房水流动粒子图像测速测试中跟随性示踪粒子选择的实验研究
2021-10-27王文佳龙晓雪刘志成张弓宋红芳
北京生物医学工程 2021年5期
王文佳 龙晓雪 刘志成 张弓 宋红芳
0 引言
青光眼是一种主要以眼压升高为危险因素的眼病,可造成视网膜神经节细胞丢失,进而导致视野缺损、视力下降[1],是不可修复的主要致盲眼病之一[2]。眼压与房水流动通畅与否密切相关[3]。房水与虹膜的异常作用是引发瞳孔阻滞力导致房角关闭和眼压升高的主要原因[4]。正常情况下,房水是无色透明液体,由睫状突以1.5~3.0 μL/min的速率分泌产生。绝大多数的房水经由后房穿过瞳孔到达前房,再由前房角进入巩膜静脉窦,最终汇入眼静脉[5]。房水流动是一种在小空间内的低速慢流流动,其生成和排出过程持续大约100 min[6]。房水流动受阻或者房水流动状态改变,一直被公认为是闭角型青光眼发生的主要力学因素之一,房水流动的评测是分析闭角型青光眼病程发展和致盲机制的核心问题。
粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)是一种瞬时、动态、非接触的全流场速度直接测量手段[7],其原理是利用示踪粒子的速度间接反映流体的速度。将PIV应用到房水流场的测量具有一定的挑战性。由于人眼内房水流动的速率低,房水从生成到流出在眼内停留的时间长,粒径不合适的示踪粒子很容易发生沉淀,直接影响测量结果。因此用PIV测量眼内房水流动的宏观速度场时,选择合适的示踪粒子是保证PIV实验精度的关键,其中示踪粒子的跟随性、沉降性尤为重要[8-9]。
考虑到粒子在均匀流场中的震荡衰减,选用跟随性好的粒子的一个重要原则是粒子密度应与流体密度尽量一致[10]。……
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