نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

• شیما بهرامی زاده سجادی ¹
• حمیدرضا کاتوزیان ²
• علیرضا برادران رفیعی ³
• میگل-آنگل آریزا-گراسیا ⁴
• فیلیپ بوکلر ⁴

¹ دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)

² عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

³ عضو هیئت علمی/ مرکز تحقیقات چشم، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی

⁴ مرکز تحقیقات مهندسی پزشکی آرت‌اورگ، دانشگاه برن

چکیده

قوز قرنیه یا کراتوکونوس (KC) نوعی بیماری غیرالتهابی و پیش‌رونده قرنیه محسوب می‌شود. تظاهر بالینی این بیماری بصورت شکل‌گیری نواحی مخروطی‌شکل بر سطح قرنیه و مشکلات شدید دید چشم فرد مبتلا بروز پیدا می‌کند.کارگذاری ایمپلنت‌های قوسی داخل‌قرنیه‌ای (ICRS) یک درمان رو به گسترش برای بازیابی شکل قرنیه به وضعیت نرمال و در نتیجه بهبود حدت بینایی فرد محسوب می‌شود هر چند در باره اثربخشی آن اختلاف نظر وجود دارد. در این مطالعه، مدل ساده‌ای از قرنیه مبتلا به کراتوکونوس با قوز در ناحیه مرکزی برای تعیین کمّی اثرات مکانیکی و اپتیکی برخی از انواع متداول ICRS تجاری موجود مورد استفاده قرار گرفت. مجموعه ایمپلنت‌های قوسی متداول برای این نوع قوز طبق روال بالینی متداول در دو گروه کلی قوس تکی و قوس‌های دوتایی قرار دارند. در تحقیق حاضر مدل‌های مربوط به وضعیت پس از کارگذاری این ایمپلنت‌ها به روش المان محدود (FE) مدل‌سازی و تحلیل شد. در گروه قوس تکی، یک قوس °360، یک قوس °350، یک قوس °320 و در گروه قوس‌های دوتایی، دو قوس متقارن و متناظر °160،°150،°120 و°90 مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که کارگذاری قوس‌های دوتایی متقارن می‌تواند انتخاب بهتری برای قوز قرنیه با ناحیه پاتولوژیک مرکزی باشد. این مطالعه تأثیر بالقوه کارگذاری ICRS را از منظر بیومکانیکی نشان می‌دهد و اولین قدم به سمت توسعه یک نوموگرام مبتنی بر شواهد برای انتخاب از بین ترکیبات مختلف ایمپلنت‌های قوسی در درمان یا جلوگیری از پیشرفت قوز قرنیه است.

کلیدواژه‌ها

• قرنیه کراتوکونیک
• روش المان محدود
• بیومکانیک چشم
• توزیع تنش
• توزیع جابه‌جایی

موضوعات

• ایمپلنت / طراحی و ساخت ایمپلنت

عنوان مقاله [English]

A Comparative Study on Common Scenarios of Single-segment and Double-segment Intracorneal Ring Segments in a Keratoconus Corneal Model

نویسندگان [English]

• Shima Bahramizadeh -Sajadi ¹
• Hamidreza Katoozian ²
• Alireza Baradaran-Rafii‬‬‬‬‬‬‬ ³
• Miguel Angel Ariza-Gracia ⁴
• Philippe Buchler ⁴

¹ Department of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic)

² Department of Biomedical Engineering Amirkabir University of Technology

³ Ophthalmic Research Center, Shahid Beheshti University of Medical Sciences

⁴ ARTORG Center for Biomedical Engineering Research, University of Bern

چکیده [English]

Keratoconus (KC) is a non-inflammatory and degenerative disease of the cornea. It is manifested by the formation of cone-shaped regions accompanying severe eyesight issues. Implantation of intrastromal corneal ring segments (ICRS)‎ is a popular treatment to improve visual acuity. Controversies exist over restoring functionality of different ICRSs. In this study, numerical models were used to quantify the mechanical and optical effects of different ICRSs on a reference cornea with central cone. Finite element (FE) simulations were used to simulate the implantation of two classes of ICRS sets common in clinical settings: a) single segment arcs of 360º (1 × 360), 350º (1 × 350), 320º (1 × 320), and

b) symmetric double-segment arcs of 160º each (2 × 160), 150º each (2 × 150), 120º each (2 × 120), and 90º each (2 × 90).

Results showed that implantation of symmetric double-segment arcs caused the symmetric displacement and stress distribution contours on both anterior and posterior corneal surfaces. This study shows the potential impact of a detailed mechanical analysis of ICRS placement and represents a first step toward the development of an evidence-based nomogram for the different implantation techniques and the optimization of the surgical intervention based on patient-specific modeling.

کلیدواژه‌ها [English]

• Keratoconic cornea
• Finite element method
• Ocular biomechanics
• Stress distribution
• Displacement distribution