コンピュータ生成、3Dプリントされた人工眼球の品質に感銘

April, 18, 2024, Darmstadt--ヨーロッパの何十万人もの人々に、3Dプリントプロセスを使用して再現性のある高品質で手作業を減らして製造できる人工眼球の登場により、新たな希望が与えられた。FraunhoferIGDは、必要なソフトウェアとプリンタドライバを提供することで、眼科医を支援している。すでに200人以上の患者がこの新技術の恩恵を受けている。
研究チームは、これまでの方法論と結果を論文として発表し、査読付き学術誌「Nature Communications」に掲載され、現在、すべての関係者が閲覧できるようになっている。

FraunhoferIGDコンピュータグラフィックス研究所の研究チームは、2021年に初めてその技術を公開した。それ以来、3Dプリンティングは、ロンドンの有名なMoorfields Eye Hospitalの人工眼球製造に革命をもたらした。「最適に適合された義眼は、罹患した人々の生活の質を大幅に向上させることができる」と、3Dプリンティング技術コンピテンスセンタ副部長、Johann Reinhardは説明している。Fraunhoferチームが開発したデータ駆動型の設計と3Dプリンティングプロセスにより、人工眼球は患者の健常眼に完璧にマッチするだけでなく、空っぽの眼窩にも完璧にフィットする。FraunhoferIGDのCuttlefish:EyeソフトウェアとCuttlefishプリンタドライバにより、眼科医はこの技術を使用することができる。このソフトウェアは、UKですでに医療機器として承認されており、近い将来、ヨーロッパ本土でデビューする予定である。

人工眼球は、患者と眼科医の両方に好印象
学術論文は、Cuttlefish:Eyeソフトウェアの背後にある技術と、それを使用して作成された人工眼球の品質について説明している。この目的のために、研究チームは、10人の患者のサンプルで人工眼球の外観と形状の両方を調べた。外観基準には、虹彩と瞳孔のサイズと色、および強膜のテクスチャリングが含まれていた。患者を治療する眼科医は、これらの点を優れていると評価した。「患者は、3Dプリントされた人工眼球を『人生を変える』と表現している」(Reinhard)。形状基準に関しては、10例の分析により、人工眼球が適している患者とそうでない患者のタイプが明確になった。必要な調整と、最終的な視線の方向と人工眼球の可動性が考慮された。

3Dプリンティングの自動化は、高品質と生産時間の短縮という2つの利点を一貫してもたらす。眼科医からの入力が減るため、手作業の大幅な削減につながる。量にもよるが、この削減は最大で5倍になる。「しかし、もっと重要なことは、より多くの患者を治療し、新しい人工眼球の待ち時間を短縮できることである」(Reinhard)。人工眼は通常、重傷や病気の後に必要になる。ヨーロッパでは、約75万人が影響を受けている。

穏やかな手順
デジタル測定と製造プロセスは、患者にとっても特に痛みがない。光干渉断層撮影法(OCT)は、眼窩と健康な眼の両方のスキャンを作成するために使用され、内蔵カメラは色校正された画像を提供する。眼窩の従来のアルギン酸塩印象はもはや必要ない。コウイカ:Eyeは、統計的形状モデルを使用して最適な人工器官形状を予測し、眼窩表面の不完全な情報にもかかわらず、これを実施できる。わずか数分で、OCTデータを使用して、健康な眼に厳密に一致する人工眼球の3Dモデルを計算する。生産は、Cuttlefish 3Dプリンタドライバによって制御されるマルチマテリアル3Dプリンタで行われる。プロテーゼはOcupeye Ltd.が製造・販売している。

研究チームは現在、カラー3Dプリンティングの分野における専門知識と、Cuttlefish:Eyeでの経験を他の分野にも移転している。将来的には、歯科修復物や顔面補綴物もソフトウェアを使用して設計され、Cuttlefishプリンタドライバで製造される予定である。