《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》：Changes in the nonlinear and viscoelastic mechanical properties of the rat lamina cribrosa under chronic high intraocular pressure
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引言：筛板（LC）位于视神经乳头内，是青光眼性视神经损伤的起始部位。在高眼压（IOP）下，LC的变形会压迫穿过其中的视网膜神经节细胞（RGC）轴突。在高IOP下，LC的非线性和粘弹性特性变化对其变形的影响不可忽视。因此，研究不同持续时间高IOP下LC非线性及粘
引言：筛板（LC）位于视神经乳头内，是青光眼性视神经损伤的起始部位。在高眼压（IOP）下，LC的变形会压迫穿过其中的视网膜神经节细胞（RGC）轴突。在高IOP下，LC的非线性和粘弹性特性变化对其变形的影响不可忽视。因此，研究不同持续时间高IOP下LC非线性及粘弹性力学性能的变化具有重要意义。方法：通过烧灼上巩膜静脉并在结膜下注射5-氟尿嘧啶（5-FU）建立慢性高IOP大鼠模型，产生持续4周、8周和12周的IOP升高。对大鼠LC进行压痕测试，并分别拟合压痕曲线的加载段和应力松弛段。结果：与对照组相比，实验眼LC的非线性参数和粘弹性参数均显著降低。在对侧对照眼中，部分力学参数（包括非线性参数、松弛模量和瞬时模量）也出现适度变化。讨论：结果表明，长期升高的IOP可能通过改变LC的应变依赖性和时间依赖性力学响应，促进青光眼性视神经损伤的进展。
青光眼是一种以进行性视神经损伤为特征的主要不可逆致盲眼病，病理性眼压升高是其最重要的危险因素之一。筛板（lamina cribrosa，LC，青光眼性视神经损伤的起始部位）位于视神经乳头内，是青光眼性视神经损伤的主要部位。持续高眼压作用下，LC发生变形，直接压迫穿越其间的视网膜神经节细胞（retinal ganglion cell，RGC）轴突，导致轴浆运输障碍和微循环受损，最终引发视神经病变。LC的变形行为由其力学性能决定。LC由胶原纤维束、胶质细胞、血管和轴突等组成，表现出典型的非线性应力-应变关系和时间依赖性粘弹性。然而，多数既往研究将LC近似为线性弹性材料，定量表征其非线性力学参数的研究尚少；同时，其粘弹性参数在慢性高眼压过程中的演变规律亦不明确。因此，系统研究不同高眼压持续时间下LC的非线性与粘弹性力学性能，对理解青光眼性视神经损伤的力学机制具有重要意义。
为此，研究人员建立了慢性高眼压大鼠模型，通过压痕实验分别获取LC在持续高眼压4周、8周和12周后的非线性参数和粘弹性参数，并与空白对照组比较，同时考察了LC力学行为的各向异性。研究结果发表于《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》。
在技术方法方面，研究人员使用28只雄性Sprague-Dawley大鼠（来自首都医科大学实验动物中心），分为空白对照组（n=10）和4、8、12周慢性高眼压实验组（每组n=6）。模型通过烧灼上巩膜静脉联合结膜下注射5-氟尿嘧啶（5-FU）建立，对侧眼作为对照。LC组织制备为50μm冷冻横断面和纵断面切片，利用Piuma纳米压痕仪进行压痕实验，加载深度约5μm，保持40秒采集应力松弛曲线。加载段采用Neo-Hookean模型拟合获得非线性参数C
10，应力松弛段采用非线性经验公式拟合获得松弛模量（E
r）、瞬时模量（E
0）和表观粘度（μ）。数据采用单因素方差分析、最小显著差法和Spearman相关分析进行处理。
研究结果如下：
3.1 眼压测量：实验眼IOP在模型诱导后显著升高并持续维持在25 mmHg以上，对侧眼IOP始终处于正常水平，表明单侧高IOP模型建立成功且对侧眼未受明显影响。
3.2 筛板的非线性特性：对横断面切片在腹侧、中央、背侧三个区域进行压痕，发现各区域间C
10无显著差异，因此后续分析合并三个区域数据。与空白对照组相比，实验眼LC的C
10在4周、8周和12周分别下降31.4%、56.2%和56.5%，组间差异显著（P<0.05）。Spearman相关分析显示，实验组C
10与高眼压持续时间呈强负相关（r=?0.684，P<0.05）。对侧对照组也出现C
10的缓慢下降趋势，但相关性较弱（r=?0.134，P<0.05）。此外，空白对照组纵向切片测得的C
10显著高于横断面切片（P<0.05），提示LC力学响应具有方向依赖性。
3.3 筛板的粘弹性特性：随高眼压持续时间延长，实验眼LC的E
r、E
0和μ均呈下降趋势。与空白对照组相比，4周时E
r、E
0和μ分别降低33.7%、30.6%和25.2%；8周时降低60.1%、55.1%和57.0%；12周时降低53.1%、44.1%和70.0%。除μ在12周组与4周组有显著差异外，各时间点均与对照组差异显著（P<0.05）。Spearman相关分析显示，实验组三个粘弹性参数均与IOP持续时间显著负相关。对侧对照组中，E
r和E
0也表现出弱但显著的负相关，μ则无显著相关。
讨论部分指出，正常对照组LC的C
10值处于低千帕范围，与既往大鼠、猪视神经乳头压缩实验结果一致，而低于人LC拉伸模量，主要源于物种、组织区域和加载方式差异。实验组参数显著下降表明长期高IOP通过累积效应引起微结构重塑，削弱LC的力学支撑，且前8周变化最快，8周后趋于稳定。对侧眼参数变化可能反映单侧高IOP的跨眼效应，但需排除年龄、多次麻醉等因素。纵向与横断面切片参数差异提示LC结构各向异性影响其力学行为。研究局限性包括离体测试、均匀介质假设、仅比较两个切片方向以及样本量较小等。
研究结论可翻译为：本研究定量表征了大鼠筛板的非线性及粘弹性力学
