Корзина
не выбрано ни одной книги

Книги по тегам:


ІАБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЭЮЯ

Биомеханика глаза: теоретические аспекты и клинические приложения

Биомеханика глаза: теоретические аспекты и клинические приложения
Раздел: Диагностика

Книга для широкого круга офтальмологов, механиков, специалистов смежных областей знаний.

Цена: 550 грн.
Год выхода
Количество страниц

Рецензенты:

Директор ФГБУ НИИ глазных болезней РАМН, академик РАН, профессор С.Э. Аветисов
Главный научный сотрудник лаборатории гидромеханики НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова, профессор Г.А. Любимов
Заведующий кафедрой глазных болезней Ярославского медицинского университета, профессор В.В. Страхов

Биомеханика — относительно молодая наука, сложившаяся на стыке биологии, медицины и механики. Центральная идея биомеханики состоит втом, что фундаментальные принципы классической механики применяются к исследованию живых систем. Быстрое развитие офтальмологической науки и потребности клинической практики привели к пониманию того, что в решении целого ряда назревших проблем целесообразно использовать фундаментальные дисциплины, в частности, механику. С точки зрения механики глазное яблоко можно рассматривать как напряженно-упругую замкнутую композитную оболочку (корнеосклеральную капсулу глаза), заполненную несжимаемой жидкостью. К биомеханическим конструкциям, анатомически и физиологически связанным с корнеосклеральной оболочкой глаза, относятся аккомодационный аппарат, дренажная система глаза, сосудистая оболочка, а также экстраокулярные мышцы. В книге обобщены результаты российских (в первую очередь авторов книги) и зарубежных исследований, посвященных биомеханическим принципам функционирования глаза как единой физиологической системы, а также изучению биомеханических свойств отдельных глазных структур. Показаны возможности использования результатов этих исследований как для понимания патогенеза различных заболеваний глаз, так и в клинической практике. Книга предназначена для широкого круга офтальмологов, механиков, специалистов смежных областей знаний.


Содержание

Глава 1. Механические свойства тканей глаза - 7
1.1. Биомеханические свойства роговой оболочки глаза - 7
1.2. Биомеханика склеральной оболочки глаза - 13
1.3. Биомеханика решетчатой пластины - 17
1.4. Биомеханические свойства хрусталика и его мышечно-связочного аппарата - 18
1.5. Биомеханические особенности цилиарной мышцы и радужки - 23
1.6. Биомеханические особенности глазодвигательных мышц - 25
1.7. Биомеханические характеристики стекловидного тела и внутренних оболочек глаза - 26
1.8. Заключение - 28
Глава 2. Ригидность глаза. Определение понятия ригидности, принципы оценки  - 30
Глава 3. Внутриглазное давление и тонометрия, биомеханические аспекты - 44
3.1. Основы аппланационной тонометрии - 49
Глава 4. Биомеханика кровообращения глаза - 56
4.1. Анатомические и физиологические особенности системы кровоснабжения глаза - 56
4.2. Особенности микроциркуляции сетчатки: гематоретинальный барьер и авторегуляция - 62
4.3. Перфузионное давление, механизм резистора Старлинга и кровообращение глаза - 66
4.4. Количественные параметры глазной микроциркуляции - 70
4.5. Физиологические и патологические изменения продольного профиля сосудов сетчатки - 77
4.6. Характеристики глазного пульса - 83
4.7. Статические и динамические методы измерения состояния и реакции сосудов сетчатки на стимулы - 85
4.8. Прижизненные неинвазивные измерения степени ригидности сосудов сетчатки - 86
Глава 5. Механико-математические модели структур глаза в норме и при патологии, биомеханическая модель глаза - 89
5.1. Моделирование деформации решетчатой пластины диска зрительного нерва при глаукоме - 91
5.2. Модели топографии - 96
5.3. Модели отслойки сосудистой оболочки глаза - 104
5.4. Модели хирургического лечения отслойки сетчатки - 105
5.5. Моделирование кераторефракционных операций - 107
5.6. Моделирование изменений внутриглазного давления при интравитреальных инъекциях - 108
5.7. Биомеханическая модель глаза - 110
Глава 6. Клиническая биомеханика глаза - 119
6.1. Биомеханика аккомодации  - 119
6.2. Биомеханические исследования миопии - 133
6.3. Биомеханические исследования глаукомы -  147
6.4. Биомеханические аспекты кераторефракционной хирургии и корнеального кросслинкинга - 166
6.5. Биомеханические исследования периорбитальных тканей при некоторых офтальмопатологиях - 173
6.6. Заключение - 184
Литература - 185


Предисловие

Биомеханика — наука, сложившаяся на стыке биологии, медицины и механики. Центральная идея биомеханики состоит в том, что фундаментальные принципы классической механики применяются к исследованию живых систем.

В процессе своего развития биомеханика разделилась на отдельные специальности, каждая из которых изучает определенные органы и системы живых организмов. Плодотворность биомеханического подхода в кардиологии, травматологии и ортопедии, пульмонологии и других областях медицины обусловила интерес к биомеханике и со стороны офтальмологов: быстрое развитие офтальмологической науки и потребности клинической практики привели к пониманию того, что в решении целого ряда назревших проблем целесообразно использовать фундаментальные дисциплины, в частности, механику.

В начале 70-х годов XX века заместитель директора по научной работе МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца профессор Э.С. Аветисов и его сотрудники, активно изучавшие патогенез прогрессирующей миопии, столкнулись с проблемой, потребовавшей знаний в области механики мягких тканей. Э.С. Аветисов выдвинул трехфакторную теорию патогенеза миопии, согласно которой ведущим фактором развития этой глазной патологии является нарушение опорных (т.е. механических) свойств корнеосклеральной оболочки глаза [12, 16]. В связи с этим впервые была поставлена задача сравнительной оценки биомеханических свойств склеры нормального (эмметропического) и миопического глаза. Для решения данной задачи в 1973 г. было организовано сотрудничество с Институтом механики полимеров АН Латвийской ССР, а в 1974 г. были опубликованы первые результаты биомеханических исследований склеральной ткани [17, 19]. Можно считать, что эти исследования положили начало развитию в России (тогда в СССР) нового отдельного междисциплинарного научного направления — исследованиям в области биомеханики глаза. Первые результаты биомеханических исследований глаза по инициативе проф. В. В. Волкова, который активно поддерживал это научное направление, были представлены впервые на международном уровне в формате секционного заседания на конференции международного общества исследователей глаза (ISER) в 1998 г. в Париже.

Действительно, с точки зрения механики глазное яблоко можно рассматривать как напряженно-упругую замкнутую композитную оболочку (корнеосклеральную капсулу глаза), заполненную несжимаемой жидкостью — камерной влагой и стекловидным телом. На эту оболочку действуют внутриглазное давление (ВГД) и экстраокулярные мышцы. В нормальных физиологических условиях глаз поддерживает сложившееся динамическое равновесие сил и механических напряжений — свой биомеханический статус. К биомеханическим конструкциям, анатомически и физиологически связанным с корнеосклеральной оболочкой глаза, относятся аккомодационный аппарат, включающий хрусталик и его мышечно-связочный комплекс, а также дренажная система глаза. В последние десятилетия биомеханические принципы функционирования глаза как единой физиологической системы, а также биомеханические свойства отдельных глазных структур изучаются все более активно как в МНИИ ГБ им. Гельмгольца, так и в других научно-клинических центрах России и за рубежом [57, 136, 151, 192].

В то же время, те или иные задачи, связанные с глазной биомеханикой, по-видимому, ставились и решались с незапамятных времен. Можно предположить, что впервые существенный вклад в биомеханику глаза внесла работа Германа фон Гельмгольца о механизме аккомодации, опубликованная в 1855 г. в первом номере старейшего немецкого офтальмологического журнала A.v.Graefe’sArch. Klin. Ophthalmol [545]. В 30-е-50-е годы XX века появились первые работы J. Friedenwald [483], Н. Goldmann [510], W. Grant |514|, А.Н. Маклакова [219] о механизмах регуляции ВГД и его измерении, выполненные на основе законов механики и гидродинамики. С тех пор появилось множество исследований, в которых гидромеханика, биомеханика, математическое моделирование использовались для решения задач офтальмологии[4, 23, 47, 49, 57, 74, 125, 133, 137, 153, 187, 196, 213, 230, 245, 248, 275, 347, 374, 391, 396, 461, 636, 730, 771, 856].

К настоящему времени исследования в области биомеханики глаза можно условно разделить на следующие основные направления:

1. Определение механических свойств тканей глаза (роговицы, склеры, хрусталика, стекловидного тела, сетчатки, периорбитальных тканей и пр.).
2. Создание механико-математических моделей отдельных глазных структур и единой биомеханической модели глаза.
3. Исследования биомеханики регуляции ВГД и гидродинамики внутриглазной жидкости.
4. Изучение биомеханических аспектов глазной гемодинамики (ретинальной и хориоидальной микроциркуляции).
5. Изучение биомеханики аккомодации.
6. Изучение биомеханики экстраокулярных мышц и движений глаз.
7. Клиническая биомеханика глаза: биомеханические исследования патогенеза миопии и глаукомы, кераторефракционной хирургии, травмы глаза, периорбитальной патологии и реконструктивной хирургии и т.д.
Современные исследования в области биомеханики глаза используют целый арсенал технических средств и методических подходов, среди которых:
• механика, гидромеханика, термодинамика, молекулярная физика;
• математика и математическое моделирование;
• некоторые специальные инженерные дисциплины: теория автоматического управления, теория оболочек, теория упругости, теория пластичности, теория прочности, структурный анализ;
•современные компьютерные методы: ANSYS, ADAMS, MATLAB, MATHCAD и т.д.;
• анатомия и физиология глаза, морфология, биохимия, общая биология;
• материаловедение (в особенности биологических и биосовместимых материалов);
• сенсорные технологии и средства пространственной визуализации.
В некоторых случаях именно биомеханический подход является высокоэффективным инструментом для понимания механизмов физиологических и патологических процессов, происходящих в глазу, а также для разработки новых методов медицинской коррекции этих состояний, когда известные методы экспериментальной офтальмологии по тем или иным причинам не могут быть применены, в частности:
• исследования in vivo невозможны по этическим соображениям или слишком дороги;
• эксперименты на животных могут описать данный процесс лишь частично;
• эксперименты in vitro описывают лишь одномерную, статическую картину без учета реальных взаимодействий и не могут в принципе дать адекватный результат.

В таких случаях именно математические, биомеханические или термодинамические модели данного конкретного процесса могут дать ответы на интересующие вопросы.

Такой внешне «механистический» подход часто вызывает недоверие у офтальмологов. Отметим, тем не менее, что эти модели основаны на законах природы и, будучи корректно сформулированными, не менее адекватны реальной ситуации, чем, например, модели in vitro или экспериментальные модели на животных.

Цель данной книги состоит в том, чтобы показать теоретическую и практическую значимость современной биомеханики глаза, как для ученого, медицинского инженера, так и глазного врача в понимании механизмов развития глазных заболеваний, в разработке новых перспективных методов их диагностики и лечения.

При подготовке книги, помимо результатов собственных исследований авторов, использованы данные литературы и в первую очередь материалы регулярных конференций по биомеханике глаза, проводившихся в МНИИ ГБ им. Гельмгольца, начиная с 1998 г. В подготовке этих конференции и издании сборников научных статей активное участие принимал И.Н. Кошиц, внесший большой творческий вклад в продвижение этого направления.

Иомдина Елена Наумовна, доктор биологических наук, профессор, Московский НИИ глазных болезней им. Ггльмголъца, Россия
Бауэр Светлана Михайловна, доктор физико-математических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет, Россия
Котляр Константин Ефимович, доктор биологических наук, профессор, Аахенский университет прикладных наук, Германия


Кол. страниц: 208. Год издания: 2016.

Теги: биомеханика, глаз, офтальмология