人工眼
背景
人工眼可以替代因受伤或疾病而失去的自然眼。虽然替换物不能提供视力，但它填充了眼窝的空腔并起到了美容的作用。在人工眼出现之前，失去一只眼睛的人通常会佩戴眼罩。人造眼可以连接到眼窝中的肌肉以提供眼球运动。
如今，大多数人造眼睛都是由塑料制成，平均寿命约为 10 年。由于快速的生长变化，儿童需要更频繁地更换假肢。从婴儿期到成年期，可能需要多达四到五个假肢。
据预防失明协会称，每年有 10,000 至 12,000 人失明。尽管 50% 或更多的这些眼睛损失是由事故引起的（在一项调查中，与女性相比，更多的男性因事故失去了眼睛），但有许多遗传条件会导致眼睛损失或需要人工眼。小眼症是一种先天缺陷，由于某种未知原因，眼睛无法发育到正常大小。这些眼睛完全失明，或者充其量可能有一些光感。
有些人也天生没有一只或两只眼球。这被称为无眼症，这是正确安装人工眼的最困难的条件之一。有时准备工作可能需要一年或更长时间。在某些情况下，手术干预是必要的。
视网膜母细胞瘤是一种先天性（出生时就存在）癌症或肿瘤，通常是遗传的。如果一个人只有一只眼睛患有这种疾病，那么传染的几率是四分之一，即 25%。当肿瘤在双眼中时，几率为 50%。导致失明的其他先天性疾病包括白内障和青光眼。一项调查显示，63% 的因疾病导致的视力下降发生在 50 岁之前。
更换受损或患病的眼睛有两个关键步骤。首先，眼科医生或眼外科医生必须移除自然眼。有两种类型的操作。眼球摘除术通过切断与巩膜（眼球的白色）相连的肌肉来去除眼球。然后外科医生切断视神经并将眼睛从眼窝中取出。然后将植入物放入眼窝中以恢复失去的体积并使人工眼有一定的运动能力，然后闭合伤口。
通过内脏，眼球的内容物被去除。在这个手术中，外科医生在虹膜周围做一个切口，然后取出眼球的内容物。然后将一个由塑料、玻璃或硅胶等惰性材料制成的球放入眼球内，然后闭合伤口。
在手术结束时，外科医生会将一个适形器（一个塑料盘）放入插座中。适形器可防止承窝收缩并为假体保留足够的口袋。 Conformers 由硅胶或硬塑料制成。手术后，患者需要四到六周才能痊愈。然后由专业的眼科医生制作和安装假眼。
历史
早期的人工眼制造商可能根本就没有制造假肢，而是出于宗教和美学目的而制造的装饰品。在千年 B.C. 巴比伦、耶利哥、埃及、中国和爱琴海地区的人民都拥有高度发达的艺术和对来世的信仰。木乃伊和墓葬的射线照片显示，许多人造眼睛由银、金、水晶、青金石、贝壳、大理石、搪瓷或玻璃制成。出于类似的原因，阿兹特克人和印加人也使用了人造眼睛。埃及艺术家的技艺如此之高，以至于他们可能被要求制造供人类使用的人造眼睛，特别是如果受折磨的人是皇室成员。
1579 年，威尼斯人发明了第一个戴在眼睑后面的假肢。这些人造眼睛是非常薄的玻璃壳，因此无法恢复萎缩或缺失眼球的体积。由于边缘锋利且不舒服，佩戴者必须在晚上摘下眼睛以减轻不适并避免破损。
在这种玻璃壳假体发明之后，直到 19 世纪，人工眼才取得重大进展。 1800 年代初期，一位名叫 Ludwig Muller-Uri 的德国吹玻璃工为玩偶制作了栩栩如生的眼睛，并为他的儿子研制了玻璃眼睛。尽管他的设计花了 20 年的时间来完善，但他的成功迫使他转行全职制作人工眼。
1880 年，荷兰眼科医生 Hermann Snellen 开发了改革眼部设计。这种设计是一种较厚的中空玻璃假肢，边缘为圆角。厚度的增加恢复了眼睛失去的大部分体积，圆形边缘使患者更加舒适。德国成为制造玻璃人工眼的中心。
几年后的 1884 年，玻璃球首次植入巩膜腔内（眼球白色的空洞内部）。一位英国医生 Phillip Henry Mules 使用植入物来恢复失去的体积并让假肢活动起来。球形植入物随后也适用于去核窝。
从那时起，许多材料如骨头、海绵、脂肪和贵金属都被用于植入物，但 100 年后，在大多数情况下仍然使用骡子球。内脏后巩膜腔内带有球体的眼窝继续产生出色的美容效果。对于去核插座，必须找到另一种解决方案。
二战期间，德国的玻璃眼睛无法获得，因此美国不得不寻找替代材料。 1943年，美国陆军牙科技师制造了第一只塑料人工眼。这种材料具有牢不可破和可塑性的优点。虽然这些塑料假体是印模贴合的，但背面没有完全抛光，由于贴合不良导致眼眶发炎。
德裔美国玻璃吹制者介绍了另一种选择，他们正在学习使用改革设计用塑料制造人造眼睛。虽然这种类型的人工眼是一种改进，但仍然存在眼眶持续排出粘液的问题。佩戴者可以在假肢就位的情况下睡觉，但需要每天早上将其取下进行清洁。尽管有这些限制，需求超出了眼科医生的处理能力，因此，一些大型光学公司开始批量生产 12 种最常用的玻璃眼睛形状。称为股票眼睛，它们的缺点是不能正确地贴合个人的眼窝。
1960 年代后期，美国人 Lee Allen 开发了改良印模法。这种方法包括准确复制单个眼窝的形状，以及修改假体的前表面以纠正眼睑问题。假肢的背面也必须适当抛光以获得最佳配合。这种方法在今天被广泛使用。
原材料
塑料是构成人工眼的主要材料。蜡和熟石膏用于制作模具。在成型过程中使用一种称为藻酸盐的白色粉末。油漆和其他装饰材料用于为假肢添加栩栩如生的特征。
对于生物眼植入物，外科医生在虹膜周围做一个切口，然后取出眼球的内容物。然后将一个由塑料、玻璃或硅胶等惰性材料制成的球放入眼球内，并闭合伤口。
制造
过程
从头到尾制作眼部假体的时间因每位眼科医生和患者个体而异。典型的时间约为 3.5 小时。眼科医生继续寻找减少这一时间的方法。
有两种类型的假肢。非常薄的壳型适合盲眼、毁容的眼睛或刚刚部分切除的眼睛。完全改良的印模类型是为那些已经完全去除眼球的人制作的。此处描述的过程适用于后一种类型。
- 眼科医生检查眼窝的状况。测量插座的水平和垂直尺寸以及周边。
- 眼科医生给虹膜上色。选择虹膜按钮（使用车床由塑料棒制成）以匹配患者自己的虹膜直径。通常，虹膜直径范围为 0.4-0.52 英寸（10-13 毫米）。虹膜涂在按钮背面平坦的一侧，只需将按钮反转即可与患者的虹膜对照，这样颜色就可以透过塑料圆顶看到。上色完成后，眼科医生会移除构象器，以防止眼窝收缩。
- 接下来，眼科医生手工雕刻一个蜡模壳。这个外壳有一个铝制虹膜按钮嵌入其中，复制了涂漆的虹膜按钮。蜡壳安装在患者的牙槽中，使其与牙槽的不规则周边相匹配。外壳可能需要多次重新插入，直到铝制虹膜按钮与患者剩余的眼睛对齐。正确安装后，在蜡壳上开两个释放孔。
- 印模使用藻酸盐制成，藻酸盐是一种由海藻制成的白色粉末，与水混合形成乳膏，牙医也使用这种乳膏制作牙龈印模。混合后，将奶油放在成型外壳的背面，并将外壳插入插座中。藻酸盐在大约两分钟内凝胶化并精确复制单个眼窝。去除蜡壳，海藻酸盐
对于传统植入物，外科医生通过切断与巩膜（白色眼球）。然后外科医生切断视神经并将眼睛从眼窝中取出。然后将植入物放入眼窝中以恢复失去的体积并使人工眼有一定的运动能力，然后闭合伤口。附着在蜡壳背面的眼窝印模。 - 然后重新检查虹膜颜色并进行任何必要的更改。重新插入塑料构象器，以便完成最后的步骤。
- 石膏模型由患者眼窝的模具制成。石膏硬化后（约七分钟），将蜡和藻酸盐模具取出并丢弃。铝制虹膜按钮在石膏模具上留下了一个孔，用于放置涂漆的虹膜按钮。然后将白色塑料放入铸件中，将铸件的两半放回一起，然后置于压力下并浸入沸水中。这降低了水温，因此塑料在压力下固化约 23 分钟。然后将铸件从水中取出并冷却。
- 塑料已经硬化成模具的形状，并在适当的位置嵌入了涂漆的虹膜按钮。然后从假体的前表面去除大约 0.5 毫米的塑料。与虹膜按钮重叠的白色塑料在按钮边缘均匀研磨。这模拟了活眼的巩膜如何与虹膜略微重叠。巩膜使用油漆、粉笔、铅笔、彩色线和液体塑料糖浆着色，以匹配患者剩余的眼睛。此时也可以对虹膜颜色进行任何必要的更改。
- 然后将假肢放回模型中。将透明塑料放在铸件的前半部分，然后将两半再次连接，置于压力下，然后放回热水中。最终处理时间约为 30 分钟。然后取出铸件并冷却，取出完成的假体。最后一步是将假肢打磨和抛光至高光泽。最后的抛光对于患者的最终舒适度至关重要。假肢终于可以安装了。
质量控制
1957 年，美国眼科医生协会 (ASO) 成立，旨在提高眼科医生的标准并提供教育。 1971 年，ASO 开始认证眼科医生。那些已经建立良好实践的人会自动获得认证。其他人必须在先前获得认证的眼科医生的直接监督下完成五年学徒制，并完成 ASO 批准的 750 学分的相关教学。
1980 年，国家卫生认证机构委员会 (NCHCA) 为眼科医师创建了一个独立的测试组织，称为国家眼科医师考试委员会 (NEBO)。 1981 年 11 月，NEBO 管理了第一次国家委员会认证考试。委员会认证的眼科医生必须每三年重新认证一次。要获得 ASO 奖学金，获得委员会认证的眼科医生必须累积 375 个额外的相关教学学分，并在实践中表现出出色的能力。
未来
眼部假体将继续改进，这将使患者和眼科医生都受益。近年来已经发生了一些发展。 1980 年代初发明了一种带有两个不同大小瞳孔的假肢，佩戴者可以前后改变瞳孔大小。在同一时期，开发了一种带有黑色大瞳孔的软性隐形眼镜，它只是简单地放置在人工眼的角膜上。
1989 年，美国食品和药物管理局发布了一种名为 Bioeye 的专利植入物。今天，全世界有超过 25,000 人受益于这一发展，它由羟基磷灰石制成，羟基磷灰石是一种从海洋珊瑚转化而来的材料，具有骨骼的多孔结构和化学结构。除了自然的眼球运动外，这种类型的植入物还减少了迁移和挤压，并通过钉连接为人工眼提供支撑，从而防止下眼睑下垂。
随着计算机、电子产品和生物医学工程技术的进步，有朝一日可能会出现可以提供视力的人工眼。基于先进的微电子学和复杂的图像识别技术，实现这一目标的工作已经在进行中。
尽管可能还需要几年时间才能使假体看起来和视觉都像自然眼一样，但一家加拿大公司正在开发一种人造眼，该人造眼将连接到视神经或直接连接到视觉皮层。这只眼睛由一个可以改变焦点的橡胶透镜、一个高精度的色彩处理系统和能够感知物体存在并捕捉运动的微型感光器组成。
麻省理工学院和哈佛大学的研究人员也在开发第一个人造视网膜。这是基于粘在神经节细胞上的生物芯片，神经节细胞充当眼睛的数据集中器。该芯片由视网膜侧的蚀刻金属电极的微小阵列和瞳孔侧的具有集成逻辑的单个传感器组成。该传感器对一个小型红外激光做出响应，该激光从人工视网膜接受者佩戴的一副眼镜上照射到该传感器上。
制造工艺