Influence of an iris-fixed phakic intraocular lens on the transport of nutrients by the aqueous humor

Abstract

Estudiamos numéricamente la influencia de una lente intraocular fáquica fijada al iris (PIOL) en el transporte de nutrientes por el humor acuoso a través de un modelo realista de ojo humano. Se resuelven las ecuaciones de Boussinesq para calcular el campo de velocidades tanto en la cámara anterior como en la posterior. El transporte del nutriente se modela como el de un escalar pasivo convectado por ese campo de velocidad y difundido por el campo de velocidad y difundido por el gradiente de concentración. Se supone que el nutriente se adsorbe en los tejidos no vascularizados, es decir, el cristalino y el endotelio de la córnea. Se supone que las tasas de adsorción en el cristalino y el endotelio de la córnea se supone que son proporcionales a la concentración de nutrientes en ellos. La comparación entre los resultados obtenidos con y sin el PIOL nos permite cuantificar la influencia de este dispositivo en el aporte de nutrientes del humor acuoso. La cantidad de nutriente adsorbido en el cristalino apenas se ve afectada por la presencia del PIOL en la cámara anterior, aunque haya una iridotomía en este caso. Cuando se implanta la PIOL, el flujo adsorbido sobre el endotelio de la córnea aumenta hasta alrededor del 32% para el valor más elevado del coeficiente de adsorción, y apenas varía para los demás valores de este parámetro. Este efecto contraintuitivo se explica por el papel eficaz desempeñado por la iridotomía en la evacuación del nutriente de la cámara posterior hacia la cámara anterior. A partir de estos resultados, se puede estimar la variación de glucosa disponible en el endotelio de la córnea tras implantar la PIOL, y analizar los posibles efectos sobre el metabolismo celular. Estas simulaciones pueden considerarse un primer intento de arrojar luz sobre los mecanismos responsables del suministro de oxígeno y glucosa a las estructuras avasculares del ojo, como el endotelio de la córnea y el criocito. endotelio de la córnea y el cristalino.

We study numerically the influence of an iris-fixed phakic intraocular lens (PIOL) on the transport of nutrients by the aqueous humor across a realistic model of the human eye. The Boussinesq equations are solved to calculate the velocity field both in the anterior and posterior chambers. The transport of the nutrient is modeled as that of a passive scalar convected by that velocity field and diffused by the concentration gradient. The nutrient is assumed to be adsorbed at the non vascularized tissues, i.e., the crystalline lens and cornea endothelium. The adsorption rates at the crystalline and cornea endothelium are supposed to be proportional to the nutrient concentration there. The comparison between the results obtained with and without the PIOL allows us to quantify the influence of this device on the nutrient supply from the aqueous humor. The amount of nutrient adsorbed onto the crystalline is hardly affected by the presence of the PIOL in the anterior chamber, even though there is an iridotomy in this case. When the PIOL is implanted, the flux adsorbed onto the cornea endothelium increases up to around 32% for the highest value of the adsorption coefficient, and hardly varies for the other values of this parameter. This counterintuitive effect is explained by the efficient role played by the iridotomy in evacuating the nutrient from the posterior to the anterior chamber. Based on these results, one can estimate the variation of glucose available in the cornea endothelium after implanting the PIOL, and discuss potential effects on the cell metabolism. These simulations can be regarded as a first attempt to shed light on the mechanisms responsible for the supply of oxygen and glucose to eye avascular structures like the cornea endothelium and crystalline.