3D打印新突破 定制鏡片配角膜

根據(jù)個(gè)體角膜形狀“量身定制”，呈現(xiàn)不規(guī)則鏡面形狀；3D打印已應(yīng)用于多個(gè)醫(yī)療領(lǐng)域

7月30日，北京同仁醫(yī)院刚操，視光中心副主任宋紅欣在展示3D打印的鏡片。攝影/新京報(bào)記者 王嘉寧

角膜“變形”患者未來(lái)可能戴上3D打印的定制眼鏡再芋。記者近日從北京同仁醫(yī)院了解到赡茸，該院視光中心副主任宋紅欣博士正嘗試?yán)?D打印技術(shù)制作“自由曲面”的定制鏡片。

普通鏡片表面是圓滑的凸起祝闻，“自由曲面”意味著突破這種規(guī)則光滑面占卧，呈現(xiàn)出不規(guī)則的鏡面形狀，根據(jù)每個(gè)人的角膜形狀联喘，做到精準(zhǔn)折射光線华蜒、矯正視力。3D打印鏡片能精確吻合角膜形狀豁遭，起到“量身定制”的效果叭喜。

這一靈感源自美國(guó)NASA自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。星星會(huì)“眨眼”是常見的光學(xué)現(xiàn)象党滓。由于大氣湍流不斷變化矗赔，星星發(fā)出的光芒在穿過(guò)大氣層時(shí)受到影響會(huì)時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，影響天文觀測(cè)狠楞。為抹平“噪點(diǎn)”坦浦，NASA將自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)用于天文望遠(yuǎn)鏡——由可自由活動(dòng)的多個(gè)小鏡片組成一塊大的變形鏡辙求，變形鏡接收到系統(tǒng)發(fā)送的像差信號(hào)后會(huì)自行調(diào)整鏡面、矯正像差怔赤，讓星星不“眨眼”弟诲。

3D打印眼鏡，相當(dāng)于一個(gè)縮小的“變形鏡”分较。其設(shè)計(jì)圖來(lái)源于每名患者各自的角膜形狀徘伯，打印機(jī)根據(jù)“地圖”，通過(guò)噴射液體的方式南垦，一層層地將完全吻合個(gè)體角膜形狀的鏡片打印出來(lái)就考。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跛鸵。

傳統(tǒng)鏡片難拯救不規(guī)則角膜

這一特殊眼鏡贯卦，意在解決特殊人群的視力障礙——圓錐角膜是一種以高度不規(guī)則近視散光和不同視力損害為特點(diǎn)的原發(fā)性角膜變性疾病，該病在人群中的發(fā)病率為1:2000恒傻，疾病一般開始于青春期脸侥，發(fā)病原因目前仍不明確建邓。這一疾病帶來(lái)的嚴(yán)重高階像差盈厘，會(huì)讓普通眼鏡失去效果，角膜外傷官边、角膜炎沸手、角膜移植等患者均可能發(fā)展出高階像差，這一群體人數(shù)近百萬(wàn)注簿。

“普通的角膜表面光滑凸起契吉，而他們的角膜坑坑洼洼，出現(xiàn)了很多不規(guī)則的凹陷诡渴【杈В”在同仁醫(yī)院，宋紅欣在紙上畫出了嚴(yán)重高階像差的角膜形狀——一段弧形曲線妄辩，中央部分呈現(xiàn)出了波浪狀的線條惑灵，像是原本光滑的溫泉蛋一側(cè)被挖出了光滑的小鋸齒。

視力正常的情況下伟蕾，外界的光線穿過(guò)角膜私舱，在人類的視網(wǎng)膜上成像，形成準(zhǔn)確的畫面信號(hào)配昼。普通的近視人群因晶狀體變形菊舅，光線聚集在視網(wǎng)膜前，需要通過(guò)眼鏡進(jìn)行調(diào)整如癌，將成像點(diǎn)后移舆滞，保持視力清晰菱区。而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重高階像差，意味著光線在通過(guò)坑洼的角膜時(shí)钓藏，從各個(gè)不同角度被折射状奴、在晶狀體中形成了混亂光軌，哪怕架上一副鏡片精臭，也無(wú)法改變其在眼球內(nèi)的失序耗憨。這也是為什么普通眼鏡無(wú)法拯救其視力的原因。

如果3D打印的自由曲面眼鏡成為現(xiàn)實(shí)摇祖，鏡片就可以與角膜“同調(diào)”眷篇，通過(guò)調(diào)整不同的光線折射方向，讓其在眼內(nèi)有序成像荔泳。

宋紅欣表示蕉饼，傳統(tǒng)制鏡工藝未必不能做到這一點(diǎn)，但在個(gè)性化需求面前市場(chǎng)化變得不現(xiàn)實(shí)玛歌。每位患者角膜形狀不同昧港，鏡片的曲面也不同，意味著每一片鏡片都要單獨(dú)模型支子、單獨(dú)流水線制作创肥，產(chǎn)品將是天價(jià)。3D打印的優(yōu)勢(shì)值朋，正在無(wú)需額外成本就能實(shí)現(xiàn)精細(xì)制作叹侄。

3D打印已涉足多個(gè)醫(yī)療領(lǐng)域

3D打印的優(yōu)勢(shì)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被認(rèn)為有廣泛前景。早在9年前昨登，我國(guó)就有醫(yī)療機(jī)構(gòu)嘗試涉足這一領(lǐng)域趾代。

7月30日，同仁醫(yī)院丰辣，宋紅欣在檢查3D打印的鏡片撒强。

2009年10月，北醫(yī)三院骨科的兩位專家在出國(guó)學(xué)術(shù)交流中見到了3D打印設(shè)備滥港，意識(shí)到這種打印材料或能解決人工關(guān)節(jié)一直以來(lái)存在的問(wèn)題鸠头。

其中一位骨科專家蔡宏解釋，人體骨骼結(jié)構(gòu)天然存在很多孔隙博遵，如果金屬表面能仿照其擁有微小且完全連通的孔隙缓缝，人的骨頭就能長(zhǎng)入孔隙中，讓植入物更牢固敦驼。但傳統(tǒng)人工關(guān)節(jié)通過(guò)模具鑄造生產(chǎn)赂品，很難在金屬表面再實(shí)現(xiàn)一層精確的微小孔隙涂層。相比之下述加，3D打印是電腦建模誓豺，通過(guò)粉末冶金方式制造刷裂，能更靈活地設(shè)計(jì)生產(chǎn)帶精密孔隙結(jié)構(gòu)的人工關(guān)節(jié)。

那年起吏恃，北醫(yī)三院著手進(jìn)行脊柱外科的3D打印植入物研究米萝。2015年7月，該院研發(fā)出的我國(guó)首個(gè)3D打印人體植入物獲CFDA注冊(cè)批準(zhǔn)代虾，讓3D打印髖關(guān)節(jié)進(jìn)入“量產(chǎn)”時(shí)代进肯。次年，3D打印椎體假體棉磨、椎間融合器獲得CFDA注冊(cè)批準(zhǔn)江掩，使我國(guó)在3D打印骨外科領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

這只是3D打印在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用案例之一乘瓤。

去年9月环形，北京大學(xué)口腔醫(yī)院牽頭的重點(diǎn)項(xiàng)目3D打印種植牙完成動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段衙傀。該技術(shù)一旦廣泛應(yīng)用抬吟，將省去用骨材料填補(bǔ)骨與植入體之間的空隙這一步驟，降低手術(shù)難度统抬，讓更多患者能夠受益火本。

在國(guó)外，研究人員開發(fā)出了可以隨著兒童的成長(zhǎng)而自我調(diào)節(jié)的3D打印心臟支架蓄喇，避免了在成長(zhǎng)過(guò)程中需要二次手術(shù)更換植入物的需要发侵。對(duì)人造心臟等人體器官的3D打印研究交掏，也一直備受關(guān)注偷真。

技術(shù)難題和成果轉(zhuǎn)化問(wèn)題待解

前景光明，道路坎坷精幌。3D打印在臨床上的落地仍面臨不少技術(shù)難題熙同。從堅(jiān)硬的骨骼到柔軟復(fù)雜的人體內(nèi)臟，人們希望3D打印能帶來(lái)更多治療突破犯暮，然而锻刹，現(xiàn)有的3D打印心臟售價(jià)昂貴，只能跳動(dòng)半個(gè)小時(shí)泣储，3D打印韌帶壕矿、肌腱、軟骨組織等仍停留在形似階段屋廓，功能性還無(wú)法實(shí)現(xiàn)李荚。

在光學(xué)領(lǐng)域，3D打印面臨的是一片處女地属诀。

“3D打印的核心之一在于材料鸥层，我們現(xiàn)在仍在尋找合適的光學(xué)材料锐拟。”宋紅欣介紹慧邮，他們已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了自由曲面鏡片的高精度制造调限，加工成本較傳統(tǒng)方法降低10倍以上。但由于經(jīng)驗(yàn)不足误澳，材料上的難點(diǎn)仍待突破耻矮，他們現(xiàn)在使用的光敏材料在固化中會(huì)發(fā)生形變，影響折射效果忆谓。

此外淘钟，他期待在成果轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能獲得更多法律陪毡、市場(chǎng)等專業(yè)領(lǐng)域的支持米母。

記者了解到，近年來(lái)毡琉，科技成果轉(zhuǎn)化日益受到重視铁瞒。2016年4月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于印發(fā)促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化行動(dòng)方案》桅滋；同年9月慧耍，原國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委公布《關(guān)于加強(qiáng)衛(wèi)生與健康科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化工作的指導(dǎo)意見》，提出科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化是衛(wèi)生與健康科技創(chuàng)新的重要內(nèi)容推妈，對(duì)推進(jìn)“健康中國(guó)”建設(shè)具有重要意義了赖。

宋紅欣希望，將來(lái)我國(guó)也能建立相關(guān)成果轉(zhuǎn)化機(jī)制显哨，讓金融笆滓、法律等專業(yè)人士加入，以提高醫(yī)療創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化效率篙绎，降低產(chǎn)業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)初肥。記者 戴軒

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享亿隔，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)午螺，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布乃蔬、編輯整理上傳跷它，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)刁夺。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻唾诺、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題袁余，請(qǐng)第一時(shí)間告知擎勘，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容咱揍，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn棚饵。