3D-Druck: Augenprothesen aus Kunststoff fertigen

Kunstaugen gibt es schon seit Jahrtausenden – dies zeigen Funde an, die bei Ausgrabungen von alten Ägypter- und Römergrabstätten zutage gefördert wurden. Diese waren oftmals aus Gold, Silber oder Ton, und dienten mehr dekorativen, ästhetischen Zwecken.

Im 16. Jahrhundert wurden schließlich die ersten Glasaugen gefertigt, die den Anschein eines echten Auges erwecken sollten. Dies war zunächst von mäßigem Erfolg geprägt, da die Augen nur starr blicken konnten. Mit der Entwicklung des Kryolithglases im 19. Jahrhundert und der Erfindung des Hohlglasauges Anfang des 20. Jahrhunderts, beides durch die Glasmacherfamilie Müller-Uri, nahm die Entwicklung jedoch richtig Fahrt auf. Die Glasaugen sahen zum ersten Mal echten Augen zum Verwechseln ähnlich – und konnten sich mitbewegen.

Ab dem Zweiten Weltkrieg wurden dann in den USA die ersten Augenprothesen aus Kunststoff gefertigt. Auch sie sehen ihrer natürlichen Vorlage zum Verwechseln ähnlich. Und beide erfüllen die Funktion Menschen, die ein Auge verloren haben, wieder mehr Selbstvertrauen zu geben sowie die Form der Augenhöhle bzw. des Gesichtes zu erhalten.

Moderne Augenprothesen aus Kunststoff bestehen meist aus Polymethylmetacrylat (PMMA). Die Herstellung erfolgt nach der Abdrucknahme der Augenhöhle überwiegend händisch. Das nach dem Abdruck gegossene Modell erhält eine Linse, wobei das gesunde Auge der Patientinnen und Patienten als Vorlage dient. Dann wird gefräst und poliert bis alles glänzt. Der Vorteil von Kunststoffaugen: Sie sind nahezu unzerbrechlich und können – anders als Glasprothesen – von Erwachsenen für mehrere Jahre getragen werden, wenn sie gut gepflegt werden. Hierfür müssen sie ein- bis zweimal pro Jahr zum Ocularisten gebracht und erneut poliert werden.

Augenprothesen aus Kunststoff eignen sich besonders gut für Personen, die zum Beispiel in ihrer Bewegung eingeschränkt sind und bei denen die Gefahr besteht, dass eine Glasprothese schnell zu Bruch gehen würde. Auch Kinder profitieren aus diesem Grund von den Kunststoffmodellen. Darüber hinaus werden sie bei kalten Temperaturen als angenehmer empfunden.

Bisher werden Augenprothesen aus medizinischem Kunststoff weniger oft von den Krankenkassen übernommen als Glasaugen, obwohl letztere häufiger (jährlich) ersetzt werden müssen. Die Kosten für eine Kunststoffprothese waren bislang deutlich höher. Das soll sich nun allerdings ändern. Im Projekt „Click2Print Artificial Eyes“ (C2PAE) will ein deutsch-britisches Team einen Weg finden, die Kunststoffaugen mittels Scanner, Software und 3D-Drucker kostengünstig und hochwertig durch additive Fertigung herzustellen. Die Software mit dem Namen „Cuttlefish:Eye“ ermöglicht die Produktion der Prothesen im 3D-Druck. Johann Reinhard vom Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD, stellvertretender Abteilungsleiter des Kompetenzzentrums 3D-Drucktechnologie erklärt in einer Pressemitteilung des des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF): „Wir können nun anhand von optischen Bilddaten, die wir beim Patienten oder bei der Patientin mit einem OCT-Gerät aufnehmen, Augenprothesen digital erstellen und anschließend mit einem Vollfarb-3D-Drucker fertigen“. Da OCT-Geräte (optische Kohärenztomographie/Optical Coherence Tomography) üblicherweise jedoch keine Farben aufnehmen, wurde für das Projekt extra eine Kamera sowie eine besondere Beleuchtung installiert. Dies erlaubt der Software nach dem Scan Daten an den 3D-Drucker zu senden, die ausreichen, um ein Kunststoffauge mit kompletter Farbe zu drucken – also mit farbiger Iris, Pupille und Blutgefäßen.

Neben der Optik, die natürlich für die Trägerinnen und Träger ein wichtiger Faktor ist, bietet das 3D-gedruckte Modell jedoch noch einen anderen wichtigen Vorteil: die Prothese haftet besonders gut. Reinhard: „Wenn ein Mensch ein Auge verliert, wird eine Kunststoff- oder Keramikkugel in der Augenhöhle implantiert und daran die Augenmuskeln befestigt. Darüber wird das Gewebe geklappt und darauf kommt die Augenprothese. Zwischen diesem Gewebe und der Prothese gibt es noch eine gewisse Mobilität, die es erlaubt, die Prothese zu bewegen. Und hier ist die Haftung ein wichtiger Aspekt.“

Bislang zeigen sich die mit den Kunststoffprothesen versorgten Patientinnen und Patienten zufrieden. Die Forscher hoffen deshalb, dass die Software wie auch in Großbritannien bald auch in Europa lizensiert sein wird. Die Automatisierung der Herstellung soll künftig dann dazu führen, dass mehr Patientinnen und Patienten schnell und kostengünstig mit einer Kunststoffprothese versorgt werden können.