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3D打印新突破 定制镜片配角膜

导读: 普通镜片表面是圆滑的凸起,“自由曲面”意味着突破这种规则光滑面,呈现出不规则的镜面形状,根据每个人的角膜形状,做到精准折射光线、矫正视力。3D打印镜片能精确吻合角膜形状,起到“量身定制”的效果。

角膜“变形”患者未来可能戴上3D打印的定制眼镜。据新京报报道,北京同仁医院视光中心副主任宋红欣博士正尝试利用3D打印技术制作“自由曲面”的定制镜片。

普通镜片表面是圆滑的凸起,“自由曲面”意味着突破这种规则光滑面,呈现出不规则的镜面形状,根据每个人的角膜形状,做到精准折射光线、矫正视力。3D打印镜片能精确吻合角膜形状,起到“量身定制”的效果。

这一灵感源自美国NASA自适应光学系统。星星会“眨眼”是常见的光学现象。由于大气湍流不断变化,星星发出的光芒在穿过大气层时受到影响会时隐时现,影响天文观测。为抹平“噪点”,NASA将自适应光学系统用于天文望远镜——由可自由活动的多个小镜片组成一块大的变形镜,变形镜接收到系统发送的像差信号后会自行调整镜面、矫正像差,让星星不“眨眼”。

3D打印眼镜,相当于一个缩小的“变形镜”。其设计图来源于每名患者各自的角膜形状,打印机根据“地图”,通过喷射液体的方式,一层层地将完全吻合个体角膜形状的镜片打印出来。目前,宋红欣博士已初步实现自由曲面镜片的高精度制造。

这一特殊眼镜,意在解决特殊人群的视力障碍——圆锥角膜是一种以高度不规则近视散光和不同视力损害为特点的原发性角膜变性疾病,该病在人群中的发病率为1:2000,疾病一般开始于青春期,发病原因目前仍不明确。这一疾病带来的严重高阶像差,会让普通眼镜失去效果,角膜外伤、角膜炎、角膜移植等患者均可能发展出高阶像差,这一群体人数近百万。

视力正常的情况下,外界的光线穿过角膜,在人类的视网膜上成像,形成准确的画面信号。普通的近视人群因晶状体变形,光线聚集在视网膜前,需要通过眼镜进行调整,将成像点后移,保持视力清晰。而一旦出现严重高阶像差,意味着光线在通过坑洼的角膜时,从各个不同角度被折射、在晶状体中形成了混乱光轨,哪怕架上一副镜片,也无法改变其在眼球内的失序。这也是为什么普通眼镜无法拯救其视力的原因。

如果3D打印的自由曲面眼镜成为现实,镜片就可以与角膜“同调”,通过调整不同的光线折射方向,让其在眼内有序成像。

宋红欣表示,传统制镜工艺未必不能做到这一点,但在个性化需求面前市场化变得不现实。每位患者角膜形状不同,镜片的曲面也不同,意味着每一片镜片都要单独模型、单独流水线制作,产品将是天价。3D打印的优势,正在无需额外成本就能实现精细制作。

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