淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-2108200810235300
中文論文名稱 眼球前後房房水壓力數值模擬分析研究
英文論文名稱 Numerical Simulations of Aqueous Humor Dynamics and Pressure Analysis in a Human Eye
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 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 黃士豪
研究生英文姓名 Shi-Hao Huang
學號 695371673
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-07-23
論文頁數 78頁
口試委員 指導教授-李宗翰
共同指導教授-黃曼菁
委員-沈燕士
委員-劉昭華
委員-葉豐輝
委員-李宗翰
委員-黃曼菁
中文關鍵字 房水  眼壓  青光眼  FLUENT  計算流體力學 
英文關鍵字 Aqueous humor  Intraocular pressure  Glaucoma  FLUENT  CFD 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 青光眼(glaucoma)是全球僅次於白內障導致視力喪失之主要病因。一般認為當眼球內眼壓(intraocular pressure)過高而超過眼球組織,尤其是視網膜神經所能承受之限度時,便造成神經視覺損壞和視野缺損進而導致失明。眼壓是由眼球內房水(aqueous humor)的生成與流出來平衡,當房水生成,流出平衡失調便會造成眼壓升高。根據醫學統計,95%正常人群之生理性眼壓範圍為10∼21mmHg。造成房水調節功能障礙之原因非常複雜,而目前並無根治青光眼的方法,只能阻止眼壓不再升高而不能修復受損的視力。
本研究利用數值方法來分析眼球內壓力分布情形,以計算流體力學的觀點來探討房水流動對眼壓的影響,另外,本研究還探討隅角閉鎖型青光眼的壓力分布情形,討論當房水排出阻塞時其壓力變化,本研究使用工程分析軟體FLUENT 來做數值模擬和分析,並將分析和輸出結果提供給眼科學界做為參考。
英文摘要 Glaucoma, only second to Cataract, is the main cause of ablepsia in the world. Most of the people believe that optic nerve will be damage when the intraocular pressure exceeds the upper limit of eye tissue can take. This will
cause meiosis and then ablepsia eventually. Intraocular pressure is balanced by accruing and discharging of aqueous humor. When the balance is fractured, the intraocular pressure will be increased. According to medical statistics, the range of physiology pressure of 95% of normal eyes is between 10 to 21mmHg.
The reasons for aqueous humor unbalance are very complicate. There is no fundamental solution to cure Glaucoma for the time being. What Ophthalmologist can do now is to stop intraocular pressure from increasing, but not restoring damaged optic nerve for Glaucoma patient.
In this research, numerical analysis model is built to analyze pressure distribution in an eye. CFD method is applied to investigate how aqueous humor affects the intraocular pressure. The pressure distribution of Close-angle Glaucoma is also examined, and the results will be provided as references in treating Glaucoma for Ophthalmologist
論文目次 目 錄
中文摘要………………………………………………………………III
英文摘要………………………………………………………………IV
圖目錄…………………………………………………………………VII
表目錄…………………………………………………………………IX
第一章 序論…………………………………………………………..1
1.1 前言與研究動機………………………………………………….1
1.2 研究背景………………………………………………………...2
1.3 文獻回顧………………………………………………………….4
第二章 眼壓與房水動力學……………………………………………6
2.1 眼壓特性………………………………………………………….6
2.2 房水成分及血房水屏障………………………………………...10
2.3 眼壓測定………………………………………………………….12
第三章 數值分析與原理……………………………………………..17
3.1 模擬數學模型…………………………………………………….17
3.2 軟體介紹與認識………………………………………………….22
3.3 網格生成………………………………………………………….31
3.4 邊界條件………………………………………………………….36
第四章 正常眼壓結果與討論………………………………………..39
4.1 流場分析與假設………………………………………………….39
4.2 模型簡化………………………………………………………….40
4.3 正常眼壓分析…………………………………………………….45
第五章 隅角閉鎖型青光眼………………………………………....53
5.1 隅角閉鎖型青光眼病因………………………………………….53
5.2 隅角閉鎖型青光眼結果分析…………………………………….55
5.3 時間因素分析…………………………………………………….63
第六章 結論…………………………………………………………..69
第七章 未來展望…………………………………………….……...71
參考文獻……………………………………………………………...72
附件…………………………………………………………………...75
圖目錄
圖2-1:眼球基本構造圖………………………………..……….….10
圖2-2:房水流動路徑圖…………………………................10
圖2-3:眼球房水流動系統圖………………………………………..12
圖2-4:壓平式眼壓計原理示意圖............................16
圖2-5:氣式眼壓計構造示意圖……………………………………..16
圖3-1:FLUENT 基本程序結構示意圖.........................24
圖3-2:二維有限元素控制體積..............................27
圖3-3:3D 網格類型………………………………………………...34
圖3-4:研究過程流程圖……………………………………………..38
圖4-1:正常眼壓網格圖………………………………………………41
圖4-2:閉鎖型青光眼網格圖…………………………………………42
圖4-3:正常眼壓壓力分布圖(由正面觀看) ………………….……47
圖4-4:正常眼壓壓力分布圖(Z 橫剖面) ………………………….48
圖4-5:正常眼壓流場圖(Z 橫剖面) ……………...............49
圖4-6:正常眼壓流線圖(Z 橫剖面) ……………………………….49
圖4-7:眼球前後房房水流動路徑……………………………………50
圖4-8:各位置壓力分布情形…………………………………………51
圖4-9:角膜各位置壓力分布情形……………………………………51
圖4-10:虹膜前後端壓力分布趨勢圖……………………………….52
圖5-1:隅角閉鎖性青光眼發病示意圖………………………………54
圖5-2:隅角閉鎖型青光眼壓力分布圖………………………………57
圖5-3::隅角閉鎖型青光眼壓力分布圖…………………………….58
圖5-4:閉鎖型青光眼流場圖…………………………………………59
圖5-5:閉鎖型青光眼流線圖…………………………………………59
圖5-6:眼球前後房房水流動路徑(隅角閉鎖型青光眼)……………60
圖5-7:各位置壓力分布情形…………………………………………61
圖5-8:角膜各位置壓力分布情形……………………………………61
圖5-9:虹膜前後端壓力分布趨勢圖(沿X 軸觀看)..............62
圖5-10:隅角閉鎖型青光眼壓力分布圖(T=30s) ………………….64
圖5-11:隅角閉鎖型青光眼壓力分布圖(T=60s 時)……………….65
圖5-12:閉鎖性青光眼壓力分布圖(T=1500s 時)………………….66
圖5-13:閉鎖性青光眼壓力分布圖(T=1800s 時)………………….67
圖5-14:閉鎖性青光眼壓力分布圖(T=3600s 時) …………………68
表目錄
表3-1:各種單位形狀的節點形式………………………………....34
表3-2:邊界參數設定(正常眼壓)……………………….……...37
表3-3:邊界參數設定(隅角閉鎖型青光眼) ………….….…...37
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