AI entwirft maßgeschneiderte 3D-gedruckte Augenprothesen

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Ein Mann mit einer rechten Augenprothese, die nicht mithilfe des KI-Ansatzes erstellt wurde

Stephen Bell, Ocupeye Ltd.

Mit künstlicher Intelligenz entworfene und in 3D gedruckte Augenprothesen erfordern im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsmethoden 80 Prozent weniger Zeit von menschlichen Spezialisten, sodass möglicherweise viel mehr Menschen davon profitieren können. Ein kleiner Versuch legt auch nahe, dass dieser Ansatz zu einer guten Anpassung führt Prothetik in den meisten Fällen.

In Großbritannien beispielsweise Etwa 1 von 1000 Menschen trägt eine Augenprothese, bei denen hochqualifizierte Augenärzte Abdrücke der Augenhöhle anfertigen müssen. Viele Menschen mit solchen Prothesen verfügen auch über ein Augenhöhlenimplantat, um verlorenes Augenvolumen zu ersetzen und eine Oberfläche zu schaffen, an der Muskeln wieder befestigt werden können, was eine natürliche Augenbewegung ermöglicht. Darauf sitzen Prothesen, die für ein natürliches Aussehen sorgen.

Der Standardprozess zur Herstellung einer Prothese dauert etwa 8 Stunden, aber jetzt Johann Reinhard am Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Darmstadt und seine Kollegen haben eine Methode entwickelt, die automatisch ein Implantat so entwirft und in 3D druckt, dass es sowohl in die Augenhöhle des Trägers passt als auch ästhetisch zu jedem verbleibenden Auge passt.

„Es ist bequemer, einen optischen Scan durchzuführen, als wenn jemand dieses Alginat einschenkt [mould-making material] Besonders bei Kindern scheint es schwierig zu sein, einen Abdruck in die Augenhöhle zu bekommen [sit through] dieses Verfahren“, sagt Reinhard.

Bei dem neuen Verfahren erstellt ein optischer Kohärenztomographiescanner mithilfe von Licht ein 3D-Modell des fehlenden Auges einer Person, sodass die Rückseite der Prothese passgenau gestaltet werden kann. Um eine ästhetische Übereinstimmung zu erzielen, wird auch ein Farbbild des verbleibenden Auges angefertigt.

Die Daten werden an eine weitergeleitet KI Modell, das dann ein Design erstellt, das von einer Maschine, die mit einer Auflösung von 18 Milliarden Tröpfchen pro Kubikzentimeter arbeiten kann, in 3D gedruckt wird.

Sobald die Prothese gedruckt ist, kann sie von einem menschlichen Augenarzt poliert und so angepasst werden, dass sie perfekt passt. Diese Arbeit nimmt nur 20 Prozent der Zeit des bisherigen Prozesses in Anspruch.

Eine von KI entworfene 3D-gedruckte Augenprothese

Eine von KI entworfene 3D-gedruckte Augenprothese

Johann Reinhard, Fraunhofer IGD

In einem Versuch mit zehn Personen im Moorfields Eye Hospital in London gab es nur zwei Personen, denen diese Prothesen nicht richtig passten. Beide hatten kein Orbitalimplantat, was laut Reinhard für den Scanner und den KI-Designer problematisch ist.

Das Team hofft, dass der Prozess verfeinert werden kann, um die Kosten für die Herstellung überzeugender Prothesen drastisch zu senken und sie mehr Menschen zugänglich zu machen. Aber Reinhard sagt, dass es unwahrscheinlich ist, dass künftige Prothesen überhaupt ohne menschliche Experten hergestellt werden.

„Wir betrachten dies als ein Werkzeug für Okularisten“, sagt er. „Es ist also nicht dazu gedacht, Augenärzte zu ersetzen, aber es ist ein neues Verfahren, das sie anwenden können, und wir glauben, dass es bessere Ergebnisse in Bezug auf das Erscheinungsbild liefert.“

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