TW201944972A - 製作用於眼睛之植入物 - Google Patents

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Abstract

在某些實施方式中，一種製作用於眼睛的植入物的系統包括列印機、相機、以及電腦。所述列印機將材料列印到靶上並且具有列印機頭和列印機控制器。所述列印機頭將所述材料沈積到所述靶上，並且所述列印機控制器移動所述列印機頭以將所述材料沈積到所述靶的特定位置上。所述相機生成圖像以監測所述材料的列印。所述電腦存儲所述植入物的圖形，所述植入物被設計用於向所述眼睛提供屈光治療；向所述列印機控制器發送指令以移動所述列印機頭來將所述材料根據所述圖形列印到所述靶上；根據所述圖形評估來自所述相機的圖像；並且響應於所述圖像調整所述指令。

Description

製作用於眼睛之植入物
本揭露總體上涉及眼睛的屈光治療，更具體地涉及製作用於眼睛之植入物。
眼睛的屈光治療係指被執行用於改變眼睛的屈光特性以減小屈光不正來改善視力之技術。當眼睛的某些部分沒有正確地彎曲光時，屈光不正發生，從而導致圖像模糊。屈光不正的主要類型係近視（近視眼）、遠視（遠視眼）、老花眼（近視力隨年齡而喪失）、以及散光。在一種類型的屈光治療中使用眼睛植入物。眼睛植入物被植入眼睛中以改變屈光特性來改善視力。
在某些實施方式中，一種製作用於眼睛的植入物的系統包括列印機、相機、以及電腦。所述列印機將材料列印到靶上並且具有列印機頭和列印機控制器。所述列印機頭將所述材料沈積到所述靶上，並且所述列印機控制器移動所述列印機頭以將所述材料沈積到所述靶的特定位置上。所述相機生成圖像以監測所述材料的列印。所述電腦存儲所述植入物的圖形，所述植入物被設計用於向所述眼睛提供屈光治療；向所述列印機控制器發送指令以移動所述列印機頭來將所述材料根據所述圖形列印到所述靶上；根據所述圖形評估來自所述相機的圖像；並且響應於所述圖像調整所述指令。
在某些實施方式中，一種製作用於眼睛的植入物之方法包括存儲植入物的圖形，所述植入物被設計用於向所述眼睛提供屈光治療。向列印機控制器發送指令以移動列印機頭來將材料根據所述圖形列印到靶上。生成圖像以監測所述材料的列印。根據所述圖形評估所述圖像並且響應於所述圖像調整所述指令。
現在參考說明書和附圖，詳細示出了所揭露的裝置、系統、以及方法的示例性實施方式。對於熟悉該項技術者而言明顯的是，所揭露的實施方式係示例性的而並非是所有可能的實施方式的窮舉。
圖1展示了製作用於眼睛的植入物12的系統10的實例。系統10包括將生物材料或生物相容性材料列印到靶（比如台14）上的列印機16。電腦22向列印機16發送指令以根據圖形20列印材料。圖形20被設計用於產生植入物12，所述植入物在被植入眼睛中時向眼睛提供屈光治療。相機26生成圖像以監測材料的列印。電腦22根據圖形20評估圖像並且可以響應於圖像調整指令。在某些實施方式中，消融雷射器可以使列印材料成形，並且固化照明器28可以使列印材料固化。
在展示的實施方式中，系統10包括電腦22、列印機16、台14、消融雷射器24、相機26、以及固化照明器28。電腦22包括一個或多個處理器30以及存儲圖形20的一個或多個記憶體32。列印機16包括列印機頭34和列印機控制器36。概括來說，在某些實施方式中，電腦22控制系統10的部件以根據圖形20製作植入物12。台14係作為列印材料的靶或列印材料的靶的支撐物操作的平台。列印機16將材料列印到靶上。消融雷射器24消融列印材料以使列印材料根據圖形20成形。固化照明器28用促進材料固化的光照射列印材料。相機26生成圖像以監測植入物12的產生。為了有助於說明，本說明書參考用於列印的坐標系。在這種坐標系中，列印材料射出的方向限定z軸，並且xy平面係與z軸正交的平面。
植入物12係眼睛植入物，即，藉由手術植入眼睛中以向眼睛提供屈光治療的人工輔助物。當植入物12被植入眼睛中並且眼睛從植入當中恢復時，植入物12改變眼睛的屈光特性以改善視力。植入物12的實例包括角膜嵌入物、角膜覆蓋物、人工晶狀體、或角膜移植物。在角膜移植物的情況中，系統10產生“供體”組織，所述組織可以包括例如上皮細胞、前彈力細胞、基質細胞和/或內皮細胞等細胞層。可以產生供體組織以用於全厚度角膜移植物（即，穿透性角膜移植術）或後層角膜移植物（即，內皮角膜移植術）。
植入物12可以具有任何合適的尺寸或形狀。例如，植入物12可以是直徑在0.5毫米到12毫米（mm）的範圍內、或在比如0.5 mm到5 mm、5 mm到8 mm、或8 mm到12 mm等子範圍內的圓形或環形。在某些實施方式中，植入物12可以包括被列印在透明的生物相容性基材上的材料。（這類列印材料的實例在下文描述。）在其他實施方式中，植入物12可以包括列印材料、而沒有基材。植入物12的有效區域可以是眼睛透視的區域，例如，瞳孔以其最大尺寸所圈起的面積。
圖形20描述了植入物20的外部尺寸和形狀並且還可以描述植入物20的內部結構。內部結構可以是由列印材料在產生植入物20期間如何沈積、固化、和/或消融所產生的。在某些實施方式中，圖形20可以限定材料在形成植入物20的每一層上應如何沈積、固化、和/或消融。例如，圖形20可以藉由描述材料應沈積在哪裡、材料是否應以及如何固化、和/或材料是否應以及如何消融來限定第一層應如何製成。圖形20可以使用類似類型的描述來限定隨後層應如何製成。植入物12、內部結構、以及圖形20的實例在圖3A到圖4C中展示。
列印機16可以是被配置用於使材料根據數位指令沈積到靶上的任何合適的列印機。例如，列印機16可以是3D（或增材製造）列印機，所述列印機沈積連續的材料層以產生被配置成特定形狀和尺寸的列印材料。列印機16包括列印機頭44和列印機控制器46。列印機頭44將材料引導至靶上並且可以是使材料沈積到表面上的任何合適的列印機擠出機。列印機控制器46使列印機頭在x、y、z方向上移動以將材料引導至靶的特定位置上、並且可以接收電腦22的指令以根據圖形20移動列印機頭44。
列印機16列印的材料包括任何合適的生物和/或生物相容性的透明或半透明材料。此類材料的實例包括培養的膠原材料、人或動物細胞材料、生物相容性塑膠、透明質酸、重組人膠原III（RHCIII）、明膠丙烯酸甲酯、以及蠶絲（silk）。在某些情況下，可以使用上皮細胞可以在其上生長的材料。此類材料可以提供角膜細胞和細胞外材料的最佳營養、整個壽命內的光學透明性、以及上皮細胞生長的支撐性表面特性。
列印機16將材料列印到靶上，所述靶可以是台14或由台14支撐的植入物基材。在某些實施方式中，植入物基材可以是使材料的表面成形的模具，所述材料沈積在模具上。模具可以在將植入物12植入眼睛中之前被移除。在其他實施方式中，植入物基材可以形成植入物20的一部分，並且與植入物20的其餘部分一起被植入到眼睛中。在這些實施方式中，如上所述，植入物基材可以包括生物和/或生物相容性的透明或半透明材料。
消融雷射器24消融列印材料以使材料根據圖形20成形。消融雷射器24可以是產生並且發射消融列印材料的雷射束的任何合適的雷射裝置。消融雷射器24可以包括產生雷射束的雷射源（例如，準分子或飛秒）、以及將雷射束的焦點引導至靶的特定點的掃描部件（例如，光學器件）。在某些實施方式中，雷射器24可以包含產生不同雷射束的附加雷射源，例如，雷射器24可以具有產生使列印材料光致破裂或交聯的光束以及消融列印材料的光束的源。電腦22可以藉由描述應消融哪裡的材料來指導消融雷射器24以使材料成形。
固化照明器28將固化光引向列印材料以使材料固化。光可以藉由促進材料的交聯來使材料固化。固化光的實例包括紫外線或在400 nm與500 nm之間的光（比如LED光）。電腦22可以藉由指導材料應什麼時候被固化、固化時間和/或固化強度來指導固化照明器28以使材料固化。
相機26生成列印材料的圖像以監測材料的列印。相機26可以包括可以生成物體的圖像的任何合適的系統。生成OCT掃描以生成圖像的光學相干斷層成像（OCT）系統（比如時域或頻域OCT系統）係相機26的實例。其他實例包括沙伊姆弗勒（Scheimpflug）系統（光截面測量）或立體相機系統。
電腦22向系統10的部件發送指令以告知部件如何操作以根據圖形20製作植入物12。例如，電腦22向列印機控制器36發送指令以移動列印機頭34來根據圖形20列印材料。在某些實施方式中，電腦22還可以向消融雷射器24發送指令以根據圖形20消融列印材料，和/或向固化照明器28發送指令以根據圖形20引導固化光。
此外，電腦22評估來自相機26的圖像並且可以響應於圖像調整指令。電腦22可以根據圖形20藉由將圖像與圖形20進行比較以確定圖像與圖形20之間的差別來評估圖像。電腦22可以對圖像進行圖像處理以識別圖像的與植入物12的由圖形20限定的同樣的特徵相對應的特徵。這些特徵可以是例如外部形狀或尺寸或內部結構。比較對應特徵以檢測出任何差別。如果檢測出差別，可以調整指令以減小所述差別。例如，如果圖像在圖形20指示應沒有材料的地方示出了材料，電腦22可以向消融雷射器24發送指令以消融不想要的材料。作為另一個實例，如果圖像在圖形20指示應該有材料的地方顯示沒有材料，電腦22可以向列印機16發送指令以使更多材料沈積。
電腦22可以在產生植入物12期間的任何合適時間執行評估和調整。例如，電腦22可以連續地執行評估和調整，或可以在某些時間、例如在形成層之後或形成新層之前執行評估和調整。
圖2展示了製作用於眼睛的植入物12的方法的實例，所述方法可以由圖1的系統10執行。所述方法起始於步驟100，其中，電腦22訪問用於製作眼睛植入物12的圖形20。在步驟102，電腦22向系統10的部件發送指令以告知部件如何操作以根據圖形20製作植入物12。例如，電腦22：在步驟102a向列印機16發送指令以根據圖形20列印材料；在步驟102b向固化照明器28發送指令以根據圖形20將固化光引向列印材料；和/或在步驟102c向消融雷射器24發送指令以根據圖形20消融列印材料。
在步驟104，相機26生成列印材料的圖像，並且電腦22評估圖像。電腦22可以根據圖形20藉由將圖像與圖形20進行比較以確定圖像的特徵（例如，外部形狀或尺寸或內部結構）與圖形20限定的對應特徵之間的差別來評估圖像。在步驟106，電腦22確定列印材料是否令人滿意。如果不存在差別或特徵之間的差別僅是微不足道的，列印材料可以是令人滿意的。微不足道的差別可以是在所得視力中不引明顯差別的差別。
如果在步驟106列印材料不是令人滿意的，那麼方法行進到步驟108，其中電腦22響應於圖像調整指令。指令可以被調整成減小圖像特徵與圖形特徵之間的差別。例如，指令可以被調整成移除不想要的材料或使需要的材料沈積。在第一種情況中，指令可以指導消融雷射器24消融不想要的材料。在第二種情況中，指令可以指導列印機16列印需要的材料。
如果在步驟106列印材料係令人滿意的，那麼方法行進到步驟110，其中電腦22確定植入物形成過程是否結束。如果過程沒有結束，那麼方法回到步驟102以發送更多指令。如果過程結束，那麼方法結束。
圖3A和圖3B展示了可以由圖1的系統10製作出的具有不同外部形狀的植入物12的實例。圖3A的植入物12a可以用於矯正遠視，並且圖3B的植入物12b可以用於矯正近視。圖3A(1)和圖3B(1)分別展示了植入物12a和12b的頂視圖，並且圖3A(2)和圖3B(2)分別展示了植入物12a和圖12b的沿著線A-A的截面圖。
圖4A和圖4C展示了可以由圖1的系統10製作出的具有不同內部結構的植入物12c到12e的實例。植入物12c到12e由沈積層50製成，所述沈積層可以由植入物12c到12e的圖形限定。每個圖示出了層50在植入物12的有效區域中的形成。在每個圖中：步驟（1）示出了沈積到靶（所述靶可以是台14或植入物基材）上的層50a；步驟（2）示出了沈積到層50a上和/或靶上的層50b；並且步驟（3）示出了沈積到層50b上的層50c。隨著每一層50沈積（並且可選地固化和/或消融），形成可以影響植入物12的屈光特性的內部結構。
圖4A展示了具有層50的植入物12c，其中每一層50具有基本上相同的厚度。層50a具有均勻曲率，並且隨後層50b和50c具有相似的均勻曲率。步驟（4a）和（4b）展示了植入物12c可以如何以不同方式消融以產生不同類型的屈光矯正。步驟（4a）展示了經消融以產生與用於矯正遠視的圖3A的植入物12a的外部形狀相似的外部形狀的層50。步驟（4b）展示了經消融以產生與用於矯正近視的圖3B的植入物12b的外部形狀相似的外部形狀的層50。
圖4B和圖4C展示了具有層50的植入物12d和12e，其中層50a在有效區域上不具有相同的厚度，因此隨後層50b和50c不具有與層50a的曲率相似的曲率。在圖4B中，層50a沈積在植入物12d的中央區域、而不是週邊區域中。隨後層50b和50c沈積，這產生的外部形狀與用於矯正遠視的圖3A的植入物12a的外部形狀相似。然而，即使植入物12d和圖4A的步驟（4a）的植入物12c具有相似外部形狀，但它們的內部結構係不同的。
在圖4C中，層50a沈積在植入物12e的週邊區域、而不是中央區域中。隨後層50b和50c沈積，這產生的外部形狀與用於矯正近視的圖3B的植入物12b的外部形狀相似。然而，即使植入物12e和圖4A的步驟（4b）的植入物12c具有相似外部形狀，但它們的內部結構係不同的。
本文揭露的系統和設備的部件（例如，電腦）可以包括介面、邏輯和/或記憶體，其中任一個可以包括硬體和/或軟體。介面可以接收部件的輸入、提供部件的輸出、和/或處理輸入和/或輸出。邏輯可以執行部件的操作，例如，執行指令以由輸入生成輸出。邏輯可以是處理器，比如一個或多個電腦或一個或多個微處理器。邏輯可以是被編碼在記憶體中的電腦可執行指令，所述指令可以由電腦、比如電腦程式或軟體執行。記憶體可以存儲資訊並且可以包括一個或多個有形、非瞬態、電腦可讀、電腦可執行存儲介質。記憶體的實例包括電腦記憶體（例如，隨機存取記憶體（RAM）或唯讀記憶體（ROM））、大型儲存媒體（例如，硬碟）、卸除式儲存媒體（例如，光碟（CD）或數位視訊光碟（DVD））、以及網路存儲裝置（例如，伺服器或資料庫）。
即使本揭露已經就某些實施方式進行了描述，但是實施方式的修改（比如替換、增加、改變、或省略）對熟悉該項技術者而言將是顯而易見的。因此，可以在不脫離本揭露範圍的情況下對實施方式做出修改。例如，可以對本文揭露的系統和設備做出修改。系統和設備的部件可以是一體的或分開的，並且系統和設備的操作可以由更多、更少或其他部件來執行。作為另一個實例，可以對本文揭露的方法做出修改。方法可以包括更多、更少或其他步驟，並且步驟可以以任何合適的順序來執行。
10‧‧‧控制系統
12、12a、12b、12c、12d、12e‧‧‧植入物
14‧‧‧台
16‧‧‧列印機
20‧‧‧存儲圖形
22‧‧‧電腦
24‧‧‧消融雷射器
26‧‧‧相機
28‧‧‧固化照明器
30‧‧‧處理器
32‧‧‧記憶體
34‧‧‧列印機頭
36‧‧‧列印機控制器
44‧‧‧列印機頭
46‧‧‧列印機控制器
50、50a、50b、50c‧‧‧層
100、102、102a、102b、102c、104、106、108、110‧‧‧步驟
參考附圖借助於實例更詳細地解釋本揭露的實施方式，在附圖中：
圖1展示了製作用於眼睛的植入物的系統之實例；
圖2展示了製作用於眼睛的植入物的方法之實例，所述方法可以由圖1的系統執行；
圖3A和圖3B展示了可以由圖1的系統製作出的具有不同外部形狀的植入物之實例；並且
圖4A到圖4C展示了可以由圖1的系統製作出的具有不同內部結構的植入物之實例。

Claims (15)

  1. 一種製作用於眼睛的植入物之系統，所述系統包括： 列印機，所述列印機被配置用於將材料列印到靶上，所述列印機包括： 列印機頭，所述列印機頭被配置用於使所述材料沈積到所述靶上；以及 列印機控制器，所述列印機控制器被配置用於移動所述列印機頭以使所述材料沈積到所述靶的特定位置上； 相機，所述相機被配置用於生成圖像以監測所述材料的列印； 電腦，所述電腦被配置用於： 存儲所述植入物的圖形，所述植入物被設計用於向所述眼睛提供屈光治療； 向所述列印機控制器發送指令以移動所述列印機頭來將所述材料根據所述圖形列印到所述靶上； 根據所述圖形評估來自所述相機的圖像；並且 響應於所述圖像調整所述指令。
  2. 如請求項1所述之系統： 進一步包括被配置用於使所述列印材料成形的消融雷射器；並且 其中，所述電腦被配置用於向所述消融雷射器發送指令以根據所述圖形消融所述列印材料。
  3. 如請求項1所述之系統，所述相機包括光學相干斷層成像（OCT）系統、Scheimpflug系統、或立體相機系統。
  4. 如請求項1所述之系統： 進一步包括被配置用於將固化光引向所述列印材料的固化照明器；並且 其中，所述電腦被配置用於向所述固化照明器發送指令以根據所述圖形引導所述固化光。
  5. 如請求項1所述之系統，其中，所述電腦被配置用於根據所述圖形藉由將來自所述相機的圖像與所述圖形進行比較來評估所述圖像。
  6. 如請求項1所述之系統，其中，所述電腦被配置用於根據所述圖形藉由以下方式來評估來自所述相機的圖像： 識別所述圖像中的列印材料的內部結構；並且 將所識別的內部結構與所述圖形限定的內部結構進行比較。
  7. 如請求項1所述之系統，其中，所述電腦被配置用於根據所述圖形藉由以下方式來評估來自所述相機的圖像： 識別所述圖像中的列印材料的外部形狀；並且 將所識別的外部形狀與所述圖形限定的外部形狀進行比較。
  8. 如請求項2所述之系統，其中，所述電腦被配置用於響應於所述圖像藉由以下方式來調整所述指令： 指導所述消融雷射器消融不想要的材料。
  9. 如請求項1所述之系統，其中，所述電腦被配置用於響應於所述圖像藉由以下方式來調整所述指令： 指導所述列印機列印需要的材料。
  10. 如請求項1所述之系統，所述材料包括生物材料或生物相容性材料。
  11. 如請求項1所述之系統，所述靶包括台或植入物基材。
  12. 一種製作用於眼睛的植入物之方法，所述方法包括： 存儲植入物的圖形，所述植入物被設計用於向所述眼睛提供屈光治療； 向列印機控制器發送指令以移動列印機頭來將材料根據所述圖形列印到靶上； 生成圖像以監測所述材料的列印； 根據所述圖形評估所述圖像；並且 響應於所述圖像調整所述指令。
  13. 如請求項12所述之方法，進一步包括向消融雷射器發送指令以根據所述圖形消融所述列印材料。
  14. 如請求項12所述之方法，進一步包括向固化照明器發送指令以根據所述圖形引導固化光。
  15. 如請求項12所述之方法，其中，根據所述圖形評估所述圖像包括： 識別所述圖像中的列印材料的內部結構；並且 將所識別的內部結構與所述圖形限定的內部結構進行比較。
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