Ứng dụng công nghệ in 3D trong lĩnh vực Y tế

Những năm gần đây, việc ứng dụng công nghệ in 3D trong Y tế đã mở ra nhiều cơ hội mới để hỗ trợ khám chữ bệnh, theo dõi điều trị và nâng cao chất lượng dịch vụ Y tế. Không chỉ hỗ trợ quá trình điều trị và giải phẫu của bác sĩ mà còn giúp bệnh nhân tiết kiệm nhiều chi phí và thời gian, đáp ứng kịp thời và nhanh chóng. Để tìm hiểu trong về vai trò và ứng dụng in 3D trên lĩnh vựa này, hãy cùng 3D Vạn Lộc theo dõi nội dung bài viết sau đây nhé!

Thực trạng ứng dụng công nghệ in 3D trong lĩnh vực Y tế

Thực tế tại nhiều quốc gia trên thế giới, công nghệ in 3D đang dần phát triển mạnh và được ứng dụng nhiều trên mọi lĩnh vực, trong đó có cả lĩnh vực trọng tâm như Y tế. Ở lĩnh vực này, công nghệ in 3D đã được tận dụng để chế tạo các mô hình phục vụ cho nhu cầu chính là tái tạo mô hình giải phẫu, sản xuất các thiết bị y tế dùng trong điều trị và cấy ghép. Bên cạnh đó, đã có nhiều nước phát triển cho nghiên cứu, đưa ra nhiều giải pháp cho ngành giải phẫu và phát triển nhiều sản phẩm mới phục vụ cho y tế như thuốc in 3D vào năm 2015, ghép mảnh sọ nhân tạo 3D, tái tạo thành công tim người bằng công nghệ in 3D, cấy ghép tạng,...

Tại Việt Nam, công nghệ in 3D đã được ứng dụng trong công tác điều trị một số bệnh và chấn thương chỉnh hình. Bệnh viện Chợ Rẫy đã tiếp nhận và điều trị thành công ca phẫu thuật ghép xương cho một bệnh nhân bị mất một đoạn thân xương chày do gãy hở nhiễm trùng. Các chuyên gia đã sử dụng kỹ thuật ghép mảnh in 3D hợp kim titanium dạng dưới. Kỹ thuật điều in áp dụng công nghệ in 3D này đã được các bác sĩ sử dụng trong một ca điều trị không lâu trước đó.

Công nghệ in 3D đang dần được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực Y tế

Ưu điểm của in 3D đối với lĩnh vực Y tế

Sự xuất hiện của công nghệ in 3D đã mang đến nhiều ưu điểm đáng ghi nhận cho lĩnh vực Y tế, từ khả năng chính xác, đến tối ưu hóa quá trình phẫu thuật, điều trị và giảm chi phí sản xuất.

- Tốc độ nhanh, chính xác, hiệu quả: Các bác sĩ có thể tạo ra mô hình 3D của các bộ phận cơ thể như xương, răng từ hình ảnh chụp CT hoặc MRI để mô phỏng và lên kế hoạch phẫu thuật và điều trị chi tiết. Đảm bảo độ chính xác và hạn chế tối đa các sai sót trong giải phẫu, đem lại độ an toàn giúp bệnh nhân nhanh chóng hồi phục.

- Tùy chỉnh và cá nhân hóa: Công nghệ in 3D giúp tạo ra các thiết bị y tế hỗ trợ như chân tay giả, bộ nẹp chỉnh hình thậm chí là các cơ quan nội tạng như tim, sọ, xương... phù hợp với từng trường hợp riêng và tăng độ tương thích đối với từng đặc điểm thể chất của bệnh nhân. Từ đó, giúp bệnh nhân thoải mái và cải thiện chất lượng liệu trình chăm sóc, điều trị sau đó.

- Giảm chi phí sản xuất: So với các phương pháp truyền thống, công nghệ in 3D cho phép sản xuất hàng loạt trong thời gian ngắn đối với các thiết bị y tế thông dụng như kim tiêm, khay nhựa, khẩu trang, ống thờ,... In 3D không chỉ giúp giảm lãng phí vật liệu mà còn đem đến khả năng sản xuất linh hoạt, tiết kiệm thời gian và chi phí gia công, đặc biệt phù hợp với những trường hợp cần số lượng ít, đặc thù.

Hạn chế của in 3D trong lĩnh vực Y tế

Khả năng in các mô, cơ quan chức năng phức tạp còn hạn chế: Mặc dù đã có nhiều tiến bộ trong việc mô phỏng và in các mô đơn giản như da, sụn hay bộ phận như xương, răng nhưng việc in các cơ quan có hệ thống mạch máu và chức năng hoạt động chuyên biệt như tim, gan, phổi còn hạn chế và đang được tiếp tục nghiên cứu.

Yêu cầu đội ngũ nhân lực có trình độ cao: Công nghệ in 3D đòi hỏi các chuyên gia Y tế phải có trình độ và kỹ năng cao để vận hành và tùy chỉnh các mô hình sao cho phù hợp với bệnh nhân. Việc đào tạo đội ngũ y bác sĩ và nhân viên y tế nắm vững công nghệ in 3D cần nhiều thời gian và chi phí làm chậm quá trình ứng dụng của công nghệ in 3D.

Nguy cơ dẫn đến đào thải, giảm hiệu quả điều trị: Đây là một trong những trường hợp thường xuất hiện trong quá trình điều trị, chữa bệnh, giải phẫu. Nếu các dụng cụ thiết bị y tế được sử dụng không đảm bảo an toàn và chính xác sẽ dễ dẫn đến các nguy cơ nhiễm trùng và phản ứng phụ làm giảm hiệu quả điều trị. Do đó, vật liệu được sử dụng trong y tế cần đảm bảo tính an toàn và tích hợp được với cơ thể người.

Hạn chế về vật liệu in sinh học: Như đã nói ở trên, việc sử dụng vật liệu in 3D không có tính tương thích cao với cơ thể con người sẽ dễ dẫn đến các nguy cơ về đảo thải, phản ứng phụ. Một số vật liệu in sinh học vẫn chưa đạt đến độ bền và độ ổn định cần thiết để tồn tại và sử dụng lâu dài, đặc biệt là các thiết bị được cấy ghép trong cơ thể người.

Chi phí cao: Máy in 3D chuyên dụng trọng y tế và vật liệu in sinh học có chi phí khá cao, gây khó khăn cho các cơ sở y tế nhỏ hoặc các quốc gia đang phát triển trong việc tiếp cận và triển khai ứng dụng này. Mặc khác, các máy in 3D đòi hỏi việc bảo trì thường xuyên và nâng cấp để đáp ứng các tiêu chí chuẩn y tế. Bệnh nhân cũng phải bỏ ra một số chi phí để tiến hành kiểm tra,  tái khám thường xuyên để kiểm tra tính ổn định của các thiết bị in 3D được cấy ghép trong cơ thể.

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội, in 3D còn tồn tại vài điểm hạn chế khi ứng dụng trong lĩnh vực Y tế

Các ứng dụng điển hình của in 3D đi trong lĩnh vực Y tế

1. In mô hình giải phẫu cho đào tạo và mô phỏng

Các bác sĩ, chuyên gia y tế có thể sử dụng hình ảnh chụp X-quang, CT hoặc MRI để tạo ra mô hình 3D của bộ phận cơ thể bệnh như xương, răng, hàm, mặt hoặc các cơ quan nội tạng khác. Các mô hình này vừa có thể được dùng trong đào tạo, nghiên cứu và giảng dạy cho sinh viên, nghiên cứu sinh. Vừa có thể thực hiện mô phỏng để chuẩn bị cho quá trình phẫu thuật nhằm tăng độ chính xác và giảm thiểu rủi ro.

2. In mô hình cấy ghép và bộ phận thay thế

Với khả năng tùy chỉnh và linh hoạt, in  3D cho phép tạo ra các mô, cơ quan nhân tạo hoặc các thiết bị cấy ghép phù hợp với cấu trúc cơ thể và kích thước bộ phận của từng bận nhân, chẳng hạn như xương chân, xương hàm, sụn, thậm chí là xương sọ để giúp bệnh nhân có trải nghiệm thoải mái hơn trong quá trình chữa trị.

3. In chân tay giả và thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng

Công nghệ in 3D giúp tạo ra các bộ phận giả nhanh chóng theo yêu cầu với mức chi phí thấp hơn so với các phương pháp truyền thống. Khả năng điều chỉnh cũng giúp cho các bộ phận giả như chân, tay, đầu gối giả hay các thiết bị hỗ trợ phục hồi chức năng như nẹp, niềng, đai lưng và các dụng cụ chỉnh hình khác có độ chính xác cao và phù hợp với đặc điểm của từng bệnh nhân.

4. In thuốc, dược phẩm điều trị cá nhân

In 3D có thể in nhiều loại thuốc dạng viên nén với liều lượng và thành phần tùy chỉnh theo nhu cầu thể trạng và phác đồ điều trị cụ thể của từng bệnh nhân, giúp quá trình điều trị được hiệu quả và hạn chế tác dụng phụ.

5. Sản xuất thiết bị y tế và dụng cụ y tế

Công nghệ in 3D giúp tạo ra các dụng cụ phẫu thuật tùy chỉnh, bao gồm kẹp, kéo, và dao mổ. Những dụng cụ này được thiết kế đặc biệt cho các ca phẫu thuật khó, giúp bác sĩ thao tác dễ dàng hơn và tiết kiệm chi phí so với các phương pháp sản xuất truyền thống. Ngoài ra, in 3D còn dùng để sản xuất các sản phẩm y tế khác như ống thở, khẩu trang, bình đựng dung dịch, hóa chất phục vụ trong ngành Y tế,... 

In 3D được ứng dụng để sản xuất các thiết bị, dụng cụ Y tế chẳng hạn như nẹp định hình chân, tay

>>> Xem thêm: Dịch vụ in 3D theo yêu cầu tại 3D Vạn Lộc

Công nghệ in 3D và những kỳ vọng hứa hẹn trong lĩnh vực Y tế

Một trong những kỳ vọng lớn nhất là khả năng tạo ra các cơ quan nội tạng hoàn chỉnh như tim, gan, và thận để phục vụ cho việc cấy ghép. Mặc dù việc in cơ quan hoàn chỉnh hiện nay còn hạn chế, các nhà khoa học kỳ vọng sẽ tạo ra được các cơ quan nhân tạo có đầy đủ chức năng và độ bền sinh học, đáp ứng nhu cầu cấp thiết của bệnh nhân cần ghép tạng. Việc tái tạo được mạng lưới mạch máu bên trong các mô là một bước đột phá mà các nhà chuyên gia y tế đang nỗ lực để đạt được. Khi có hệ thống mạch máu, mô và cơ quan in 3D sẽ có khả năng duy trì sự sống của tế bào, nâng cao khả năng ứng dụng trong y tế.

Trong tương lai, các máy in 3D di động có thể được triển khai trực tiếp tại bệnh viện, phòng mổ hoặc các khu vực chiến sự, nơi bệnh nhân có thể nhận được thiết bị y tế tùy chỉnh ngay lập tức. Các bác sĩ cũng có thể tạo ra các dụng cụ hoặc bộ phận thay thế nhanh chóng khi cần thiết.

Tổng kết

Công nghệ in 3D mang lại một làn sóng mới trên lĩnh vực y tế nhờ khả năng tùy chỉnh linh hoạt, độ chính xác cao, tiết kiệm chi phí và mở ra các hướng điều trị và nghiên cứu mới. Tuy nhiên, việc đưa công nghệ này vào ứng dụng thực tiễn rộng rãi còn đối mặt với nhiều thách thức như chi phí đầu tư ban đầu, hạn chế về vật liệu 3D sinh học, yêu cầu nhân lực có trình độ chuyên môn trong vận hành công nghệ. Nhưng với tiềm năng to lớn, đây được xem là một trong những công nghệ chủ chốt của y tế tương lai.

>>> Xem thêm: Báo giá in 3D cập nhật mới nhất