Những điều quan trọng cần biết:
- Tùy chỉnh là chìa khóa: Mỗi mắt giả phải được thiết kế riêng để phù hợp với hình dạng và diện mạo hốc mắt riêng biệt của bệnh nhân, nâng cao cả chức năng và tính thẩm mỹ.
- Tiến bộ công nghệ: Những tích hợp gần đây như Chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT) đã nâng cao đáng kể quá trình thiết kế, cho phép sao chép chính xác cao địa hình và màu sắc của mắt.
- in 3d: Sản xuất bồi đắp đã mang lại những cải tiến đáng kể trong việc sản xuất mắt giả, mang lại chất lượng ổn định hơn và khả năng thiết kế phức tạp, có thể tùy chỉnh.
- Xác nhận lâm sàng: Các nghiên cứu, bao gồm cả những nghiên cứu được thực hiện bởi Bệnh viện Mắt Moorfields NHS Foundation Trust, đã xác nhận tính hiệu quả của các bộ phận giả được thiết kế kỹ thuật số trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống của bệnh nhân.
Việc mất một mắt hoặc tổn thương mắt nghiêm trọng có thể dẫn đến nhu cầu sử dụng mắt giả. Về mặt kỹ thuật được gọi là mắt giả, ngày nay khoảng 0.1% dân số thế giới đeo mắt giả. Có nhiều nguyên nhân khiến mắt có thể bị tổn thương, từ chấn thương đến mù mắt đau đớn và các khối u ở mắt không thể điều trị được. Sự khác biệt trong cấu trúc mắt của mỗi người có nghĩa là mỗi mắt giả cần phải được tùy chỉnh cho phù hợp với từng bệnh nhân. Tổn thương ở mắt dẫn đến sự khác biệt rõ ràng về ngoại hình của một người, do đó, mặc dù mắt giả không bổ sung bất kỳ chức năng nhìn thấy/khôi phục chức năng mắt nào, nhưng nó có thể mang lại sự an tâm cho bệnh nhân vì đôi mắt mới của họ mang lại lợi ích về mặt thẩm mỹ.
Mắt giả được đeo trên kết mạc của mắt và được giữ bằng mí mắt. Sự chuyển động của mô cấy có thể xảy ra do hoạt động của các cơ ngoại bào. Bộ phận giả cần phải đáp ứng một số yêu cầu, bao gồm thay thế thể tích quỹ đạo của mắt và mang lại mức độ thoải mái chấp nhận được cho bệnh nhân. Chân giả cũng cần phải được thực hiện trước khi hốc mắt lành lại.
Tìm hiểu về cấy ghép quỹ đạo và mắt giả
Trong các trường hợp cắt bỏ hoặc cắt bỏ nội tạng—khi mắt bị cắt bỏ do tổn thương hoặc bệnh tật—một mô cấy quỹ đạo thường được sử dụng làm nền tảng trong hốc mắt. Bộ phận cấy ghép này được gắn cẩn thận vào các cơ mắt và được thiết kế để che phủ kết mạc, đóng vai trò là nền tảng ổn định cho mắt giả. Bản thân bộ phận giả được đặt giữa mí mắt và trên mô cấy, cho phép chuyển động tự nhiên. Khả năng di chuyển này chủ yếu là do ma sát nhẹ giữa mắt giả và bề mặt nhẵn của mô cấy quỹ đạo, giúp bắt chước chuyển động tự nhiên của mắt, không chỉ mang lại sự phục hồi về mặt thẩm mỹ mà còn mang lại một số mức độ bình thường về chức năng.
Những tiến bộ trong mắt giả
Một sự thay đổi đáng kể đã được quan sát thấy với sự tích hợp của Chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT) trong thiết kế mắt giả. Cái này công nghệ hỗ trợ chụp chính xác hình dạng của hốc mắt và màu sắc chi tiết của mắt hiện tại, đảm bảo rằng mắt giả khớp với hình dáng ban đầu của bệnh nhân nhất có thể. Tiến bộ công nghệ này hỗ trợ cả nhu cầu thẩm mỹ và chức năng bằng cách đảm bảo mức độ tùy chỉnh cao.
Bản chất tùy chỉnh của mắt giả có nghĩa là chỉ có một số quy trình nhất định để tạo ra chúng, vì mắt giả cần phải phù hợp với hình dạng hốc mắt và hình dáng mắt của bệnh nhân. Mặc dù có sẵn mắt giả nhưng mắt giả hiện được sản xuất bởi các chuyên gia nhãn khoa có tay nghề cao. Bởi vì các quy trình này phụ thuộc vào chuyên môn của con người nên chất lượng của kính giả phụ thuộc vào tay nghề của chuyên gia nhãn khoa, do đó, chất lượng của kính giả có thể khác nhau tùy theo từng chuyên gia nhãn khoa.
Những phát triển gần đây đã cho thấy việc sử dụng quy trình thiết kế tự động, dựa trên dữ liệu trong việc tạo ra mắt giả. Những phương pháp này sử dụng các kỹ thuật hình ảnh tiên tiến để tạo ra mô hình kỹ thuật số của bộ phận giả vừa vặn hoàn hảo với hốc mắt của bệnh nhân, làm giảm đáng kể sự biến đổi được thấy khi thực hiện thủ công và nâng cao hiệu quả chức năng của bộ phận giả.
Khả năng số hóa và thực hiện quy trình bằng máy móc trong khi vẫn giữ được khả năng tùy biến cao là điều được mong đợi. Đây là đâu sản xuất phụ gia có thể tham gia vì nó mang lại mức độ tự do thiết kế cao và có thể tạo ra các bộ phận phức tạp, có thể tùy chỉnh. Việc sử dụng sản xuất bồi đắp ngày càng tăng trong lĩnh vực y tế và nhiều bộ phận được sản xuất ngày nay có tính tương thích sinh học và phù hợp cho sử dụng lâm sàng. Có rất nhiều thiết bị cấy ghép thiết bị y tế đã được tạo ra bằng công nghệ sản xuất bồi đắp, và mắt giả là một trong những lĩnh vực mới nhất đạt được 3D in điều trị.
Việc sử dụng công nghệ in 3D đủ màu không chỉ hợp lý hóa quy trình sản xuất mà còn cải thiện kết quả thẩm mỹ và chức năng của mắt giả. Bằng cách sử dụng phương pháp in đa vật liệu, giờ đây các bộ phận giả có thể có độ dốc kết cấu thực tế và chuyển tiếp màu sắc bắt chước hình dáng tự nhiên của mắt người, tăng cường sự tích hợp của bộ phận giả và sự tự tin của người đeo.
Các phương pháp tiếp cận hiện nay đối với mắt giả
Như hiện tại, các phương pháp sản xuất hiện tại sử dụng các nghệ nhân thủ công tạo ra các bộ phận giả tùy chỉnh thông qua lao động chân tay lành nghề. Vật liệu phổ biến được lựa chọn cho các bộ phận giả thủ công là polymethyl methacrylate (PMMA). Quá trình này đòi hỏi bác sĩ nhãn khoa phải lấy dấu alginate trong hốc mắt của bệnh nhân để tạo hình dạng sáp vừa khít với hốc mắt. Sau đó, mống mắt được vẽ lên một đĩa phẳng và nhúng vào sáp cùng với đơn vị giác mạc PMMA trong suốt. Quá trình này mất khoảng 2 giờ với bệnh nhân tại phòng khám và mô hình sáp cũng cần được bảo dưỡng trong 6 giờ. Sau khi bảo dưỡng, bộ phận giả sẽ được đánh bóng và mọi điều chỉnh hình dạng sẽ được thực hiện ở giai đoạn này. Toàn bộ quá trình mất hơn 8 giờ lao động chân tay để tạo ra một bộ phận giả với mức độ chất lượng và khả năng tương thích khác nhau với bệnh nhân.
Một phương pháp khác ít được sử dụng hơn là thổi thủy tinh cryolit trắng và thủy tinh màu để tạo ra mống mắt và đường gân. Bộ phận giả này được chế tạo bằng cách thao tác với kính được nung nóng, nhưng độ vừa vặn và hình dáng bên ngoài của bộ phận giả được đánh giá sau khi nó nguội. Kết quả là bộ phận giả trông giống thật hơn bộ phận giả PMMA, nhưng nó không thể điều chỉnh để vừa với hốc mắt của bệnh nhân sau khi đã nguội. Ngoài ra, vì được làm bằng thủy tinh nên chúng dễ bị hỏng, vỡ hơn nên phải thay thế thường xuyên hơn.
Chuyển sang sản xuất bồi đắp để in mắt giả
Sản xuất bồi đắp đã thu hút được nhiều sự quan tâm trong các ứng dụng trong đó khả năng tùy chỉnh là yếu tố then chốt. Điều này bao gồm các thiết bị y tế, chẳng hạn như ống đỡ động mạch, bóng và ổ răng giả cũng như các khớp giả khác. Hình dạng và đặc tính vật liệu của mắt giả là yếu tố then chốt đối với mặt chức năng của mắt giả, nhưng hình thức bên ngoài đóng một vai trò quan trọng từ góc độ cá nhân.
Cải thiện chức năng chân tay giả
Việc tích hợp quy trình công việc kỹ thuật số đã cải thiện đáng kể các thuộc tính chức năng của mắt giả. Việc lập bản đồ chính xác về địa hình ổ răng giả cho phép lắp khớp chính xác hơn, giúp tăng cường đáng kể sự thoải mái cho người đeo và tối ưu hóa tuổi thọ chức năng của bộ phận giả bằng cách giảm thiểu các vấn đề tiềm ẩn liên quan đến khớp ổ cắm.
Nhiều phương pháp in 3D khác nhau đã được đề xuất cho mắt giả, nhưng nhiều phương pháp cho đến nay vẫn chưa sử dụng quy trình thiết kế kỹ thuật số, tự động và dựa trên dữ liệu để xem xét cả hình dạng và diện mạo. Thay vì dự đoán hình dạng tự động, hình dạng của các bộ phận giả thường được thiết kế bằng CAD hoặc phần mềm mô hình 3D khác.
Các nhà nghiên cứu hiện đã phát triển phương pháp in 3D, sử dụng quy trình kỹ thuật số tự động từ đầu đến cuối để thiết kế bộ phận giả trước khi in. Phương pháp này sử dụng phương pháp chụp cắt lớp mạch lạc quang học xâm lấn tối thiểu (OCT) để chụp địa hình của hốc mắt, cũng như giải phẫu và màu sắc của mắt bình thường. Sau khi thiết kế, bộ phận giả được in bằng máy in 3D đa vật liệu.
Phương pháp thiết kế tự động sử dụng mô hình hình dạng thống kê để dự đoán và phù hợp nhất với hình dạng chân giả dựa trên thông tin bề mặt không đầy đủ của hốc mắt. Hình ảnh đặc trưng về màu sắc của mắt khỏe mạnh đã được sử dụng để tạo ra hình dáng của mắt giả khớp trực tiếp với mắt ban đầu và máy in 3D đủ màu được sử dụng để mang lại vẻ ngoài thẩm mỹ cho cuộc sống.
Những đổi mới trong thiết kế chân tay giả: Cái nhìn sâu hơn về quy trình kỹ thuật số
Để hiểu rõ hơn về công nghệ tiên tiến đằng sau mắt giả, chúng ta hãy đi sâu vào quy trình thiết kế kỹ thuật số đã hiện đại hóa cách tạo ra các thiết bị này. Hình 3 bên dưới minh họa quy trình phần mềm thiết kế dựa trên dữ liệu toàn diện được sử dụng để phát triển từng mô hình bộ phận giả tùy chỉnh. Quá trình này tích hợp dữ liệu giải phẫu chi tiết với độ chính xác về công nghệ, đảm bảo mỗi bộ phận giả không chỉ mang tính thẩm mỹ mà còn phù hợp hoàn hảo với tình trạng thể chất của bệnh nhân.
Công nghệ in kỹ thuật số và 3D đã thay đổi lĩnh vực mắt giả bằng cách làm cho chúng dễ tiếp cận hơn và phù hợp hơn với nhu cầu cá nhân. Khả năng tạo ra các định nghĩa về cấu trúc và màu sắc chi tiết đảm bảo rằng mỗi mắt giả có thể được tùy chỉnh không chỉ để phù hợp mà còn về sắc thái thẩm mỹ, sao chép chặt chẽ mắt tự nhiên của bệnh nhân.
Quá trình thiết kế kỹ thuật số và in 3D các bộ phận giả cũng được thể hiện một cách rõ ràng. thử nghiệm lâm sàng kết hợp với Bệnh viện Mắt Moorfields NHS Foundation Trust. 10 bệnh nhân lâm sàng đã tham gia vào nghiên cứu và xem xét tác động cũng như hiệu suất lâu dài của các bộ phận giả được in 3D so với các bộ phận giả được chế tạo thủ công truyền thống.
a Bệnh nhân 5 đeo một bộ tuân thủ được lắp bên trong hốc mắt. b Hình ảnh Bệnh nhân 5 trưng bày bộ phận giả in 3D cho mắt trái (ảnh bên phải). c Một cái nhìn mở rộng về mô hình chân tay giả 3D. d–h Các bước liên quan đến Dự đoán Hình dạng: Quét OCT ban đầu của hốc mắt (d), dữ liệu khối được lọc để lộ bề mặt ổ cắm (e), chuyển đổi dữ liệu thành bản đồ độ sâu để căn chỉnh (f), lắp hình dạng vào bề mặt ổ cắm (g), tiếp theo là làm mịn và tinh chỉnh hình học (h). i–l Quá trình tạo mống mắt: Hình dạng mống mắt được OCT (i), phát hiện ranh giới mống mắt và đồng tử (j), cải thiện kết cấu mống mắt để có độ tương phản tốt hơn (k), tiêu chuẩn hóa và lập bản đồ UV của hình học mống mắt (l). m–q Phát triển hình ảnh màu và kết cấu củng mạc: Hình ảnh màu gốc (m), đặc tính hóa và khử nhiễu của hình ảnh được nâng cao và làm rõ (n), phân đoạn bằng kỹ thuật lưu vực (o), loại bỏ tĩnh mạch để tách màu củng mạc rõ ràng hơn (p), kết xuất ban đầu và cuối cùng của kết cấu nhuộm màu và mạng lưới đường gân đã phát triển (q, trái và phải tương ứng).
Hiệu quả và lợi ích đã được chứng minh trong các thử nghiệm lâm sàng
Mặc dù một trong những lợi ích của quy trình in 3D thiết kế kỹ thuật số là nó đòi hỏi ít lao động hơn năm lần so với người làm nhãn khoa và tạo ra kết quả có thể tái tạo, nhưng các lợi ích khác đã được tìm thấy trong suốt nghiên cứu.
Đầu tiên, máy in hiệu chỉnh màu cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra các bộ phận giả trong đó màu sắc, kích thước và cấu trúc của mống mắt cũng như hình dáng của củng mạc được sao chép gần với mắt ban đầu. Thứ hai, việc sử dụng in 3D cho phép in các bộ phận giả ở bất cứ nơi nào có máy in phù hợp, do đó, các bộ phận giả có thể được cung cấp cho những khu vực không có sẵn dịch vụ.
Phương pháp in 3D cũng cho phép tạo ra đầu ra rất ổn định so với phương pháp lao động thủ công, điều này sẽ cho phép sản xuất các phụ tùng chính xác hơn khi chân tay giả bị hỏng. Phụ tùng thủ công thường sẽ khác với chân tay giả ban đầu, có thể gây ra các biến chứng. Phương pháp in 3D cũng loại bỏ nhu cầu lấy dấu alginate vì hình dạng ổ cắm được quét quang học.
Cuối cùng, quy trình làm việc kỹ thuật số được sử dụng cho phép cải tiến liên tục các bộ phận giả cho tất cả bệnh nhân mà không cần đào tạo thêm bác sĩ nhãn khoa. Sự kết hợp của nhiều dữ liệu hơn, chuyên môn của bác sĩ nhãn khoa và phản hồi của bệnh nhân đã giúp phần mềm được cải tiến để có thể liên tục tạo ra hình dạng đẹp hơn và tái tạo các đặc điểm riêng biệt của mắt.
Việc chuyển sang quy trình làm việc kỹ thuật số bằng in 3D có thể cho phép các bệnh nhân—chẳng hạn như trẻ em—những người trước đây không đủ điều kiện sử dụng chân tay giả giờ đây đã đủ điều kiện. Mặc dù phương pháp tiếp cận tự động từ đầu đến cuối này đã được sử dụng cho đến nay để thiết kế và sản xuất các bộ phận giả mắt thẩm mỹ tùy chỉnh, khả năng tính đến cả hình dạng phù hợp và thiết kế thẩm mỹ có thể mở ra cách tiếp cận cho các bộ phận giả thẩm mỹ khác, chẳng hạn như phục hồi răng hoặc chăm sóc da mặt. các bộ phận giả, cũng như vỏ bọc cho các bộ phận giả truyền thống hơn phù hợp với ngoại hình của bệnh nhân.
Xác nhận lâm sàng
Thử nghiệm lâm sàng gần đây được thực hiện cùng với Bệnh viện Mắt Moorfields NHS Foundation Trust đã xác nhận hiệu quả thực tế và chất lượng cuộc sống được nâng cao do các bộ phận giả được tạo ra bằng kỹ thuật số này mang lại. Bệnh nhân cho biết mức độ hài lòng cao về độ chính xác về mặt thẩm mỹ và sự thoải mái của bộ phận giả mới của họ, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp các công nghệ sản xuất tiên tiến trong các ứng dụng y tế.
Tham khảo:
Sagoo MS và cộng sự, Thiết kế dựa trên dữ liệu tự động và in 3D các bộ phận giả mắt tùy chỉnh, Nature Communications, 15, (2024), 1360.