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林中天教授主要研究興趣在眼科疾病，尤其是有助於改善動物眼睛健康及移除動物眼睛病痛的研究。包括基礎科學研究及臨床研究兩大類：
1.
基礎科學研究
a.
建立急性青光眼、慢性青光眼之視網膜缺血再慣流傷害的大鼠模式，並研究投予不同神經保護藥物(neuroprotective
drugs)之神經保護療效。
b.
和台大醫學院眼角膜實驗室合作研究，分析眼角膜各層細胞癒合的影響及促進因子，包括藥物(如青光眼藥、消炎藥等)及血清對眼角膜細胞癒合、細胞凋亡及眼角膜內皮離子幫浦活性影響之研究等。
c.
自2006年起建立糖尿病之動物模式，投予糖尿病動物中草藥，再每週作眼科檢查，研究中草藥對糖尿病性白內障及視網膜病變的功效及機轉。
d.
視網膜退化症之基因治療及神經保護藥物治療
e.
視網膜、神經保護藥物之保護效力篩選
2.
臨床研究
小動物眼科研究室致力於動物眼科疾病之臨床診療方法精進及研發，將國外獸醫眼科專科醫師最先進之眼科疾病診療技術應用於國內動物眼科診療，以協助改善動物的眼睛健康及視力、移除動物的眼睛病痛。以下簡述臨床研究興趣及成果，例如：
a.
自1999年於國內首先發展並使用先進之小切口動物白內障手術技術，利用最新之超音波晶體乳化儀系統(phacoemulsification
cataract surgery system)作為例行治療動物白內障之手術方法。
b.
研發數種精密眼科顯微手術技術，以治療動物具其他併發症白內障、高難度白內障或複雜白內障之患眼，尤其在犬白內障。
c.
研究分析動物白內障惡化導致的多種眼睛併發症。
d.
研究追蹤動物白內障手術併發症的好發因素。
e.
研究分析白內障患犬視網膜功能退化之情況。
f.
研究追蹤動物白內障手術後之水晶體後囊混濁情況。
g.
研發犬貓眼角膜創傷及深層潰瘍之治療:發展治療動物嚴重角膜創傷、潰瘍及穿孔破裂之各種手術技術。另外以tissue
engineering純化之生物再生膜(Bio-regenerative
materials)來修補穿孔眼角膜，開創眼角膜修復手術之新療法。以治療性高透氧性隱形眼鏡治療不癒合犬貓眼角膜潰瘍。
h. 多年前成功發展成功率高之動物人工義眼植入手術，造福許多頑固或末期青光眼動物病患。
i.
成功發展動物雷射眼科手術，為動物早期青光眼手術副作用最小之療法之一。
j.
利用視網膜電波圖及眼底鏡分析視覺障礙犬及白內障犬之視網膜功能。
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犬貓角膜創傷及深層潰瘍之治療:發展治療動物嚴重角膜創傷、潰瘍及穿孔破裂之各種手術技術，目前已發展出數種利用結膜瓣移植修補角膜創傷穿孔及深層潰瘍之技術，治療效果良好