鏡中看到膠原纖維。直到西元 1969 年,Smith 質疑[24]由 Aurell 和 Holmgren 所量
散射光會產生建設性干涉這個觀點廣被眾人接受,也是最能解釋角膜透明的原因,
在當時可說是跨時代的大發現,直到現在二十世紀也常被研究角膜透明性的人所 參考,因此在這之後所提出的角膜透明理論大多都以晶格理論為基準,或以修正晶 格理論為主。
在西元 1967 年,Goldman 和 Benedek[25]發現有一種叫魚狗的鳥類其角膜中 的前彈力層(Bowman’s layer)佔了總角膜厚度的 15%,而且其中的膠原纖維排列的 非常混亂,但卻發現前彈力層比角膜基質層(corneal stroma)散射更少的光,因此他
之間都可以保持一定的距離,而且短程有序的排列方式也確實可以從電子顯微鏡 當中發現,直到現在大多數的人也都認為角膜內的膠原纖維的確符合短程有序的 排列方式。
在西元 1990 年,Vaezy 和 Clark[26]利用較現代的傅立葉分析來計算膠原纖維 空間排列的變化,他們藉由傅立葉分析的結果發現角膜內的膠原纖維中心到中心 的平均間距為 59nm,而眼白內的為 285nm,而且透過計算密度漲落 (density fluctuations)也發現角膜內膠原纖維分佈的密度是比眼白內的還要均勻,兩者大約
也會膨脹的不均勻,前面的膠原纖維膨脹的比較大,而後面的纖維則幾乎不變,最 後是當纖維膨脹的同時也改變了排列的方式及膠原纖維之間的間距。在實驗上只 要一次改變超過一個變因就無法判斷究竟是哪一項變因造成實驗結果的不同,因 此這個實驗可以說是沒有任何實質上的意義。
在西元 1998 年,Chakravarti 等人[27]提供一個特殊的方法改變角膜的結構,
他們透過基因突變的方式,可以隨機的讓周圍的膠原纖維結合在一起,形成一個較 大的膠原纖維,但因為是隨機的讓膠原纖維結合,所以纖維的尺寸會變得大小不一,
而且排列方式一樣會被破壞,因此還是無法確定是哪個因素影響角膜的透明性。這 也衍伸出為什麼我們要利用數值模擬的方法來探討角膜與眼白的透明性質,因為 透過模擬的方式我們就能一次只改變一項變因,找出影響透明度的因素。
3.2 研究動機
隨著越來越多闡述角膜透明性的理論如雨後春筍般冒出,但卻沒有足以讓眾 人心服口服的實驗結果來支持這些理論,因此有些專家改用數值模擬的方式來探 討影響角膜透明的因素,因為模擬與實體實驗不同,實體實驗無法一次只改變一個 變因,牽一髮就會動全身,但模擬的模型是人工的,可以隨心所欲地改變結構,因 此數值模擬是最適合解決這個問題的工具之一。過去也有許多專家透過一些散射 模型來模擬,雖然可以比較出各個結構之間的差異,但因為無法有效的模擬出大尺 度的模型,因此無法確認當模型與真實角膜一樣厚時,是否還可以保持透明性,這 時利用我們實驗室的技術,透過時域擬譜法就能有效的完成大尺度的模擬,藉此確 認模擬結果是否與事實相符,再找出影響角膜透明度的主要原因。