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定制3D打印眼部假肢:通过半自动化制造工艺

发布时间:2019-03-26

在上一篇文章中,我们提到了来自韩国Severance医院的团队在眼部假肢上的工作。在Yoon Jin-sook教授的带领下,与人造眼镜制造商Baik Seung-woon合作,该团队使用3D打印技术创造了一个人造眼睛。最近该项目的研究已经发布,它详细解释了他们是如何做到的,这就是这篇文章的原因。


失去的眼睛可能会给人们带来一些身体和心理上的后果。它减少了观察能力的一半,并且还显着改变了人的外观。


如今,从失落的眼睛中恢复视力是不可能的,但假眼可以改善人的方面。 在义眼的形式使用定制的假肢装置osmetic康复有助于提升生活的品质的个人。


尹教授说,

我们的团队计划通过高质量的人工眼睛和可以增加患者访问的网络提供一流的公共卫生服务。


患者眼球窝和3D打印输出的三维模型


创建3D打印定制眼球的第一步是获得目标患者眼窝的印象,以确定假体的形状和大小。一旦模具被取出,就必须创建模型的高分辨率图像并对文件进行数字校正。


直接来自摘要:

在这项研究中,我们使用了光强度3D扫描仪(Cara Scan 3.2,Kulzer Inc.,Germany),它反射来自物体表面的激光束,以获得3D模型数据。


所得到的图像可能包含噪声和伪影,不可避免地必须将其去除以产生3D模型。这是使用图形编辑软件ZBrush 4R7(Pixologic Inc.,Los Angeles,CA,USA)来消除扭曲网格的内部和外部噪声并使用修复向导功能校正伪像。此外,该软件用于平滑印模模型的表面。


一旦STL文件准备就绪,就可以对其进行3D打印.Severance团队使用的聚合物是一种生物相容性光聚合物树脂(FotoTec DLP.A,Dreve Inc.)作为基础材料。


在评估材料的细胞毒性后,根据ISO 10993-5建议评估最终产品的细胞毒性。


韩国团队使用的3D打印机是Carima DS131。它是一种数字光处理(DLP)3D打印机,在X-Y平面上具有50-μm分辨率。Z轴,即层厚度,可以以25μm的增量设置。它是一种通常用于牙科解决方案的高分辨率3D打印机。


为了产生真实感,使用升华转移技术在3D打印的眼假体上打印虹膜和血管的图像。对于该技术,在转印纸上用生物相容性油墨印刷所需图案。准备好后,眼用假体的输出打印有染料 - 升华转移系统。


将虹膜和血管印刷到印刷的眼用假体上(a)使用裂隙灯拍摄对侧正常眼睛。(b)为印刷而改良的对侧正常眼睛的图像。(c)转移到3D打印的眼部假体的虹膜和血管的图像。


最后,眼科医生对3D打印的眼用假体施加透明以完成制造过程。


与3D打印制造过程所需的8小时相比,传统流程需要大约10个小时的时间。如果我们看一下数字,这并没有太大的区别。但是,必须考虑到使用3D打印时,手工劳动量从10减少到3小时。 


所提出的方法减少了制造定制的眼部假体所需的时间和技能,并且有望使患者更容易获得高质量的定制眼部假体。 现在,制作眼球的工艺被认为是一种艺术作品,在手工劳动中消耗大量时间并且需要高技能的专业人员。假眼的半自动化制造大大减少了手工劳动量和对技术专业知识的需求。


虽然,这种技术也需要技术以及用于3D图形和建模的软件,这在以前是不需要的。考虑到所有因素,  3D打印应该使得眼部假体更加经济实惠。


使用3D打印和表面打印制造的定制眼假体的最终输出。


此外,当片断丢失或损坏时,当需要更换眼球时,可以认为将3D打印用于此目的是一种改进。因为可以存储患者的数据,所以不必重复整个过程,只需打印即可。虽然重要的是要提到,眼窝的空间可能会因年龄或体重变化而改变生活。现有的眼球修复体的一个重要特征,无论是由玻璃还是合成材料制成,都能够在必要时进行重塑,以满足患者不断变化的需求。


因此,总之,为此目的使用3D打印制造方法的优点是缩短制作定制眼球假体所需的时间和技能。它可以减少等待时间以获得假眼,并通过减少熟练的专业人员的时间使其更便宜。令人兴奋的是,它可以为发展中国家带来什么,那里没有很多专门从事制眼的工匠。


到目前为止,该研究一直专注于3D打印原型和制造工艺的开发。它不包括人体试验,因此,没有测量佩戴制造的眼假体时的美容效果和患者的舒适度。



证明研究结果价值的

下一步是对所提出的方法进行临床试验。

希望在不久的将来,

我们可以为您带来这些试验的积极成果。

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