پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی از طریق فرآیند تولید نیمه اتوماتیک

از دست دادن چشم می‌تواند پیامدهای جسمی و روحی زیادی برای افراد داشته باشد. در بیمارستان Severance در کره جنوبی، تیمی به رهبری پروفسور یون جین سوک به تولید چشم مصنوعی از طریق چاپگر سه بعدی پرداخت. اخیرا، پروژه‌ی پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی از طریق فرآیند تولید نیمه اتوماتیک، منتشر شده است که در ادامه، به آن پرداخته می‌شود.

پروفسور یون جین سوک

پروفسور یون جین سوک

اهمیت بینایی

از دست دادن بینایی، نه تنها توانایی دیدن را کاهش و یا از بین می‌برد بلکه به طور قابل توجهی ظاهر شخص را نیز تغییر می‌دهد. امروزه، برگرداندن بینایی چشم شخص نابینا، تقریبا غیرممکن است اما با استفاده از چشم مصنوعی تولید شده از طریق تکنولوژی چاپگر سه بعدی، می‌توان این جنبه‌ی شخص را بهبود داد.

مزایای استفاده از پرینت سه بعدی چشم مصنوعی

استفاده از دستگاه‌های پروتزهای سفارشی و پرینت سه بعدی چشم مصنوعی، باعث می‌شود کیفیت زندگی افراد بهبود یابد. پروفسور یون گفت: “برنامه‌های تیم ما، خدمات عالی بهداشت عمومی را ارائه‌ می‌دهد و از طریق فراهم‌سازی چشم‌های مصنوعی با کیفیت بالا و شبکه‌ای که دسترسی بیمار را افزایش دهد، کیفیت زندگی افراد را افزایش می‌دهد.”

پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی از طریق فرآیند تولید نیمه اتوماتیک

به هنگام آسیب یا از بین رفتن بخشی از چشم؛ پرینت سه بعدی، می‌تواند به عنوان ابزاری جهت بهبود سلامت فرد استفاده شده و جایگزین چشم شود. اولین گام برای ایجاد یک مردمک چشم، این است که از طریق قالب‌گیری چشم بیمار به تعیین شکل و اندازه‌ی پروتز چشم وی انجام شود. هنگامی‌که قالب تهیه می‌شود، لازم است یک تصویر با وضوح بالا از مدل ایجاد شود و فایل، به صورت دیجیتالی تصحیح شود.

پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی از طریق فرآیند تولید نیمه اتوماتیک

پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی از طریق فرآیند تولید نیمه اتوماتیک

استفاده از اسکنر سه بعدی

به طور کلی طبق گفته‌ی سازندگان این بخش: “در این مطالعه، ما از یک اسکنر سه بعدی استفاده کردیم که انعکاس پرتو لیزر را از سطح یک شی نشان می‌دهد تا اطلاعات مدل سه بعدی را به دست آوریم.” تصویر حاصل، شامل مصنوعاتی می‌باشد که باید برای تولید مدل سه بعدی استفاده می‌شود. این کار، با استفاده از نرم‌افزار ویرایش گرافیکی ZBrush 4R7 (Pixologic Inc., Los Angeles, CA, USA)، انجام می‌شود و از طریق حذف ایرادات درونی و بیرونی شبکه‌های پیچیده و اصلاح مفاهیم با استفاده از عمل جراحی بهبود می‌یابد. به علاوه، نرم‌افزار برای صاف و صیقلی کردن سطح مدل مورد نظر استفاده می‌شود. ”

پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی

پس از اینکه فایل STL، آماده می‌شود، می‌توان آن را از طریق چاپ سه بعدی به دست آورد. پلیمر مورد استفاده برای تیم Severance، رزین فتوپلیمر سازگار با محیط زیست (FotoTec DLP.A، Dreve Inc.) به عنوان مواد پایه است.

تیم کره‌ای، از چاپگر سه بعدی Carima DS131 استفاده کرده است. این چاپگر سه بعدی از نوع (DLP) و با وضوح ۵۰ میکرومتر در سطح X-Y است. محور Z، یعنی ضخامت لایه، می‌تواند در ۲۵ میکرومتر تنظیم شود. این یک چاپگر سه بعدی با رزولیشن بالا است که معمولا برای دندان استفاده می‌شود و پرینت سه بعدی عنبیه و عروق خونی در پروتزهای چشمی مورد استفاده قرار گرفته است.

چاپگر سه بعدی Carima DS131

چاپگر سه بعدی Carima DS131

برای این تکنیک، الگوی موردنظر با جوهر سازگار با محیط‌زیست بر روی کاغذ منتقل می‌شود. پس از آماده‌سازی، خروجی پروتز چشم با یک سیستم انتقال‌دهنده رنگ‌پذیری چاپ می‌شود. در نهایت، فرد سازنده یک چشم مصنوعی شفاف حاصل از پرینتر سه بعدی می‌سازد. برای تکمیل فرآیند تولید پروتزهای شفاف چاپ سه بعدی شده اعمال می‌شود.

مزایای چشم مصنوعی حاصل از پرینتر سه بعدی نسبت به معمولی

کاهش زمان تولید و نیروی انسانی مورد نیاز

میزان زمانی که فرآیندهای سنتی برای تولید پروتز چشم طول می‌کشد حدود ۱۰ ساعت طول می‌کشد در حالی‌که فرآیند تولید از طریق چاپ سه بعدی ۸ ساعت طول می‌کشد. این تفاوت عددی، خیلی بزرگ نیست ولی با استفاده از چاپگر سه بعدی، نیروی کار دستی از ۱۰ ساعت به ۳ ساعت کاهش می‌یابد. روش پیشنهادی میزان زمان و مهارت موردنیاز برای ساخت چشم‌های مصنوعی سفارشی را کاهش می‌دهد و انتظار می‌رود که بیماران دسترسی آسان‌تری به پروتزهای چشم سفارشی خود را ارائه دهند.

پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی

پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی

کاهش قیمت

در حال حاضر، تولید چشم به عنوان یک کار هنری محسوب می‌شود که مقدار قابل توجهی وقت را در کار دستی دربرمی‌گیرد و نیاز به افراد بسیار متخصصی دارد. ساخت نیمه‌اتوماتیک پروتز چشم به میزان قابل توجهی میزان کار دستی و نیاز به تخصص فنی را کاهش می‌دهد. اگرچه این تکنیک به مهارت‌هایی برای گرافیک و مدل‌سازی سه بعدی نیاز دارد که قبلا مورد نیاز نبوده است. اما با وجود همه‌ی این‌ها، پرینتر سه بعدی باید پروتزهای چشم را بسیار ارزان‌تر و قابل دسترس‌تر کند.

 ذخیره‌ی داده‌های بیمار

از آنجایی که احتمال ذخیره‌ی داده‌های بیمار وجود دارد، بنابراین؛ لازم نیست تمام پروسه، مجددا تکرار شود و می‌توان پس از طی فرآیند؛ محصول را چاپ کرد. سوکت چشم، ممکن است از طریق تغییر در سن یا تغییر وزن تغییر کند، در نتیجه مهم است که این نکته را در نظر داشت. یکی از ویژگی‌های بسیار جذاب چشم مصنوعی، این است که در صورت لزوم به نیازهای در حال رشد بیمار پاسخگو است و توانایی تغییر شکل دارد و جنس مواد مهم نیست چه از مواد شیشه‌ای درست شده باشد یا مواد مرکب حاصل از مواد مصنوعی.

بسیار مناسب برای کشورهای در حال توسعه

همه‌ی موارد اشاره شده با هم، مزیت استفاده از روش‌های چاپ سه بعدی می‌باشد و کاهش زمان و مهارت لازم برای ساخت چشم مصنوعی؛ باعث می‌شود تا زمان انتظار برای دریافت چشم مصنوعی نیز کاهش یابد و با کاهش زمان کار متخصصان ماهر قیمت حاصل ارزان‌تر شود. و این قضیه می‌تواند بسیار هیجان‌انگیز باشد، چرا که کشورهای در حال توسعه کارشناسان و متخصصان زیادی در زمینه‌ی چشم ندارند.

پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی

پرینتر سه بعدی و چشم مصنوعی

نوع استفاده از چشم مصنوعی حاصل از پرینت سه بعدی

تا به حال این مطالعه بر روی تولید نمونه‌ی اولیه چاپ شده و بر روی فرآیندهای تولید متمرکز است، که شامل آزمایشات انسانی نبوده است، بنابراین نتیجه‌ی استفاده‌ی بیماران از چشم مصنوعی پرینت سه بعدی شده اندازه‌گیری نشده است. گام بعدی برای اثبات ارزش این یافته‌ها، انجام آزمایش‌های بالینی برای روش پیشنهادی است. امیدواریم، در آینده نزدیک، شاهد نتایج مثبت چنین آزمایشاتی باشیم.

۵/۵ (۳ Reviews)

نظرات کاربران