Новое исследование раскрывает более быстрый и менее трудоемкий подход к созданию протезов глаз, что знаменует собой значительный шаг вперед по сравнению с традиционными методами, которые оставались неизменными на протяжении десятилетий. Протезы, напечатанные на 3D-принтере, моделируются так, чтобы идеально вписываться в глазницу пользователя и выглядеть максимально реалистично благодаря сканированию другого функционирующего биологического глаза.

Чувство полноты снова

Во всем мире около восьми миллионов человек полагаются на протезы глаз. Хотя эти протезы не столь функциональны, как протезы конечностей, они имеют огромную ценность для пользователей, обеспечивая столь необходимый психологический комфорт.

«Потеря глаза очень тяжела для всех, независимо от того, потеряли ли они глаз из-за травмы, из-за болезни… или если это что-то более срочное. Это тяжело», — говорит Линдси Пронк, окулист из больниц и клиник Университета Айовы, которая не участвовала в текущем исследовании.

«Это не просто потеря восприятия глубины; это потеря самоуважения и уверенности в себе. Лучшая часть моей работы — помогать людям вернуться к жизни, чтобы они не думали об этом».

Спрос на глазные протезы высок, и эта потребность уходит корнями в древность. Самый старый искусственный глаз был найден запертым в черепе в Иране и датируется периодом между 3000 и 2900 годами до нашей эры.

Изготовление глазного протеза: традиционно дорого и трудоемко

Первым шагом в создании протеза является изготовление слепка той области, где будет установлен протез. Для больших участков лица используется комбинация силикона и альгината. Альгинат, также широко используемый в стоматологии, специально используется для создания слепков области глаз. Его можно узнать по розовому или голубому цвету.

Чтобы точно воспроизвести глаз, альгинатную смесь разбавляют сильнее, чем обычно в стоматологии. На глаз пациента накладывают оттискную ложку, напоминающую небольшую перевернутую футболку для гольфа. Затем жидкий альгинат аккуратно наносят на поверхность глаза, чтобы сформировать форму. Этот процесс может быть довольно неудобным, почти как протирание наждачной бумагой открытого глаза, и для достижения правильной формы может потребоваться несколько попыток.

После получения слепка назначаются несколько посещений для доработки восковой модели глаза. Эта модель тщательно вылеплена и отрегулирована таким образом, чтобы глазной протез выглядел естественно и соответствовал взгляду пациента. Наконец, из акрила изготавливается постоянная версия протеза глаза, который затем тщательно окрашивается в соответствии с цветом другого глаза пациента.

Этот традиционный многоэтапный процесс изготовления индивидуального глазного протеза чрезвычайно кропотлив и дорог. Обычно для этого требуется более восьми часов кропотливого, квалифицированного ручного труда. Данную услугу предлагают не многие клиники, несмотря на достаточно высокий спрос. Более того, глазные протезы часто бывают нестабильного качества.

Прыжок к инновациям

Иоганн Рейнхард и его команда исследователей из Института исследований компьютерной графики Фраунгофера в Германии стали пионерами цифрового процесса, который значительно сокращает время и трудозатраты, необходимые для производства глазных протезов. Они использовали устройство оптической когерентной томографии (ОКТ) для сканирования глазниц и здоровых глаз десяти пациентов. Этот подход автоматически формирует протез так, чтобы он идеально соответствовал глазнице пациента.

Что выделяется, так это использование цветных изображений для создания текстурированных 3D-моделей, которые затем воплощаются в жизнь с помощью 3D-принтера, работающего с разными материалами, в ярком полноцветном режиме. Время печати одного протеза составляет всего около 90 минут. А изготовление 100 протезов одновременно на конвейере занимает 10 часов. Полученные искусственные глаза точно имитируют цвет, размер и структуру естественного глаза, особенно радужную оболочку и склеру, с минимальными корректировками, необходимыми окулисту после печати. Протез биосовместим.

Этот метод цифрового производства обеспечивает как минимум пятикратное сокращение трудозатрат по сравнению с традиционными методами, предлагая более стандартизированный и воспроизводимый результат. Это также может расширить доступность глазных протезов для пациентов, которые ранее считались неприемлемыми, например детей. В настоящее время около 80% тех, кто нуждается в глазном протезе, могут получить пользу от этого цифрового подхода, хотя проблемы остаются для людей с особенно сложной формой глазницы или особыми заболеваниями глаз.

В настоящее время протезы проходят клиническое исследование в офтальмологической больнице Мурфилдс NHS Foundation Trust.

Процедура была подробно описана в новом исследовании, опубликованном в Природные коммуникации .