考虑纤维分布胶原微结构的人眼角膜数值模型

我们提出一种人眼角膜增强胶原的纤维分布模型。该模型通过定义一个基本块（单元）并将其放大到角膜物理尺寸，来描述组织各组分之间的基本连接。该单元由两组以近正交方向排布、具有空间取向随机分布特征并通过两类化学键连接的胶原原纤维定义。第一类键描述板层交联，形成带状板层；第二类键描述堆叠交联，将板层堆叠形成基质结构。该单元的空间复制产生具有大量自由度的桁架结构。胶原原纤维的统计表征导出一个力学模型，该模型对确定性眼内压作用以位移的随机分布做出响应，此处以其均值和方差表征。解决由此产生的繁重数值问题的策略是使用所谓的随机有限元改进微扰法结合全显式求解器。结果表明，力学特性的变异性以不可忽略的方式影响结构对生理作用的预期响应。