视界前沿：3D打印在眼科领域的进展与应用

3D打印技术在医学领域重要性日益凸显，尤其在眼科领域。

根据Additive Manufacturing Research最近发布的市场调查报告，到2034年，3D打印医疗设备市场规模预计将从2023年的45亿美元（约合325亿人民币）扩大到165亿美元（约合1192亿人民币），复合年增长率（CAGR）将达到12%，表明该技术正在快速进步。

3D打印在眼科领域进行多种应用，包括各种植入物、仪器、创新项目以及隐形眼镜，将变革眼科医疗，为患者和医生带来诸多益处。

全球约有800万人佩戴义眼，对于眼睛缺失或畸形的患者，合适的定制义眼对其生理和心理康复至关重要。但目前生产定制义眼的工艺非常耗时，而且需要技艺高超的工人为每位患者手工制作。

德国弗劳恩霍夫计算机图形研究所开发了一种基于人工智能的3D打印义眼方法。该技术大幅提高了义眼生产效率，只需90分钟即可完成一个完整的义眼，比传统方法节省80%的时间。

该方法通过扫描功能性眼球进行建模，确保义眼与患者的眼窝完美贴合，然后利用多材料3D打印机打印出有纹理的3D彩色模型。2021年11月，英国莫菲尔德眼科医院的一名患者佩戴3D打印义眼回家，成为全球第一个获得3D打印义眼的人。

随着人口老龄化，健康问题日益增加，其中角膜变形是常见问题之一，通常通过捐献角膜进行手术治疗。然而，捐赠角膜稀缺且存在高排斥风险。为此，卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)与Carl Zeiss Meditec AG和Evonik Healthcare合作，开发了一种创新的3D打印角膜解决方案。

研究团队利用生物墨水（由患者的干细胞和化学改性的胶原纤维组成），通过激光3D打印技术在手术过程中打印个性化角膜。这种方法不仅避免了寻找捐赠者的挑战和排斥风险，还提供了更高的精度和功能性，有助于恢复患者的视力。此外，这一突破性方法正在进行小规模的生产和测试，未来有望进一步推广。

美国国家眼科研究所(NEI)的科学家利用患者干细胞和3D生物打印技术生产眼组织，以增加对导致失明疾病机制的了解。研究小组打印了构成眼睛外血视网膜屏障的细胞组合，该屏障支持感光的视网膜光感受器。这项技术提供了使用患者来源组织研究退行性视网膜疾病的可能性，例如年龄相关性黄斑变性(AMD)。

由于缺乏生理相关的人体模型，AMD的起始和进展机制仍不清楚。3D打印组织分析及基因和功能测试表明，打印组织的外观和行为与人类外血视网膜屏障相似。这项研究将进一步推进，对疾病起源的理解，并专门测试预防疗法。

东英吉利大学的研究人员最近在眼部设备技术方面取得了重大突破。他们开发了一种新型3D打印树脂，用于制造眼部植入物，这是屈光和白内障手术中的关键要素。开发的人工晶状体(IOL)可轻松安全地植入囊袋中。

这种打印的晶状体可根据每个患者的眼睛形状和视觉需求进行定制，从而提高视力矫正效果和舒适度。虽然这些晶状体仍在开发中，但研究人员声称它们也可用于矫正近视、远视和老花眼等屈光缺陷。

哈利法大学的研究人员开发出了一种可以治疗色觉障碍的3D打印眼镜。这些眼镜的镜框由MSLA 3D打印技术制造，内装有有色镜片，可以过滤掉不需要的波长，同时允许其余的可见光谱通过。

研究人员使用SOLIDWORKS设计原型后，在Prusa SL1S上用ASIGA DentaClear和Gray树脂打印了原型，每层的打印时间为6秒，厚度为25微米。据该团队介绍，这些3D打印镜框提供了一种比目前商用眼镜更具可定制性且更有效的替代品。

北京同仁医院视光中心副主任宋红欣博士正在利用3D打印技术制作“自由曲面”定制镜片，特别适合治疗圆锥角膜。这一设计灵感来自NASA自适应光学系统，用于校正地球大气层扭曲以改善望远镜图像质量。

宋博士的3D打印镜片根据每名患者的角膜形状量身定制，通过喷射液体一层层打印，形成完全吻合个体角膜形状的镜片，能够有效稳定患者视力。目前，宋红欣博士已初步实现自由曲面镜片的高精度制造。

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3D打印技术在眼科领域的应用展现了其巨大的潜力和广泛的前景。这些创新不仅提高了治疗的精准度和个性化，还大大缩短了生产时间和成本。在医疗设备市场快速增长的背景下，3D打印技术无疑将继续推动眼科医疗的发展，为患者提供更加有效和个性化的治疗方案。

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