角膜各向异性流变模型

模量衰减各向异性

首次从微观结构出发，用分子链蠕变和拟线性粘弹性分别描述角膜基质与纤维，算出的各向异性松弛模量在纤维方向保持高残余刚度而横向完全恢复，可提升屈光矫正精度。

Li, Yifeng · 杨卓然 · Yan, Ziming · 柳占立 · Kaijie, Wang

Journal of the Mechanics and Physics of Solids 2026

参数信息

横向残余刚度

100.01 %

纤维方向残余刚度

375.01 %

压平面积增大

19.8 %

粘性变形与弹性变形比值

100.9 %

技术优势

横向刚度完全恢复

横向松弛后模量回到基线的100.01%，意味着该方向没有永久损伤，维持角膜形状稳定。

纤维方向保持高残余刚度

纤维方向松弛后刚度仍为基线的375.01%，说明胶原纤维网络在卸载后维持大部分承载能力，保护角膜结构。

接触镜压痕下粘性变形更快

模型的粘性变形从弹性变形的16.7%加速至100.9%，表明基质的流体状粘性流动使角膜形态改变更大更快，有助于提高屈光矫正精度。

应用场景

• 角膜生物力学：用该模型可预测角膜在屈光手术后的各向异性应力与残余变形，评估手术稳定性。
• 眼组织表征：从拉伸与压缩松弛数据中提取纤维和基质的模量参数，定量表征角膜微结构力学性质。
• 软组织本构建模：该模型结合分子链蠕变与拟线性粘弹性，为软组织提供微结构启发的本构框架，可推广至其他纤维增强组织。