Искусственный глаз: от истории к передовой инновации

Общие сведения

Искусственный глаз — косметическая протеза, заменяющая натуральный глаз, потерянный из-за травмы или болезни. Хотя он не восстанавливает зрение, он заполняет глазницу, улучшает симметрию лица и, когда прикреплен к мышцам глазницы, может имитировать естественное движение глаза.

Современные искусственные глаза преимущественно делают из долговечного пластика и обычно служат около десяти лет. Дети, однако, часто нуждаются в более частых заменах, потому что их глазницы растут по мере взросления — от младенчества до взрослой жизни может потребоваться четыре–пять протезов.

По данным Общества для предотвращения слепоты, ежегодно в США 10 000–12 000 человек теряют глаз. Более 50% потерь связаны с травмами, с более высокой частотой у мужчин. Генетические состояния, такие как микрофтальмия, анофтальмия, ретинобластома, катаракта и глаукома, также способствуют потере глаза, с 63% случаев, связанных с болезнями, происходящих до 50 лет.

Два хирургических подхода используют для удаления поврежденного глаза. Энуклеация удаляет весь глазной яблоко и связанные мышцы, после чего орбитальный имплант восстанавливает объем и позволяет движению искусственного глаза. Эвицерация удаляет только содержимое глаза, оставляя склерическую оболочку нетронутой; инертный шар вставляют перед зашивом. Конформер — силиконовый или жесткопластиковый диск — устанавливают сразу после операции для предотвращения сужения глазницы и сохранения кармана для протеза. Заживление обычно занимает четыре–шесть недель, после чего квалифицированный окуларист индивидуализирует искусственный глаз.

История

Ранние протезы были более декоративными, чем функциональными, созданными мастерами в древней Вавилоне, Иерихоне, Египте, Китае и Эгейском море для религиозных или эстетических целей. Выкопки раскрывают серебряные, золотые, хрустальные и стеклянные глаза в мумиях и гробницах, указывая на долгую традицию очного мастерства.

В 1579 году венетянские хирурги представили первый стеклянный черепок, крепившийся к веку, который, несмотря на свою тонкость, не восстанавливал объем глазницы и вызывал дискомфорт, требуя ночного снятия.

XIX век принес значительный прогресс. Немецкий стеклодув Людвиг Мюллер-Ури усовершенствовал реалистичный стеклянный глаз для своего сына, в конечном итоге создав полноценный бизнес. Голландский офтальмолог Герман Снеллен в 1880 году представил дизайн «Реформа», добавивший толщину и скругленные края, улучшивший комфорт и восстановление объема. Германия быстро стала центром производства стеклянных протезов.

1884 год ознаменовал первую имплантацию стеклянного шара в склерическую полость английским доктором Филиппом Генри Мюлзом — технику, позже расширенную на энуклеационные глазницы. Более столетия спустя сфера Мюлза остается стандартом для многих случаев эвицерации.

Во время Второй мировой войны поставки немецкого стекла были пресечены, побудив американских армейских стоматологических техников создать первый пластиковый протез в 1943 году — неразбиваемый, но с шершавой задней поверхностью, раздражающей глазницу. Последующие адаптации немецко-американскими стеклодувами улучшили посадку и комфорт, однако постоянные слизистые выделения и необходимость ежедневной чистки оставались проблемами. Крупные оптические фирмы начали массово производить стандартизированные «складские» стеклянные формы, хотя они лишены индивидуальной посадки.

Конец 1960-х принес модифицированную технику отпечатка Ли Аллена, точно захватывавшую контур глазницы и позволившую точную кастомизацию передней поверхности, устанавливающую стандарт, используемый до сегодняшнего дня.

Сырье

Пластик составляет ядро современных искусственных глаз. Воск и гипс создают формы; альгинат, порошок из водорослей, захватывает точную форму глазницы. Художники применяют специализированные краски и красители для рендеринга реалистичных радужек и склерических тонов.

Процесс производства

Время от первичной консультации до готового протеза в среднем 3,5 часа, хотя сроки варьируются по окуларисту и сложности пациента. Существует два основных типа протеза: тонкокорпусные глаза для частично отсутствующих или деформированных глазниц, и полностью модифицированные импрессионные протезы для полного удаления глаза.

1. Осмотр глазницы, измерение горизонтальных, вертикальных размеров и периферического контура.
2. Рисование индивидуальной радужки на пластиковой кнопке; типичные диаметры 0,4–0,52 дюйма (10–13 мм). Цвет кнопки подбирают, рассматривая её через протезный купол.
3. Вырезание восковой оболочки с вмонтированной кнопкой радужки, затем примерка к глазнице, корректировка до выравнивания кнопки с сохранным глазом. Затем сверлят два дренажных отверстия.
4. Нанесение альгината на обратную сторону восковой оболочки, вставка в глазницу и выдержка ~2 минуты для захвата точного отпечатка. Удаление оболочки, оставляя альгинатовый отпечаток, прикрепленный к воску.
5. Повторная проверка цвета радужки и повторная вставка конформера.
6. Отливка гипсовой модели от отпечатка. После застывания (~7 мин) утилизируют воск и альгинат, и вмонтируют раскрашенную радужку в гипс.
7. Литье расплавленного белого пластика в форму, повторная сборка половин и выдержка под давлением в кипящей воде (~23 мин). Остывание, затем стрижка 0,5 мм от передней поверхности для имитации склерического перекрытия.
8. Нанесение склерических пигментов краской, мелом или нитью; корректировка цвета радужки при необходимости. Вставка прозрачного пластика в переднюю половину, повторное прессование и выдержка (~30 мин). Финальная шлифовка и полировка для достижения высокого глянца, необходимого для комфорта.

Контроль качества

Американское общество окуларистов (ASO), основанное в 1957 году, подняло отраслевые стандарты и ввело сертификацию в 1971 году. Национальный экзаменационный совет по окуларистам (NEBO), созданный NCHCA в 1980 году, проводит национальный экзамен; сертифицированные окуларисты должны пересертифицироваться каждые три года. Феллоуство требует 375 дополнительных кредитных часов и демонстрируемой экспертизы.

Будущее

Инновации продолжают улучшать и комфорт, и функциональность. Начало 1980-х увидело первый протез с заменяемым зрачком, за которым последовала мягкая контактная линза с большим черным зрачком для легкой установки. В 1989 году FDA одобрил BioEye — имплант из гидроксиапатита, керамики кораллового происхождения, имитирующей пористую структуру кости, снижающей миграцию и улучшающей поддержку века.

Прогресс в микроэлектронике и обработке изображений обещает искусственные глаза, способные восстанавливать зрение. Канадские исследователи разрабатывают протез, взаимодействующий напрямую с зрительным нервом или зрительной корой, с резиновым объективом, высокоточным цветовым процессором и микро-фоторецепторами. Параллельные усилия в MIT и Гарварде направлены на создание искусственной сетчатки с биочипом, приклеиваемым к ганглиозным клеткам, переводящим инфракрасные лазерные сигналы в визуальные данные через сенсорную систему на очках носителя.

Хотя полностью функциональный восстанавливающий зрение протез остается годами впереди, траектория исследований дает надежду на беспрецедентное восстановление и внешности, и зрения.