3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要性日益凸顯，尤其在眼科領(lǐng)域。

圖片來(lái)源：賽納數(shù)字醫(yī)療

根據(jù)Additive Manufacturing Research最近發(fā)布的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告，到2034年，3D打印醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2023年的45億美元（約合325億人民幣）擴(kuò)大到165億美元（約合1192億人民幣），復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到12%，表明該技術(shù)正在快速進(jìn)步。本周我們特別關(guān)注3D打印在眼科領(lǐng)域的多種應(yīng)用，包括各種植入物、儀器、創(chuàng)新項(xiàng)目以及隱形眼鏡，探討3D打印如何變革眼科醫(yī)療，并為患者和醫(yī)生帶來(lái)諸多益處。

3D打印義眼

全球約有800萬(wàn)人佩戴義眼，對(duì)于眼睛缺失或畸形的患者，合適的定制義眼對(duì)其生理和心理康復(fù)至關(guān)重要。但目前生產(chǎn)定制義眼的工藝非常耗時(shí)，而且需要技藝高超的工人為每位患者手工制作。

德國(guó)弗勞恩霍夫計(jì)算機(jī)圖形研究所開(kāi)發(fā)了一種基于人工智能的3D打印義眼方法。該技術(shù)大幅提高了義眼生產(chǎn)效率，只需90分鐘即可完成一個(gè)完整的義眼，比傳統(tǒng)方法節(jié)省80%的時(shí)間。

該方法通過(guò)掃描功能性眼球進(jìn)行建模，確保義眼與患者的眼窩完美貼合，然后利用多材料3D打印機(jī)打印出有紋理的3D彩色模型。2021年11月，英國(guó)莫菲爾德眼科醫(yī)院的一名患者佩戴3D打印義眼回家，成為全球第一個(gè)獲得3D打印義眼的人。

3D打印角膜

隨著人口老齡化，健康問(wèn)題日益增加，其中角膜變形是常見(jiàn)問(wèn)題之一，通常通過(guò)捐獻(xiàn)角膜進(jìn)行手術(shù)治療。然而，捐贈(zèng)角膜稀缺且存在高排斥風(fēng)險(xiǎn)。為此，卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)與Carl Zeiss Meditec AG和Evonik Healthcare合作，開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的3D打印角膜解決方案。

研究團(tuán)隊(duì)利用生物墨水（由患者的干細(xì)胞和化學(xué)改性的膠原纖維組成），通過(guò)激光3D打印技術(shù)在手術(shù)過(guò)程中打印個(gè)性化角膜。這種方法不僅避免了尋找捐贈(zèng)者的挑戰(zhàn)和排斥風(fēng)險(xiǎn)，還提供了更高的精度和功能性，有助于恢復(fù)患者的視力?。

VisioPrinTech技術(shù)的開(kāi)發(fā)獲得了2024年NEULAND創(chuàng)新大賽的創(chuàng)意獎(jiǎng)。這項(xiàng)技術(shù)將患者自身的干細(xì)胞與化學(xué)改性的膠原纖維結(jié)合，通過(guò)激光精準(zhǔn)定位打印透明且功能性強(qiáng)的角膜，極大地降低了排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)?。此外，這一突破性方法正在進(jìn)行小規(guī)模的生產(chǎn)和測(cè)試，未來(lái)有望進(jìn)一步推廣?

3D打印眼組織

美國(guó)國(guó)家眼科研究所(NEI)的科學(xué)家利用患者干細(xì)胞和3D生物打印技術(shù)生產(chǎn)眼組織，以增加對(duì)導(dǎo)致失明疾病機(jī)制的了解。研究小組打印了構(gòu)成眼睛外血視網(wǎng)膜屏障的細(xì)胞組合，該屏障支持感光的視網(wǎng)膜光感受器。這項(xiàng)技術(shù)提供了使用患者來(lái)源組織研究退行性視網(wǎng)膜疾病的可能性，例如年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)。

由于缺乏生理相關(guān)的人體模型，AMD的起始和進(jìn)展機(jī)制仍不清楚。3D打印組織分析及基因和功能測(cè)試表明，打印組織的外觀和行為與人類外血視網(wǎng)膜屏障相似。這項(xiàng)研究將進(jìn)一步推進(jìn)，對(duì)疾病起源的理解，并專門(mén)測(cè)試預(yù)防療法。

3D打印隱形眼鏡

東英吉利大學(xué)的研究人員最近在眼部設(shè)備技術(shù)方面取得了重大突破。他們開(kāi)發(fā)了一種新型3D打印樹(shù)脂，用于制造眼部植入物，這是屈光和白內(nèi)障手術(shù)中的關(guān)鍵要素。開(kāi)發(fā)的人工晶狀體(IOL)可輕松安全地植入囊袋中。

這種打印的晶狀體可根據(jù)每個(gè)患者的眼睛形狀和視覺(jué)需求進(jìn)行定制，從而提高視力矯正效果和舒適度。雖然這些晶狀體仍在開(kāi)發(fā)中，但研究人員聲稱它們也可用于矯正近視、遠(yuǎn)視和老花眼等屈光缺陷。

3D打印眼鏡鏡框

哈利法大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種可以治療色覺(jué)障礙的3D打印眼鏡。這些眼鏡的鏡框由MSLA 3D打印技術(shù)制造，內(nèi)裝有有色鏡片，可以過(guò)濾掉不需要的波長(zhǎng)，同時(shí)允許其余的可見(jiàn)光譜通過(guò)。

研究人員使用SOLIDWORKS設(shè)計(jì)原型后，在Prusa SL1S上用ASIGA DentaClear和Gray樹(shù)脂打印了原型，每層的打印時(shí)間為6秒，厚度為25微米。據(jù)該團(tuán)隊(duì)介紹，這些3D打印鏡框提供了一種比目前商用眼鏡更具可定制性且更有效的替代品。

3D打印定制鏡片

北京同仁醫(yī)院視光中心副主任宋紅欣博士正在利用3D打印技術(shù)制作“自由曲面”定制鏡片，特別適合治療圓錐角膜。這一設(shè)計(jì)靈感來(lái)自NASA自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，用于校正地球大氣層扭曲以改善望遠(yuǎn)鏡圖像質(zhì)量。

宋博士的3D打印鏡片根據(jù)每名患者的角膜形狀量身定制，通過(guò)噴射液體一層層打印，形成完全吻合個(gè)體角膜形狀的鏡片，能夠有效穩(wěn)定患者視力。目前，宋紅欣博士已初步實(shí)現(xiàn)自由曲面鏡片的高精度制造。

綜上所述，3D打印技術(shù)在眼科領(lǐng)域的應(yīng)用展現(xiàn)了其巨大的潛力和廣泛的前景。從3D打印義眼、角膜到智能隱形眼鏡，這些創(chuàng)新不僅提高了治療的精準(zhǔn)度和個(gè)性化，還大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間和成本。在醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的背景下，3D打印技術(shù)無(wú)疑將繼續(xù)推動(dòng)眼科醫(yī)療的發(fā)展，為患者提供更加有效和個(gè)性化的治療方案。

3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要性日益凸顯，尤其在眼科領(lǐng)域。

圖片來(lái)源：賽納數(shù)字醫(yī)療

根據(jù)Additive Manufacturing Research最近發(fā)布的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告，到2034年，3D打印醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2023年的45億美元（約合325億人民幣）擴(kuò)大到165億美元（約合1192億人民幣），復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到12%，表明該技術(shù)正在快速進(jìn)步。本周我們特別關(guān)注3D打印在眼科領(lǐng)域的多種應(yīng)用，包括各種植入物、儀器、創(chuàng)新項(xiàng)目以及隱形眼鏡，探討3D打印如何變革眼科醫(yī)療，并為患者和醫(yī)生帶來(lái)諸多益處。

3D打印義眼

全球約有800萬(wàn)人佩戴義眼，對(duì)于眼睛缺失或畸形的患者，合適的定制義眼對(duì)其生理和心理康復(fù)至關(guān)重要。但目前生產(chǎn)定制義眼的工藝非常耗時(shí)，而且需要技藝高超的工人為每位患者手工制作。

德國(guó)弗勞恩霍夫計(jì)算機(jī)圖形研究所開(kāi)發(fā)了一種基于人工智能的3D打印義眼方法。該技術(shù)大幅提高了義眼生產(chǎn)效率，只需90分鐘即可完成一個(gè)完整的義眼，比傳統(tǒng)方法節(jié)省80%的時(shí)間。

該方法通過(guò)掃描功能性眼球進(jìn)行建模，確保義眼與患者的眼窩完美貼合，然后利用多材料3D打印機(jī)打印出有紋理的3D彩色模型。2021年11月，英國(guó)莫菲爾德眼科醫(yī)院的一名患者佩戴3D打印義眼回家，成為全球第一個(gè)獲得3D打印義眼的人。

3D打印角膜

隨著人口老齡化，健康問(wèn)題日益增加，其中角膜變形是常見(jiàn)問(wèn)題之一，通常通過(guò)捐獻(xiàn)角膜進(jìn)行手術(shù)治療。然而，捐贈(zèng)角膜稀缺且存在高排斥風(fēng)險(xiǎn)。為此，卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)與Carl Zeiss Meditec AG和Evonik Healthcare合作，開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的3D打印角膜解決方案。

研究團(tuán)隊(duì)利用生物墨水（由患者的干細(xì)胞和化學(xué)改性的膠原纖維組成），通過(guò)激光3D打印技術(shù)在手術(shù)過(guò)程中打印個(gè)性化角膜。這種方法不僅避免了尋找捐贈(zèng)者的挑戰(zhàn)和排斥風(fēng)險(xiǎn)，還提供了更高的精度和功能性，有助于恢復(fù)患者的視力?。

VisioPrinTech技術(shù)的開(kāi)發(fā)獲得了2024年NEULAND創(chuàng)新大賽的創(chuàng)意獎(jiǎng)。這項(xiàng)技術(shù)將患者自身的干細(xì)胞與化學(xué)改性的膠原纖維結(jié)合，通過(guò)激光精準(zhǔn)定位打印透明且功能性強(qiáng)的角膜，極大地降低了排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)?。此外，這一突破性方法正在進(jìn)行小規(guī)模的生產(chǎn)和測(cè)試，未來(lái)有望進(jìn)一步推廣?

3D打印眼組織

美國(guó)國(guó)家眼科研究所(NEI)的科學(xué)家利用患者干細(xì)胞和3D生物打印技術(shù)生產(chǎn)眼組織，以增加對(duì)導(dǎo)致失明疾病機(jī)制的了解。研究小組打印了構(gòu)成眼睛外血視網(wǎng)膜屏障的細(xì)胞組合，該屏障支持感光的視網(wǎng)膜光感受器。這項(xiàng)技術(shù)提供了使用患者來(lái)源組織研究退行性視網(wǎng)膜疾病的可能性，例如年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)。

由于缺乏生理相關(guān)的人體模型，AMD的起始和進(jìn)展機(jī)制仍不清楚。3D打印組織分析及基因和功能測(cè)試表明，打印組織的外觀和行為與人類外血視網(wǎng)膜屏障相似。這項(xiàng)研究將進(jìn)一步推進(jìn)，對(duì)疾病起源的理解，并專門(mén)測(cè)試預(yù)防療法。

3D打印隱形眼鏡

東英吉利大學(xué)的研究人員最近在眼部設(shè)備技術(shù)方面取得了重大突破。他們開(kāi)發(fā)了一種新型3D打印樹(shù)脂，用于制造眼部植入物，這是屈光和白內(nèi)障手術(shù)中的關(guān)鍵要素。開(kāi)發(fā)的人工晶狀體(IOL)可輕松安全地植入囊袋中。

這種打印的晶狀體可根據(jù)每個(gè)患者的眼睛形狀和視覺(jué)需求進(jìn)行定制，從而提高視力矯正效果和舒適度。雖然這些晶狀體仍在開(kāi)發(fā)中，但研究人員聲稱它們也可用于矯正近視、遠(yuǎn)視和老花眼等屈光缺陷。

3D打印眼鏡鏡框

哈利法大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種可以治療色覺(jué)障礙的3D打印眼鏡。這些眼鏡的鏡框由MSLA 3D打印技術(shù)制造，內(nèi)裝有有色鏡片，可以過(guò)濾掉不需要的波長(zhǎng)，同時(shí)允許其余的可見(jiàn)光譜通過(guò)。

研究人員使用SOLIDWORKS設(shè)計(jì)原型后，在Prusa SL1S上用ASIGA DentaClear和Gray樹(shù)脂打印了原型，每層的打印時(shí)間為6秒，厚度為25微米。據(jù)該團(tuán)隊(duì)介紹，這些3D打印鏡框提供了一種比目前商用眼鏡更具可定制性且更有效的替代品。

3D打印定制鏡片

北京同仁醫(yī)院視光中心副主任宋紅欣博士正在利用3D打印技術(shù)制作“自由曲面”定制鏡片，特別適合治療圓錐角膜。這一設(shè)計(jì)靈感來(lái)自NASA自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，用于校正地球大氣層扭曲以改善望遠(yuǎn)鏡圖像質(zhì)量。

宋博士的3D打印鏡片根據(jù)每名患者的角膜形狀量身定制，通過(guò)噴射液體一層層打印，形成完全吻合個(gè)體角膜形狀的鏡片，能夠有效穩(wěn)定患者視力。目前，宋紅欣博士已初步實(shí)現(xiàn)自由曲面鏡片的高精度制造。

綜上所述，3D打印技術(shù)在眼科領(lǐng)域的應(yīng)用展現(xiàn)了其巨大的潛力和廣泛的前景。從3D打印義眼、角膜到智能隱形眼鏡，這些創(chuàng)新不僅提高了治療的精準(zhǔn)度和個(gè)性化，還大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間和成本。在醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的背景下，3D打印技術(shù)無(wú)疑將繼續(xù)推動(dòng)眼科醫(yī)療的發(fā)展，為患者提供更加有效和個(gè)性化的治療方案。