Van teer, dierlijk vet en gouddraad tot gekleurd polymethylmethacrylaat of plexiglas: de bijna 5000 jaar durende reis naar perfecte prothetische ogen is een odyssee door het periodiek systeem geweest. Het was ook een artistiek verhaal.
In juli 1937 Populaire wetenschap beschreef de kunst van het maken van kunstmatige ogen met behulp van glasblaastechnieken die terug te voeren zijn op de Venetiaanse glasblazers uit de 16e eeuw. Het glas dat in 1937 werd gebruikt, was een speciaal product dat uit Duitsland werd geïmporteerd. De ongebruikelijke eigenschappen zijn ontleend aan het werk van poppenmakers uit het begin van de 19e eeuw, die leerden realistische ogen te creëren door er cryolietglas in te gieten, een melkachtig wit mineraal van natrium, aluminium en fluor dat voor het eerst in Groenland werd gevonden. Toen de Tweede Wereldoorlog begon, stopte de Duitse export van cryolietglas echter volledig, waardoor fabrikanten van oogprothesen gedwongen werden op zoek te gaan naar nieuwe bronnen van glas en nieuwe materialen.
Voer polymethylmethacrylaat in, of PMMA, het acryl dat voor het eerst in de tandheelkunde werd gebruikt. Hoewel PMMA sinds de jaren veertig het meest gebruikte oogprothesemateriaal is, heeft de kunstmatige oogtechnologie niet stilgestaan. Nieuwe materialen, onderdelen, gereedschappen en processen hebben het uiterlijk, het comfort, de functionaliteit en de kosten verbeterd, waaronder, meest recentelijk, 3D-printen.
Oogarts worden
Of ze nu teer, klei, hout, metaal, steen, glas of acryl gebruikten, wat oogprothesemakers of oogartsen millennia lang heeft gebonden, is hun kunstenaarschap. Ongeacht het medium vereist het maken van kunstogen veel oefening en het vermogen om te vormen, beeldhouwen en schilderen.
“Het is echt een generatiecarrière”, zegt Lindsay Pronk, oogarts aan de University of Iowa Hospitals and Clinics. “Je hebt familielijnen. Mijn stiefvader heeft het mij geleerd”, zegt ze. “Ik heb een vriendin in New Jersey, zij is de derde generatie en ze werkt nog steeds samen met haar vader, wiens neef aan de westkust woont, en zij leidt haar zoon op, die de vijfde generatie zal zijn.” Pronk legt uit dat een oogarts geen universitair diploma nodig heeft, maar eerder “een stage van vijf jaar – drie jaar praktijkopleiding en twee jaar ogen maken”, wat in totaal zo’n 10.000 uur inhoudt. Veel universiteiten bieden geaccrediteerde opleidingsprogramma’s voor oogtechnici aan voor studenten die oogartsen willen assisteren, maar er is geen specifiek programma voor oogartsen. De American Society of Ophthalmologists beheert echter haar eigen College of Ophthalmology en biedt, samen met andere professionele organisaties, bestuurscertificering aan, waarvoor het behalen van een schriftelijk en praktisch examen vereist is. Pronk is gecertificeerd oogarts (BCO). Vanaf 2022 waren er ongeveer 170 BCO’s actief in de Verenigde Staten.
Evolutie volgen
Het oudst bekende kunstoog – een 4800 jaar oude bol met een donkere centrale cirkel opgehangen aan gouden draden – werd in 2006 ontdekt op een archeologische vindplaats in Iran. De oude Romeinen en Egyptenaren maakten prothesen in blinddoekstijl van gekleurde klei en leren banden. In het 16e-eeuwse Europa waren hout en ivoor mogelijk de eerste materialen die werden gebruikt voor kunstmatige oogkassen, gevolgd door geëmailleerd goud en zilver. Maar het waren de Venetiaanse glasblazers die prothetische ogen naar een realistisch niveau brachten, waardoor eeuwen van glasooginnovatie ontstond die zowel het uiterlijk als het comfort verbeterde.
Gezien hoe belangrijk oogcontact is als vorm van menselijke communicatie, is de zoektocht naar realistische oogprothesen niet verrassend. In een studie gepubliceerd in PLoS Eén In 2016 ontdekten onderzoekers uit Frankrijk en Zwitserland dat direct oogcontact met iemand een reeks hersenactiviteiten teweegbrengt die ons aanpassen aan de aanwezigheid van de ander. En in een in 2024 gepubliceerd onderzoek bevestigden onderzoekers wat andere recente onderzoeken hebben gerapporteerd: dat oogcontact een van de belangrijkste signalen is die verband houden met romantische aantrekkingskracht en gevoelens van verbondenheid. Als het om protheses gaat, kunnen kunstmatige ogen de kwaliteit van sociale relaties rechtstreeks beïnvloeden, ook al kunnen ze het gezichtsvermogen niet herstellen. Daarom is mobiliteit, naast het uiterlijk, zo belangrijk. Zelfs het meest realistische kunstoog zal opvallen als het stilstaat of niet synchroon loopt met het werkende oog.
Beweging verbeteren door implantaten
Tegenwoordig beschouwen we anesthesie als iets vanzelfsprekends, maar tot het einde van de 19e eeuw werden operaties zonder anesthesie uitgevoerd. Voor oogoperaties, die bijzonder gruwelijk en pijnlijk waren, betekende dit als laatste redmiddel enucleatie (het verwijderen van de gehele oogbol) of uithalen (het verwijderen van de inhoud van het oog, waarbij de sclera intact bleef). Glazen ogen waren meestal holle oogschelpen die onder de oogleden gleden en op het bestaande, niet-functionerende oog rustten. Maar zijn bewegingsvrijheid was beperkt omdat hij niet gehecht was.
Het was in 1885 dat Philip Henry Mules, een Engelse oogarts, de eerste bekende panceratie uitvoerde, gevolgd door een orbitaal implantaat, een glazen bol ter grootte van een marmer die in de oogkas of administratieve holte werd geplaatst om de algehele vorm en het volume van het oog te herstellen. . . De glazen protheseschaal rustte vervolgens op het implantaat in plaats van op het oog. Hoewel het Mules-implantaat niet aan de orbitale spieren was bevestigd (niet geïntegreerd), draaide het toch enigszins mee met het zachte weefsel van de koker. De orbitale implantatieprocedure opende een nieuw hoofdstuk in kunstmatige ogen.
Verhaal gepubliceerd in LEVEN In december 1948 gaf hij levendige afbeeldingen van een procedure die door onderzoekers uit Boston was ontwikkeld om een bolvormig oogimplantaat in de oogkas te implanteren. Door een vast implantaat aan de orbitale spieren te bevestigen, kon de bal samen met het werkende oog worden rondgedraaid. Het verwijderbare prothetische oog klikte op zijn plaats op het bevestigde implantaat en kon indien nodig worden vervangen. Maar de implantaatmaterialen van acryl en metaalgaas – ook wel inerte materialen genoemd – die bij de procedure werden gebruikt, bleken instabiel omdat de spieren los zouden laten; en met de wig was de koker vatbaar voor infecties.
Dergelijke geïntegreerde implantaten werden grotendeels verlaten totdat in de jaren tachtig een nieuw bio-geïntegreerd materiaal, hydroxyapatiet – afgeleid van oceaankoraal – acryl verving, waardoor de procedure nieuw leven werd ingeblazen. De poreuze eigenschappen van oceaankoraal stimuleerden de groei van zacht weefsel, waardoor de integratie van het implantaat werd verbeterd en het stabieler werd. Maar oceaankoraal was een beetje ruw, dus volgden andere vergelijkbare poreuze materialen, zoals poreus polyethyleen en aluminiumoxide.
Volgens Pronk worden de meeste implantaten inmiddels volledig geïntegreerd met behulp van poreus acrylaat. “Ze hechten nog steeds vier spieren aan de bal van dat implantaat”, legt ze uit, “en dan naaien ze het weefsel eroverheen. Al dat weefsel groeit vervolgens in het implantaat, waardoor het volledig geïntegreerd is.” Ongeveer zes weken na de orbitale implantaatoperatie komt Pronk binnen. Met hetzelfde materiaal dat tandartsen gebruiken, maakt ze een mal van het oog om protheses op maat te maken. In de VS beweert Pronk dat alle kunstogen al een tijdje van PMMA zijn gemaakt. “Ik geloof niet dat er iemand in de VS is die aan glasblazen doet.”
Naast het met de hand beschilderen van de iris zodat deze bij het werkende oog past, wat ongeveer zes uur duurt, besteedt Pronk tijd aan het aanpassen van de kromming van de prothese om ervoor te zorgen dat deze vergelijkbaar is. Comfort is de sleutel, net als ‘er zoveel mogelijk beweging uit halen’.
Een dalende vraag is een goede zaak
Volgens de United States Eye Injury Registry, die al meer dan tien jaar niet meer wordt bijgehouden, zijn er in de VS naar schatting jaarlijks 2,5 miljoen oogletsels en verliezen 50.000 mensen permanent een deel of hun gehele gezichtsvermogen. Dergelijke gegevens worden tegenwoordig niet rechtstreeks verzameld, maar organisaties zoals de American Academy of Ophthalmology noemen de statistieken nog steeds als maatstaf voor de vraag naar bepaalde ooggezondheidsdiensten, waaronder optometristen die op maat gemaakte oogprothesen maken.
Tijdens zijn 18 jaar als oogarts is Pronk echter van mening dat de vraag naar oogprothesen is afgenomen, wat consistent is met systematische reviews van mondiale trends op het gebied van blindheid. Ze noemt verbeteringen in de arbeidsveiligheidswetten, evenals vooruitgang in chirurgische procedures om ogen te redden die letsel of trauma hebben opgelopen.
Hoewel het proces van het maken van prothetische ogen – het maken van een mal, het gieten van acryl, het met de hand beschilderen van de iris en het polijsten – al tientallen jaren grotendeels hetzelfde is gebleven, heeft de technologische innovatie niet stilgestaan. Sommige optometristen wenden zich tot digitale fotografie om beelden van de iris vast te leggen, die op speciaal zelfklevend papier worden afgedrukt en in de prothese worden ingebed. En in 2021 was een Britse patiënt aan het University College London de eerste die een op maat gemaakt 3D-geprint oog ontving. In een studie gepubliceerd in Nature Communications in 2024 evalueerden onderzoekers uit Duitsland en Groot-Brittannië een geautomatiseerd proces van het scannen, aanpassen en printen van 3D-prothetische ogen bij 10 patiënten. Hoewel patiënten hoge cijfers gaven aan de kwaliteit van de geprinte ogen, vereiste het proces nog steeds de vaardigheid van een oogarts om de laatste aanpassingen te maken en soms zelfs het kunstoog vorm te geven. Het blijkt dat er zelfs met automatisering nog steeds een kunst bestaat om realistische kunstogen te maken.
Hoewel Pronk denkt dat digitale beeldvorming een rol speelt bij het maken van oogprothesen, is hij er niet van overtuigd dat de technologie die betrokken is bij 3D-printen, dat begint met het scannen van de oogkas, veel verbetering biedt ten opzichte van het traditionele proces. Bovendien is de apparatuur duur. Ze is er ook niet van overtuigd dat printen – of het nu 2D of 3D is – nog steeds te vergelijken is met de complexiteit van handgeschilderde irissen.
Als het om kunst gaat, geeft Pronk toe dat ze niet kan tekenen om haar leven te redden. Maar ze houdt ervan irissen te schilderen, waarbij ze aandacht moet besteden aan de kleinste details en laag voor laag moet opbouwen om ‘een betere illusie van diepte te geven’.
Wat de toekomstige technologische vooruitgang betreft, voorziet Pronk geen significante veranderingen in de manier waarop oogprothesen worden gemaakt, maar ze wordt aangemoedigd door enkele vorderingen op het gebied van kunstmatige visie van bedrijven als Neuralink van Elon Musk. Maar ze vraagt zich af of een oogtransplantatie eerst zou kunnen komen. “Net zoals ze een levertransplantatie uitvoeren”, zegt ze. ‘Op dat moment, weet je, heb ik geen baan meer. Maar dat is een goede reden om werkloos te zijn.”