989 resultados para Corneal biomechanical properties


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Dissertação de mestrado em Optometria Avançada

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Justification: Le glaucome entraîne une perte progressive de la vision causée par la détérioration du nerf optique. Le glaucome est répandu dans le monde et cause la cécité dans environ sept millions de personnes. Le glaucome touche plus de 400 000 Canadiens et sa prévalence augmente avec le vieillissement de la population.1,2 Il s'agit d'une maladie chronique surnoise dont les symptômes se manifestent uniquement lors des stades avancés et qui peuvent mener à la cécité. Présentement, le seul moyen possible d’arrêter la progression du glaucome au stade initial est de diminuer la pression intra-oculaire (PIO). Les analogues de prostaglandines (APG) topiques sont fréquemment utilisées comme traitement de première ligne. Cependant, la recherche démontre que cette classe de médicaments peut changer certaines propriétés de la cornée, et possiblement influencer la mesure de la PIO.3 Objectif: À déterminer si l'utilisation d'APG affecte les propriétés biomécaniques de la cornée. La conclusion sera basée sur l'analyse intégrée des résultats obtenus de l'analyseur Reichert oculaire Réponse (ORA), la tonométrie par applanation de Goldmann (TAG) et la pachymétrie ultrasonographique. Le deuxième objectif potentiel de cette étude est de déterminer la corrélation, le cas échéant, entre les propriétés biomécaniques de la cornée, l'épaisseur de la cornée centrale (ECC) et la PIO chez les patients subissant un traitement d’APG topique. L'hypothèse principale de cette étude est que l’APG influence les propriétés de la cornée telles que l'épaisseur centrale, l'élasticité et la résistance. Patients et méthodes : Soixante-dix yeux de 35 patients, âgés de 50-85 ans, atteints de glaucome à angle ouvert (GAO) et traités avec APG topique ont été examinés. Seulement les sujets avec une réfraction manifeste entre -6,00 D et +4,25 D ont été inclus. Les critères d'exclusion sont: patients avec n'importe quelle autre maladie de la cornée de l’œil, telles que la dystrophie endothéliale de Fuch’s et kératocône, ou tout antécédent de traumatisme ou d'une chirurgie de la cornée, ainsi que le port de lentilles de contact. Nous avons demandé aux patients atteints du glaucome qui ont des paramètres stables et qui utilisent l’APG dans les deux yeux de cesser l’APG dans l'œil moins affecté par la PIO, et de continuer l’utilisation d’APG dans l'œil contralatéral. Le meilleur œil est défini comme celui avec moins de dommage sur le champ visuel (CV) (déviation moyenne (DM), le moins négatif) ou une PIO maximale historique plus basse si la DM est égale ou encore celui avec plus de dommage sur la tomographie par cohérence optique (TCO, Cirrus, CA) ou la tomographie confocale par balayage laser (HRT, Heidelberg, Allemagne). Toutes les mesures ont été prises avant la cessation d’APG et répétées 6 semaines après l’arrêt. Les patients ont ensuite recommencé l’utilisation d’APG et toutes les mesures ont été répétées encore une fois après une période supplémentaire de 6 semaines. Après commencer ou de changer le traitement du glaucome, le patient doit être vu environ 4-6 semaines plus tard pour évaluer l'efficacité de la goutte.4 Pour cette raison, on été décidé d'utiliser 6 semaines d'intervalle. Toutes les mesures ont été effectuées à l’institut du glaucome de Montréal par le même technicien, avec le même équipement et à la même heure de la journée. L'œil contralatéral a servi comme œil contrôle pour les analyses statistiques. La tonométrie par applanation de Goldmann a été utilisée pour mesurer la PIO, la pachymétrie ultrasonographique pour mesurer l'ECC, et l’ORA pour mesurer les propriétés biomécaniques de la cornée, incluant l'hystérèse cornéenne (HC). L’hypothèse de l'absence d'effet de l'arrêt de l’APG sur les propriétés biomécaniques a été examiné par un modèle linéaire à effets mixtes en utilisant le logiciel statistique R. Les effets aléatoires ont été définies à deux niveaux: le patient (niveau 1) et l'œil de chaque patient (niveau 2). Les effets aléatoires ont été ajoutés au modèle pour tenir compte de la variance intra-individuelle. L’âge a également été inclus dans le modèle comme variable. Les contrastes entre les yeux et les temps ont été estimés en utilisant les valeurs p ajustées pour contrôler les taux d'erreur internes de la famille en utilisant multcomp paquet dans R. Résultats: Une augmentation statistiquement significative due l 'HC a été trouvée entre les visites 1 (sur APG) et 2 (aucun APG) dans les yeux de l'étude, avec une moyenne (±erreur standard) des valeurs de 8,98 ± 0,29 mmHg et 10,35 ± 0,29 mmHg, respectivement, correspondant à une augmentation moyenne de 1,37 ± 0,18 mmHg (p <0,001). Une réduction significative de 1,25 ± 0,18 mmHg (p <0,001) a été observée entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne HC finale de 9,09 ± 0,29 mmHg. En outre, une différence statistiquement significative entre l’oeil d’étude et le contrôle n'a été observée que lors de la visite 2 (1,01 ± 0,23 mmHg, p <0,001) et non lors des visites 1 et 3. Une augmentation statistiquement significative du facteur de résistance conréen (FRC) a été trouvée entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 10,23 ± 0,34 mmHg et 11,71 ± 0,34 mmHg, respectivement. Le FRC a ensuite été réduit de 1,90 ± 0,21 mmHg (p <0,001) entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne FRC finale de 9,81 ± 0,34 mmHg. Une différence statistiquement significative entre l’oeil d’étude et le contrôle n'a été observée que lors de la visite 2 (1,46 ± 0,23 mmHg, p <0,001). Une augmentation statistiquement significative de l'ECC a été trouvée entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 541,83 ± 7,27 µm et 551,91 ± 7,27 µm, respectivement, ce qui correspond à une augmentation moyenne de 10,09 ± 0,94 µm (p <0,001). L'ECC a ensuite diminué de 9,40 ± 0,94 µm (p <0,001) entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne finale de 542,51 ± 7,27 µm. Une différence entre l’étude et le contrôle des yeux n'a été enregistré que lors de la visite 2 (11,26 ± 1,79 µm, p <0,001). De même, on a observé une augmentation significative de la PIO entre les visites 1 et 2 dans les yeux de l'étude, avec des valeurs moyennes de 15,37 ± 0,54 mmHg et 18,37 ± 0,54 mmHg, respectivement, ce qui correspond à une augmentation moyenne de 3,0 ± 0,49 mmHg (p <0,001). Une réduction significative de 2,83 ± 0,49 mmHg (p <0,001) a été observée entre les visites 2 et 3, avec une valeur moyenne de la PIO finale de 15,54 ± 0,54 mmHg. L’oeil de contrôle et d’étude ne différaient que lors de la visite 2 (1,91 ± 0,49 mmHg, p <0,001), ce qui confirme l'efficacité du traitement de l’APG. Lors de la visite 1, le biais de la PIO (PIOcc - PIO Goldmann) était similaire dans les deux groupes avec des valeurs moyennes de 4,1 ± 0,54 mmHg dans les yeux de contrôles et de 4,8 ± 0,54 mmHg dans les yeux d’études. Lors de la visite 2, après un lavage de 6 semaines d’APG, le biais de la PIO dans l'œil testé a été réduit à 1,6 ± 0,54 mmHg (p <0,001), ce qui signifie que la sous-estimation de la PIO par TAG était significativement moins dans la visite 2 que de la visite 1. La différence en biais PIO moyenne entre l'étude et le contrôle des yeux lors de la visite 2, en revanche, n'a pas atteint la signification statistique (p = 0,124). On a observé une augmentation peu significative de 1,53 ± 0,60 mmHg (p = 0,055) entre les visites 2 et 3 dans les yeux de l'étude, avec une valeur de polarisation finale de la PIO moyenne de 3,10 ± 0,54 mmHg dans les yeux d'études et de 2,8 ± 0,54 mmHg dans les yeux de contrôles. Nous avons ensuite cherché à déterminer si une faible HC a été associée à un stade de glaucome plus avancé chez nos patients atteints du glaucome à angle ouvert traités avec l’APG. Lorsque l'on considère tous les yeux sur l’APG au moment de la première visite, aucune association n'a été trouvée entre les dommages sur le CV et l'HC. Cependant, si l'on considère seulement les yeux avec un glaucome plus avancé, une corrélation positive significative a été observée entre la DM et l'HC (B = 0,65, p = 0,003). Une HC inférieure a été associé à une valeur de DM de champ visuelle plus négative et donc plus de dommages liés au glaucome. Conclusions : Les prostaglandines topiques affectent les propriétés biomécaniques de la cornée. Ils réduisent l'hystérèse cornéenne, le facteur de résistance cornéen et l'épaisseur centrale de la cornée. On doit tenir compte de ces changements lors de l'évaluation des effets d’APG sur la PIO. Plus de recherche devrait être menées pour confirmer nos résultats. De plus, d’autres études pourraient être réalisées en utilisant des médicaments qui diminuent la PIO sans influencer les propriétés biomécaniques de la cornée ou à l'aide de tonomètre dynamique de Pascal ou similaire qui ne dépend pas des propriétés biomécaniques de la cornée. En ce qui concerne l'interaction entre les dommages de glaucome et l'hystérésis de la cornée, nous pouvons conclure qu' une HC inférieure a été associé à une valeur de DM de CV plus négative. Mots Clés glaucome - analogues de prostaglandines - hystérèse cornéenne – l’épaisseur de la cornée centrale - la pression intraoculaire - propriétés biomécaniques de la cornée.

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PURPOSE: The ability to predict and understand which biomechanical properties of the cornea are responsible for the stability or progression of keratoconus may be an important clinical and surgical tool for the eye-care professional. We have developed a finite element model of the cornea, that tries to predicts keratoconus-like behavior and its evolution based on material properties of the corneal tissue. METHODS: Corneal material properties were modeled using bibliographic data and corneal topography was based on literature values from a schematic eye model. Commercial software was used to simulate mechanical and surface properties when the cornea was subject to different local parameters, such as elasticity. RESULTS: The simulation has shown that, depending on the corneal initial surface shape, changes in local material properties and also different intraocular pressures values induce a localized protuberance and increase in curvature when compared to the remaining portion of the cornea. CONCLUSIONS: This technique provides a quantitative and accurate approach to the problem of understanding the biomechanical nature of keratoconus. The implemented model has shown that changes in local material properties of the cornea and intraocular pressure are intrinsically related to keratoconus pathology and its shape/curvature.

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Purpose: To evaluate biomechanical changes measured with the ORA (Ocular Response Analyzer (R); Reichert Ophthalmic Instruments, Buffalo, New York, USA) after Lasik with the Moria One Use Plus and to compare the biomechanics changes after myopic and hyperopic ablations. Methods: Fourteeneyes for hyperopia (H) and 19 eyes for myopia (M) were evaluated with the ORA preoperatively and 1 month after Lasik with thin flap (100 microns) using SBK-OUP (Sub-Bowman Keratomileusis-One Use Plus, Moria (R)). CH (Corneal Hysteresis), CRF (Corneal Resistance Factor), IOPg (gold-standard, Goldmann correlated Intraocular pressure), IOPcc (Corneal compensated Intraocular pressure) and more 38 variables derived from the corneal biomechanical response signal of the ORA were analyzed. The Wilcoxon test was used to assess differences between the variables before and after surgery for each group and the differences between the pre and postoperative (1 month) myopic eyes were compared with those obtained in hyperopic eyes, using the Mann-Whitney test. Results: There was a significant difference before and after Lasik in myopic and hyperopic eyes in IOPg (Wilcoxon, p<0.05), but not in IOPcc. Only myopic eyes showed a significant difference in CH and CRF measurements before and after LASIK, as well as 9 other biomechanical parameters (aspect1, h1, dive1, path1, p1area1, W11, H11, and w2 path11; Wilcoxon, p<0, 05), 8 of these being related to the first sign of flattening. Five parameters related to the sign of the second applanation showed significant variation only in the eyes before and after hyperopic Lasik (aspect2, h2, dive2, mslew2 and H21; Wilcoxon, p<0,05). There was a difference in both myopic and hyperopic on three parameters related to the applanation signal areas (p1area, and p2area p2area1; Wilcoxon, p<0.05). Differences in IOPg and p1area, before and after surgery were significantly higher in myopic eyes than in hyperopic eyes (Mann-Whitey, p<0.05). Conclusion: There are several significant differences in biomechanical parameters after Lasik with Moria OUP_SBK. Overall, the impact of myopic LASIK on corneal biomechanics is higher than of hyperopic Lasik. The parameters derived from the first sign of the ORA are more affected in myopic LASIK, whereas parameters derived from the second applanation are more affected in hyperopic LASIK.

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This study reports the effects of dietary iron (Fe) deficiency and recovery on bone mineral composition and strength in anemic rats submitted to a hemoglobin (Hb) repletion assay. Weanling male Wistar rats were fed a low-Fe diet (12 mg/kg) for 15 days followed by 2 weeks of Fe repletion with diets providing 35 mg Fe/kg as either ferrous sulfate (n = 8) or ferric pyrophosphate (FP; n = 12). At final day of each period (depletion and repletion), Fe-adequate animals were also euthanized. Iron status (blood Hb, Hb Fe pool, Hb regeneration efficiency), tibia mineral concentrations (Ca, Mg, Fe, Cu, and Zn) and biomechanical properties were evaluated. Iron-deficient rats had lower tibia Fe and Mg levels and bone strength when compared to controls. Yield load and resilience were positively related to tibia Mg levels (r = 0.47, P = 0.02 and r = 0.56, P = 0.004, respectively). Iron repletion did not recover tibia Mg concentrations impaired by Fe deficiency. Moreover, bone elastic properties were negatively affected by FP consumption. In conclusion, bone mineral composition and strength were affected by Fe deficiency, whereas dietary Fe source influenced tibia Mg and resistance in the period during which rats were recovering from anemia.

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Feeding mineral-deficient diets enhances absorptive efficiency as an attempt of the body to compensate for the lack of an essential nutrient. Under certain circumstances, it does not succeed, and nutritional deficiency is produced Our hypothesis was that mulin-type fructans (ITF), which arc known to affect mineral absorption, could increase Ca and Fe bioavailability in Ca- and Fe-deficient rats. Male Wistar rats (n = 48, 4 weeks old) were assigned to I of 8 groups derived from 2 x 2 x 2 factorial design with 2 levels of added Fe (0 and 35 mg/kg), Ca (0 and 5 g/kg), and ITF (0 and 100 g/kg) for 33 days. The Fe status (hemoglobin, serum Fe, total Fe-binding capacity, transferrin saturation, liver minerals) was evaluated. Tibia minerals (Ca, Mg, and Zn), bone strength, and histomorphometry were determined In nondeficient rats, ITF supplementation did not affect Fe status or organ minerals, with the exception of tibia Mg Moreover, ITF improved bone resilience and led to a reduction in eroded surface per body surface and number of osteoclasts per area In Ca-deficient rats, ITF increased liver (Fe and Zn) and tibia (Zn) mineral levels but impaired tibia Mg, yield load, and resilience. In conclusion, ITF worsened the tibia Mg levels and elastic properties when supplemented in Ca-deficient diets In contrast, although bone Ca was not affected in nondeficient rats under the present experimental conditions, bone quality improved, as demonstrated by a moderate reduction in femur osteoclast resorption and significant increases in tibia Mg content and elasticity. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

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We recently demonstrated that suppressed bone remodeling allows microdamage to accumulate and causes reductions in some mechanical properties. However, in our previous study, I year treatment with high-dose etidronate (EHDP) did not increase microdamage accumulation in most skeletal sites of dogs in spite of complete remodeling suppression and the occurrence of spontaneous fractures of ribs and/or thoracic spinous processes. This study evaluates the effects of EHDP on microdamage accumulation and biomechanical properties before fractures occur. Thirty-six female beagles, 1-2 years old, were treated daily for 7 months with subcutaneous injections of saline vehicle (CNT) or EHDP at 0.5 (E-low) or 5 mg/kg per day (E-high). After killing, bone mineral measurement, histomorphometry, microdamage analysis, and biomechanical testing were performed. EHDP treatment suppressed intracortical and trabecular remodeling by 60%-75% at the lower dose, and by 100% at the higher dose. Osteoid accumulation caused by a mineralization deficit occurred only in the E-high group, and this led to a reduction of mineralized bone mass. Microdamage accumulation increased significantly by two- to fivefold in the rib, lumbar vertebra, ilium, and thoracic spinous process in E-low, and by twofold in the lumbar vertebra and ilium in E-high. However, no significant increase in damage accumulation was observed in ribs or thoracic spinous processes in E-high where fractures occur following 12 months of treatment. Mechanical properties of lumbar vertebrae and thoracic spinous processes were reduced significantly in both E-low and E-high. These findings suggest that suppression of bone remodeling by EHDP allows microdamage accumulation, but that osteoid accumulation reduces production of microdamage. (Bone 29:271-278; 2001) (C) 2001 by Elsevier Science Inc. All rights reserved.

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We recently demonstrated that suppression of bone remodeling allows microdamage to accumulate, leading to reduced bone toughness in the rib cortex of dogs. This study evaluates the effects of reduced bone turnover produced by bisphosphonates on microdamage accumulation and biomechanical properties at clinically relevant skeletal sites in the same dogs. Thirty-six female beagles, 1-2 years old, were divided into three groups. The control group was treated daily for 12 months with saline vehicle (CNT), The remaining two groups were treated daily with risedronate at a dose of 0.5 mg/kg per day (RIS), or alendronate at 1.0 mg/kg per day (ALN) orally, The doses of these bisphosphonates were six times the clinical doses approved for treatment of osteoporosis in humans. After killing, the L-1 vertebra was scanned by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), and the L-2 vertebra and right ilium were assigned to histomorphometry, The L-3 vertebra, left ilium, Th-2 spinous process, and right femoral neck were used for microdamage analysis. The L-4 vertebra and Th-1 spinous process were mechanically tested to failure in compression and shear, respectively. One year treatment with risedronate or alendronate significantly suppressed trabecular remodeling in vertebrae (RIS 90%, ALN 95%) and ilium (RIS 76%, ALN 90%) without impairment of mineralization, and significantly increased microdamage accumulation in all skeletal sites measured. Trabecular bone volume and vertebral strength increased significantly following 12 month treatment. However, normalized toughness of the L-4 vertebra was reduced by 21% in both RIS (p = 0.06) and ALN (p = 0.05) groups. When the two bisphosphonate groups were pooled in a post hoc fashion for analysis, this reduction in toughness reached statistical significance (p = 0.02), This study demonstrates that suppression of trabecular bone turnover by high doses of bisphosphonates is associated with increased vertebral strength, even though there is significant microdamage accumulation and a reduction in the intrinsic energy absorption capacity of trabecular bone. (C) 2001 by Elsevier Science Inc. All rights reserved.

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Aging is associated with decline in muscle mass and strength and reduced bone density. Age-related bone loss is a primary factor in osteoporosis and all individuals are potential candidates for osteoporosis because bone loss with aging occurs in men and women, but less studied in men. To examine the appropriateness of hindlimb elevation, by tail suspension as a model for diminished mechanical loading, and to determine the influence of age on bone responsiveness to skeletal unloading, we use dual X ray absorptiometry (DXA) and digital radiographic images to analyze the response of the femur from mature rats to biomechanical loads. Femurs from male Wistar rats (9-mo-old) were scanned using DXA and DIGORA and measures obtained in ephipyseal and diaphyseal regions of interest. The mechanical testing was divided into compression load to fracture the head and a three-point bending load to fracture the femur middiaphysis. In femoral epiphysis from hindlimb unload (HU), animals presented significant differences between mineral bone content and density assessed by DXA. Detailed regions of femoral epiphysis (head, throcanteric fossa, throcanter and metaphysis) presented significant lower values from radiographic density. Only compressive load necessary to fracture the femoral head neck was also significantly diminished in HU animals. Disuse induced, as in elderly patients, deterioration of the trabecular bone architecture with critical effect on bone fragility. Rats with 21 days of hindlimb unloading can simulate disuse, suggesting that certain sub-regions of their aging bones are more susceptible to fracture, while other, i.e. diaphyses, are not.

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Objectives: Among the locked internal fixators is one denominated S.P.S. (Synthesis Pengo System) Free-Block, which was designed with a locking ring that allows the screw to be locked and positioned obliquely. Due to the paucity of biomechanical studies on this system, the present work aimed to evaluate the influence of locked screw angulation on the resistance of the S.P.S. Free--Block plate. Methods: Forty synthetic bone cylinders with 10 mm fracture gap were used. Forty seven-hole 3.5 mm stainless steel plates (two AO-like dynamic compression holes and five locked holes) were assembled according to the orientation of the locked screws: mono cortical screws were positioned at 90° to the long axis of the cylinder (Group 1), and monocortical screws were positioned at 70° to its cylinder long axis (Group 2). In both groups, AO-like dynamic compression hole screws were positioned bicortically and neutrally. For each group, six specimens were tested until failure, three in bending and three in compression, to determine the loads for fatigue testing. Subsequently, for each group, 14 specimens were tested for failure --seven by bending and seven in compression. Results: No significant failure differences were observed between Groups 1 and 2 under static-loading or fatigue test. Clinical significance: In a fracture gap model the orientation of the locked monocortical screws did not show any influence on the mechanical performance of the S.P.S. Free-Block to tests of axial compression and four-point bending. © Schattauer 2013.

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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

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We present a framework for statistical finite element analysis combining shape and material properties, and allowing performing statistical statements of biomechanical performance across a given population. In this paper, we focus on the design of orthopaedic implants that fit a maximum percentage of the target population, both in terms of geometry and biomechanical stability. CT scans of the bone under consideration are registered non-rigidly to obtain correspondences in position and intensity between them. A statistical model of shape and intensity (bone density) is computed by means of principal component analysis. Afterwards, finite element analysis (FEA) is performed to analyse the biomechanical performance of the bones. Realistic forces are applied on the bones and the resulting displacement and bone stress distribution are calculated. The mechanical behaviour of different PCA bone instances is compared.

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OBJECTIVE: To evaluate fixation properties of a new intervertebral anchored fusion device and compare these with ventral locking plate fixation. STUDY DESIGN: In vitro biomechanical evaluation. ANIMALS: Cadaveric canine C4-C7 cervical spines (n = 9). METHODS: Cervical spines were nondestructively loaded with pure moments in a nonconstraining testing apparatus to induce flexion/extension while angular motion was measured. Range of motion (ROM) and neutral zone (NZ) were calculated for (1) intact specimens, (2) specimens after discectomy and fixation with a purpose-built intervertebral fusion cage with integrated ventral fixation, and (3) after removal of the device and fixation with a ventral locking plate. RESULTS: Both fixation techniques resulted in a decrease in ROM and NZ (P < .001) compared with the intact segments. There were no significant differences between the anchored spacer and locking plate fixation. CONCLUSION: An anchored spacer appears to provide similar biomechanical stability to that of locking plate fixation.