Modern tonometers (Ocular Response Analyzer) can only show the presence of biomechanical disorders of the fibrous membrane, while elastotonometry reacts not only to their presence, but also to their type.
Purpose: To build a mathematical model that would use elastotonometry to assess biomechanical properties of the eye in treatment of hyperopia with LASIK and FemtoLASIK surgeries.
Material and methods: The study included 64 operations: 34 FemtoLASIK surgeries, and 31 LASIK surgeries. All patients before and after surgery underwent standard examination necessary for keratorefractive surgery, including elastotonometry. The next step was the analysis of elastotonometry curves and eye finite element model in the software package Ansys (Ansys, Inc.; U.S.A.). During the analysis, the fibrous membrane was modeled by two spherical segments, which before elastotonometry were influenced only by true intraocular pressure (IOP). There was a problem of determining tonometric IOP when the cornea is pressured with flat bottomed loads during elastotonometry. It was taken into account that at the first stage of loading, the IOP was applied, and then the force corresponding to the weight of the tonometer. After tonometry, IOP increased so that the volume inside the composite membrane corresponded to the value before loading.
Results: Mathematical modeling has shown that after surgical treatment of hyperopia, flexural stiffness of the cornea decreases, elevation of the elastotonometry curve increases, and the higher the true IOP, the greater the elevation. The greatest increase in lift due to increased IOP is observed after LASIK operation, while after FemtoLASIK this change is not significant, in which case the dependence of tonometric IOP on the weight of the load is almost linear.
Conclusion: The obtained results allow for elastotonometry to be recommend for further medical research as a promising method for assessing biomechanical characteristics of the fibrous membrane of the eye.
Современные тонометры (Ocular Response Analyzer) позволяют лишь констатировать наличие биомеханических нарушений фиброзной оболочки, в то время как эластотонометрия реагирует не только на наличие биомеханических нарушений, но и на их тип.
Цель исследования: Построение математической модели, позволяющей использовать эластотонометрию для оценки биомеханических свойств глаза при хирургическом лечении гиперметропии методами LASIK и FemtoLASIK.
Материал и методы: В ходе исследования было проведено 64 операции: 33 операции методом FemtoLASIK и 31 операция методом LASIK. Все пациенты до и после операции прошли стандартные обследования, необходимые для выполнения кераторефракционной хирургии, в том числе эластотонометрию. На следующем этапе проводили анализ эластотонометрических кривых и построение конечно-элементной модели глаза в программном пакете Ansys (Ansys, Inc., США). В процессе анализа фиброзная оболочка моделировалась двумя сферическими сегментами, на которых до эластотонометрии действовало только «истинное» внутриглазное давление (ВГД). Необходимо было решить задачу определения тонометрического ВГД при нагружении роговицы в ходе эластотонометрии грузами с плоскими основаниями. При этом учитывалось, что на первом этапе нагружения прикладывалось ВГД, а затем — сила, соответствующая массе тонометра. После тонометрии ВГД увеличивалось так, чтобы объем внутри составной оболочки соответствовал значению до нагружения.
Результаты: Математическое моделирование показало, что после хирургического лечения гиперметропии изгибная жесткость роговицы снижается, увеличивается подъем эластотонометрической кривой, и чем выше истинное ВГД, тем больше подъем. Наибольшее увеличение подъема в результате повышения ВГД наблюдается после операции LASIK, в то время как после FemtoLASIK данное изменение несущественно, в этих случаях зависимость тонометрического ВГД от массы груза почти линейна.
Заключение: Полученные результаты позволяют рекомендовать метод эластотонометрии для дальнейших медицинских исследований в качестве перспективного метода оценки биомеханических характеристик фиброзной оболочки глаза.
Keywords: FemtoLASIK; LASIK; Maklakov tonometer; conjugate membranes; elastotonometry; hyperopia.