3D-Druck Augenprothesen aus dem 3D-Drucker

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Forscher des Fraunhofer IGD unterstützen Okularisten durch eine 3D-Drucktechnologie bei ihrer Arbeit. Mithilfe einer Software und eines Druckertreibers können alte, unangenehme Verfahren ersetzt und die Prothesen-Produktionszeit reduziert werden. Die Software ist bislang in Großbritannien als Medizinprodukt zugelassen und soll künftig auch auf dem europäischen Festland zum Einsatz kommen.

Augenprothesen sind meist nach schweren Verletzungen oder Erkrankungen notwendig – etwa 750.000 Menschen in Europa sind davon betroffen. Mit der Software Cuttlefish:Eye sowie dem Druckertreiber Cuttlefish unterstützt das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Okularisten. Die 3D-Druck-Technologie entwickelten die Forscher in enger Zusammenarbeit mit dem Londoner Moorfields Eye Hospital und der britischen Firma Ocupeye Ltd. Im November 2021 erhielt der Brite Steve Verze als erster Patient ein mit dieser Technologie 3D-gedrucktes Auge. Seitdem revolutioniert der 3D-Druck die Herstellung von Augenprothesen am Moorfields Eye Hospital in London.

„Mit optimal angepassten künstlichen Augen erhöht sich die Lebensqualität der Betroffenen enorm“, erklärt Johann Reinhard, stellvertretender Abteilungsleiter des Kompetenzzentrums 3D-Drucktechnologie. Dass die Prothese nicht nur optisch ideal zum zweiten vorhandenen Auge passt, sondern sich auch bestmöglich in die Augenhöhle einfügt, gewährleisten die Forscher mit ihrem Verfahren aus Scan und 3D-Druck.

Prothesen überzeugen Patienten und Okularisten

Die Forscher haben anhand von zehn Patienten zwei Aspekte untersucht: Erscheinung und Form der Augenprothesen. Unter ersterem Begriff fassen sie etwa die Größe und Farbe von Iris und Pupille sowie die Texturierung der Sklera zusammen. Die befragten Okularisten bewerteten diese Punkte durchgängig hervorragend. „Patientinnen und Patienten beschreiben die 3D-gedruckten Augenprothesen als lebensverändernd“, fügt Reinhard hinzu. Hinsichtlich der Form kristallisierte sich in der Betrachtung der zehn Fälle heraus, für welche Patiententypen die Augenprothesen besser und für welche weniger geeignet sind. Dabei wurden u. a. die notwendigen Anpassungen sowie die finale Blickrichtung und Beweglichkeit der Prothese untersucht.

Digitales Verfahren punktet durch kürzere Produktionszeit und ersetzt Alginat-Abdruck

Neben der durch die Automatisierung gleichbleibend hohen Qualität bringt der 3D-Druck einen weiteren Vorteil mit sich: die verkürzte Produktionszeit. Indem der Zeitaufwand für die Okularisten bis zu fünf Mal geringer ausfällt, lassen sich – je nach Stückzahl – die Kosten senken, mehr Patienten behandeln und die Wartezeit auf eine Prothese verkürzen.

Das digitale Verfahren des Ausmessens sowie der Produktion ist außerdem schonend für die Patienten: Mittels einer optischen Kohärenztomographie OCT (Optical Coherence Tomography) wird sowohl ein Scan der Augenhöhle als auch des gesunden Auges erstellt. Eine integrierte Kamera liefert ein farbkalibriertes Bild. Der zuvor übliche Alginat-Abdruck der Augenhöhle ist nicht mehr notwendig. Die Software Cuttlefish:Eye verwendet ein statistisches Formmodell, um trotz unvollständiger Oberflächeninformationen der Augenhöhle die am besten passende Prothesenform vorherzusagen. So wird aus den OCT-Daten in wenigen Minuten ein passgenaues 3D-Modell der Augenprothese berechnet, das visuell mit dem gesunden Auge übereinstimmt. Die Produktion erfolgt auf einem Multimaterial 3D-Drucker, der über den 3D-Druckertreiber Cuttlefish angesteuert wird. Hergestellt und vertrieben werden die Prothesen von Ocupeye Ltd.

Weiter Anwendungsfelder geplant

Ihre Expertise aus dem Bereich 3D-Druck in Farbe sowie die Erfahrungen mit Cuttlefish:Eye übertragen die Fraunhofer-Forscher außerdem in andere Themenfelder: Zahnrestaurationen und Epithesen sollen in Zukunft ebenfalls mittels Software gestaltet und mit dem Druckertreiber Cuttlefish hergestellt werden.

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