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角膜刚度的降低是导致圆锥角膜的关键因素,角膜中胶原纤维刚度和纤维分散程度与其生物力学性能密切相关。准分子激光原位角膜磨镶术（LASIK）破坏了角膜的完整性，改变了角膜形态，引起了角膜胶原纤维紊乱，影响了术后角膜的生物力学性能。因此，本文建立了考虑角膜微结构的有限元模型，模拟临床可视化角膜生物力学分析仪（Corvis ST）检测过程，以期能更准确评估手术前后及圆锥角膜患者在体角膜材料及整体的生物力学特性，为角膜安全切削量的预测和圆锥角膜的早期诊断提供有临床实用价值的参考。主要工作内容和结论如下：
（1）采集了67例近视患者LASIK手术前后角膜几何参数以及Corvis ST检测数据，建立了基于角膜微结构即考虑胶原纤维的人眼角膜有限元模型，模拟了Corvis ST检测过程，并与临床实际检测结果对比，确定了屈光手术前后临床患者眼角膜材料的超弹性本构参数及角膜胶原纤维刚度模量。
（2）对比分析了LASIK手术前后角膜胶原纤维刚度模量、眼内压、中央角膜厚度值的变化，以及应力和位移分布情况。发现LASIK术后，眼压和角膜厚度较术前显著减小，角膜胶原纤维刚度模量较术前明显增大，并与中央角膜厚度（CCT）高度相关；术前术后角膜胶原纤维刚度模量与对应中央角膜厚度的预测关系分别为：k1术前=exp(9.14-0.009CCT术前)，k1术后=exp(8.82-0.008CCT术后)；术前术后角膜应力和位移分布均高度对称，术后角膜中央光学区较术前有明显应力集中，术后中央区应力和位移对眼压的改变与术前相比更为敏感。
（3）采集了18例圆锥角膜患者的角膜地形图，并据此逆向建立个性化圆锥角膜几何模型，同样采用考虑胶原纤维微结构的本构模型，模拟Corvis ST检测过程并结合临床检测结果，确定了圆锥角膜超弹性本构参数及胶原纤维刚度模量。
（4）分析了圆锥角膜病变后，角膜胶原纤维刚度模量、眼内压、中央角膜厚度值的变化，以及圆锥角膜在不同眼压作用时应力和位移的分布特点。结果表明，圆锥角膜胶原纤维刚度模量与中央厚度高度相关，两者关系为k1圆锥=397.042-0.588CCT圆锥；圆锥角膜应力分布和位移分布高度不对称，最大应力和最大位移均出现在角膜最薄位置，眼压升高会导致角膜变薄区域扩大。
（5）对圆锥角膜、屈光手术前后的中央角膜厚度、眼内压和胶原纤维刚度模量等参数进行对比，分析了手术及圆锥角膜病变对角膜材料及整体生物力学特性的影响。结果发现，圆锥角膜中央角膜厚度、眼内压均大于术后角膜、小于术前角膜；圆锥角膜胶原纤维刚度模量（表征角膜材料的生物力学特性）大于术前角膜、小于术后角膜；术后及圆锥角膜整体刚度均小于术前，但术后角膜和圆锥角膜整体刚度没有明显差异。
（1）采集了67例近视患者LASIK手术前后角膜几何参数以及Corvis ST检测数据，建立了基于角膜微结构即考虑胶原纤维的人眼角膜有限元模型，模拟了Corvis ST检测过程，并与临床实际检测结果对比，确定了屈光手术前后临床患者眼角膜材料的超弹性本构参数及角膜胶原纤维刚度模量。
（2）对比分析了LASIK手术前后角膜胶原纤维刚度模量、眼内压、中央角膜厚度值的变化，以及应力和位移分布情况。发现LASIK术后，眼压和角膜厚度较术前显著减小，角膜胶原纤维刚度模量较术前明显增大，并与中央角膜厚度（CCT）高度相关；术前术后角膜胶原纤维刚度模量与对应中央角膜厚度的预测关系分别为：k1术前=exp(9.14-0.009CCT术前)，k1术后=exp(8.82-0.008CCT术后)；术前术后角膜应力和位移分布均高度对称，术后角膜中央光学区较术前有明显应力集中，术后中央区应力和位移对眼压的改变与术前相比更为敏感。
（3）采集了18例圆锥角膜患者的角膜地形图，并据此逆向建立个性化圆锥角膜几何模型，同样采用考虑胶原纤维微结构的本构模型，模拟Corvis ST检测过程并结合临床检测结果，确定了圆锥角膜超弹性本构参数及胶原纤维刚度模量。
（4）分析了圆锥角膜病变后，角膜胶原纤维刚度模量、眼内压、中央角膜厚度值的变化，以及圆锥角膜在不同眼压作用时应力和位移的分布特点。结果表明，圆锥角膜胶原纤维刚度模量与中央厚度高度相关，两者关系为k1圆锥=397.042-0.588CCT圆锥；圆锥角膜应力分布和位移分布高度不对称，最大应力和最大位移均出现在角膜最薄位置，眼压升高会导致角膜变薄区域扩大。
（5）对圆锥角膜、屈光手术前后的中央角膜厚度、眼内压和胶原纤维刚度模量等参数进行对比，分析了手术及圆锥角膜病变对角膜材料及整体生物力学特性的影响。结果发现，圆锥角膜中央角膜厚度、眼内压均大于术后角膜、小于术前角膜；圆锥角膜胶原纤维刚度模量（表征角膜材料的生物力学特性）大于术前角膜、小于术后角膜；术后及圆锥角膜整体刚度均小于术前，但术后角膜和圆锥角膜整体刚度没有明显差异。