复合高过载加速度将导致人体不对称的周边视力丧失，会成为飞行安全的极大隐患。基于此，本文提出用数值仿真的手段探究加速度对双眼视力的影响，以期探索复合加速度造成人体不对称周边视力丧失的力学机制。本文首先将计算机断层扫描（CT）的成年人头骨序列图像进行三维重建，得到含有双眼眼眶的头骨仿真模型。再将之前建立的单眼球模型进行镜像，得到双眼模型，匹配至头骨模型中，并填充脂肪加以完善。对该模型分别加载头-足方向的加速度载荷（Gz）、右-左方向的加速度载荷（Gy）、胸-背方向的加速度载荷（Gx）以及三个方向的复合加速度载荷，利用显式动力学算法，得到视网膜的动态力学响应。仿真研究结果表明，复合加速度作用下双眼应变相差 25.7%，其分布特征具有明显差异。本文通过建立双眼有限元模型，为探索复合加速度造成不对称的周边视力丧失的机制性研究提供一种新的手段。
引用本文： 耿晓琪, 刘笑宇, 柳松杨, 徐燕, 赵显亮, 王頡, 樊瑜波. 加速度造成不对称周边视力丧失的仿真研究. 生物医学工程学杂志, 2017, 34(2): 188-192. doi: 10.7507/1001-5515.201606046 复制
引言
随着航空技术的不断进步，人体的抗载荷能力越来越成为航空器研制及其性能发挥的瓶颈[1]。载人离心机试验发现，复合高过载加速度将导致不对称的周边视力丧失（unequal loss of peripheral vision）[2]。进而影响飞行员对舱内仪表和舱外目标观察的不准确性，成为飞行安全中的极大隐患。
20 世纪 90 年代，Paul 等[3]利用经颅多普勒对飞行员进行超声扫描监测试验，他们发现双眼不对称的周边视力丧失可能与韦利斯氏环的异常有关。Popper 等[4]则提出双眼视力不同可能是由于左右眼视网膜供给血液的动脉压不对称造成的。此外，屈光不正是造成飞行员停飞的主要原因之一[5-6]。郑丽娟等[7]指出造成屈光不正的原因可能与飞行员长时间高强度飞行和空中环境有关，因此，缓慢形成的屈光不正同加速度作用造成的即刻视力丧失可能并无直接关系。我国空军航空医学研究所的徐艳等[2]在进行人体离心机试验也表明，短暂的复合加速度就会导致受试者双眼不对称的周边视力丧失，虽然其作用机制尚不明确，但可排除屈光不正的原因。
眼是重要的人体器官之一，由于结构复杂，内部组织脆弱，对外力的作用十分敏感。有限元仿真是研究外力作用下组织响应机制的一个重要的生物力学手段。本课题组先前的研究表明全眼球模型的有限元仿真可以分析多种外载作用下的眼组织动力学响应[8-10]。Rangarajan 等[11]曾利用有限元建模仿真的方法模拟持续角加速度造成婴儿视网膜损伤，Hans 等[12]根据婴儿眼睛的特殊结构进行有限元建模，评估力和冲击对婴儿视网膜后极的影响，上述两项研究充分证明了有限元建模方法研究加速度对眼组织影响的有效性。基于此，本文采用数值仿真技术，建立人体双眼有限元模型，为探究复合加速度造成的双眼不对称周边视力丧失的机制提供研究手段。
1 材料和方法
1.1 模型建立
本课题采用的全眼模型来源于课题组先前建立的简化人眼（右）模型，它包含角膜、巩膜、房水、晶状体、睫状体、悬韧带、玻璃体和视网膜等结构。单眼模型为一个轴对称的简化模型，其几何尺寸均来自于参考文献中成年男子平均解剖数据[13-14]，并在三维计算机辅助设计软件 SolidWorks2010（Dassault systems SolidWorks Corp.，USA）中制作完成。眼组织的材料力学参数主要来自于参考文献中的实测数据，其中包含有超弹性性质的角膜、巩膜、高粘弹性的玻璃体和脂肪，以及具有流体特征的房水[8]。所有眼组织均利用计算机辅助工程前处理软件 ICEM CFD 15.0（ANSYS Inc.，USA）进行六面体网格划分，总节点数为 83 550，网格数量为 69 762。各组织间的接触，除视网膜与巩膜间设置为有条件的固连—分离接触（bonded-breakable）外，其余均为固连接触（bonded）。该单眼模型已通过文献的实验数据及经典的弗吉尼亚理工学院眼模型在不同的冲击条件下进行对比研究，验证了当前模型的有效性[8]。本课题的工作是按照成人平均眼距（64 cm），将右眼模型做镜像复制，完成双眼模型，同时对眼内脂肪做相同处理。单眼模型已经经过验证，因此双眼模型也能够准确地描述加速度状态下眼组织的动态力学响应。
本实验使用的头部模型来源于首都医科大学附属北京同仁医院一位健康成年男性志愿者（28 岁，身高 173 cm，体重 60 kg）。利用电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）技术对志愿者头部进行断层图像扫描。获得图像导入到交互式的医学影像处理软件 Mimics10.01（Materialise Inc.，Belgium）中进行三维重建。由于两只眼睛在形态学上几乎完全对称，且其仅作为眼球的一个支撑，并不需要精确计算，因此如图 1所示，我们将头部模型沿矢状面分割，仅保留右侧头骨，导入到逆向工程软件 Geomagic Studio（Geomagic Inc.，USA）进行平滑处理，并封闭了口腔，删减了部分耳部碎骨，填充了鼻骨，然后做镜像对称，完成整个头骨的建立，并处理为壳结构。利用有限元分析软件 ANSYS 15.0（ANSYS Inc.，USA）自动生成网格，节点数为 16 308，网格数量为 16 386。
眼球位于眼眶内部，周围有脂肪等组织支撑。眼球向前方平视时，突出度约 12～14 mm，两侧相差不超过 2 mm。根据 Weaver 等[15]对 24 个志愿者的眼部测量的平均数据完成头骨、脂肪、眼球的组装，如图 1 所示。
图1
双眼模型的装配
Figure1.
Assembly of double-eye model
1.2 加速度的确定与选取
根据陆霞等[16]提出的我国选拔高性能战斗机飞行员标准，在惯性力（G）以 1 G/s 增长的条件下，惯性力峰值达到 4.5 G 时，飞行员不使用任何防护措施耐受时间持续 10 s 为合格。本文设计分别将头—足方向的加速度载荷（Gz）、右—左方向的加速度载荷（Gy）、胸—背方向的加速度载荷（Gx）以及三个方向的复合加速度载荷加载在头骨模型上，并简化了加速过程，以恒定 4.5 G 加载，持续 0.1 s，并采用非线性显式动力学软件 ANSYS AUTODYN（ANSYS Inc.，USA）进行计算。加速度方向如图 2 所示，惯性力方向与加速度方向相反。
图2
加速度方向示意图
Figure2.
Direction sketch of acceleration
2 结果
视网膜是一层极薄的透明组织，是眼球中最易受到损伤的部位，因此分析不同方向下加速度造成视网膜的应变，对于研究复合加速度下双眼出现不对称周边视力丧失的机制有很大的借鉴作用。从 Gz、Gy、Gx 以及复合加速度载荷作用下应变/时间曲线中可以发现，人体受到加速度载荷后，视网膜应变迅速升高，随即表现出振荡特征，该过程大约持续 0.05 s；之后应变曲线趋于稳定，视网膜应变逐渐保持在一定的水平，因此我们认为在当前加速度载荷水平下，0.1 s 视网膜应变可视为达到稳定状态，应变值几乎保持不变，如图 3 所示。
图3
Gz、Gy、Gx、复合加速度载荷作用下视网膜应变/时间曲线
Figure3.
Curves of retinal strain/time under multy-acceleration loads of Gz、Gy、Gx and multi-axis directions
如图 3、图4 所示，分别为应变/时间曲线图，稳定后应变柱状图。可以看到，Gz 载荷作用下，稳定后两眼应变绝对值相差 0.168×10–3，左眼应变比右眼高出 8.3%。Gy 载荷作用下，稳定后两眼应变绝对值相差 0.133×10–3，左眼应变比右眼高出 9.0%，Gx 载荷作用下，稳定后两眼应变绝对值相差 0.151×10–3，左眼应变比右眼高出 4.9%；复合加速度载荷作用下，左眼应变为 2.725×10–3，右眼应变为 2.167×10–3，两眼绝对值相差 0.558×10–3，左眼应变比右眼高出 25.7%。图中的结果显示，Gz 载荷作用下，双眼应变/时间曲线几乎完全重合；而 Gy、Gx 作用下，左、右眼应变/时间曲线波动趋势有很大不同，但应变稳定后左、右眼差异不大；而复合加速度载荷下，左、右眼应变/时间曲线波动趋势差异明显，应变稳定后左、右眼差异较为明显，绝对值相差较高。
图4
Gz、Gy、Gx、复合加速度载荷作用下稳定后双眼视网膜应变柱状图
Figure4.
Histogram of retina strain in a steady state under multi-acceleration loads of Gz、Gy、Gx and multi-axis directions
不同方向加速度载荷作用下视网膜应变云图如图 5 所示，Gz 载荷作用下，视网膜左右眼应变分布十分对称；Gy、Gx 载荷作用下，左右眼应变分布有所不同，但差异较小；复合方向加速度载荷作用下，左右眼应变分布差异较为明显，左眼应变值较右眼高。
图5
Gz、Gy、Gx、复合加速度载荷作用下视网膜的应变云图
Figure5.
Strain nephogram of retina under multi-acceleration loads of Gz、Gy、Gx and multi-axis directions
3 分析和讨论
随着超机动性能战斗机的出现，越来越多科学家开始关注复合加速度对飞行员的影响[17]。我国空军航空医学研究所的徐艳等[2]在做复合加速度人体离心机试验时，发现在复合加速度作用时，受试者双眼出现了不对称的周边视力丧失，但并未解释其原因。本文从有限元仿真的角度入手，研究了以不同方向的加速度 Gz、Gy、Gx 以及三个方向共同施加的复合加速度分别对仿真模型进行加载的情况，以求探寻双眼出现不对称周边视力丧失的机制。
传统战斗机在空战中多数暴露在持续高 Gz 载荷作用下，而现代高性能战斗机高度机动灵活，空战时不但会产生持续高 Gz 载荷作用，在短距起降或超机动时也会产生复合加速度载荷。从仿真结果来看，Gz 载荷作用下，双眼应变/时间曲线几乎完全重合，应变云图十分对称，稳定后双眼应变绝对值相差 0.168×10–3，差异甚微；而复合加速度载荷下，双眼应变分布差异明显，左眼应变比右眼高出 25.7%。可见单纯的 Gz 载荷作用下，并不能引起双眼不对称的周边视力丧失，而复合加速度载荷下，双眼视网膜应变差异变得明显，这也许是造成不对称周边视力丧失的力学因素。另外，由于屈光系统造成视力改变的主要原因是屈光系统的大变形，而加速度造成的角膜、晶状体的应变很小，并不能造成屈光系统的大变形，因此排除了加速度造成屈光系统改变而引起视力变化的原因。
在本文的视网膜应变/时间曲线中可以看到，应变在较短时间内随时间从波动逐渐达到稳定状态，如图 3 所示。恒定的加速度载荷下，0.1 s 可以反映后续视网膜的应变状态。因此，利用有限元仿真 0.1 s 恒定加速度载荷下的应变，就可以反映实际飞行中飞行员受到的应变水平。
加速度产生的应力波在眼球中传播会造成视网膜的动态响应。如图 3 所示，在恒定加速度载荷的作用下，视网膜的瞬时应力会出现短暂的震荡（持续时间小于 0.05 s）。根据对冲伤理论[18]，当眼球受到加速度冲击时，沿着眼球巩膜传播的切向波与沿着玻璃体传播的压缩波在作用方向的对侧汇合，产生应力集中现象，可能造成生物组织的损伤。根据比较视网膜的应变值与其自身的力学强度极限，可以判断不同加速度载荷条件下视网膜损伤的可能性。然而，由于视网膜组织十分脆弱，动态载荷作用下的力学属性至今还未曾在实验中获得。在先前的研究中，利用类比法，通过实验数据和仿真结果的比对，计算出动态载荷作用下视网膜的应变强度约为 0.125。然而，我们的仿真结果显示，4.5 G 的加速度载荷造成视网膜的最大应变仅为 0.003，远小于自身的强度极限，因此在 4.5 G 的机动飞行载荷下，飞行员不对称的周边视力丧失不可能是由于视网膜损伤导致的。
在恒定的加速度作用下，视网膜的应变/时间曲线在 0.05 s 后趋于稳定，其应变状态已表现出准静态的特征。在该状态下，不同的加速度方向会影响视网膜的应变分布，如图 5 所示，这也许同不对称的周边视力丧失有一定的相关性。加速度的作用会造成眼球的整体变形。充满于晶状体与视网膜之间的明胶状玻璃体很可能对视网膜及周围血管产生严重挤压。尤其对于视网膜的静脉血管，其管壁薄、管径大、血压低，极易发生塌陷。塌陷后的静脉流阻明显增加，影响视网膜的正常供血，这是我们认为复合加速度导致飞行员不对称周边视力丧失的最可能的原因。在进一步的研究中，我们将利用双眼仿真模型计算加速度作用下视网膜及周围血管的挤压情况，预测静脉血流阻抗的增加值，并结合人体循环系统集总参数模型，模拟复合加速度作用下，由于血液静压阻抗的改变造成左、右眼供血变化。通过分析血液灌注对视觉的影响机制，明确复合加速度造成飞行员双眼不对称周边视力丧失的根本原因。
综上所述，本文建立了双眼有限元模型，并应用于加速度载荷条件下的仿真，结果表明在复合加速度载荷作用下，双眼视网膜的动力学响应差异明显，这可能是复合加速度导致飞行员不对称周边视力丧失的力学因素。本文提供的研究方法或可为研究不对称周边视力丧失的机制提供一条新的思路。
引言
随着航空技术的不断进步，人体的抗载荷能力越来越成为航空器研制及其性能发挥的瓶颈[1]。载人离心机试验发现，复合高过载加速度将导致不对称的周边视力丧失（unequal loss of peripheral vision）[2]。进而影响飞行员对舱内仪表和舱外目标观察的不准确性，成为飞行安全中的极大隐患。
20 世纪 90 年代，Paul 等[3]利用经颅多普勒对飞行员进行超声扫描监测试验，他们发现双眼不对称的周边视力丧失可能与韦利斯氏环的异常有关。Popper 等[4]则提出双眼视力不同可能是由于左右眼视网膜供给血液的动脉压不对称造成的。此外，屈光不正是造成飞行员停飞的主要原因之一[5-6]。郑丽娟等[7]指出造成屈光不正的原因可能与飞行员长时间高强度飞行和空中环境有关，因此，缓慢形成的屈光不正同加速度作用造成的即刻视力丧失可能并无直接关系。我国空军航空医学研究所的徐艳等[2]在进行人体离心机试验也表明，短暂的复合加速度就会导致受试者双眼不对称的周边视力丧失，虽然其作用机制尚不明确，但可排除屈光不正的原因。
眼是重要的人体器官之一，由于结构复杂，内部组织脆弱，对外力的作用十分敏感。有限元仿真是研究外力作用下组织响应机制的一个重要的生物力学手段。本课题组先前的研究表明全眼球模型的有限元仿真可以分析多种外载作用下的眼组织动力学响应[8-10]。Rangarajan 等[11]曾利用有限元建模仿真的方法模拟持续角加速度造成婴儿视网膜损伤，Hans 等[12]根据婴儿眼睛的特殊结构进行有限元建模，评估力和冲击对婴儿视网膜后极的影响，上述两项研究充分证明了有限元建模方法研究加速度对眼组织影响的有效性。基于此，本文采用数值仿真技术，建立人体双眼有限元模型，为探究复合加速度造成的双眼不对称周边视力丧失的机制提供研究手段。
1 材料和方法
1.1 模型建立
本课题采用的全眼模型来源于课题组先前建立的简化人眼（右）模型，它包含角膜、巩膜、房水、晶状体、睫状体、悬韧带、玻璃体和视网膜等结构。单眼模型为一个轴对称的简化模型，其几何尺寸均来自于参考文献中成年男子平均解剖数据[13-14]，并在三维计算机辅助设计软件 SolidWorks2010（Dassault systems SolidWorks Corp.，USA）中制作完成。眼组织的材料力学参数主要来自于参考文献中的实测数据，其中包含有超弹性性质的角膜、巩膜、高粘弹性的玻璃体和脂肪，以及具有流体特征的房水[8]。所有眼组织均利用计算机辅助工程前处理软件 ICEM CFD 15.0（ANSYS Inc.，USA）进行六面体网格划分，总节点数为 83 550，网格数量为 69 762。各组织间的接触，除视网膜与巩膜间设置为有条件的固连—分离接触（bonded-breakable）外，其余均为固连接触（bonded）。该单眼模型已通过文献的实验数据及经典的弗吉尼亚理工学院眼模型在不同的冲击条件下进行对比研究，验证了当前模型的有效性[8]。本课题的工作是按照成人平均眼距（64 cm），将右眼模型做镜像复制，完成双眼模型，同时对眼内脂肪做相同处理。单眼模型已经经过验证，因此双眼模型也能够准确地描述加速度状态下眼组织的动态力学响应。
本实验使用的头部模型来源于首都医科大学附属北京同仁医院一位健康成年男性志愿者（28 岁，身高 173 cm，体重 60 kg）。利用电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）技术对志愿者头部进行断层图像扫描。获得图像导入到交互式的医学影像处理软件 Mimics10.01（Materialise Inc.，Belgium）中进行三维重建。由于两只眼睛在形态学上几乎完全对称，且其仅作为眼球的一个支撑，并不需要精确计算，因此如图 1所示，我们将头部模型沿矢状面分割，仅保留右侧头骨，导入到逆向工程软件 Geomagic Studio（Geomagic Inc.，USA）进行平滑处理，并封闭了口腔，删减了部分耳部碎骨，填充了鼻骨，然后做镜像对称，完成整个头骨的建立，并处理为壳结构。利用有限元分析软件 ANSYS 15.0（ANSYS Inc.，USA）自动生成网格，节点数为 16 308，网格数量为 16 386。
眼球位于眼眶内部，周围有脂肪等组织支撑。眼球向前方平视时，突出度约 12～14 mm，两侧相差不超过 2 mm。根据 Weaver 等[15]对 24 个志愿者的眼部测量的平均数据完成头骨、脂肪、眼球的组装，如图 1 所示。
图1
双眼模型的装配
Figure1.
Assembly of double-eye model
1.2 加速度的确定与选取
根据陆霞等[16]提出的我国选拔高性能战斗机飞行员标准，在惯性力（G）以 1 G/s 增长的条件下，惯性力峰值达到 4.5 G 时，飞行员不使用任何防护措施耐受时间持续 10 s 为合格。本文设计分别将头—足方向的加速度载荷（Gz）、右—左方向的加速度载荷（Gy）、胸—背方向的加速度载荷（Gx）以及三个方向的复合加速度载荷加载在头骨模型上，并简化了加速过程，以恒定 4.5 G 加载，持续 0.1 s，并采用非线性显式动力学软件 ANSYS AUTODYN（ANSYS Inc.，USA）进行计算。加速度方向如图 2 所示，惯性力方向与加速度方向相反。
图2
加速度方向示意图
Figure2.
Direction sketch of acceleration
2 结果
视网膜是一层极薄的透明组织，是眼球中最易受到损伤的部位，因此分析不同方向下加速度造成视网膜的应变，对于研究复合加速度下双眼出现不对称周边视力丧失的机制有很大的借鉴作用。从 Gz、Gy、Gx 以及复合加速度载荷作用下应变/时间曲线中可以发现，人体受到加速度载荷后，视网膜应变迅速升高，随即表现出振荡特征，该过程大约持续 0.05 s；之后应变曲线趋于稳定，视网膜应变逐渐保持在一定的水平，因此我们认为在当前加速度载荷水平下，0.1 s 视网膜应变可视为达到稳定状态，应变值几乎保持不变，如图 3 所示。
图3
Gz、Gy、Gx、复合加速度载荷作用下视网膜应变/时间曲线
Figure3.
Curves of retinal strain/time under multy-acceleration loads of Gz、Gy、Gx and multi-axis directions
如图 3、图4 所示，分别为应变/时间曲线图，稳定后应变柱状图。可以看到，Gz 载荷作用下，稳定后两眼应变绝对值相差 0.168×10–3，左眼应变比右眼高出 8.3%。Gy 载荷作用下，稳定后两眼应变绝对值相差 0.133×10–3，左眼应变比右眼高出 9.0%，Gx 载荷作用下，稳定后两眼应变绝对值相差 0.151×10–3，左眼应变比右眼高出 4.9%；复合加速度载荷作用下，左眼应变为 2.725×10–3，右眼应变为 2.167×10–3，两眼绝对值相差 0.558×10–3，左眼应变比右眼高出 25.7%。图中的结果显示，Gz 载荷作用下，双眼应变/时间曲线几乎完全重合；而 Gy、Gx 作用下，左、右眼应变/时间曲线波动趋势有很大不同，但应变稳定后左、右眼差异不大；而复合加速度载荷下，左、右眼应变/时间曲线波动趋势差异明显，应变稳定后左、右眼差异较为明显，绝对值相差较高。
图4
Gz、Gy、Gx、复合加速度载荷作用下稳定后双眼视网膜应变柱状图
Figure4.
Histogram of retina strain in a steady state under multi-acceleration loads of Gz、Gy、Gx and multi-axis directions
不同方向加速度载荷作用下视网膜应变云图如图 5 所示，Gz 载荷作用下，视网膜左右眼应变分布十分对称；Gy、Gx 载荷作用下，左右眼应变分布有所不同，但差异较小；复合方向加速度载荷作用下，左右眼应变分布差异较为明显，左眼应变值较右眼高。
图5
Gz、Gy、Gx、复合加速度载荷作用下视网膜的应变云图
Figure5.
Strain nephogram of retina under multi-acceleration loads of Gz、Gy、Gx and multi-axis directions
3 分析和讨论
随着超机动性能战斗机的出现，越来越多科学家开始关注复合加速度对飞行员的影响[17]。我国空军航空医学研究所的徐艳等[2]在做复合加速度人体离心机试验时，发现在复合加速度作用时，受试者双眼出现了不对称的周边视力丧失，但并未解释其原因。本文从有限元仿真的角度入手，研究了以不同方向的加速度 Gz、Gy、Gx 以及三个方向共同施加的复合加速度分别对仿真模型进行加载的情况，以求探寻双眼出现不对称周边视力丧失的机制。
传统战斗机在空战中多数暴露在持续高 Gz 载荷作用下，而现代高性能战斗机高度机动灵活，空战时不但会产生持续高 Gz 载荷作用，在短距起降或超机动时也会产生复合加速度载荷。从仿真结果来看，Gz 载荷作用下，双眼应变/时间曲线几乎完全重合，应变云图十分对称，稳定后双眼应变绝对值相差 0.168×10–3，差异甚微；而复合加速度载荷下，双眼应变分布差异明显，左眼应变比右眼高出 25.7%。可见单纯的 Gz 载荷作用下，并不能引起双眼不对称的周边视力丧失，而复合加速度载荷下，双眼视网膜应变差异变得明显，这也许是造成不对称周边视力丧失的力学因素。另外，由于屈光系统造成视力改变的主要原因是屈光系统的大变形，而加速度造成的角膜、晶状体的应变很小，并不能造成屈光系统的大变形，因此排除了加速度造成屈光系统改变而引起视力变化的原因。
在本文的视网膜应变/时间曲线中可以看到，应变在较短时间内随时间从波动逐渐达到稳定状态，如图 3 所示。恒定的加速度载荷下，0.1 s 可以反映后续视网膜的应变状态。因此，利用有限元仿真 0.1 s 恒定加速度载荷下的应变，就可以反映实际飞行中飞行员受到的应变水平。
加速度产生的应力波在眼球中传播会造成视网膜的动态响应。如图 3 所示，在恒定加速度载荷的作用下，视网膜的瞬时应力会出现短暂的震荡（持续时间小于 0.05 s）。根据对冲伤理论[18]，当眼球受到加速度冲击时，沿着眼球巩膜传播的切向波与沿着玻璃体传播的压缩波在作用方向的对侧汇合，产生应力集中现象，可能造成生物组织的损伤。根据比较视网膜的应变值与其自身的力学强度极限，可以判断不同加速度载荷条件下视网膜损伤的可能性。然而，由于视网膜组织十分脆弱，动态载荷作用下的力学属性至今还未曾在实验中获得。在先前的研究中，利用类比法，通过实验数据和仿真结果的比对，计算出动态载荷作用下视网膜的应变强度约为 0.125。然而，我们的仿真结果显示，4.5 G 的加速度载荷造成视网膜的最大应变仅为 0.003，远小于自身的强度极限，因此在 4.5 G 的机动飞行载荷下，飞行员不对称的周边视力丧失不可能是由于视网膜损伤导致的。
在恒定的加速度作用下，视网膜的应变/时间曲线在 0.05 s 后趋于稳定，其应变状态已表现出准静态的特征。在该状态下，不同的加速度方向会影响视网膜的应变分布，如图 5 所示，这也许同不对称的周边视力丧失有一定的相关性。加速度的作用会造成眼球的整体变形。充满于晶状体与视网膜之间的明胶状玻璃体很可能对视网膜及周围血管产生严重挤压。尤其对于视网膜的静脉血管，其管壁薄、管径大、血压低，极易发生塌陷。塌陷后的静脉流阻明显增加，影响视网膜的正常供血，这是我们认为复合加速度导致飞行员不对称周边视力丧失的最可能的原因。在进一步的研究中，我们将利用双眼仿真模型计算加速度作用下视网膜及周围血管的挤压情况，预测静脉血流阻抗的增加值，并结合人体循环系统集总参数模型，模拟复合加速度作用下，由于血液静压阻抗的改变造成左、右眼供血变化。通过分析血液灌注对视觉的影响机制，明确复合加速度造成飞行员双眼不对称周边视力丧失的根本原因。
综上所述，本文建立了双眼有限元模型，并应用于加速度载荷条件下的仿真，结果表明在复合加速度载荷作用下，双眼视网膜的动力学响应差异明显，这可能是复合加速度导致飞行员不对称周边视力丧失的力学因素。本文提供的研究方法或可为研究不对称周边视力丧失的机制提供一条新的思路。
