Kornea Biyomekaniği: Deformasyon Dinamiğinin Modellenmesi


Sağlam U., Taş F., Saka E. U.

II. Tıpta Bilişim Kongresi , İstanbul, Turkey, 30 September - 01 October 2021, pp.169-179

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Doi Number: 10.26650/b/et07.2022.010
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.169-179
  • Istanbul University Affiliated: Yes

Abstract

The cornea is shaped through the mechanical balance between the intraocular pressure (IOP) and the corneal self-load, which changes through swelling by imbibing eye fluid. Cornea is a soft tissue that can easily undergo deformations that may result in local collapse, swelling, or axial displacement. The use of mechanical-based methods enabling the determination of the resulting geometries related to the physical processes causing deformation can make radical contributions to modeling studies in many aspects, unlike the studies developed for soft tissue deformation frequently encountered in the literature, that only use geometricbased methods. The fundamental motivation of this study on corneal deformation is to determine the corneal geometry, which was initially considered to have a perfect geometry, and the forces acting on the cornea that create the mechanical equilibrium state, and to perform a mechanical analysis of the processes that cause the formation of geometric deformation and defective corneal geometry. The shell theory is used to explain the deformation of solid bodies and the related torsion, bending and membrane theories form the basis of the model developed in this study for the mechanical analysis of corneal deformation and the determination of its associated geometric changes. This theory permits the methodological knowledge in this field to be used as an effective tool that can be used to determine the deformation dynamics of tissues. It can also be used to create predictions for studies on developing diagnostic and therapeutic techniques, as well as to allow technologies to be carried out.

Kornea, göz içi basınç (GİB) ve göz sıvısının emilimi sonucunda meydana gelen şişme (swelling) ile değişen korneal öz yükün mekanik dengesi sonucunda şekillenen; yerel çökme, şişme ya da eksenel kayma ile sonuçlanabilen deformasyonlara da kolayca uğrayabilen yumuşak bir dokudur. Yumuşak doku deformasyonuna yönelik geliştirilen ve literatürde sıkça karşılaşılan salt geometrik temelli metotların kullanıldığı çalışmaların aksine, deformasyona sebep olan fiziksel süreçler ile ilintili sonuç geometrilerinin belirlenmesini sağlayacak mekanik temelli metotların kullanılmasının modelleme çalışmalarına pek çok bakımdan radikal katkılar sağlayacağı açıktır. Başlangıçta kusursuz geometriye sahip olduğu kabul edilen bir kornea geometrisi ve bu kornea üzerine etki edip mekanik denge durumunu oluşturan kuvvetlerin tespit edilmesi ile geometrik deformasyonun meydana gelmesine ve bozuk kornea geometrisinin oluşmasına sebep olan süreçlerin mekanik analizlerinin yapılması kornea deformasyonuna yönelik yapılan çalışmalarımızın temel motivasyonunu oluşturmaktadır. Katı cisimlerin deformasyonunu açıklamakta kullanılan kabuk teorisi (shell theory) ve ilgili burulma, eğilme ve membran teorileri, kornea deformasyonunun mekanik analizi ve ilintili geometrik değişimlerinin belirlenmesine yönelik geliştirdiğimiz modelin temelini oluşturmakta; bu alandaki metodolojik birikimi dokuların deformasyon dinamiğini belirlemekte kullanılabilecek etkili bir araç haline getirmekte; teşhis ve tedavi amaçlı teknik ve teknolojilerin geliştirilmesine yönelik çalışmaların da yapılabileceğine dair öngörüler oluşturmaktadır.