最近，弗勞恩霍夫計算機圖形學研究所弗勞恩霍夫IGD的研究人員根據3D科學谷的市場觀察，開發了一種新的人工智慧（AI）驅動的3D列印假眼自動化方法。 研究小組聲稱，其新方法可以更快、更容易地生產出外觀自然、更舒適的定製眼部植入物。
3D列印義眼。
fraunhofer
將生產時間縮短 80%。
根據 Moorfields Eye Charity 的資料，全球有超過 800 萬人至少佩戴乙隻義眼，由於磨損，人工眼往往需要每 5 到 10 年更換一次，而目前的手工生產過程在可重複性和準確性方面面臨挑戰。 因此，研究人員希望3D列印工藝能夠滿足市場對義眼的高需求。
弗勞恩霍夫計算機圖形學研究所的弗勞恩霍夫IGD與傳統製造方法相比，人工智慧 （AI） 驅動的自動化 3D 列印方法將 3D 義眼的生產時間縮短了 80%。更重要的是，3D列印和人工智慧的新結合大大減少了眼科醫生所需的工作量大約五倍，並且可以為患者提供逼真的和定製的質量可重複的眼對眼。
研究人員在一項針對10名臨床患者的初步試驗中證明了新工藝的有效性，每位患者都接受了3D列印的眼部假體。 自這項試驗完成以來，Moorfields眼科醫院的200多名成年人已經接受了3D列印的假眼。
Fraunhofer團隊計畫進一步完善其方法，以顯著降低生產逼真的假眼體的成本要求，並使更多的人能夠使用它們。
完整的研究標題為“定製眼假體的自動化資料驅動設計和3D列印”，並已發表在《自然通訊》雜誌上。
研究人員的新工藝利用原型CASIA2光學相干斷層掃瞄（OCT）掃瞄器來掃瞄患者的眼窩。 這些 3D 掃瞄可以產生精確的資料，為人工眼提供緊密舒適的貼合度。 據報道，每位患者的完整資料採集過程不到 30 分鐘。
然後將患者的眼睛資料輸入到：人工智慧模型，從而產生精確的 3D 列印設計，完美貼合患者的眼眶。 在這項研究中，該團隊將設計上傳到 Grabcad 軟體，並使用 Verovivid 材料在 Stratasys J750 PolyJet 多材料 3D 印表機上 3D 列印義眼。
眼睛是全彩色的3D列印，可以準確地複製患者健康眼睛的外觀、大小和結構。 據報道，Stratasys 3D 印表機以每立方厘公尺 180 億個液滴的解像度執行，以列印高度準確和逼真的眼部植入物。
這種新方法可以在短短 90 分鐘內設計和 3D 列印完整的義眼，而傳統方法需要 8 小時。 萊因哈德說，同時3D列印100隻義眼需要10個小時。
3D列印完成後，合格的眼科醫生只需15到30分鐘即可安裝義眼。
科學家表示，在普遍推出該過程之前，必須克服許多限制。 例如，OCT 3D掃瞄裝置目前無法捕獲非常複雜的眼窩。 此外，3D掃瞄過程不適合患有某些眼部疾病的患者，例如眼球震顫或斜視。
可擴充套件的應用程式
展望未來，研究人員相信他們的發現將推動資料驅動設計工具的進一步研究和開發，用於其他非眼部假體的多材料3D列印。 這可能包括 3D 列印的牙齒修復體或面部假體。
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甚至可以將這種發展與更傳統的假肢相結合，例如生產與患者外觀精確匹配的假肢套管。
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3D列印在醫療領域發揮著越來越大的作用。 在對近期3D列印趨勢的3D列印行業調查中，3D列印專家強調，醫院越來越多地採用3D印表機來生產個性化的醫療裝置，例如眼部假體。
Fraunhofer的研究人員並不是第乙個認識到3D列印在假眼生產中的潛力的人。 早在 2021 年，一名倫敦男子成為世界上第乙個安裝 3D 列印義眼的人。 此外，3D列印不僅用於生產人眼假體。 2020 年，南韓忠北國立大學的研究人員開發了一種工藝，為因不治之症而失去眼睛的犬科動物 3D 列印低成本假眼。
根據3D科學谷的市場觀察，弗勞恩霍夫在基於人工智慧的人體假肢重建方面取得了重大進展，包括：關節植入物和眼眶植入物
例如，在合作專案“FingerKit”中，Fraunhofer IAPT、Fraunhofer Mevis、Fraunhofer IFTS、Fraunhofer Item 和 Fraunhofer IWM 開發了一系列連續的自動化 3D 列印增材製造工藝，以重新動員合作專案“FingerKit”中的手指關節。
在另乙個專案中，基於人工智慧的眼眶植入物3D列印，弗勞恩霍夫IAPT研究所與德國漢堡的另外兩所大學合作，開發了一種基於人工智慧的全自動工藝，用於在Digimed專案中生產個性化眼眶植入物。 超薄鈦板形式的植入物是 3D 列印的，用於臨床實踐中的眼眶損傷。 AI演算法不僅將顯著加快3D列印眼眶植入物的生產速度，還將顯著優化成本和質量。
Fraunhofer訓練AI演算法，根據可用的模擬資料自動生成單獨的種植體設計。 作為該項目的結果，為開發基於人工智慧的個性化植入物而建立的認證合規評估中心在世界上是獨一無二的。
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