Có thể cuộc cách mạng 4.0 có tác động đến hầu hết các lĩnh vực của đời sống xã hội trong đó y học là 1 trong những nghành có nhiều thụ hưởng nhất đem lại nhiều hiệu quả vượt trội trong phát hiện, phòng ngừa và điều trị cho các bệnh nhân trong đó những tiến bộ của công nghệ 3D đã giúp cho phẫu thuật đạt những kết quả vượt trội về việc có được những phương án tối ưu cho bệnh nhân cũng như hỗ trợ phẫu thuật đạt độ chính xác tối đa, giảm thiểu các tai biến xuống mức thấp nhất. Có thể nói công nghệ 3D là kỷ nguyên mới trong phẫu thuật chấn thương chỉnh hình cũng như trong một số chuyên nghành khác của y học. Trân trọng !
“3D printing technology” tạm dịch là “công nghệ in 3D” bản chất là tạo ra 1 bản sao “như thật” của 1 vật thể trong không gian 3 chiều. Công nghệ này được phát triển từ đầu những năm 80. Công nghệ này được ứng dụng trong nhiều nghành công nghiệp khác nhau và cả trong lĩnh vực y tế. Cùng với sự phát triển của các phương tiện chẩn đoán y học như cộng hưởng từ, cắt lớp vi tính, x quang và siêu âm đã giúp cho việc tái tạo những hình ảnh của tổ chức và bộ phận cơ thể người và cùng với công nghệ 3D đã tạo ra những bước tiến bộ vượt bậc trong y học, đặc biệt là trong lĩnh vực phẫu thuật.
Có thể kể đến một số ứng dụng chính của công nghệ in 3D trong lĩnh vực y học, đó là:
1. Tái tạo ra mô và tổ chức, bộ phận cơ thể người, còn được gọi là “bioprinting”:
Có thể hiểu nôm na là thay vì sử dụng vật liệu nhựa hoặc kim loại như trong công nghệ in 3D thông thường thì “bioprinting” sử dụng vật liệu là các tế bào sống, được gọi là “bio-ink” (nôm na gọi là “mực sinh học”) để tạo ra các mô hoặc bộ phận tổ chức sống nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Những cấu trúc được tái tạo này có thể được sử dụng để nghiên cứu y học hoặc các nghiên cứu thử nghiệm ghép tạng với chi phí rẻ hơn rất nhiều. 1 công ty nghiên cứu ở Mỹ đã thành công trong việc tái tạo lại mô gan và ruột non để sử dụng cho nghiên cứu trong thực nghiệm, đặc biệt là các nghiên cứu các thuốc điều trị. Tháng 5/2018, công ty này đã giới thiệu sản phẩm mô tế bào gan có chức năng sử dụng cho nghiên cứu bệnh lý rối loạn chuyển hoá acid amin Tyrosin. Cũng năm 2018, một công ty nghiên cứu khác của Mỹ đã công bố tái tạo thành công mô não có giải phẫu và chức năng tương tự mô não người. Một hướng nghiên cứu khác tập trung nghiên cứu tái tạo mô da để ứng dụng điều trị cho các tổn thương bỏng.
2. Tạo ra các mô hình có giải phẫu và chức năng tương tự của người bệnh để sử dụng cho việc tính toán, luyện tập các kỹ năng phẫu thuật cho những phẫu thuật khó, phức tạp và nhiều nguy cơ. Nhờ đó làm giảm thời gian phẫu thuật, giảm thiểu các sang chấn cho bệnh nhân cũng như các nguy cơ tai biến có thể xảy ra. Có thể kể tới 1 số phẫu thuật đang ứng dụng thành công công nghệ này như ghép mặt, các can thiệp phức tạp của não hoặc tuỷ sống. Một bệnh viện ở Dubai đã phẫu thuật thành công cho 1 bệnh nhân có giả phình động mạch não phức tạp với ứng dụng mô hình 3D này để nghiên cứu sự thay đổi cấp máu cho các vùng của não trong các phương án phẫu thuật để giảm thiểu nhất có thể các di chứng. Một bệnh viện khác ở Belfast đã sử dụng công nghệ này để tính toán cho 1 ca ghép thận cùng huyết thống trong đó thận của người cho có nang lớn bất thường.
3. Công nghệ in 3D cho sản xuất dụng cụ phẫu thuật, đặc biệt các dụng cụ nhỏ cần độ chính xác cao và tránh tổn thương thêm cho bệnh nhân. Đặc biệt là các dụng cụ mà khả năng bảo quản khó khăn hoặc hấp sấy có nguy cơ làm giảm chất lượng của dụng cụ, do đó việc tạo ra các sản phẩm hàng hoạt sử dụng 1 lần bằng công nghệ 3D giúp giảm nhiều chi phí.
4. Trong lĩnh vực chấn thương chỉnh hình, ở giai đoạn trước, công nghệ in 3D chủ yếu ứng dụng trong lĩnh vực tạo hình chân tay giả. Bước tiến tiếp theo của công nghệ in 3D trong chấn thương chỉnh hình là tạo ra các khớp nhân tạo có thông số giống với thông số nhân trắc của bệnh nhân, nghĩa là mỗi bệnh nhân khi phải thay khớp sẽ có 1 bộ khớp nhân tạo riêng phù hợp với mình (patient specific instrument). Có thể đọc thêm bài viết theo link: http://www.dungbacsy.com/kien-
Cùng với sự tiến bộ của công nghệ vật liệu sinh học, công nghệ in 3D đã giúp cho hiệu quả của các phẫu thuật chấn thương chỉnh hình tăng cao, giúp bảo tồn và phục hồi giải phẫu và chức năng của chi thể, cải thiện đáng kể chất lượng cuộc sống của bệnh nhân. Đặc biệt trong các phẫu thuật bệnh lý khối u của xương, khi khối lượng xương mất lớn, cần phải tạo hình lại (có thể đọc thêm bài viết theo link: https://www.facebook.com/32390
Xin trân trọng giới thiệu 1 số hình ảnh về 1 ca mổ thay khớp vai toàn phần điều trị khớp giả cổ xương cánh tay có ứng dụng công nghệ in 3D mô phỏng và lên phương án phẫu thuật cũng như sử dụng robot Pheno Artis để tái tạo hình ảnh 3D ngay trong phẫu thuật để đảm bảo độ chính xác tuyệt đối của kế hoạch phẫu thuật đề ra.
Hình 1: Hình ảnh tổn thương trên phim chụp cắt lớp vi tính trước mổ của bệnh nhân
Hình 2: Hình ảnh 3D của khớp vai bệnh nhân dựng trên máy tính
Hình 3: Mô hình xương và khớp vai của bệnh nhân bằng với kích thước thật bằng vật liệu nhựa với công
nghệ in 3D sử dụng cho tính toán phương án phẫu thuật cho bệnh nhân
Hình 4: Phương án phẫu thuật cho bệnh nhân được tính toán và thực hiện trên mô hình bao gồm cả
khớp nhân tạo với thông số chính xác cũng được in và lắp đặt thử trên mô hình 3D
Hình 5: Hình ảnh sau phẫu thuật của bệnh nhân với độ chính xác của kế hoạch phẫu thuật và thông
số đạt hoàn hảo như tính toán
GS.TS Trần Trung Dũng