بخشی از مقاله
چکیده: آب سیاه - گلوکوم - پس از آب مروارید دومین دلیل نابینایی در جهان محسوب میشود. هدف اصلی از این پژوهش بررسی میزان فشار داخل چشم، تنش، کرنش و تغییر شکل در شبکیه در بیماری آب سیاه میباشد. فشار در زلالیه 40 میلیمتر جیوه در نظر گرفته شد و با ماکزیمم فشار چشم سالم مقایسه گردید. در کار حاضر یک مدل از چشم انسان به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است.
برای حل میدان فشار از یک تراکنش سیال و جامد دو طرفه استفاده شده و سپس از جواب آن در یک تراکنش سیال و جامد یک طرفه استفاده شده تا میزان تنش، کرنش و تغییر شکل برای شبکیه حاصل گردد. در نهایت میزان فشار در زجاجیه به دست آمد و مشاهده شد، بیشینه جابجایی نسبت به چشم سالم 0/02959 میلیمتر افزایش، بیشینه تنش نسبت به چشم سالم 1303/8 پاسکال افزایش و بیشینه کرنش نسبت به چشم سالم 0/06482 افزایش داشته است.
.1 مقدمه1
چشم یکی از حیاتیترین عضوهای بدن انسان است. هدف از این مقاله بررسی آب سیاه در چشم انسان میباشد. چشم انسان از لایه های مختلفی تشکیل شده، که لایه بیرونی صلبیه یا همان سفیدی چشم است. این لایه بیشترین استحکام را در بین اعضای چشم دارد و وظیفه آن حفاظت از چ شم ا ست. صلبیه در جلو شفاف و برج سته میگردد تا نور بتواند از آن عبور کند، که به آن قرنیه میگویند. داخلی ترین لایه شبکیه نام دارد. شبکیه از اع صاب ت شکیل شده ا ست. این لایه از اهمیت بالایی برخوردار ا ست، زیرا آ سیب به آن سبب از د ست رفتن بینایی میگردد. ع صبهای بینایی در نقطهای به نام نقطه کور گرد هم آمده، عصب بینایی را شکل میدهند و از چشم خارج شده، به سمت مغر میروند.
در جلوی چشم مایعی به نام زلالیه جریان دارد. وقتی زلالیه به هر دلیلی نتواند از چشم خارج گردد در جلوی چشم تجمع کرده و به ناحیه پشت چشم فشار وارد میکند. این ف شار به مایع زجاجیه که در ناحیه پ شت چ شم قرار دارد و در طول عمر ثابت ا ست وارد شده و زجاجیه نیز این ف شار را به شبکیه و نقطه کور وارد میکند و موجب از بین رفتن و تحلیل عصبها مخصوصا در ناحیه نقطه کور میشود. این روند آب سیاه یا گلوکوم نام دارد. قسمتهای مختلف چشم در شکل 1 نشان داده شدهاند.
آخمانوا و همکاران [1] به شبیه سازی کامپیوتری جریان در چشم انسان با یک مدل دو بعدی پرداختند و نمودار سرعت و فشار را به دست آوردند. نورمن و همکاران [2] مدل سازی المان محدودی از صلبیه ان سان انجام دادند و ضخامت صلبیه را با ا ستفاده از میکرو ام آر ای محا سبه کرده و سپس مورد تحلیل قرار دادند. سیسکلی [3] در پایاننامه خود به مدل سازی کامپیوتری برای انتقال حرارت در چشم انسان به روش المان محدود با نرم افزار آباکوس پرداخت و اختلاف دما 5 درجه سانتیگراد بین جلو و پشت قرنیه را مشاهده کرد. اوی و انجی [4] به شبیه سازی المان محدود ساختار چ شم با یک مدل دو بعدی پرداختند و کانتور دما در چ شم را به د ست آوردند .
ویلامارین و همکاران [5] در مطالعهای به شبیه سازی سه بعدی جریان زلالیه در چشم انسان پرداختند. نتایج تحقیق آنها شامل پروفیل سرعت و دما در ناحیه جلویی چشم میباشد. در این مقاله سعی می شود یک مدل 3 بعدی تقریبا دقیق از چ شم ان سان به روش عددی مورد ارزیابی قرار گرفته و میزان تنش، کرنش و جابجایی در شبکیه چ شم به د ست آورده شود. ف شار زلالیه 40 میلیمتر جیوه در نظر گرفته شده ا ست و نتایج با ف شار 22 میلیمتر جیوه به عنوان بی شینه فشار طبیعی در چشم انسان [6] مقایسه میگردد. این تحقیق به جهت استفاده از روش تراکنش سیال و جامد از نوآوری برخوردار میباشد.
.2 روش حل
با توجه به این که در بیماری آب سیاه مایع زلالیه در ق سمت جلوی چ شم راکد میماند و ورود و خروجی ندارد به جای آن از ف شار نرمال به سطح در نواحی جلوی چشم استفاده شده است. بنابراین متخلخل بودن جسم مژگانی و شبکه ترابکولار که محل ورود و خروج زلالیه هستند در کار حاضر تاثیری ندارد. همچنین اختلاف دما که سبب یک جابجایی آزاد در زلالیه و زجاجیه میگردد ولی بی شتر در ناحیه جلوی چ شم تاثیرگذار ا ست، در کار حاضر تاثیری ندارد.
برای شبیه سازی از نرم افزار انسیس 15 و المان Hex استفاده شده است. این شبیه سازی به وسیله تراکنش سیال و جامد - FSI - انجام گرفته است. ماژولهای مورد استفاده برای این منظور Fluid Flow - CFX - و Static Structural میباشند که به یکدیگر کوپل شدهاند. لازم به ذکر است که حل سیالاتی به روش حجم محدود و حل جامداتی به روش المان محدود انجام میپذیرد. برای شبیه سازی این م سئله از یک FSI دو طرفه و یک FSI یک طرفه ا ستفاده شده ا ست، به طوری که بین ق سمتهای جامد جلوی چ شم و سیال پ شت آن - زجاجیه - ، FSI دو طرفه و بین زجاجیه و جامد پ شت آن - شبکیه - ، FSI یک طرفه در نظر گرفته شده ا ست.
ابتدا FSI دو طرفه حل شده و مقادیر ف شار برای زجاجیه به د ست میآید. سپس از جواب FSI دو طرفه به عنوان ورودی FSI یک طرفه ا ستفاده شده و مقادیر تنش، کرنش و تغییر شکل در شبکیه به د ست آمده ا ست. لازم به ذکر ا ست که مرحله اول از خواص میانگین و در مرحله دوم از خواص شبکیه برای لایه چ شم ا ستفاده گردید. محل تراکنش برای هر دو حالت در شکل 2 و 3 نشان داده شده است.
.3 فرضیات و ساده سازیها
- با توجه به سرعتهای پایین مایع، از اثر توربولانس صرف نظر شده است.
- شبیه سازی به صورت سه بعدی انجام شده است.
- شبیه سازی به صورت پایا انجام شده است.
- مایع زلالیه و زجاجیه با خواص واقعی لحاظ شدهاند.
- اعضای چشم با خواص واقعی لحاظ شدهاند.
- با توجه به کوچک بودن چشم، از شناوری صرف نظر شده است.
- اثرات دما لحاظ نشده است.
- لایه های چشم به صورت یک لایه در نظر گرفته شدهاند.
- دور تا دور چشم به جز قرنیه، به صورت Fixed Support در نظر گرفته شده است.
.4 خواص مواد
برای شبیه سازی در این مسئله از خواص واقعی برای نواحی سیال و جامد چشم استفاده شده است. همچنین چون لایههای اطراف چشم به صورت یک لایه در نظر گرفته شدهاند، از نسبت پواسون صلبیه و مدول یانگ میانگین برای آن استفاده شده است.
