眼睛與3D打印技術(柏倫醫生、徐樂怡醫生)

By on August 28, 2017

本文作者柏倫醫生、徐樂怡醫生,為《信報》撰寫專欄 「視力健康

有了3D打印科技,設計師可利用數據來設計一副完全適合你的眼鏡框。

有了3D打印科技,設計師可利用數據來設計一副完全適合你的眼鏡框。

在這個科技先進的世代,要把電腦熒幕上的影像實體化,變成能拿在手中的物件早已不是夢了!3D打印是一種新科技,能把數碼圖像變成實物,道理就像在紙張上打印一樣,只是3D打印出來的有立體形態,在顏色、大小、形狀和手感上都跟電腦程式裏設計的一模一樣。

事實上,3D打印科技已在商業、製造業和文化推廣發展上廣泛地應用,例子包括Nike和New Balance等有名的國際運動用品品牌,它們利用3D打印技術,為運動員度身訂造屬於他們腳形的運動鞋。近年來,3D打印也在醫學界不斷擴展,而眼科也是積極在這個範疇研究的專科之一。

3D打印技術包括3個程序:設計繪圖、打印和完成打磨。透過3D掃描器或電子相機,要打印的圖像可準確地在電腦程式裏以立體形式呈現和模擬,方便設計者在過程中作出修改和檢查,並決定最終的打印模樣。第二個步驟是打印,做法是把電腦熒幕裏的模型切成厚度約100微米的薄片,再把他們一片一片地打印出來,拼在一起,堆砌成有形、有色和能觸摸的立體實物。之後就進入最後一個步驟──完成打磨,磨平多餘的部分或在細微位置作修飾。比起傳統的注射立體模型製作,3D打印更快速,也能夠更靈活地製造出複雜的立體模型。這個技術令設計變得更有效和方便,然而過程只需要一台像電腦般大小的打印機。

在眼科,3D打印科技有着不一樣的應用範疇。

製造獨一無二眼鏡

很多人也許會有過找不到適合自己面形的眼鏡框經歷,眼鏡總是不停地從鼻子上滑下來,或緊得令耳背變得紅腫。有了3D打印科技,這就不再是一個難題了。透過數碼掃描器,設計師可以掃描整個面部結構,再利用數據來設計一副完全適合你鼻形、耳形和面形的眼鏡框。眼鏡框更可以根據你所選的顏色、圖案、形狀和物料製造。

這種新科技能夠讓個人化眼鏡的製作過程更省時和準確。利用數碼程式,設計師更容易在電腦上作出更改。製作成本整體也相對便宜,因為所製造的眼鏡框準繩度高,減低了要更改調整製成品的機會。這個應用,對於因為各種原因,例如燒傷、撞擊意外、天生缺陷等令面部結構扭曲的病人來說,是一個好消息。因為他們能夠更容易找到適合他們面形的眼鏡框,對改善視力和生活有很大的幫助。

3D打印科技在眼科醫療用具的製造也有它的作用。現今科技用3D打印製造的醫療用具,大多數是由塑膠或金屬做成。近年來,香港中文大學眼科及視覺科學學系利用3D打印技術研發了一種新的眼睛玻璃體內注射器,針對患有濕性黃斑病變和糖尿引致的黃斑點水腫而需要進行玻璃體內注射的病人。研究結果顯示,注射器比起人手操作的針筒注射更安全、有效和容易操作。隨着研究和科技發展,3D打印科技在製造眼科醫療用品的範疇上會有更大的應用,例如協助製造義眼、病人白內障手術後植入的晶片、青光眼手術中的引流管道和其他為病人度身訂造的醫療用品。

眼睛和眼眶是人體中精細巧妙的部分。在眼眶手術中,眼科醫生常常都會遇到既複雜又不常見的眼部結構。一直以來,那複雜巧妙的眼部結構只能透過超聲波、電腦掃描和磁力共振等影像掃描去理解和進行手術前計劃。

協助眼眶手術進行

近年,香港中文大學眼科及視覺科學學系正極力研究,希望在眼眶結構重組手術上應用到3D打印技術,幫助一些先天性和因創傷導致眼眶結構異常的病人。3D打印技術利用電腦掃描和磁力共振的影像掃描,製成立體眼部結構模型,讓醫生更精準地在手術前評估和計劃手術的進行方式。模型也有教學用途,令受訓醫生明白手術中要注意的地方。

此外,3D打印技術能協助醫生設計最適合病人的眼眶植入物,縮短重組手術所需的時間,也令病人手術後的外觀更自然。3D打印技術不單止能夠令手術更趨向完善,也增加手術成功率和減少併發症的發生。

除了物件的3D打印,有一種嶄新的技術稱為3D生物化打印,利用同樣的概念,製造不同的器官和身體組織。過程包括把一層一層很薄的活細胞堆砌在一起,在營養液中培養,成為有立體形狀的器官結構。最新的研究已成功用3D生物化打印製造了不同的人體組織包括血管、骨頭等。2014年,有研究更成功把一塊用3D生物化打印技術製成的頭顱骨,鑲嵌在一個因腦部手術而有部分頭骨被移除的病人,而該病人也沒有因為鑲嵌了這塊3D打印成的頭骨而有任何後遺症。3D生物化打印技術是一個在高速發展的研究範疇,可能在不久的將來能為有需要的病人製造出專屬他們的活組織,進行角膜、結膜和鞏膜移植手術,減低排斥機會,是很多病人期待的好消息!

雖然目前為止,3D打印技術的應用還未有普及,這種科技的發展在眼科範疇中卻是不容忽視的。無論在培育下一代的眼科醫生、手術計劃、移植手術研究和病人的整體治療都有着正面的影響。我們期待這個充滿刺激和令人興奮的科技發展,相信3D打印的時代離我們不遠了!

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