Разработиха техника за 3D отпечатване на очни протези

Акценти

Екип от специалисти по биомедицина и офталмология от няколко европейски институции, работещи с експерти по компютърна графика, разработи техника за 3D отпечатване на очни протези (изкуствени очи), която е по-бърза, по-точна и значително по-евтина от конвенционалните техники. Статия с подробности за иновативната технология е публикувана в списанието Nature Communications.

Приблизително 0,1% от световното население използва очни протези поради загуба на зрение или вродени дефекти. Рехабилитацията след загуба на око или обезболяваща операция е важна за психологическото благополучие на пациентите. Всички компоненти, които трябва да бъдат разгледани, са подмяна на орбитален обем, навременно производство на протези след зарастването на очната кухина, приемлив комфорт и движения.

През последните години адитивното производство в офталмологията привлича значително внимание, като най-голям интерес има при разработването на очни протези. Освен формата и свойствата на материала, които са решаващи елементи, външният вид играе ключова роля в приемането на очните протези от пациентите.

Създаване на изкуствено око – продължителен и труден процес

Настоящият процес за създаване на очни протези включва оформяне на малко количество полиметилметакрилат във формата на очна ябълка – формата се определя с помощта на матрица за очи. След като бъде изработено, окото се боядисва и полира.

>>> Проба и нагласяне на изкуствено око

Предварително произведените стандартни очи са подбрани така, че да са подходящи за по-голям брой хора, докато персонализираните очни протези се произвеждат специално, за да съответстват на формата на очната кухина на пациента и да приличат максимално на здравото око. Текущото производство на персонализирани очни протези е занаятчийски и висококвалифициран ръчен процес, изискващ години обучение.

Целият процес отнема приблизително осем часа и може да бъде много скъп. Освен това не са изключени грешки – както в процеса на оформяне, така и при моделирането. Лошо изработеното изкуствено око може да доведе до дискомфорт или неестествен външен вид. Всичко това провокира изследователския екип да приложи 3D печат към процеса, което значително го подобрява.

3D отпечатване на изкуствени очни ябълки

Работата на международния екип включва първо намиране на подходящ материал за използване като субстрат за принтер. Съединението, върху което се спират специалистите, е подобно на полиметилметакрилата (акрилова смола).

За сканиране на празната очна кухина е използвана кохерентна томография, като резултатите от изследването са въведени в приложение, използващо компютърно моделиране. С него се представя по-точно както очната кухина, така и начина, по който новата очна ябълка ще взаимодейства с клепачите на пациента.

На базата на събраните данни специален софтуер за проектиране автоматично определя подходящата форма на протезата и използва цветно изображение, за да генерира 3D модел*, който след това се произвежда с многоцветен 3D принтер. След отпечатването изкуственото око се полира във вана, измива в ултразвукова вана и тества за изчисляване на риска за потребителите.

За да оцени безопасността и ефикасността на очните протези, отпечатани с 3D принтер, екипът създава 10 пробни изкуствени очни ябълки и ги предоставя на 10 пациенти. След пробния период, осем от участниците споделят, че са много доволни от протезите, докато останалите двама съобщават, че не им пасват съвсем точно.

Въпреки че е необходима още работа, изследователският екип е уверен, че е открил по-добър начин за производство на очни протези.

*Reinhard Johann et al. Automatic data-driven design and 3D printing of custom ocular prostheses. Nature Communications. 2024.