Student brněnského VUT navrhl a vyrobil protetické oko na 3D tiskárně

Přednáška o technologiích 3D tisku na FSI VUT v Brně zaujala natolik Ondřeje Vocílku, že začal přemýšlet o jejím využití při výrobě oftalmologických protéz a jak by je bylo možné co nejvíce přizpůsobit pacientům. Po dohodě s přednášejícím se začal tomuto tématu věnovat ve své bakalářské práci.

Standardně se oční protézy vyrábí ručně ze skla či akrylátu, a tak estetický dojem celé protézy závisí zejména na zkušenostech a šikovnosti protetika. Nejnáročnější částí ruční výroby je duhovka, protože se musí co nejvíce podobat zdravému oku pacienta. Toho je však konvenčními způsoby obtížné dosáhnout.

Ondřej se ve své práci zabývá výrobou prototypu oční protézy pomocí 3D tisku na bázi modelu získaného skenováním své ručně vyrobené starší protézy z PMMA. Model byl modifikován v programu 3ds Max 2017. Tímto postupem bylo vymodelováno jádro protézy s texturou, která byla vytvořena z fotografie oka. Vytištěné jádro oční protézy bylo dále zalito čirým akrylátem, aby se vytvořil zdravotně nezávadný povrch.

Samotná výroba jádra náhrady byla realizována na 3D tiskárně Stratasys J750 s technologií aditivní výroby PolyJet (technologie pro přesný 3D tisk modelů nanášením fotopolymeru a jeho vytvrzováním UV zářením). Tato tiskárna je díky svým možnostem ideální pro takto náročný tisk. Zde do procesu vstupuje MCAE Systems, která 3D tiskárny značky Stratasys nabízí na českém a slovenském trhu.

3D tiskárna Stratasys J750 umožňuje míchat a kombinovat plnobarevné přechody spolu s nebývalým rozsahem volby materiálů. Nabízí výběr z více než 360.000 různých barevných odstínů a mnoho materiálových vlastností, od tuhých po pružné nebo od neprůhledných po průhledné. Tato tiskárna je dosud jediná na světě, která zhotovuje plnobarevné, multimateriálové prototypy a díly v rámci jedné tiskové úlohy, což výrazně urychluje tvorbu realistických modelů, prototypů a dílů pro prakticky libovolné aplikační potřeby včetně aplikací v oblasti medicíny.

3D tiskárna měla při tisku duhovky na prototypu vynikající výsledky. Stále ale chybělo jemné oční žilkování a nebyla přidána ani žádná povrchová úprava, která by napodobila lesk skutečného lidského oka. Tyto problémy Ondřej vyřešil přidáním vyčesané červené bavlny a vrstvy plexiskla na povrch prototypu, podobně jako se to řeší u běžných akrylových protéz.

Celý proces 3D tisku jádra oční protézy zabere asi hodinu a půl, zatímco výroba klasické akrylové protézy trvá zhruba osm hodin a příprava skleněné protézy může být pro pacienta připravena do dvou hodin. V České republice se standardní cena oční protézy pohybuje v rozmezí od 2 000 do 3 000 korun, zatímco v Anglii tato částka činí v přepočtu až 90 000 korun. Náklady na tisk jádra prototypu nebyly vyšší než 850 Kč, po započtení práce při aplikaci povrchové vrstvy byla cena prototypu srovnatelná s ruční výrobou.

Ondřejova 3D tištěná protéza je zatím jen základní, jednoduchý prototyp, který neprošel žádnými zdravotními testy, a měl za úkol zejména prověřit vhodnost technologie. V současné době pracuje
na vývoji efektivnějšího způsobu výroby a konečným cílem je protéza vyrobená jen 3D tiskem, která by byla i výrazně levnější. Jednou z dalších možných výhod je ukládání modelů protéz do databáze. Po skončení životnosti tak lze jednoduše protézu znovu vytisknout na 3D tiskárně a poslat pacientovi.