出品：科普中国

制作：李龙宋凡（中国科学院力学研究所）

监制：中国科学院计算机网络信息中心

在看到这个标题的时候，很多人第一反应是揉了揉眼睛，再读了一遍。是不是写错了？青光眼不应该是生物学、医学的研究课题吗？跟力学有什么关系？

但只要你仔细读下去，就会发现，要想治疗青光眼，还真离不开力学！这究竟是怎么回事呢？还要从现在青光眼的诊断和治疗困境说起。

什么是青光眼？

青光眼是一组以视神经乳头形成杯状凹陷、视神经萎缩、视野缺陷为共同特征的疾病。它是全球第一大不可逆性致盲眼病。2020年，全世界青光眼患病人数达到8000万。

我国是青光眼病高发国家。2020年，我国青光眼患者的人数达到2100万，占世界青光眼患者总数的1/4。其中，致盲人数达到567万。随着人口老龄化日益加剧，青光眼的患病率也将逐年增加。青光眼疾病不但严重影响患者的生活质量，而且给家庭与社会带来沉重的压力与负担。所以，搞清楚导致青光眼的致病机理，不仅是研究者责无旁贷的责任，也是老百姓翘首以待的愿望。

△图1青光眼概况（图片来源：https://www.mattaxneuprater.com/vision-services/glaucoma/参考文献[1]）

根据前房角形态、病因机制及发病年龄，临床上通常将青光眼分为原发性青光眼、继发性青光眼与先天性青光眼三类。其中，根据房角开放与否，原发性青光眼又可分为开角与闭角两种类型（图2）。

△图2开角型(open angle)与闭角型(closed angle)青光眼示意图（图片来源： thief of sight）”。

△图3青光眼病人视野恶化发展——无声的视力盗贼(Silent thief of sight)

（图片来源：自制）

当患者出现视力模糊、眼胀、头痛等症状时，青光眼已发展到中期或者晚期，此时已错过了最佳治疗时期，导致视力的永久性不可逆损害。因此，早检查、早发现、早治疗是青光眼的防治原则。

青光眼该如何检测与治疗？

当前，青光眼的检查方式主要包括：眼压检查、房角检查、视野检查与视盘检查。一般而言，在视野检查时，通过眼底镜、裂隙灯前置镜或眼底照相的方法，观察得到的“杯盘比”（视杯与视盘的纵向尺寸比）大小达到0.6即可定义为青光眼（图4）。

△图4正常眼与青光眼的眼底照（图片来源：https://www.intechopen.com/books/the-mystery-of-glaucoma/the-optic-nerve-in-glaucoma参考文献[3]）

不过青光眼的发病机理尚未完全明确，年龄、种族、近视眼、基因因素、继发因素都与青光眼发病因素有关。现已证实，青光眼的原发部位是视乳头内的结缔组织——筛板。眼部重要的血管和神经纤维就从筛板上的筛孔中穿过（图1、图5）。

筛板处于两个具有不同压力的腔体之间，其前方承受眼球内的压力，即眼内压（IOP），而后方承受颅内蛛网膜下腔的压力，即颅内压（ICP）。

△图5眼球及视乳头筛板结构图（图片来源参考文献[4]）

随着研究的不断深入，大量证据表明，青光眼的病因很大程度上归因于两个最重要的力学因素——眼内压及其诱导的筛板变形：高眼内压会导致筛板结构与形态发生变化，进而挤压穿过筛板的视觉神经，造成视觉神经损伤，产生不可逆的视觉损失。

目前，通过药物治疗、激光治疗、手术治疗和辅助治疗来控制眼内压是缓解青光眼发展的唯一有效途径(图6)。

△图6青光眼治疗手段（动画来源：https://www.mattaxneuprater.com/vision-services/glaucoma/参考文献[1]）

由此可见，青光眼致病机制研究是一个不折不扣的力学问题。由于技术的限制，人们还无法对筛板进行实时原位观测。如果能够构建眼内压作用下筛板变形及响应的力学模型，将对揭示青光眼发病机制、提高其临床诊治水平具有关键性意义。

力学是如何揭示青光眼发病机制的？

首先，如上文所述，在生理条件下，筛板前、后分别承受眼内压（IOP）与颅内压（ICP）。二者形成的压差是造成筛板变形的关键力学因素。要研究力学环境变化对筛板变形的影响，就必须确定IOP与ICP之间的关系。

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