In 3D hiện nay không còn là điều xa lạ và ngày càng được đưa vào nhiều ngành nghề khác nhau như ô tô, thời trang, kiến trúc,… Và trong y học cũng vậy, công nghệ in 3D đã tạo ra rất nhiều các thành tựu lớn trong lĩnh vực này. Sau đây bài viết sẽ giới thiệu một số ứng dụng chính của công nghệ tương lai này trong y học hiện đại .
Hình 1. In 3D sinh học [1]
1. Mô hình giải phẫu
Các mô hình giải phẫu cơ thể của bệnh nhân được chế tạo giúp các bác sĩ nghiên cứu cấu trúc và thực hành trước khi thực hiện các cuộc phẫu thuật phức tạp. Việc có mô hình thực tế giúp giảm thiểu tối đa các rủi ro cho bệnh nhân, giảm thời gian chuẩn bị cho các cuộc phẫu thuật xâm lấn. Ngoài ra, các mô hình giải phẫu cơ thể còn được ứng dụng để giảng dạy sinh viên y khoa, các y bác sĩ mới vào nghề để có cái nhìn trực quan và dễ làm quen với công việc của họ hơn.
Ban đầu, từ dữ liệu hình ảnh thu được của việc chụp cắt lớp vi tính (CT Scan) và chụp cộng hưởng từ (MRI) trên cơ thể bệnh nhân. Qua quá trình xử lý kỹ thuật số sẽ thu được bản mô hình mô phỏng các chi tiết cơ thể. Các nhà khoa học sẽ dựa vào các đặc tính, màu sắc và cấu trúc của mô hình để lựa chọn thiết bị in và phương pháp in hợp lý nhất. Cuối cùng kết quả sẽ thu được mô hình giải phẫu giống đến 99% chi tiết cơ thể ban đầu của bệnh nhân.
Ví dụ: Tại Dubai, nơi có các bệnh viện được ứng dụng công nghệ in 3D vào phục vụ y tế. Các bác sĩ chế tạo thành công mô hình 3D động mạch não bị phình của bệnh nhân để vạch ra cách điều trị an toàn nhất. [2]
.jpg)
Hình 2. Mô hình hệ tuần hoàn não bằng phương pháp in 3D [3]
2. Dụng cụ y tế
Sản xuất các dụng cụ y tế cũng là một trong các ứng dụng tuyệt vời của phương pháp in 3D. Các dụng cụ phẫu thuật vô trùng như: kẹp, cán dao, tay cầm đều có thể chế tạo ra bằng phương pháp này với chi phí thấp hơn so với các dụng cụ bằng thép không rỉ.
Ngoài ra, những ca phẫu thuật đặc biệt cho các trường hợp bệnh nhân đặc biệt sẽ cần đến các dụng cụ y tế đặc biệt, đòi hỏi các dụng cụ y tế được sử dụng phải cá nhân hóa theo bệnh nhân và các dụng cụ y tế phổ thông không thể đáp ứng được yêu cầu. Các nhà khoa học sẽ thiết kế ra các dụng cụ y tế riêng biệt với thể trạng và vị trí phẫu thuật của bệnh nhân. Việc sản xuất các dụng cụ này bằng phương pháp in 3D trở nên quan trọng vì nó có thể tiết kiệm được chi phí sản xuất và thời gian chế tạo thiết bị.
Hình 3. Dụng cụ y tế được chế tạo bằng in 3D [4]
3. Chi giả bệnh nhân
Các bộ phận chân tay giả cho người khuyết tật hoặc người bị tai nạn có thể được sản xuất bằng phương pháp in 3D. Thông thường theo cách truyền thống để có một chi giả cho bệnh nhân sẽ cần nhiều tháng và nhiều công đoạn khác nhau. Tuy nhiên, khi ứng dụng công nghệ in 3D vào thì thời gian chế tạo sẽ giảm đi đáng kể mà độ bền và độ linh hoạt chi giả thì không thua kém gì so với phương pháp truyền thống mà lại rẻ hơn nhiều.
Đặc biệt đối với trẻ em - đối tượng có tốc độ phát triển cơ thể rất nhanh, các chi giả sẽ cần được thay thế và cải tiến thường xuyên nên việc sử dụng các sản phầm chi giả bằng phương pháp in 3D sẽ là phù hợp hơn.
Bên cạnh đó, sự phát triển nhanh và đa dạng của phương pháp in 3D cùng các loại vật liệu mới hiện nay cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái tạo lại các bộ phận như xương, vỏ não, khớp, hoặc nhiều bộ phận trong cơ thể một cách nhanh chóng. Nhiều loại vật liệu mới có độ bền và tính đáp ứng của cơ thể với bộ phận mới tốt hơn, giúp bệnh nhân phục hồi nhanh chóng và giảm thiểu chi phí cần chi trả.
Hình 4. Mảnh não được chế tạo bằng in 3D [5]
4. In sinh học tế bào
In sinh học (Bioprinting) là một hướng ứng dụng vào y tế rất tiềm năng của công nghệ in 3D. In sinh học thay thế các loại vật liệu nhựa hoặc kim loại bằng các tế bào sống và được nuôi cấy mô nhân tạo trong các phòng thí nghiệm. Các sản phẩm của công nghệ này cho phép chúng bắt chước các cơ quan trên cơ thể con người và trong tương lai có thể cấy ghép thay thế các bộ phận trên cơ thể con người.
Với độ chính xác cao, công nghệ cho phép phương pháp in ra các mạch máu, các mô cơ chi tiết có độ phân giải cao. Tạo ra các cơ phẩm có cấu trúc phúc tạp như trên cơ thể con người. Tất nhiên để có thể ứng dụng trên cơ thể còn người thì cần phải nghiên cứu và qua nhiều lần thử nghiệm lâm sàng, nhưng nhiều nghiên cứu hiện nay cho thấy rằng việc sản xuất các bộ phận nội tạng thay thế trên cơ thể con người là hoàn toàn khả thi.
Hình 5. Một phần trái tim được in bằng công nghệ in sinh học [6]
Công nghệ in 3D có nhiều hướng ứng dụng trong y tế gần như sẽ không có phương pháp nào có thể thay thế trong tương lai gần. Do con người là chủ thể, nên việc phát triển công nghệ để ứng dụng cho phục vụ và chữa trị cho con người thực sự là tương lai của mọi ngành công nghiệp.
Doanh nghiệp, tổ chức, cá nhân có nhu cầu về sáng chế và công nghệ in 3D nói chung và ứng dụng trong y tế nói riêng xin vui lòng liên hệ với Trung tâm Thống kê dữ liệu và Phân tích sáng chế, Viện Nghiên cứu sáng chế và Khai thác công nghệ (số điện thoại: 024.3822.8875)./.
Tài liệu tham khảo:
- Spatial Teamt, “ Applications of 3D Printing in the Medical field”, Spatial, available at : https://blog.spatial.com/the-future-of-3d-printing-in-the-medical-field. (Aug 8, 2020)
- Allie Nawrat, “ 3D printing in the medical field: four major applications revolutionising the industry”, Medical Device Network, available at : https://www.medicaldevice-network.com/features/3d-printing-in-the-medical-field-applications. (Aug 7, 2018)
- “Monash University Revolutionizes Human Anatomy Study”, 3S Systems, available at : https://www.3dsystems.com/learning-center/case-studies/3d-printed-cadavers-monash-university-poised-revolutionize-human
- Anne Blair Gould,“ Sea Urchin and a 3D-printer inspire new surgical tools”, Journalistic platform TU Delft , available at: https://www.delta.tudelft.nl/article/sea-urchin-and-3d-printer-inspire-new-surgical-tools#. (Feb 9, 2015)
- Rose Brooke,“ 3D Systems to Spearhead 3D Printing in Medical Revolution at TCT Show + Personalize 2014”, 3D Printing and additive manufacturing intelligence , available at: https://www.tctmagazine.com/3d-systems-to-spearhead-3d-printing-in-medical-revolution-at/ . (Jun 20, 2014)
- “ 3D printing: The next dimension in cardiac imaging”, Medical Professionals: Cardiovascular Diseases and Cardiac Surgery, available at: https://www.mayoclinic.org/medical-professionals/cardiovascular-diseases/news/3d-printing-the-next-dimension-in-cardiac-imaging/mac-2045360. . (Feb 01, 2019)
Nguồn: Trung tâm Thống kê dữ liệu và Phân tích sáng chế./.
