Principais coisas a saber:
- Personalização é a chave: Cada prótese ocular deve ser adaptada individualmente para se ajustar ao formato e aparência exclusivos da cavidade ocular do paciente, melhorando a funcionalidade e a estética.
- Avanços tecnológicos: Integrações recentes, como a Tomografia de Coerência Óptica (OCT), melhoraram significativamente o processo de design, permitindo replicações altamente precisas da topografia e coloração do olho.
- Impressão 3D: A fabricação aditiva trouxe melhorias significativas na produção de próteses oculares, oferecendo qualidade mais consistente e possibilidade de designs complexos e customizáveis.
- Validação clínica: Estudos, incluindo aqueles conduzidos pelo Moorfields Eye Hospital NHS Foundation Trust, confirmaram a eficácia das próteses projetadas digitalmente na melhoria da qualidade de vida dos pacientes.
A perda de um olho ou danos graves a um olho pode levar à necessidade de uma prótese ocular. Tecnicamente conhecida como prótese ocular, cerca de 0.1% da população mundial usa hoje uma prótese ocular. Há muitas maneiras pelas quais os olhos podem ser danificados, desde traumas até olhos cegos e dolorosos e tumores oculares que não podem ser tratados. A diferença na estrutura ocular de cada pessoa significa que cada prótese ocular precisa ser personalizada para o paciente. Danos aos olhos levam a uma diferença visível na aparência de uma pessoa, portanto, embora uma prótese não adicione nenhuma função visível/restaure a função ocular, ela pode trazer tranquilidade aos pacientes, pois seus novos olhos proporcionam benefícios estéticos.
As próteses oculares são usadas sobre a conjuntiva do olho e seguradas pela pálpebra. A movimentação do implante é possível devido à ação dos músculos extraoculares. A prótese precisa atender a uma série de requisitos, incluindo a substituição do volume orbital do olho e o fornecimento de um nível aceitável de conforto ao paciente. A prótese também precisa ser feita antes da cicatrização da órbita ocular.
Compreendendo os implantes orbitais e os olhos protéticos
Em casos de enucleação ou evisceração – onde um olho é removido devido a dano ou doença – um implante orbital é frequentemente usado como base dentro da cavidade ocular. Este implante é cuidadosamente fixado aos músculos oculares e projetado para ser coberto pela conjuntiva, servindo como uma base estável para a prótese ocular. A própria prótese é posicionada entre as pálpebras e sobre o implante, permitindo a movimentação natural. Esta mobilidade deve-se principalmente à ligeira fricção entre o olho protético e a superfície lisa do implante orbital, o que ajuda a imitar o movimento natural de um olho, proporcionando não só restauração cosmética, mas também algum grau de normalidade funcional.
Avanços em próteses oculares
Uma mudança significativa foi observada com a integração da Tomografia de Coerência Óptica (OCT) no desenho de próteses oculares. Esse tecnologia ajuda a capturar com precisão a topografia da cavidade ocular e a coloração detalhada do olho existente, o que garante que o olho protético corresponda o mais fielmente possível à aparência original do paciente. Este avanço tecnológico suporta necessidades estéticas e funcionais, garantindo um elevado grau de personalização.
A natureza personalizada das próteses oculares significa que existem apenas alguns processos disponíveis para a sua fabricação, uma vez que a prótese precisa corresponder ao formato da cavidade ocular e à aparência do olho do paciente. Embora existam olhos protéticos disponíveis, os personalizados são atualmente produzidos por ocularistas altamente qualificados. Como esses processos dependem da experiência humana, a qualidade da prótese depende da habilidade do ocularista, portanto a qualidade da prótese pode variar de ocular para ocularista.
Desenvolvimentos recentes mostraram o uso de processos de design automatizados e baseados em dados na criação de próteses oculares. Esses métodos utilizam técnicas avançadas de imagem para produzir um modelo digital da prótese que se ajusta perfeitamente à cavidade ocular do paciente, reduzindo significativamente a variabilidade observada no trabalho manual e aumentando a eficácia funcional da prótese.
Busca-se ser capaz de digitalizar e tornar o processo possível com máquinas, mantendo ao mesmo tempo a capacidade de ter um alto grau de customização. É aqui que De produção de aditivos pode entrar porque oferece um alto grau de liberdade de design e pode criar peças complexas e personalizáveis. O uso da manufatura aditiva tem crescido no setor médico e muitas peças fabricadas hoje são biocompatíveis e adequadas para uso clínico. Existem muitos implantes dispositivos médicos que foram criadas com manufatura aditiva, e as próteses oculares são uma das áreas mais recentes a obter o impressão 3D tratamento.
O uso de tecnologias de impressão 3D coloridas não apenas agiliza o processo de fabricação, mas também melhora os resultados cosméticos e funcionais das próteses oculares. Ao empregar uma abordagem de impressão multimaterial, as próteses agora podem apresentar gradientes de textura realistas e transições de cores que imitam a aparência natural do olho humano, melhorando a integração da prótese e a confiança do usuário.
Abordagens atuais para próteses oculares
Tal como está, os métodos de fabricação atuais utilizam artesãos que criam próteses personalizadas através de trabalho manual qualificado. O material comum de escolha para próteses artesanais é o polimetilmetacrilato (PMMA). Este processo exige que o oftalmologista faça uma impressão de alginato da órbita ocular do paciente para moldar uma forma de cera que se encaixe na órbita. A íris é então pintada em um disco plano e incorporada na cera ao lado de uma unidade de córnea transparente de PMMA. Esse processo leva cerca de 2 horas com o paciente na clínica, e o modelo de cera também precisa ser curado por 6 horas. Após a polimerização, a prótese é polida e nesta fase são feitos quaisquer ajustes de formato. Todo o processo leva mais de 8 horas de trabalho manual para confeccionar uma prótese com diversos graus de qualidade e compatibilidade com o paciente.
Outro método menos comumente usado é o sopro de vidro criolita branco e vidros coloridos para criar a íris e as veias. Essa prótese é feita manipulando o vidro aquecido, mas o ajuste e a aparência da prótese são avaliados após seu resfriamento. O resultado é que a prótese parece mais realista do que uma prótese de PMMA, mas não pode ser ajustada para caber na cavidade ocular do paciente depois de esfriar. Além disso, por serem de vidro, danificam-se e quebram com mais frequência, por isso precisam ser substituídos com mais frequência.
Recorrendo à fabricação aditiva para impressão de próteses oculares
A Manufatura Aditiva ganhou muito interesse em aplicações onde a personalização é um fator chave. Isso inclui dispositivos médicos, como stents, próteses esféricas e outras próteses articulares. A forma e as propriedades do material das próteses oculares são fundamentais para o lado funcional da prótese, mas a aparência desempenha um papel importante do ponto de vista pessoal.
Melhoria na funcionalidade protética
A integração de fluxos de trabalho digitais melhorou notavelmente os atributos funcionais das próteses oculares. O mapeamento preciso da topografia do encaixe anoftálmico permite um ajuste mais preciso, o que aumenta significativamente o conforto do usuário e otimiza a longevidade funcional da prótese, minimizando possíveis problemas relacionados ao encaixe do encaixe.
Várias abordagens de impressão 3D foram propostas para próteses oculares, mas muitas das abordagens até o momento não usaram um processo de design digital, automatizado e baseado em dados que considere tanto a forma quanto a aparência. Em vez de uma previsão automática da forma, as formas das próteses são normalmente projetadas em CAD ou outro software de modelagem 3D.
Os pesquisadores desenvolveram agora uma abordagem de impressão 3D, usando um processo digital automático de ponta a ponta para projetar a prótese antes da impressão. A abordagem utiliza tomografia de coerência óptica (OCT) minimamente invasiva para capturar a topografia da cavidade anoftálmica, bem como a anatomia e coloração do olho normal. Após o desenho, a prótese é impressa em uma impressora 3D multimaterial.
A abordagem de design automatizado utiliza um modelo estatístico de forma para prever e ajustar melhor a forma protética com base em informações incompletas da superfície da cavidade ocular. Uma imagem colorida do olho saudável foi usada para gerar uma aparência do olho protético que correspondesse diretamente ao olho original, e uma impressora 3D colorida foi usada para dar vida à aparência estética.
Inovações no design protético: um olhar mais atento ao processo digital
Para entender melhor a tecnologia de ponta por trás das próteses oculares, vamos nos aprofundar no processo de design digital que modernizou a forma como esses dispositivos são criados. A Figura 3 abaixo ilustra o processo abrangente de software de design baseado em dados empregado para desenvolver cada modelo protético personalizado. Este processo integra dados anatômicos detalhados com precisão tecnológica, garantindo que cada prótese não seja apenas esteticamente agradável, mas também perfeitamente adaptada às condições físicas do paciente.
As tecnologias de impressão digital e 3D transformaram o campo das próteses oculares, tornando-as mais acessíveis e adaptadas às necessidades individuais. A capacidade de gerar definições detalhadas de cores e estruturas garante que cada olho protético possa ser personalizado não apenas para ajuste, mas também para nuances estéticas, reproduzindo de perto o olho natural do paciente.
O processo de projetar digitalmente e imprimir as próteses em 3D também foi demonstrado em um ensaio clínico em conjunto com o Moorfields Eye Hospital NHS Foundation Trust. 10 pacientes clínicos participaram do estudo e analisaram o impacto e o desempenho a longo prazo das próteses impressas em 3D em comparação com as próteses tradicionalmente artesanais.
a Paciente 5 usando um conformador colocado dentro da órbita ocular. b Imagem do Paciente 5 mostrando a prótese impressa em 3D para o olho esquerdo (foto à direita). c Uma visão ampliada do modelo protético 3D. d – h Etapas envolvidas na previsão da forma: varreduras iniciais de OCT da órbita ocular (d), dados de volume filtrados para revelar a superfície do soquete (e), transformação de dados em um mapa de profundidade para alinhamento (f), ajuste da forma à superfície do encaixe (g), seguido de suavização e refinamento da geometria (h). i – l Processo de criação da íris: A geometria da íris capturada pelo OCT (i), detecção de limites da íris e da pupila (j), aprimoramento da textura da íris para melhor contraste (k) e padronização e mapeamento UV da geometria da íris (l). m – q Desenvolvimento da imagem colorida e da textura da esclera: a imagem colorida original (m), pós-caracterização e remoção de ruído de imagem aprimorada e esclarecida (n), segmentação usando a técnica de bacia hidrográfica (o), remoção de veias para extração de cor mais clara da esclera (p), representações iniciais e finais da textura da coloração e da rede de veios desenvolvida (q, esquerda e direita respectivamente).
Eficiência e benefícios comprovados em ensaios clínicos
Embora um dos benefícios do processo de impressão 3D de design digital seja que ele requer cinco vezes menos mão de obra do que o oftalmologista e produz resultados reproduzíveis, outros benefícios foram encontrados ao longo do estudo.
Primeiro, a impressora com calibração de cores permitiu aos investigadores criar próteses nas quais a cor, o tamanho e a estrutura da íris, bem como a aparência da esclera, eram replicados perto do olho original. Em segundo lugar, a utilização da impressão 3D permite que as próteses sejam impressas em qualquer lugar onde exista uma impressora adequada, para que as próteses possam ser fornecidas em áreas onde os serviços não estão prontamente disponíveis.
A abordagem de impressão 3D também permite um resultado muito consistente em comparação com a abordagem de trabalho manual, o que permitirá a produção de peças sobressalentes mais precisas quando as próteses forem danificadas. As peças sobressalentes manuais costumam ser diferentes das próteses originais, o que pode causar complicações. A abordagem de impressão 3D também elimina a necessidade de impressões de alginato, uma vez que o formato do encaixe é digitalizado opticamente.
Finalmente, o fluxo de trabalho digital utilizado permitiu melhorias contínuas nas próteses para todos os pacientes, sem que o oftalmologista necessitasse de treinamento extra. A combinação de mais dados, a experiência do ocularista e o feedback do paciente permitiram que o software fosse refinado para que pudesse produzir continuamente melhores formas e replicar características distintas do olho.
Mudar para um fluxo de trabalho digital com impressão 3D poderia permitir que pacientes – como crianças – que tradicionalmente não são elegíveis para próteses sejam agora elegíveis. Embora esta abordagem automática de ponta a ponta tenha sido usada até agora para projetar e fabricar próteses oculares estéticas personalizadas, a capacidade de levar em consideração tanto o ajuste da forma quanto o design estético poderia abrir a abordagem para outras próteses estéticas, como restaurações dentárias ou faciais. próteses, bem como capas para próteses mais tradicionais que combinem com a aparência do paciente.
Validação Clínica
O recente ensaio clínico realizado em associação com o Moorfields Eye Hospital NHS Foundation Trust valida a eficácia prática e a melhoria da qualidade de vida proporcionada por estas próteses criadas digitalmente. Os pacientes relataram grande satisfação com a precisão cosmética e o conforto de suas novas próteses, ressaltando a importância da integração de tecnologias avançadas de fabricação em aplicações médicas.
Referência:
Sagoo MS et al., Projeto automático baseado em dados e impressão 3D de próteses oculares personalizadas, Natureza das Comunicações, 15, (2024), 1360.