基于数字图像相关的角膜变形映射与 FE 基于应变分析：CXL 与激光屈光手术后的生物力学变化
医学物理
2026-04-22 v1 材料科学
摘要
准确评估角膜机械属性对于理解眼内生物力学、预测屈光手术结果以及优化交联（CXL）治疗至关重要。传统的单向拉伸测试受限于非生理边界条件和简化的应力分布。充气测试更接近体内的应力状态，但传统上缺乏全场变形映射。本文提出了一种集成的实验-计算方案，将对 freshly 脱眼猪眼的充气测试与高分辨率三维数字图像相关（3D-DIC）相结合。对 15 个角膜进行分析，分为三个队列：(i) 去角鞘控制组、(ii) CXL 处理组（标准德累斯顿方案）、(iii) 通过飞秒激光的前庭切除。样本受到最高可达 40 mmHg 的受控颈内压（IOP）升高。3D-DIC 方法提供了前表面的稠密、点态位移和应变图，成功量化了 CXL 的局部硬化效应以及角膜切除引起的应变增加。这些全场运动学数据被集成到膜力学有限元框架中，用于解析主横向应变，并用于后续反演建模以推导猪角膜组织的各向异性超弹性参数。总体而言，该方法建立了从生理加载到全场应变映射和本构参数识别的端到端路径，使对角膜治疗诱导的生物力学变化进行定量评估成为可能。
引用
@article{arxiv.2604.19289,
title = {Corneal deformation mapping and FE-based strain analysis via digital image correlation: biomechanical changes after CXL and laser refractive surgery},
author = {Benedetta Fantaci and Alejandro Frechilla and Matteo Frigelli and Philippe Büchler and Sabine Kling and Begoña Calvo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.19289},
year = {2026}
}