Cách thức in 3D đang thay đổi chăm sóc sức khỏe

• In 3D trong bệnh viện
• Chân tay giả
• Cấy ghép y tế
• Thiết bị y tế
• Tương lai sẽ thế nào?

In 3D có vẻ như là thứ của khoa học viễn tưởng, nhưng giờ đây nó đóng vai trò quan trọng trong chăm sóc y tế. Các bác sĩ có thể sử dụng công nghệ này để cải thiện các ca phẫu thuật, tạo ra các bộ phận giả và cấy ghép tốt hơn, giá cả phải chăng hơn, và thậm chí nhanh chóng phát triển các thiết bị y tế. Sau đây là một số cách hàng đầu mà các bệnh viện và bác sĩ đang sử dụng in 3D và cách nó có thể biến đổi dịch vụ chăm sóc sức khỏe của bạn trong tương lai.

In 3D trong bệnh viện

Năm 2010, chỉ có ba bệnh viện có cơ sở in 3D tại chỗ. Năm 2019, con số đó đã tăng lên 113. Nó cho phép các bác sĩ xem xét giải phẫu của bạn trước khi phẫu thuật. Họ thậm chí có thể thực hành trên đó trước khi tiến hành thủ thuật. Điều này có thể dẫn đến kết quả phẫu thuật tốt hơn. Một nghiên cứu năm 2019 được công bố trên tạp chí JAMA Network Open phát hiện ra rằng các bác sĩ sử dụng mô hình 3D để chuẩn bị cho các ca phẫu thuật khối u thận đã báo cáo thời gian phẫu thuật ngắn hơn, mất ít máu hơn trong khi phẫu thuật và thời gian nằm viện ngắn hơn. Một nghiên cứu khác năm 2021 phát hiện ra rằng các ca phẫu thuật kéo dài đã giảm từ 1,5 đến 2,5 giờ khi các bác sĩ phẫu thuật sử dụng mô hình 3D để hướng dẫn họ.

Để tạo mô hình, bác sĩ thường đưa dữ liệu hình ảnh từ CT hoặc MRI của bạn vào một chương trình phần mềm đặc biệt. Điều này tạo ra một tệp thiết kế hỗ trợ máy tính được gửi đến máy in 3D để in ra mô hình vật lý thực tế.

Chân tay giả

Chân tay giả có thể thay đổi cuộc sống nếu bạn cần chúng. Nhưng chân tay giả có thể in 3D thậm chí còn có thể thay đổi cuộc chơi nhiều hơn nữa. Chúng giúp các kỹ sư và bác sĩ phát triển chân tay giả được tùy chỉnh hoàn toàn để phù hợp với từng người. Nó cũng làm cho công nghệ này dễ tiếp cận và giá cả phải chăng hơn, vì in 3D cho người tiêu dùng có nghĩa là chân tay giả "tự làm" có thể được in bởi bất kỳ ai, ở bất kỳ đâu.

Một tổ chức giúp đỡ những người có nhu cầu là e-NABLE, một mạng lưới các nhà thiết kế, kỹ sư và bác sĩ tình nguyện tạo ra các bộ phận giả có thể in 3D. Họ đã sản xuất hơn 8.000 chi giả cho mọi người trên khắp thế giới.

Cấy ghép y tế

Trong khi cấy ghép răng là một trong những ứng dụng đầu tiên được chấp thuận của công nghệ 3D, FDA đã chấp thuận công nghệ này cho đầu gối, hông, mắt cá chân, cột sống và hộp sọ. Những cấy ghép này thường mỏng hơn và ít tốn kém hơn so với cấy ghép được sản xuất theo phương pháp truyền thống. Một nghiên cứu về những người đã phẫu thuật thay khớp háng bằng cấy ghép 3D cho thấy độ ổn định tốt hơn và ít đau hơn so với những người đã phẫu thuật thông thường. Một giả thuyết cho rằng cấy ghép 3D giúp thúc đẩy sự phát triển của xương nhiều hơn so với cấy ghép thông thường.

Cấy ghép in 3D cũng có thể giống xương của chính cơ thể bạn hơn. Một nghiên cứu về những người bị cố định cột sống đã sử dụng cấy ghép 3D cho thấy phẫu thuật thành công hầu như mọi lúc (99%).

Thiết bị y tế

Các dụng cụ phẫu thuật như kẹp, kẹp giữ, kìm cầm máu và dụng cụ kéo giãn hiện có thể được sản xuất bằng công nghệ 3D. Một lợi thế của chúng là chúng có thể được sửa đổi nhanh chóng sau khi các bác sĩ phẫu thuật đã sử dụng chúng và cung cấp phản hồi. Chúng cũng có thể hữu ích bất cứ khi nào những thách thức về chuỗi cung ứng dẫn đến tình trạng thiếu hụt thiết bị y tế. Ví dụ, trong đại dịch COVID-19, khi máy thở khan hiếm, một nhóm tại Đại học Khoa học và Sức khỏe Oregon đã phát triển một máy thở giá rẻ được sản xuất thông qua công nghệ in 3D. Thiết bị này rất đơn giản, không cần dùng điện và có thể được sản xuất chỉ trong vòng 3 giờ, với giá chưa đến 10 đô la mỗi chiếc.

Tương lai sẽ thế nào?

Mô cơ thể 3D

Nhiều bệnh viện lớn hiện đã có thể in ra mô hình 3D các bộ phận cơ thể hoặc cơ quan của bạn để giúp bác sĩ phẫu thuật lập kế hoạch cho một thủ thuật. Nhưng các mô và cơ quan này chỉ được tạo ra bằng nhựa cứng hoặc cao su. Nghiên cứu mới có thể mang lại phiên bản chân thực hơn. Vào năm 2020, các nhà nghiên cứu tại Đại học Carnegie Mellon đã tạo ra mô hình tim người đầu tiên được in 3D kích thước đầy đủ từ một chất gọi là alginate, rất giống với mô tim thực sự. Điều này giúp bác sĩ phẫu thuật dễ dàng cắt và thao tác hơn, giống như họ có thể làm với một trái tim thực sự trong một thủ thuật y tế.

Một thách thức là làm sao để các cơ quan ở lại với nhau trong quá trình in vì trọng lực thường khiến vật liệu sinh học được gọi là biolink di chuyển xung quanh. Các nhà nghiên cứu của Đại học Carnegie Mellon đã có thể tạo ra trái tim của họ bằng một kỹ thuật được gọi là nhúng thủy gel treo có thể đảo ngược dạng tự do (FRESH). Kỹ thuật này sử dụng một cây kim để tiêm dung dịch vật liệu sinh học hoặc biolink vào thủy gel mềm, hỗ trợ vật thể khi in. Sau khi hoàn tất, nhiệt được áp dụng để làm tan chảy thủy gel.

Hy vọng là cuối cùng, các mô hình như thế này có thể cung cấp một cấu trúc mà các tế bào có thể bám vào và phát triển, cho phép các bác sĩ sửa chữa hoặc thậm chí thay thế hoàn toàn các cơ quan của con người.

Viên thuốc 3D

Khi các bác sĩ chuyển sang y học cá nhân hóa hơn, hy vọng là thuốc 3D sẽ phát triển theo. Điều này cho phép các dược sĩ nhanh chóng sản xuất thuốc với liều lượng, hình dạng, kích thước và đặc điểm giải phóng phù hợp với từng người. Hiện tại, chỉ có một loại thuốc 3D có sẵn, Spritam (levetiracetam), một loại thuốc chống động kinh được FDA chấp thuận vào năm 2015. Nó cho phép các bác sĩ kê đơn liều rất cao mà không thể thực hiện được bằng các phương pháp thông thường.

Nhưng thuốc viên 3D vẫn chưa được phổ biến, một phần vì phải mất một thời gian để in chúng. Nhưng các nhà nghiên cứu đã tìm ra một kỹ thuật in mới, trong đó thuốc được hòa tan vào dung dịch hóa chất được kích hoạt bằng ánh sáng. Điều này cho phép thuốc đông lại nhanh chóng và tạo thành viên thuốc in. Một số loại thuốc hiện có thể được in chỉ trong 7 giây. Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng một ngày nào đó, thuốc viên sẽ có thể được in bằng ánh sáng từ màn hình điện thoại thông minh của bạn.

NGUỒN:

Hiệp hội Bệnh viện Hoa Kỳ: “3 cách công nghệ in 3D đang cách mạng hóa chăm sóc sức khỏe”.

Mạng lưới JAMA mở: “Ảnh hưởng của mô hình thực tế ảo 3 chiều trong việc lập kế hoạch phẫu thuật cắt bỏ một phần thận bằng robot đối với kết quả phẫu thuật”.

Tạp chí quốc tế về quản lý sản xuất và vận hành : “Bệnh viện có nên đầu tư vào công nghệ in 3D theo yêu cầu tùy chỉnh cho phẫu thuật không?”

Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ: “5 cách hàng đầu mà công nghệ in 3D đang thay đổi lĩnh vực y tế”.

Tạp chí của Viện Hàn lâm Phẫu thuật chỉnh hình Hoa Kỳ: “In ba chiều trong phẫu thuật chỉnh hình: Ứng dụng hiện tại và phát triển trong tương lai”.

Đại học Khoa học Sức khỏe Oregon: “Máy thở có sẵn chỉ bằng một nút bấm.”

Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ: “In sinh học 3D mới mô hình kích thước đầy đủ của tim người”.

Sản xuất bồi đắp: “In 3D thể tích để sản xuất thuốc nhanh chóng”.