Tematem monografii jest oczywiście model biomechaniczny gałki ocznej - zgodnie z tytułem - jednak oprócz problemów obliczeniowych obejmuje on także przeszkody niezwiązane z mechaniką. Jedną z największych przeszkód stwarzają sami badacze skupieni na pomiarze ciśnienia wewnątrzgałkowego, a niektóre efekty ich działań są dobrą ilustracją tego, co określamy jako „manowce nauki". Ten dziwny jak na standardy fizyki dział biomechaniki nazywany jest tonometrią - piszę więc o tym, że do rozwiązania spłaszczanej powłoki rogówkowej zamiast praw i metod mechaniki wykorzystywany bywa autorytet i słowo jednego z twórców tonometrii, o tym też jak wiara w jego nieomylność zamienia mechanikę wparanaukę, a osiągane przez badaczy rezultaty grzęzną w czczej empirii, piszę wreszcie o tym, że niektóre tezy tonometrii są dzisiaj bardziej interesujące dla socjologa nauki niż dla fizyka.
Historia badań, które doprowadziły mnie do tak pesymistycznej oceny biomechaniki oka, jest krótka -jak na historię. Zaczyna się w 1995 roku. W tamtym czasie prof. Henryk Kasprzak z Instytutu Fizyki Politechniki Wrocławskiej zaproponował mi współpracę w interdyscyplinarnym zespole zgłębiającym tajemnice optyki oka ludzkiego. Moja rola w tym przedsięwzięciu jest nieskomplikowana, polega na opracowaniu modelu konstrukcyjnego powłoki, jaką jest gałka oczna, rozwiązywanego metodą elementów skończonych. Pierwsze zadanie polegało na sprawdzeniu pomysłu prof. Kasprzaka, który określamy jako hipotezę samonastawności optycznej oka. Hipoteza ta integruje składniki strukturalne gałki ocznej - rogówkę, twardówkę i rąbek - w spójny układ optyczny. Zbudowanie takiego, samonastawnego, modelu okazało się możliwe, a kolejne rezultaty były już konsekwencją tego pierwszego.
Problem, przed jakim następnie stanąłem, polegał jednak na tym, że te wyniki poszły za daleko - znacznie dalej niż się spodziewałem. Ujawniły mianowicie pewne funkcje modelu gałki ocznej niezgodne z tym wszystkim, co jest propagowane w literaturze przedmiotu. Okazało się bowiem, że najważniejsza do dzisiaj technika pomiaru ciśnienia wewnątrzgałkowego w warunkach ambulatoryjnych, nazywana tonometrią aplanacyjną Goldmanna (w skrócie GAT - Goldmann applanation tonometry), zasadniczo się różni w swoich postulatach i przewidywaniach od tego, co wynika z moich obliczeń.


Spis treści

Przedmowa    
Wykaz oznaczeń    

Częśc I
1. Wprowadzenie    
1.1.    Temat i zakres badań    
1.2.    Cel pracy i przeznaczenie modelu gałki ocznej    
1.3.    Co jest w tej książce    
1.4.        Czego nie ma    
1.5.    Co szczególnego jest w budowie oka ludzkiego    
1.6.    Założenia podstawowe    
1.7.    Ograniczenia modelu    

2.    Budowa zewnętrznych powłok oka    
2.1.    Rogówka    
2.2.    Twardówka
    
3.    Model materiału - przegląd badań doświadczalnych    
3.1.    Jakie parametry    
3.2.    Materiał rogówki    
3.2.1.    Stroma    
3.2.2.    Błona Bowmana i błona Descemeta    
3.3.    Materiał rąbka i twardówki    
3.4.    Ułamek Poissona tkanek oka - głos polemiczny w sprawie jego pomiaru
3.5.    Kwestia anizotropii materiału    

4. Model mechaniczny gałki ocznej    
4.1.    Czym jest model, jakie sąjego możliwości    
4.2.    Geometria powłoki rogówkowo-twardówkowej    
4.3.    Układ optyczny    
4.4.    Parametry materiału    
4.4.1.    Rogówka    
4.4.2.    Twardówka    
4.4.3.    Rąbek    
4.4.4.    Błona Descemeta    
4.5.    Model numeryczny    
4.5.1.    Struktura    
4.5.2.    Zamocowanie    
4.5.3.    Aplanacja    
4.6.    Hipoteza samonastawności optycznej oka    

5.    Problemy identyfikacji parametrów strukturalnych modelu biomechanicznego    
5.1.    Materiał    
5.1.1.    Badania laboratoryjne    
5.1.2.    Metoda odwrotna identyfikacji    
5.2.    Geometria gałki ocznej    
5.2.1.    Metody kliniczne jej określania    
5.2.2.    Metoda odwrotna identyfikacji profilu rogówki    

6.    Testowalne stany obciążenia modelu    
6.1.    Tonometria aplanacyjana Goldmanna    
6.1.1.    Znaczenie metody w badaniach numerycznych    
6.1.2.    Podstawy formalne metody    
6.1.3.    Problem wartości kalibracyjnych    
6.2.    Sztywność gałki ocznej    
6.3.    Przemieszczenia wierzchołka rogówki wymuszane zmianami IOP    

Część II    
7.    Identyfikacja materiałów powłok oka    
7.1.    Parametry materiału rogówki    
7.1.1.    Symulacja numeryczna GAT    
7.1.2.    Test sztywności gałki ocznej    
7.1.3.    Test przemieszczenia wierzchołka rogówki    
7.1.4.    Podsumowanie wyników    
7.1.4.1.    Test GAT    
7.1.4.2.    Test sztywności gałki ocznej    
7.1.4.3.    Test uniesienia wierzchołka rogówki    
7.1.4.4.    Uwaga końcowa    
7.2.    Identyfikacja materiału twardówki i rąbka w modelu samonastawnym optycznie...
7.2.1.    Samonastawność wymuszana przez twardówkę    
7.2.2.    Samonastawność wymuszana przez rąbek    
7.2.3.    Identyfikacja materiału twardówki - podsumowanie wyników    
7.2.3.1.    Rola twardówki    
7.2.3.2.    Rola rąbka    
7.2.3.3.    Parametry materiałów powłok oka    
7.2.3.4.    Sprzężenie optyczno-mechaniczne    
7.2.4.    Alternatywny model samonastawności optycznej    
7.3.    Rogówka po keratotomii radialnej - materiał błony Descemeta    
7.3.1.    Parametry kliniczne keratotomii radialnej    
7.3.2.    Anizotropia rogówki    
7.3.3.    Symulacja numeryczna keratotomii radialnej    
7.3.4.    Dyskusja wyników    
7.3.5.    Podsumowanie    

Część III    
8.    Model biomechaniczny gałki ocznej w zastosowaniach    
8.1. Tonometria aplanacyjna w ujęciu nieliniowym    
8.1.1.    Analiza rozwiązań numerycznych    
8.1.1.1.    Zależność pG od promienia strefy aplanacji r i od IOP    
8.1.1.2.    Przykład rozwiązania    
8.1.1.3.    Dyskusja wyników    
8.1.2.    Model niekalibracyjny    
8.1.2.1.    Zależność pG od CCT    
8.1.2.2.    Zależność pG od promienia krzywizny rogówki    
8.1.2.3.    Co wynika z tych rozwiązań    
8.1.3. Analityczny opis funkcji pipo) w modelu niekalibracyjnym    
8.1.3.1.    Aproksymacja kwadratowa    
8.1.3.2.    Propozycja opisu analitycznego    
8.1.3.3.    Porównanie z tonometriąGoldmanna    
8.2.    Tonometrią sferyczna    
8.2.1.    Podstawy teoretyczne DCT wyłożone przez twórców metody    
8.2.2.    Symulacja numeryczna DCT    
8.2.2.1.    Rozkład ciśnienia pod nasadką tonometru    
8.2.2.2.    Obciążenia rogówki przez nasadkę o promieniu RD = 9,5 mm    
8.2.2.3.    Obciążenia rogówki przez nasadkę o promieniu Rp = 10,5 mm    
8.2.2.4.    Wskazania tonometru w DCT    
8.2.2.5.    JakpD zależy od CCT    
8.2.2.6.    Rozkład naprężenia na grubości rogówki    
8.2.2.7.    Jakie ciśnienie mierzy czujnik    
8.2.2.8.    Porównanie DCT i GAT    
8.2.3.    Tonometrią rezonansowa (ART)    
8.2.3.1.    Symulacja numeryczna ART    
8.2.3.2.    Wnioski    
8.2.4.    Równanie równowagi wierzchołka rogówki    
8.2.4.1.    Siła napięcia błonowego    
8.2.4.2.    Siły adhezji i napięcia powierzchniowego    
8.2.4.3.    CiśnieniepD rejestrowane przez czujnik    
8.2.5.    Tonometrią - podsumowanie    
8.3.    Warunki brzegowe rozwiązań MES a funkcje optyczne modelu biomechanicznego gałki ocznej
8.3.1.    Model pełny    
8.3.2.    Model rogówki utwierdzonej na brzegu    
8.3.3.    Model rogówki na podporze przesuwnej    
8.3.4.    Warunki brzegowe - podsumowanie    
8.4.    Symulacja numeryczna PRK    
8.4.1. Rola warunków brzegowych w refrakcji modelu rogówki    
8.4.1.1.    Model pełny    
8.4.1.2.    Model rogówki utwierdzonej    
8.4.1.3.    Dyskusja wyników    
8.4.2.    Parametry PRK w planowaniu zmiany refrakcji gałki ocznej    
8.4.3.    Tonometrią aplanacyjna rogówki po PRK    

Dodatek    
Spłaszczenie błony kulistej    
Literatura    
Streszczenie w języku angielskim