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从沥青、动物脂肪和金丝到上色的聚甲基丙烯酸甲酯，也就是有机玻璃，近5000年来，完善假眼的过程就像一场穿越元素周期表的奥德赛。这同时也是一个艺术故事。
1937年7月，《大众科学》曾报道了制作人造眼睛的技艺，这种技艺可以追溯到16世纪威尼斯玻璃吹制工匠。1937年使用的玻璃是特制的，从德国进口。其特殊的性能源于19世纪早期玩偶制造商的贡献，他们通过向玻璃中注入冰晶石（一种在格陵兰岛发现的、呈乳白色、含有钠、铝和氟的矿物）学会了制作逼真的眼睛。然而，随着第二次世界大战的爆发，德国的冰晶石玻璃出口戛然而止，这迫使假眼制造商不得不寻找新的玻璃来源和新材料。
这时，聚甲基丙烯酸甲酯，即PMMA，一种首先应用于牙科领域的丙烯酸树脂，应运而生。尽管PMMA自20世纪40年代以来一直是使用最广泛的假眼材料，但人造眼睛技术并未停滞不前。新材料、新部件、新工具和新工艺不断改进其外观、舒适度、功能和成本，包括最近出现的3D打印技术。
关于成为一名眼科义眼师
无论是使用沥青、粘土、木材、金属、石头、玻璃还是丙烯酸树脂，历经千年，假眼制造者，或称眼科义眼师，之所以能够联系在一起，是因为他们的艺术造诣。不论媒介如何，制作人造眼睛都需要大量的练习，以及塑造、雕刻和绘画的能力。
“这可以说是一项代代相传的职业，”爱荷华大学医院和诊所的眼科义眼师Lindsay Pronk说道。“有传承的家族。我父亲教了我，”她说。“我在新泽西州有个朋友，她是第三代，还在和她父亲一起工作，她父亲的表亲在西海岸培训他的儿子，他将是第五代。”Pronk解释说，成为一名眼科义眼师不需要大学学位，而是需要“五年的学徒期——三年在职培训，两年制作眼睛”，总计约10000小时。许多大学为希望协助眼科医生的学生提供经认可的眼科技术员培训课程，但没有专门针对眼科义眼师的课程。不过，美国眼科义眼师协会确实管理着自己的眼科义眼师学院，并且与其他专业组织一起提供执业资格认证，需要通过笔试和实践考试。Pronk是一名经认证的眼科义眼师（BCO）。截至2022年，美国约有170名BCO在执业。
追溯演变历程
已知最古老的人造眼睛——一个有4800年历史的球体，带有由金丝辐散的深色中心圆——于2006年在伊朗的一个考古遗址被发现。古罗马人和埃及人制作了眼罩式的假眼，由彩绘粘土和皮带制成。16世纪的欧洲，木材和象牙可能是最早用于眼腔内的人造眼睛材料，随后是搪瓷覆盖的金和银。但正是威尼斯玻璃吹制工匠将假眼提升到了逼真的水平，开启了长达几个世纪的玻璃义眼创新，不断改进其外观和舒适度。
鉴于眼神交流作为人类沟通形式的重要性，对逼真假眼的不懈追求也就不难理解了。在一项2016年发表在《PLoS One》上的研究中，来自法国和瑞士的研究人员发现，与他人进行眼神交流会触发一系列大脑活动，使我们能够感知对方的存在。而在一项2024年发表的研究中，研究人员证实了其他近期研究的报告——眼神交流是与浪漫吸引力和亲近感相关的关键线索之一。在假眼方面，尽管它们无法恢复视力，但人造眼睛可能会直接影响社交关系的质量。因此，除了外观，运动性也非常重要。即使是最逼真的人造眼睛，如果它不动或与健全的眼睛不同步，也会显得格格不入。
通过植入物改善运动功能
如今，我们认为麻醉是理所当然的，但在19世纪末之前，手术都是在没有麻醉的情况下进行的。对于眼科手术，尤其是那些格外痛苦和残忍的手术，这意味着摘除眼球（切除整个眼球）或眼内容物摘除术（清除眼球内部组织，保留巩膜）是最后的手段。玻璃义眼通常是中空的巩膜壳，可以塞入眼睑下方，并附着在现有的、无功能的眼睛上。但由于它没有连接，其运动受到限制。
1885年，英国眼科医生Philip Henry Mules进行了首次已知的眼内容物摘除术，随后进行了眶内植入，即植入一个弹珠大小的玻璃球到眼窝或巩膜腔内，以恢复眼球的整体形状和体积。然后，玻璃义眼外壳可以放置在植入物上，而不是直接放在眼睛上。尽管Mules的植入物并未连接到眼肌（未集成），但它仍然可以随着眼窝的软组织轻微转动。眶内植入手术开启了人造眼睛的新篇章。
1948年12月，《LIFE》杂志发表的一篇文章生动地描述了一项由波士顿研究人员开创的手术，该手术将一个球形、带钉的眼球植入物安装到眼窝。通过将带钉植入物连接到眼肌上，这个球体就可以与健全的眼睛同步转动。一个可拆卸的假眼固定在钉状植入物上，可以根据需要更换。但手术中使用的植入物的丙烯酸和金属网材料（也称为惰性材料）被证明不稳定，因为肌肉会脱落；而且带钉的植入物容易导致感染。
这种集成式植入物在很大程度上被废弃，直到20世纪80年代，一种新的生物集成材料——羟基磷灰石（来自珊瑚）——取代了丙烯酸，使该手术得以复兴。正是珊瑚的多孔特性刺激了软组织的生长，增强了植入物的集成性，使其更加稳定。但珊瑚有些粗糙，因此后来出现了其他类似的多孔材料，如多孔聚乙烯和氧化铝。
Pronk表示，目前大多数植入物都使用多孔丙烯酸进行完全集成。“他们仍然将四块肌肉连接到植入物的球体上，”她解释道，“然后将组织缝合在上面。所有这些组织随后会长入植入物，使其完全集成。”在眶内植入手术约六周后，Pronk就会介入。她使用牙医相同的材料，为制作定制化的假眼制作眼窝模型。Pronk称，在美国，所有的人造眼睛都是由PMMA制成的，并且已经持续了一段时间。“我不认为美国还有人在进行玻璃吹制。”
除了手工绘制虹膜以匹配健全的眼睛，这需要大约六个小时，Pronk还会花时间调整假眼的曲率，以确保其相似。舒适度是关键，并且“要确保我们尽可能多地让它活动起来。”
需求下降是件好事
根据美国眼部损伤登记处（该登记处已停止维护十多年）的数据，美国每年估计有250万眼部受伤病例，5万人永久性失去部分或全部视力。虽然这类数据如今不再直接收集，但像美国眼科学会这样的组织仍然引用这些统计数据来衡量某些眼科医疗服务的需求，其中包括制作定制假眼科义眼师。
然而，在她作为一名眼科义眼师的18年里，Pronk认为对假眼的需求已经下降，这与全球失明趋势的系统性回顾相符。她将此归因于工作场所安全法规的改进以及挽救受损或创伤性眼睛的手术技术的进步。
尽管制作假眼的过程——取模、浇铸丙烯酸、手工绘制虹膜和抛光——几十年来基本保持不变，但技术创新从未停止。一些眼科义眼师正转向数码摄影来捕捉虹膜图像，然后将其打印在特殊的粘合纸上并嵌入假眼中。2021年，英国伦敦大学学院的一位患者成为首位获得定制3D打印义眼的患者。在2024年发表于《自然·通讯》杂志上的一项研究中，来自德国和英国的研究人员对10名患者进行了扫描、安装和3D打印假眼的自动化过程评估。虽然患者对打印义眼的质量给予了高度评价，但该过程仍需要眼科义眼师进行最终调整，有时甚至需要塑造假眼。事实证明，即使有自动化，制作逼真的人造眼睛仍然是一门艺术。
Pronk认为数码成像在制作假眼中占有一席之地，但她并不认为3D打印（从扫描眼窝开始）的技术比传统工艺有太大改进。此外，设备昂贵。她也不确定2D或3D打印能否媲美手工绘制虹膜的精妙。
至于艺术方面，Pronk坦言自己画画不在行。但她喜欢绘制虹膜，这需要关注最微小的细节，并层层叠加，“营造出更深邃的幻觉”。
至于未来的技术进步，Pronk并不期待假眼制作方式有重大改变，但她对埃隆·马斯克的Neuralink等公司在人工视力方面取得的一些进展感到鼓舞。但她也好奇，眼球移植是否会先到来。“就像进行肝移植一样，”她说。“到那时，我的工作也就结束了。但能够结束工作，也是一件非常棒的事情。”
