根据3D科学谷的市场观察，3D打印技术用于制造医疗假体在过去几年发展迅速。标准化的3D打印钛合金髋臼杯已经通过医疗监管部门审批走向市场；在医生和3D打印企业的合作之下定制化的钛合金胸骨植入物被成功的植入了人体；3D打印可承重的聚合物脊椎骨植入物也顺利商业化…… 3D打印应用在创伤修复方面的应用案例越来越多。
随着3D打印技术的发展，3D打印在制造医疗假体方面的发展已经不仅仅局限在骨科、假耳等应用，根据3D科学谷的市场观察，与传统工艺相比，3D 打印机制造的眼部假体不仅生产时间短，而且新的假体看起来也非常逼真。本期，3D科学谷将结合Fraunhofer德国弗劳恩霍夫研究所在3D打印假眼方面的突破感受未来以来的3D打印技术制造医疗假体商业化趋势。
Steve Verze 于 2021 年 11 月 25 日在伦敦 Moorfields 眼科医院接受了全数字 3D 打印假眼，成为世界上第一位患者。
© 图片由 Mandeep Sagoo 教授提供，他是 Moorfields 眼科医院的眼科顾问专家、Moorfields 眼科医院和伦敦大学学院眼科研究所 NIHR 生物医学研究中心的眼科教授
更快、更逼真
当出于健康原因必须通过手术摘除眼睛时，总是需要眼部假体，例如，由于重伤或危及生命的疾病，如眼癌。此类疾病影响了全球超过 800 万人。几十年来，眼窝的个体测量和假体的制造过程基本保持不变。随后的手工制作、耗时的制造过程导致等待数月，这给患者带来了额外的压力。
算法使未来照进现实
根据3D科学谷的了解，Fraunhofer IGD 开发了许多眼部假体制造技术，这些技术将取代以前纯手工生产的单个假肢。其中，通过Fraunhofer 开发的软件 Cuttlefish: Eye ，使用眼窝的 3D 扫描和健康眼睛的颜色校准照片来创建假眼的 3D 模型。然后使用Fraunhofer 的 Cuttlefish® 3D 打印机驱动程序在多色、多材料 3D 打印机上打印模型。
Cuttlefish: Eye 软件的特别之处是它的算法，Fraunhofer IGD 开发的独特的算法解决方案。Fraunhofer的研究人员与英国公司 Ocupeye Ltd 和世界著名的伦敦 Moorfields 眼科医院密切合作，可通过眼窝扫描创建虚拟模型和健康眼睛的照片。
使用 Tomey Nuremberg 专门开发的设备进行 2.4 秒的非侵入性和非电离扫描，就可以开始为患者预约 3D 假体。该医疗器械是一种用于眼科的光学相干断层扫描仪OCT（Optical Coherence Tomography）。目前，眼窝扫描和健康眼睛的颜色校准图像无缝地以数字方式传输到 Fraunhofer IGD研究所。Tomey 公司优化了光学相干断层扫描的性能，这样可以精确测量远眼的眼窝，并创建健康眼睛的颜色校准照片。
通过软件Cuttlefish：Eye 使用扫描的数据可以在很短的时间内创建了一个3D打印模型。3D打印机由3D 打印机驱动程序 Cuttlefish® 控制，其特点是可以实现颜色的一致性和透明材料的逼真表现。Fraunhofer IGD 的技术可以兼容世界各地许多不同类型的3D打印机。
根据3D科学谷的了解，目前3D假肢的打印由 Lupburger Fit AG 完成，该公司在增材制造方面拥有多年经验，尤其是在医疗技术方面。完成的3D打印假体由 Moorfields 眼科医院经验丰富的眼科医生团队检查和抛光。
新制造过程的每一步都经过严格的质量控制。例如，Cuttlefish: Eye® 软件被认证为 1 类医疗设备。在英国药品和保健品监管局 (MHRA) 批准临床试验之前，用于 3D 打印的材料经过了广泛而彻底的生物相容性测试。大约 50 名患者将被招募进行临床研究，并将接受 3D 打印的眼部假体。合格的临床工作人员将在一年内对患者进行多次检查，以确定假体的质量稳定性。
眼睛假体的3D打印探索由来已久
假眼睛自罗马时代以来就有，走过了漫长的道路，第十六世纪威尼斯有用易碎的玻璃眼睛。今天，定制假体的成本约10000美元到15000美元。这是成型铸造的橡胶并与穿患者的皮肤颜色相近，并需要考虑原来眼睛的颜色，甚至睫毛，医生需要几周的时间才能制作完成。这期间一个相当长的时间没有眼睛。
许多健康保险计划不包括这些假体，根据3D科学谷的市场研究，眼睛假体的3D打印研究由来已久，早在2014年美国科学院眼科公布的研究表示，他们发现眼部修复新工艺，可用于癌症或先天性造成的空洞的眼窝的患者，这样的面部假体不仅低成本，而且只需要几个小时就制作好。
研究人员开发了一种利用面部扫描和三维打印技术注塑成型的橡胶面部假体。通过扫描病人的脸侧形成未损坏的镜像图像以及受损的图像对比，通过渲染可以创建假体，并通过3D打印机制作成型。
打印材料方面，研究团队开发了专有的纳米结构的纳米粘土，与传统的面部假体材料相结合。
在3D科学谷看来，3D打印在医疗领域的应用恰好的映射出3D打印的美好之处，不仅仅为人类创造了更聪明的利用材料和回收材料的方法，还为人类的健康带来了举重若轻的解决方案，让遭遇不幸的人有了更强的信心追求美好。
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