人工眼

義眼、人工眼、グラスアイは、眼球摘出、眼窩内摘出、眼窩内容除去術後に失われた天然の眼を置き換える頭蓋顔面補綴の一種です。この補綴は眼窩インプラントの上、まぶたの下に装着されます。グラスアイと呼ばれることが多いですが、義眼は大まかに凸型のシェルの形をしており、医療グレードのプラスチックアクリルで作られています。今日では、いくつかの義眼は氷晶石ガラスで作られています。義眼のバリエーションとして、損傷した眼や眼窩内を摘出した眼に装着できる強膜シェルと呼ばれる非常に薄い硬いシェルがあります。義眼の製作者は、眼科医として知られています。義眼は視力を提供しません。これは視覚補綴になります。人工眼球を装着している人は、障害側が完全に見えず、片側しか見えません。

義眼の使用に関する最も古い証拠は、イランのシャー・イ・ソフタで発見された女性のもので、紀元前2900～2800年に遡る^{[1] 。 [2]}義眼は半球形で、直径は2.5cm（1インチ）強である。非常に軽い素材でできており、おそらくビチューメンペーストである。義眼の表面は薄い金の層で覆われており、中央の円（虹彩を表す）と太陽光線のような模様の金の線が彫られている。義眼の両側には小さな穴が開けられており、金の糸を通して眼球を固定できる。顕微鏡による調査で眼窩に金の糸の跡がはっきりと残っていることがわかったため、義眼は生前装着されていたに違いない。これに加えて、初期のヘブライ語のテキストには、金でできた義眼を装着した女性について言及されている。^[3]ローマとエジプトの司祭は、紀元前5世紀にはすでに布に粘土を塗って眼窩の外側に装着する義眼を製作していたことが知られている。^[4]

最初の義眼は金と色つきエナメルで作られ、その後 16 世紀後半にベネチア人によってガラスが使われるようになった (そのため「ガラスの目」と呼ばれる)。これらは粗雑で、使い心地が悪く、壊れやすく、その製造法は 18 世紀末までベネチア人しか知らなかったが、パリの人々が義眼製造の中心地となった。しかし、今度はガラス吹きの技術が優れていたため、中心地は再びドイツに移った。米国にガラスの目製造の技術が導入されて間もなく、第二次世界大戦のためドイツ製品は入手できなくなった。その結果、米国はアクリル樹脂で義眼を製造するようになった。^[4]

現代の義眼の製造は、ガラスのみから様々な種類の材料へと拡大しています。米国では、ほとんどのカスタム義眼はPMMA（ポリメチルメタクリレート）またはアクリルを使用して製造されています。一部の国、特にドイツでは、義眼は依然としてガラスで作られることが多いです。^[4]

眼科医たちは、義眼をよりリアルに見せるために常に協力してきました。何十年もの間、義眼の外観を改善するためのあらゆる努力と投資は、瞳孔が動かないことによって妨げられてきました。この問題に対する解決策の 1 つが、最近、周囲の光の関数として瞳孔のサイズをシミュレートする LCD ベースのデバイスで実証されました。^[5]

インプラントにはさまざまな種類があり、形状（球形と卵形（楕円形））、ストックとカスタム、^[4]多孔質と非多孔質、特定の化学組成、ペグまたは可動性ポストの有無などによって分類されます。最も基本的な単純化は、インプラントの種類を非一体型（非多孔質）と一体型（多孔質）の2つの主要なグループに分けることです。^[6]

眼内インプラントは数千年前から存在していたという証拠があるが、^[2]現代の非一体型球状円錐内インプラントは 1976 年頃に登場した（ガラス眼だけではない）。^{[4] [7]非一体型インプラントには、}外眼筋への接続のための独自の装置がなく、無機物質への有機組織の増殖は許可されない。このようなインプラントは、眼内義眼に直接接続されない。^{[6]通常、これらのインプラントは、インプラントの運動性を向上させるドナー}強膜またはポリエステルガーゼなど、外眼直筋の固定を可能にする材料で覆われているが、インプラントと義眼を直接機械的に結合することはできない。^[7]非一体型インプラントには、アクリル（PMMA）、^[6]ガラス、およびシリコン球が含まれる。^[8]

ポリメチルメタクリレート（PMMA）^[6]は、一般にアクリルとして知られ、白内障の治療で元のレンズが除去されたときに眼内レンズの交換用として使用できる透明な熱可塑性プラスチックであり、歴史的にはハードコンタクトレンズとして使用されてきました。

PMMAはガラスよりもはるかに人体組織との適合性が高い。これまで非一体型インプラントの製造にはさまざまな材料が使用されてきたが、ポリメチルメタクリレートはインプラントとして選ばれる材料の1つである。^[6]

一体型インプラントの多孔質特性により、インプラント全体に線維血管の成長が可能になり、ペグやポストの挿入も可能になる。^[9]直接の機械的結合は人工眼の運動性を改善すると考えられているため、人工眼に直接接続する、いわゆる「一体型インプラント」の開発が試みられてきた。^[7]歴史的に、プロテーゼに直接取り付けられたインプラントは、露出した非多孔質インプラント材料から生じる慢性炎症または感染症のために成功しなかった。^[9]この結果、特別に設計された前面を持つ準一体型インプラントが開発され、閉じた結膜とテノン嚢を介してインプラントの運動性が人工眼にうまく伝達されるようになったとされている。^[7] 1985年、一体型インプラントに関連する問題は、多孔質カルシウムハイドロキシアパタイトで作られた球状インプラントの導入によりほぼ解決されたと考えられた。この材料により、数か月以内に線維血管の成長が可能になる。^{[7]多孔質眼球摘出インプラントは現在、天然および合成}ハイドロキシアパタイト、酸化アルミニウム、ポリエチレンなど様々な材料から製造されている。

外科医は挿入前に多孔質インプラントの輪郭を変えることができ、またその場で輪郭を修正することも可能ですが、難しい場合もあります。^[9]

ハイドロキシアパタイトインプラントは球形で、様々なサイズと異なる素材（サンゴ状/合成）で作られています。^{[8] [9]}

1989年にハイドロキシアパタイト製のインプラントが食品医薬品局の承認を受けて導入されて以来、球状ハイドロキシアパタイトインプラントは眼球摘出インプラントとして広く普及し^{[7] [9]}、一時は米国で最も一般的に使用されている眼窩インプラントでした。^{[10] [11]}この材料の多孔質性により、インプラント全体に線維性血管の成長が可能になり、以前のタイプの露出型一体型インプラントに伴う炎症や感染のリスクを軽減しながら結合デバイス（PEG）を挿入することができます。^[9]

ハイドロキシアパタイトは、予め成形された（ストック）^[4]球体（核除去用）または顆粒（欠損部の形成用）に限定される。^[12]

HAの主な欠点は、筋肉の付着部を直接縫合することができないため、強膜、ポリエチレンテレフタレート、ビクリルメッシュなどの外因性材料で覆う必要があることです（これには、インプラント組織の界面が粗くなるという欠点があり、インプラントの技術的な問題や、その後の上層の組織の侵食、最終的には押し出しにつながる可能性があります）。強膜の被覆には、感染、炎症、拒絶反応の伝播のリスクが伴います。^[10]

2008年の研究では、HAは、線状高密度ポリエチレンから製造された高密度多孔質ポリエチレン^{[9]インプラントであるMEDPOR [10]}よりも線維血管新生の速度が速いことが示されました。 ^[13]

高分子化学の発展により、多孔性ポリエチレン（PP）などの新しい生体適合性材料が眼窩インプラント手術の分野に導入されるようになりました。^[10]多孔性ポリエチレン眼球摘出インプラントは、少なくとも 1989 年から使用されています。^[9]数十種類の球形および非球形の既成品があり、さまざまなサイズや単純なブロックが用意されているため、術中に個別にカスタマイズできます。^[9]この材料は硬いが可鍛性があり、包帯や余分な手順を踏むことなく、筋肉を直接インプラントに縫合できます。さらに、滑らかな表面は、同様の目的で使用される他の材料よりも摩耗や刺激が少ないです。^[12]ポリエチレンには血管ができるため、ハイドロキシアパタイトインプラントのペグと同じように、インプラントをプロテーゼに結合するチタン製の可動性ポストを配置できます。^[9]

PPは良好な結果が得られることが示されており、2004年には米国で最も一般的に使用されている眼窩インプラントでした。^{[10] [14]}多孔質ポリエチレンは、移動傾向がほとんどないことや、解剖学的に欠損を修復できることなど、インプラントの成功に必要ないくつかの基準を満たしています。また、入手しやすく、費用対効果が高く、各欠損に合わせて簡単に修正またはカスタムフィットできます。^[12] PPインプラントはカバーする必要がないため、ハイドロキシアパタイトインプラントに関連する問題の一部を回避できます。^[10]

バイオセラミック義肢は酸化アルミニウム（Al
₂お
₃酸化アルミニウムは、低摩擦、耐久性、安定性、不活性であることから、整形外科や歯科の分野で35年以上にわたりさまざまな補綴用途に使用されているセラミック生体材料です。^[15]酸化アルミニウム眼内インプラントは、無眼窩で使用するために、球形、非球形（卵形）およびさまざまなサイズで入手できます^[9]。2000年4月に米国食品医薬品局の承認を受け、2001年2月にカナダ保健福祉省の承認を受けました。^[15]

酸化アルミニウムは、細胞培養研究においてHAよりも生体適合性が高いことが示されており、新製品の調査に生体適合性研究が必要な場合の標準参照物質として提案されています。バイオセラミックインプラントに関連するこれまでの曝露率（2％）は、HAまたは多孔質ポリエチレンインプラントに関するほとんどの報告（0％～50％）よりも低いものでした。^[15]

安全で効果的な球体（今でも人気があり、使いやすい）に、ピラミッド型または COI インプラントが追加されました。^[12] COI には、平坦な前面、上部の突起、直筋用のあらかじめ形成されたチャネルなど、全体的な円錐形に組み込まれた独自の設計要素があります。5-0 ビクリル縫合針は、わずかな困難を伴いながらもインプラントをまっすぐに通過して前面で結ぶことができます。さらに、このインプラントには、上直筋用のわずかに凹んだスロットと、上円蓋を埋めるための突起があります。^[12]

2005 年現在の最新モデル^{[更新が必要]}は多目的円錐眼窩インプラント (MCOI) で、眼窩陥凹、上眼瞼の退縮、上眼瞼溝の深化、プロテーゼの後方傾斜、眼瞼内外摘出または眼球摘出後の下眼瞼の伸展など、眼窩異常の発生リスクがある術後無眼窩の問題に対処するために設計されました。これらの問題は一般に眼窩容積不足に起因すると考えられており、これも MCOI によって対処されます。MCOI の円錐形状は、球形インプラントよりも眼窩の解剖学的形状に密接に一致します。より広い前部と、より狭く長い後部を組み合わせることで、失われた眼窩容積をより完全かつ自然に置き換えることができます。この形状により、上眼窩変形のリスクが軽減され、筋肉円錐内の容積が増加します。^[16]これらのインプラントを使用すると、外科医が望む任意の場所に筋肉を配置できます。これは、外傷後に筋肉が損傷または失われた場合に有利であり、残りの筋肉は術後の運動性を改善するために移植されます。将来のペグ配置を見越して、直径6 mm（0.24インチ）の平坦な表面があり、ペグ配置前に平坦な前面を削る必要がありません。^[12]

どちらのインプラント（COIとMCOI）も、宿主の結合組織の成長を可能にする相互接続チャネルで構成されています。インプラントの完全な血管新生により、感染、突出、および非統合型インプラントに関連するその他の合併症のリスクが軽減されます。さらに、どちらのインプラントも優れた可動性と術後の美容性を実現します。^[12]

ハイドロキシアパタイトインプラントでは、二次的な処置で、丸頭のペグまたはネジをインプラントに挿入することができます。プロテーゼはペグを収容できるように変更され、ボールとソケットのジョイントを作成します。^[9]線維血管の成長が完了したら、インプラントの前面に小さな穴を開けることができます。この穴を結膜化した後、人工眼の後面の対応するくぼみに収まる丸い上部のペグを取り付けることができます。このペグは、インプラントの運動性を人工眼に直接伝達します。^[7]ただし、運動性ペグが取り付けられている患者は少数です。これは、ペグの配置に関連する問題が部分的に原因である可能性がありますが、ハイドロキシアパタイトインプラントは、ペグがなくても優れた人工眼の運動性を発揮すると考えられています。^[7]

ポリエチレンも血管化するため、ハイドロキシアパタイトインプラントに使用されるペグと同じように、インプラントをプロテーゼに結合するチタン製の可動性ポストを配置することが可能になります。^[9]

インプラントとプロテーゼの動きは、眼球摘出後の全体的な美容上の外観の重要な側面であり、すべての面で正常な対眼に似た本物そっくりの眼を作製するという目的にとって不可欠である。^{[6] [17]}眼球運動の改善については、一体型プロテーゼ材料の使用、インプラントの固定、インプラントの被覆（強膜組織などによる）、眼筋のプロテーゼインプラントへの直接縫合など、いくつかの理論がある。インプラントからプロテーゼへの動きの伝達効率が、プロテーゼの運動性の程度を決定する。動きは、従来の非多孔性球状インプラントから、結膜とプロテーゼの界面の表面張力と円蓋の動きを介して伝達される。準一体型インプラントは不規則な形状の表面を有し、インプラントとプロテーゼの間に間接的な結合機構を作り出し、プロテーゼに大きな動きを与える。外部結合機構を介してインプラントをプロテーゼに直接統合すると、運動性がさらに向上すると期待される。^[9]

運動ペグのないハイドロキシアパタイト眼窩インプラントは優れた人工眼の運動性をもたらすという理論にもかかわらず、^[18]同様の外科技術が使用された場合、ペグのない多孔質（ハイドロキシアパタイト）眼窩摘出インプラントとドナー強膜で覆われた非多孔質（アクリル）球状眼窩摘出インプラントは、同等の人工眼の運動性をもたらします。^{[7] [9]} 2 つの研究^{[7] [19]}では、ハイドロキシアパタイトとアクリルまたはシリコンの球状眼窩摘出インプラントの最大振幅に違いはありませんでした。^[7]これは、筋肉が直接的または間接的にインプラントに付着し、インプラントがペグされていない限り、インプラント材料自体はインプラントの動きに影響を与えない可能性があることを示しています。^[6]非統合型人工眼の運動性は、少なくとも 2 つの力によって引き起こされる可能性があります。

1. 人工眼の後面とインプラントを覆う結膜の間の摩擦力により、人工眼が動く可能性があります。この力はすべての方向でほぼ等しいと考えられるため、人工眼の水平方向と垂直方向の振幅が同等になると考えられます。^[要出典]
2. 人工眼は通常、結膜腔にぴったりと収まります（上眼窩円蓋には収まらない可能性があります）。そのため、結膜円蓋の動きは人工眼も同様に動きますが、円蓋の動きがないと人工眼の運動性が制限されます。^[7]

従来、直筋を非統合インプラント上に重なり合わせると、インプラントと義肢に動きが与えられると考えられてきました。球関節のように、インプラントが動くと義肢も動きます。しかし、いわゆる球関節はテノン嚢、重なり合った筋肉、結膜の層によって分離されているため、インプラントから義肢への動きの伝達の機械的効率は最適とは言えません。さらに、直筋を非統合インプラント上に重なり合わせると、実際にインプラントの移動につながる可能性があるという懸念があります。^[20]最近の筋結膜摘出法は、筋肉の重なり合わせの代替法です。^{[6] [19] [21]}

ペグ挿入により多孔質インプラントにプロテーゼを統合するとプロテーゼの動きが向上することは一般的に認められているが、改善の程度を文書化した文献はほとんどない。^[9]さらに、多孔質インプラントはインプラントの動きが向上すると報告されているが、^[22]より高価で侵襲性が高く、インプラントの動きがプロテーゼにうまく伝達されるように血管形成とペグ固定を判断するためにラッピングとその後の画像撮影が必要であり、インプラントが露出する傾向がある。^[6]

インプラントの年齢とサイズも可動性に影響を与える可能性があります。ハイドロキシアパタイトインプラントの患者と非多孔性インプラントの患者を比較した研究では、両グループともインプラントの動きが年齢とともに減少していることがわかりました。この研究では、素材に関係なく、より大きなインプラントの動きが改善されることも示されました。^[9]

眼球摘出および眼窩内移植手術は次の手順で行われる。^[9]

• 麻酔
• 結膜周膜切開術
• 前テノン筋膜を強膜から分離する
• 直筋に縫合糸を通す
• 眼球から分離した直筋
• 地球儀を回転させて上昇させる
• テノン嚢を開いて視神経を観察する
• 必要な血管を焼灼する
• 神経を分割する
• 目を取り除く
• 止血は焼灼術または指圧によって達成される
• 眼窩インプラントを挿入します。
• 必要に応じて（ハイドロキシアパタイト）、インプラントを包帯で覆ってから
• 筋肉を（可能な場合）直接（PP）または間接（HA）でインプラントに接続します。
• 必要に応じて包装材に窓を作る
• HAインプラントの場合は、筋肉挿入部位として1mmの穴を開けます
• インプラントの上にテノン筋膜を描く
• テノンのファシアを1層または2層で閉じる
• 縫合結膜
• 義眼が届くまで（4～8週間後）一時的な眼内レンズを挿入する
• インプラントの血管新生後、オプションで二次手術を行って、ペグまたはポストをいくつか配置することができます。

麻酔下でも：

• ペグ挿入部位に結膜切開を施す
• ペグまたはポストを挿入するための穴をインプラントに開ける
• ペグ/ポストを受け入れるために義肢を変更します。

手術は全身麻酔下で行われますが、場合によっては結膜下麻酔薬や眼球後麻酔薬を局所的に注入することもあります。以下はカスターらが行った手術手順の説明です。 [ ^9]

結膜周縁切開は角膜輪部で行われ、健康な組織を可能な限り温存します。前テノン筋膜は強膜から分離されます。直筋間の 4 つの象限で鈍的剥離を行うことで深テノン筋膜が分離されます。

直筋を眼球から取り外す前に、縫合糸を直筋に通す場合があります。外科医によっては、片方または両方の斜筋も縫合します。牽引縫合またはクランプを水平直筋の付着部に使用して、その後の剥離中に眼球を回転および挙上するのを補助する場合があります。テノン嚢を後方に開いて、視神経を観察できるようにします。神経を切断して眼球を取り除く前に、渦静脈と後毛様体血管を焼灼する場合があります。または、切断前にクランプで視神経の位置を特定することもできます。止血は焼灼または指圧のいずれかで達成されます。

眼窩インプラントは眼球摘出時に挿入されます。適切なサイズのインプラントは眼球の容積を置き換え、眼球プロテーゼのための十分なスペースを残します。眼球摘出インプラントにはさまざまなサイズがあり、サイズ決定インプラントを使用して決定するか、反対側の眼球の容積または眼軸長を測定して計算することができます。

過去には、球状の非多孔性インプラントが円錐内腔に配置され、外眼筋は接着しないか、インプラントの上に結ばれていました。これらのインプラントを包むことで筋肉を被覆材に接着することができ、この技術によりインプラントの動きが改善され、インプラントの移動の発生率が低下すると考えられます。多孔性インプラントは、挿入前に抗生物質溶液で飽和させる場合があります。ハイドロキシアパタイトは脆いため筋肉をインプラントに直接縫合できないため、通常、これらのインプラントはなんらかの被覆材で覆われています。筋肉は、球状の非多孔性インプラントに使用されるものと同様の技術でインプラントに接着されます。筋肉は、縫合糸をインプラント材料に通すか、製作された縫合トンネルを備えたインプラントを使用して、多孔性ポリエチレンインプラントに直接縫合できます。一部の外科医は、筋肉の接着を容易にするため、またはインプラントの露出のリスクを軽減するために、多孔性ポリエチレンインプラントを包むこともあります。多孔性インプラントを覆うために、ポリグラクチンまたはポリグリコール酸メッシュ、異種組織（牛心膜）、同種ドナー組織（強膜、真皮）、および自家組織（大腿筋膜、側頭筋膜、後耳介筋、腹直筋鞘）を含むさまざまなラッピング材料が使用されてきました。

外眼筋の挿入部位にラッピング材の窓を開け、付着筋がインプラントに接触できるようにして、インプラントの血管新生を改善します。筋肉挿入部位のインプラントに 1 mm の穴を開けて、ハイドロキシアパタイト インプラントの血管新生を促進します。テノン筋膜をインプラントの上に引き寄せ、1 層または 2 層で閉じます。次に結膜を縫合します。

手術の完了時に一時的な眼用コンフォーマーが挿入され、患者が手術後 4 ～ 8 週間で義眼を装着するまで装着されます。

義歯の可動性を改善したい患者には、カップリング ペグまたはポストを配置するための選択的な二次手術が必要です。この手術は通常、インプラントの血管新生のための時間を確保するため、眼球摘出後少なくとも 6 か月は延期されます。テクネチウム骨またはガドリニウム増強磁気共鳴画像スキャンは現在では普遍的に使用されているわけではありませんが、ペグ挿入前の血管新生の確認に使用されてきました。局所麻酔下で、ペグ挿入部位の結膜切開を行います。ペグまたはポストを挿入できるように、多孔質インプラントに穴を開けます。次に、ペグまたはポストを受け入れるように義歯を変更します。外科医によっては、眼球摘出時に多孔質ポリエチレン インプラントにカップリング ポストを事前に配置しています。ポストは自然に露出するか、後の手術で結膜切開によって外部に取り出される場合があります。

手術の種類にかかわらず、手術後には必ず何らかの義眼が必要になる。外科医は手術の最後にストックアイと呼ばれる一時的な義眼を挿入し^[23]、患者を眼科医に紹介する。眼科医は医師ではないが、米国眼科医協会の認定を受けた眼科医である。^[24]義眼、つまり特注の眼を作るプロセスは、通常、手術から6週間後に始まり、最終的に義眼を装着するまでに最大3回の通院が必要になる。ほとんどの場合、患者は最初の通院時に装着し、義眼を手で塗装するために戻り、最後に最終装着のために戻ってくる。義眼の装着、形成、塗装に使用される方法は、眼科医と患者の両方のニーズに合わせて異なることが多い。

義眼を装着して生活するには注意が必要ですが、小眼球症、無眼球症、網膜芽細胞腫などの不治の眼疾患を患っていた患者は、義眼を装着することでより良い生活の質を実現できる場合がよくあります。義眼はできるだけソケットに入れたままにしておくことが一般的に推奨されていますが、洗浄や潤滑、定期的な研磨、眼科医による検査が必要になる場合があります。^[25]

• プミポン・アドゥンヤデート– タイ国王。1948年の自動車事故で右目を失った^[26]
• バズ・バスティアン– カナダのアイスホッケー選手、コーチ（右目）^[27]
• モクタール・ベルモクタール– アルジェリアの密輸業者、誘拐犯、武器商人、テロリスト。爆発物の取り扱いを誤ったために片目を失う（左目）^[28]
• サミー・デイヴィス・ジュニア– アメリカの歌手（左目）^[29]
• ピーター・フォーク– アメリカの俳優（右目）^[30]
• テックス・エイヴリー– 影響力のあるアメリカのアニメーション監督（左目）^[31]
• ライ・クーダー– スライドギターで知られるアメリカのミュージシャン（左目）^[32]
• ニック・グリフィン– BNP党首（左目）^[33]
• ジェイ・ホロウィッツ（1945年生まれ）、ニューヨーク・メッツのアメリカ人幹部（右目）
• レオ・マッケルン– 俳優（左目）^[34]
• カール・ウエレット– カナダのプロレスラー（右目）^[35]
• クラウス・シェンク・グラフ・フォン・シュタウフェンベルク- ドイツのキャリア軍人およびレジスタンスの指導者（左目）^[36]
• ロバート・サーマン– 作家（左目）^[37]
• モー・ユーダル– アメリカの政治家（右目）^[38]
• フェティ・ワップ- アメリカのラッパー
• ゴードン・ブラウン- イギリス元首相
• レオ・フェンダー- 発明家
• ジェフ・ヒーリー- ブルースギタリスト

ウィキメディア・コモンズには、人工眼に関連するメディアがあります。

• マインドマップ: 目の喪失への適応と調整
• 義眼を持つということについての個人的な話
• 人工眼球の製造
• 義眼の歴史
• 眼科用義眼
• Eyeform Opticians の義眼情報
• イギリス最後のガラス製眼鏡職人についての FourDoc (短いオンライン ドキュメンタリー)。
• 義眼の作り方
• アメリカ顎顔面補綴学会 2009-04-25 アーカイブ ウェイバックマシン
• 自己潤滑性義肢の紹介