Воздушный шарик с каплей клея, которая высохла, надувается неравномерно: клей тянется иначе, чем резина. Похоже ведёт себя роговица — прозрачная оболочка глаза — после процедур, меняющих её упругость. Инженеры проверили это на свиных глазах. Глаз накачивали жидкостью, поднимая давление до 40 мм ртутного столба (примерно как при сильном зажмуривании), и следили, куда и насколько смещается поверхность.
Съёмку вели с нескольких ракурсов — метод напоминает захват движения в кино, только вместо актёров тысячи точек на роговице. Так получали карту деформаций: где ткань тянется легко, а где сопротивляется. Выяснилось, что после перекрёстного сшивания коллагена (ультрафиолет с рибофлавином) роговица становится заметно жёстче, а после лазерного испарения верхнего слоя — податливее. Разница видна не в среднем по глазу, а в каждой точке отдельно.
Данные с камер загрузили в компьютерную модель. По распределению натяжений она восстанавливает внутренние свойства материала — примерно как по провисанию верёвки можно вычислить её упругость. Модель учитывает, что коллагеновые волокна в роговице идут не хаотично, а преимущественно в двух направлениях, и это создаёт разную жёсткость вдоль и поперёк. Такой подход впервые позволил без разреза и прикосновения оценить, насколько изменилась механика глаза после лечения.
Теперь у офтальмологов появляется инструмент, похожий на настройку музыкального инструмента: можно заранее рассчитать, как лазер или ультрафиолет изменят «звучание» роговицы, и подобрать лечение под конкретного пациента. А значит — меньше неожиданностей после операции и точнее прогноз. Так воздушный шарик с клеем превращается в точную карту упругости живого глаза.
Коллагеновые волокна в роговице уложены слоями, как фанера, и каждый слой повёрнут под своим углом — это придаёт ей прочность и прозрачность одновременно.