiscratioofopticnerveheadundernormalandfourdifferentintraocularpressures图注：由光学相干断层扫描仪的结果报告得出的视乳头的杯盘比(C/D)在正常眼压及四个不同压力的变化关系。各组织最大变形出现的部位均出现在与筛板接触的部位，也就是说当眼压不断升高后，杯盘比不断变大，筛板及其周边接触的组织部位将受到挤压和变形，可能会较先出现病变症状。3 讨论 Discussion实验将眼底各个组织分离开来进行分析，赋予各个组织更接近其本身特性的材料参数，视乳头的支撑采用

www.CRTER.orgCT 扫描重建的巩膜组织，这样保证了建立的模型更接近真实的组织结构。通过计算和实验结果的比较，所选监测点处的厚度变化趋势一致，误差在可接受的范围内，因此模型的计算结果合理。随着Quigley[7]机械压迫学说的提出， 越来越多的研究表示青光眼视神经病变的机制与筛板区域的变形有关[25-27]，更有研究指明高眼压是视神经节细胞轴突损伤的一个危险因素[28]。当眼压升高后高眼压会使筛板产生形变从而影响穿过筛板的视神经的轴浆的运输，进而在筛板处发生视神经节细胞轴突损伤。同时，Omodaka等[29-30]做的研究也指出筛板区是轴突的损伤区域，并指明筛板的胶质纤维结构是导致视神经在高眼压下发生病变的一个敏感因素。实验对筛板部分厚度的研究无论是试验测量还是计算都与文献的结论相一致，并且计算结果显示筛板的最大变形出现在筛板的中心处，这也就说明高眼压下筛板容易发生变形且会挤压穿过其中的视神经轴突，从而支持了前人的研究结论。对于血管缺血学说，研究表示脉络膜的血供异常与视神经的病变密切相关[31-32]，并且不少研究表示青光眼患者的脉络膜厚度较正常人薄[33-35]。同时Song等[36]研究发现单侧急性闭角性高眼压患者的脉络膜厚度较正常眼薄。但是在黄斑处的脉络膜厚度在青光眼患者和正常眼之间并未出现显著差异 [37-38]。同样还有研究表示视乳头旁脉络膜的萎缩与青光眼视野的缺失方位成正相关[39]，Spaide[40]发现脉络膜萎缩处的脉络膜几乎消失。实验对脉络膜的研究表示随着眼压的升高视乳头周边的脉络膜呈变薄趋势，与文献的研究结果相一致，而此次实验中脉络膜出现最大变形的部位在脉络膜的内边缘，随着眼压的升高此处可能对乳头旁脉络膜的供血产生影响，导致血供较少，进而发生脉络膜缺血萎缩，从而可能导致视网膜神经节细胞因供应不足而凋亡。其导致视神经损伤的机制尚不清楚，但研究结果支持了以往的研究，而关于脉络膜在高眼压下与供血异常、视神经损伤的关系研究还需进一步验证。关于青光眼视网膜厚度的研究，众多研究表示青光眼的视网膜厚度会随着青光眼病情的发展和眼压的升高而变薄[41]。关于青光眼的诊断， Choi 等[42]研究发现大部分视盘参数在青光眼和正常眼之间都有显著性差异， 且在青光眼早期对诊断的敏感性较好， Bowd等[43]研究发现青光眼的早期诊断中视网膜厚度的检查优先于视野的检查。 实验表示当眼压升高时视盘边缘处出现较大应力，这与Sigal等[17-19]的研究一致，视盘边缘出现较大应力可能导2722 P.O.Box10002,Shenyang 110180 www.CRTER.org高伟，等. 猫视乳头三维模型重建及有限元分析致视网膜的营养供给受到阻碍，并可能是视野缺失的原因。同时实验中视网膜厚度随眼压的变化规律与文献中视网膜厚度随眼压的升高而降低相一致，并且视乳头的杯盘比的变化也符合文献中青光眼患者的变化规律。当眼压升高时视乳头处出现较大应力，因此实验用有限元分析的方法预测视网膜的厚度变化是可行的，又因视网膜的厚度的检查优先于视野检查，所以实验对临床上青光眼的病情预测就有了一定的参考意义。实验与前人的研究相比较， 有两方面进步，一是将视乳头的模型更加的细化， 二是视乳头的支撑方式采用巩膜的三维模型，这样使得对视乳头的三维建模更接近真实情况。但实验也存在一些不足之处： 视乳头各组织的材料特性采用线性，而真实的软组织为非线性结构这样就产生了一定的误差；视乳头的模型嵌在巩膜模型上， 这样与真实的模型还存在相当的差距； 有限元分析直接将均布载荷加在视网膜和巩膜的内壁，而真实情况的眼压是前房的压力，实验忽略了玻璃体所起的作用存在一定的误差。通过分析实验可得出，随着眼压的升高，脉络膜、视网膜和筛板呈变薄趋势，杯盘比逐渐增大，并结合以往研究的结论验证了实验的一致性。在一定意义上为青光眼的病情预测提供了参考并为青光眼视神经损伤机制的研究提供了可参考的研究基础。作者贡献：高伟负责三维重建、有限元分析及论文撰写；杨昱童和张诗瑶负责动物实验及数据记录；张昆亚负责动物实验及论文修改；刘志成负责实验设计及论文修改；钱秀清负责结果分析及论文修改。利益冲突：文章所有作者共同认可文章无相关利益冲突。伦理问题：实验方案经首都医科大学动物实验伦理委员会批准，批准号为AEEI-2015-024。实验动物在戊巴妥纳麻醉下进行所有的手术，并尽一切努力最大限度地减少其疼痛、痛苦和死亡。文章查重：文章出版前已经过CNKI反剽窃文献检测系统进行3次查重。文章外审：本刊实行双盲外审制度，文章经国内小同行外审专家审核，符合本刊发稿宗旨。作者声明：文章第一作者对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据 (包括计算机数据库)记录及样本已按照有关规定保存、 分享和销毁，可接受核查。文章版权：文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。

www.CRTER.org4 参考文献 References刘祖国.眼科学基础[M].北京:人民卫生出版社,2004:150-152.QuigleyHA,BromanAT.Thenumberofpeoplewithglaucomaworldwidein2010and2020.BrJOphthalmol.2006;90(3):262-267.MincklerDS,BuntAH,JohansonGW.Orthogradeandretrogradeaxoplasmictransportduringacuteocularhypertensioninthemonkey.InvestOphthalmolVisSci.1977;16(5):426-441.QuigleyHA,GreenWR.Thehistologyofhumanglaucomacuppingandopticnervedamage:clinicopathologiccorrelationin21eyes.Ophthalmology.1979;86(10):1803-1830.BellezzaAJ,RintalanCJ,ThompsonHW,etal.Deformationofthelaminacribrosaandanteriorscleralcanalwallinearlyexperimentalglaucoma.InvestOphthalmolVisSci.2003;44(2):623-637.ParkHY,JeonSH,ParkCK.Enhanceddepthimagingdetectslaminacribrosathicknessdifferencesinnormaltensionglaucomaandprimaryopen-angleglaucoma.Ophthalmology.2012;119(1):10-20.QuigleyHA,AddicksEM,GreenWR,etal.Opticnervedamageinhumanglaucoma.II.Thesiteofinjuryandsusceptibilitytodamage.ArchOphthalmol.1981;99(4):635-649.TengCC,DeMoraesCG,PrataTS,etal.Beta-Zoneparapapillaryatrophyandthevelocityofglaucomaprogression.Ophthalmology.2010;117(5):909-915.[9] LeeEJ,KimTW,WeinrebRN,etal.-Zoneβparapapillaryatrophyandtherateofretinalnervefiberlayerthinninginglaucoma.InvestOphthalmolVisSci.2011;52(7):4422-4427.YinZQ,Vaegan,MillarTJ,etal.Widespreadchoroidalinsufficiencyinprimaryopen-angleglaucoma.JGlaucoma.1997;6(1):23-32.WeinrebRN,KhawPT.Primaryopen-angleglaucoma.Lancet.2004;363(9422):1711-1720.HoodDC,KardonRH.Aframeworkforcomparingstructuralandfunctionalmeasuresofglaucomatousdamage.ProgRetinEyeRes.2007;26(6):688-710.QuigleyHA,AddicksEM.Quantitativestudiesofretinalnervefiberlayerdefects.ArchOphthalmol.1982;100(5):807-814.BellezzaAJ,HartRT,BurgoyneCF.Theopticnerveheadasabiomechanicalstructure:initialfiniteelementmodeling.InvestOphthalmolVisSci.2000;41(10):2991-3000.YangH,DownsJC,SigalIA,etal.DeformationofthenormalmonkeyopticnerveheadconnectivetissueafteracuteIOPelevationwithin3-Dhistomorphometricreconstructions.InvestOphthalmolVisSci.2009;50(12):5785-5799.ISSN2095-4344 CN21-1581/R CODEN:ZLKHAH 2723高伟，等. 猫视乳头三维模型重建及有限元分析YangH,DownsJC,BellezzaA,etal.3-Dhistomorphometryofthenormalandearlyglaucomatousmonkeyopticnervehead:prelaminarneuraltissuesandcupping.InvestOphthalmolVisSci.2007;48(11):5068-5084.SigalIA,FlanaganJG,TertineggI,etal.Finiteelementmodelingofopticnerveheadbiomechanics.InvestOphthalmolVisSci.2004;45(12):4378-4387.SigalIA,FlanaganJG,TertineggI,etal.Reconstructionofhumanopticnerveheadsforfiniteelementmodeling.TechnolHealthCare.2005;13(4):313-329.SigalIA,FlanaganJG,TertineggI,etal.3Dmorphometryofthehumanopticnervehead.ExpEyeRes.2010;90(1):70-80.祁昕征,魏超,杨佳燕,等.三维有限元模型力学分析可预测视乳头的形状变化[J].中国组织工程研究,2013,17(50):8712-8718.林为华,卢敏,唐浩英,等.脉络膜厚度测量在糖尿病性视网膜病变治疗中的应用[J].国际眼科杂志,2015,15(4):714-716.ZhaoQ,QianX,LiL,etal.Effectofelevatedintraocularpressureonthethicknesschangesofcatlaminarandprelaminartissueusingopticalcoherencetomography.BiomedMaterEng.2014;24(6):2349-2360.ChenTC,CenseB,MillerJW,etal.Histologiccorrelationofinvivoopticalcoherencetomographyimagesofthehumanretina.AmJOphthalmol.2006;141(6):1165-1168.TothCA,BirngruberR,BoppartSA,etal.Argonlaserretinallesionsevaluatedinvivobyopticalcoherencetomography.AmJOphthalmol.1997;123(2):188-198.FateheeN,YuPK,MorganWH,etal.Theimpactofacutelyelevatedintraocularpressureontheporcineopticnervehead.InvestOphthalmolVisSci.2011;52(9):6192-6198.JonasJB,HayrehSS,YongT.ThicknessofthelaminacribrosaandperipapillarysclerainRhesusmonkeyswithnonglaucomatousorglaucomatousopticneuropathy.ActaOphthalmol.2011;89(5):e423-427.[27] ChungHS,SungKR,LeeJY,etal.LaminaCribrosa-RelatedParametersAssessedbyOpticalCoherenceTomographyforPredictionofFutureGlaucomaProgression.CurrEyeRes.2015:1-8.QuigleyHA.Thecontributionofthescleraandlaminacribrosatothepathogenesisofglaucoma:Diagnosticandtreatmentimplications.ProgBrainRes.2015;220:59-86.OmodakaK,HoriiT,TakahashiS,etal.3Devaluationofthelaminacribrosawithswept-sourceopticalcoherencetomographyinnormaltensionglaucoma.PLoSOne.2015;10(4):e0122347.

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