Zusammenfassung
Hintergrund: Die Akkommodationsforschung bedient sich in zunehmendem Maße ingenieurwissenschaftlicher
Methoden. Im vorliegenden Artikel wird die Anwendung der Finite-Elemente-Methode auf
die Untersuchung der Akkommodation vorgestellt.
Material und Methoden: Als Ausgangsdaten für die Anwendung der Finite-Elemente-Methode werden Geometrie,
Materialdaten und Randbedingungen benötigt. Es wird eine Übersicht über vorhandene
Daten zu Geometrie und Materialeigenschaften aus der Literatur gegeben. Die Bedeutung
der Randbedingungen und ihr Einfluss auf die Ergebnisse werden dargestellt.
Ergebnisse: Zweidimensionale und 3-dimensionale Modelle der Vorderkammer des Auges werden vorgestellt.
Anhand von 2-dimensionalen Modellen wird gezeigt, dass bereits mit einfachen Modellen
realistische Ergebnisse für die Akkommodationsamplitude des Auges erreicht werden
können. Aufwendigere 3-dimensionale Modelle des Akkommodationsmechanismus mit Einbeziehung
des Ziliarmuskels erfordern weitere Untersuchungen der Materialdaten und der Morphologie
des Ziliarmuskels, um realistische Ergebnisse für die Akkommodation erreichen zu können.
Diskussion und Schlussfolgerung: Die Leistungen und Grenzen der Finite-Elemente-Methode werden bei der Anwendung auf
die Akkommodation besonders deutlich. Die Anwendung der Methode erfordert umfangreiche
Vorarbeiten bei der Beschaffung von Geometrie- und Materialdaten und bei der notwendigen
Validierung durch Experimente. Ein validiertes Modell kann aber durch Änderung von
Materialdaten und geometrischen Dimensionen als Grundlage für Variantenstudien dienen,
die eine systematische Untersuchung von Einflussgrößen und damit Schlussfolgerungen
bez. wichtiger Parameter auf die Ergebnisse erlauben.
Abstract
Background: Accommodation research increasingly uses engineering methods. This article presents
the use of the finite element method in accommodation research.
Material and Methods: Geometry, material data and boundary conditions are prerequisites for the application
of the finite element method. Published data on geometry and materials are reviewed.
It is shown how boundary conditions are important and how they influence the results.
Results: Two dimensional and three dimensional models of the anterior chamber of the eye are
presented. With simple two dimensional models, it is shown that realistic results
for the accommodation amplitude can always be achieved. More complex three dimensional
models of the accommodation mechanism – including the ciliary muscle – require further
investigations of the material data and of the morphology of the ciliary muscle, if
they are to achieve realistic results for accommodation.
Discussion and Conclusion: The efficiency and the limitations of the finite element method are especially clear
for accommodation. Application of the method requires extensive preparation, including
acquisition of geometric and material data and experimental validation. However, a
validated model can be used as a basis for parametric studies, by systematically varying
material data and geometric dimensions. This allows systematic investigation of how
essential input parameters influence the results.
Schlüsselwörter
Anatomie - physiologische Optik - Katarakt
Key words
anatomy - cataract - physiological optics
