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系統識別號 U0002-1408201315590800
中文論文名稱 隅角開放型青光眼之眼球流場與壓力分析
英文論文名稱 Analyses in Pressure Distribution and Fluid Field for An Eye of Open-Angle Glaucoma
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 101
學期 2
出版年 102
研究生中文姓名 徐瑋廷
研究生英文姓名 Wei-Ting Hsu
學號 600371115
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2013-07-15
論文頁數 75頁
口試委員 指導教授-李宗翰
委員-黃曼菁
委員-洪祖昌
中文關鍵字 房水  眼壓  青光眼  視神經盤  玻璃體 
英文關鍵字 Open-Angle Glaucoma  Vitreous body 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究使用有限元分析軟體ANSYS來模擬隅角開放型青光眼患者發病時眼球前端內部房水的流動狀況。當了解到眼球前端壓力時,進而觀察壓力經由水晶體在到視神經盤處時其壓力的分布狀況。
本研究將模型分為三個部分,分別為無鞏膜包覆、鞏膜包覆至後房與鞏膜包覆至前房。本研究所假設的三種鞏膜條件可以看出有無鞏膜包覆對於視神經盤處的壓力影響甚大,無鞏膜包覆的分析結果其整體趨勢也與有鞏膜包覆的分析結果不盡相同,所以鞏膜對於玻璃體的壓力影響是不容小覷的。在鞏膜包覆至後房與鞏膜包覆至前房的分析結果中,可以了解在視神經盤處的壓力差異其實並不大且趨勢也是相近的,其結果都可以作為分析隅角開放型青光眼時的依據。
由於建立的眼球模型完整以及其材料參數也經過審慎的選擇,故水晶體、玻璃體與視神經盤處的壓力可以做為往後分析隅角開放型青光眼時的一個依據,對往後相關的研究,提供了一個具有參考價值的模擬分析數值,以及在模型的建立上,也提供了一種一體化的模擬方式。
英文摘要 This study uses the finite element analysis software ANSYS to simulate open angle glaucoma onset inside the eye aqueous humor flow conditions. Understand front of the eye pressure, and then was observed pressure by the lens to the optic nerve head at the pressure distribution.
In this study, the model is divided into three parts, respectively covered without sclera, and sclera covered to posterior chamber and anterior chamber models. Assuming this study three conditions can be seen covered without sclera the pressure at the optic nerve head have great impact, covered without sclera the results of the analysis the overall trend with have covered a sclera analysis results are not the same, sclera for vitreous pressure effects can’t be underestimated. In sclera covered to posterior chamber and anterior chamber models the analysis results, You can understand the difference between the pressure at the optic nerve head is not large and the trend is similar, the results can be used Analysis of open angle glaucoma when basis.
The creation of a complete model of the eye as well as its material parameters after careful selection, therefore, lens, vitreous and optic nerve pressure can be used analysis at the future of open angle glaucoma is a basis, for future related research, provides a valuable reference for numerical simulation analysis, and on the create model, also provides an integrated simulation way.
論文目次 第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與背景 4
1-3 文獻回顧 6
第二章 研究方法 9
2-1 有限元素法概論 9
2-2 應用軟體 10
2-3 數值分析理論 13
2-3-1 Continuity Equation 15
2-3-2 Momentum Equation 15
2-3-3 Compressible Energy Equation 16
2-3-4 Pressure 17
2-4 收斂檢測 19
第三章 分析元素、材料參數與邊界條件設定 20
3-1 定義分析元素 20
3-1-1 前後房流體元素分析 20
3-1-2 水晶體、玻璃體、視神經盤、篩板及鞏膜之元素分析 21
3-2 設定材料參數 22
3-3 實體模型建立 24
3-3-1 前後房模型建立 24
3-3-2 玻璃體與視神經盤模型建立 28
3-3-3 鞏膜模型建立 31
3-3-4 完整眼球模型建立 32
3-4 初始條件設定 36
3-5 負載條件設定 38
第四章 數值模型分析結果 40
4-1 青光眼類型 40
4-1-1 原發性青光眼 40
4-1-2 先天性青光眼 40
4-1-3 繼發性青光眼 40
4-2 隅角開放型青光眼 41
4-3 結果分析 43
4-4 前後房房水壓力模擬分析 45
4-4-1 前後房房水壓力模擬分析(無鞏膜包覆) 46
4-4-2 前後房房水壓力模擬分析(鞏膜包覆至後房) 48
4-4-3 前後房房水壓力模擬分析(鞏膜包覆至前房) 50
4-5 玻璃體與視神經盤處壓力分析 54
4-5-1 玻璃體與視神經盤處壓力分析(無鞏膜包覆) 54
4-5-2 玻璃體與視神經盤處壓力分析(鞏膜包覆至後房) 56
4-5-3 玻璃體與視神經盤處壓力分析(鞏膜包覆至前房) 58
第五章 結論 66
5-1 綜合討論 66
5-2 結論 67
第六章 未來展望 70
參考文獻 71

圖目錄
圖 1-1青光眼後期視野圖 ....................................................................... 2
圖 2-1 ANSYS分析作業流程圖 ............................................................ 11
圖 3-1 FLUID142元素圖 ..................................................................... 20
圖 3-2 SOLID45元素圖 ....................................................................... 21
圖 3-3眼球前後房模型圖(視角1) ....................................................... 25
圖 3-4眼球前後房模型圖(視角2) ....................................................... 25
圖 3-5眼球前後房模型圖(視角3) ....................................................... 26
圖 3-6眼球前後房模型網格圖(視角1) ............................................... 26
圖 3-7眼球前後房模型網格圖(視角2) ............................................... 27
圖 3-8玻璃體與視神經盤模型剖面圖 ................................................. 28
圖 3-9玻璃與視神經盤模型圖(視角1) ............................................... 29
圖 3-10玻璃與視神經盤模型圖(視角2) ............................................. 29
圖 3-11玻璃體與視神經盤模型網格圖 ............................................... 30
圖 3-12鞏膜模型剖面圖 ....................................................................... 31
圖 3-13水晶體加上玻璃體之模型圖(視角1) ..................................... 33
圖 3-14水晶體加上玻璃體之模型圖(視角2) ..................................... 33
圖 3-15完整眼球模型圖(視角1) ......................................................... 34
圖 3-16完整眼球模型圖(視角2) ......................................................... 34
圖 3-17完整眼球之3D網格圖 ............................................................ 35
圖 3-18房水流場設定圖 ....................................................................... 36
圖 3-19為房水流場設定圖 ................................................................... 37
圖 3-20真實眼球構造圖 ....................................................................... 38
圖 3-21模擬負載條件示意圖 ............................................................... 39
圖 3-22眶脂體負載條件圖 ................................................................... 39
圖 4-1隅角開放型青光眼示意圖 ......................................................... 42
圖 4-2無鞏膜包覆模型剖面示意圖 ..................................................... 44
圖 4-3鞏膜包覆至後房模型剖面放大示意圖 ..................................... 44
圖 4-4鞏膜包覆至前房模型剖面放大示意圖 ..................................... 45
圖 4-5隅角開放型青光眼前後房壓力分佈圖(無鞏膜包覆) .............. 46
圖 4-6隅角開放型青光眼前後房流速分佈圖(無鞏膜包覆) .............. 47
圖 4-7隅角開放型青光眼前後房流線分佈圖(無鞏膜包覆) .............. 47
圖 4-8隅角開放型青光眼前後房壓力分佈圖(鞏膜包覆至後房) ...... 48
圖 4-9隅角開放型青光眼前後房流速分佈圖(鞏膜包覆至後房) ...... 49
圖 4-10隅角開放型青光眼前後房流線分佈圖(鞏膜包覆至後房) .... 49
圖 4-11隅角開放型青光眼前後房壓力分佈圖 ................................... 50
圖 4-12隅角開放型青光眼前後房流速分佈圖 ................................... 51
圖 4-13隅角開放型青光眼前後房流線分佈圖 ................................... 51
圖 4-14隅角開放型青光眼前後房壓力分佈圖 ................................... 53
圖 4-15玻璃體應力分佈剖面圖(無鞏膜包覆) .................................... 54
圖 4-16玻璃體應變分佈剖面圖(無鞏膜包覆) .................................... 55
圖 4-17玻璃體應力分佈剖面圖(鞏膜包覆至後房) ............................ 56
圖 4-18玻璃體應變分佈剖面圖(鞏膜包覆至後房) ............................ 57
圖 4-19玻璃體應力分佈剖面圖 ........................................................... 58
圖 4-20玻璃體應變分佈剖面圖 ........................................................... 59
圖 4-21應力剖面圖與模型草圖對照圖(包覆至前房) ........................ 61
圖 4-22應變剖面圖與模型草圖對照圖(包覆至前房) ........................ 61
圖 4-23玻璃體應力分佈剖面圖(無鞏膜包覆) .................................... 63
圖 4-24視神經盤局部應力放大比較圖(無鞏膜包覆) ........................ 64
圖 4-25視神經盤局部應力放大比較圖(鞏膜包覆至後房) ................ 64
圖 4-26視神經盤局部應力放大比較圖(鞏膜包覆至前房) ................ 64
圖 4-27視神經盤局部應變放大比較圖(無鞏膜包覆) ........................ 65
圖 4-28視神經盤局部應變放大比較圖(鞏膜包覆至後房) ................ 65
圖 4-29視神經盤局部應變放大比較圖(鞏膜包覆至前房) ................ 65

表目錄
表 3-1房水材料參數表 ......................................................................... 22
表 3-2水晶體材料參數表 ..................................................................... 23
表 3-3玻璃體材料參數表 ..................................................................... 23
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