Ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành Y học

Việc ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành Y học không chỉ tạo ra một cuộc cách mạng trong nghiên cứu giải phẫu cơ thể người mà còn đem đến nhiều cơ hội để phát triển ngành Y học với độ chính xác cao, giảm di chứng và chi phí cho người bệnh. Đặc biệt, giờ đây có các chuyên gia y tế đã có thể sử dụng in 3D để cải thiện và nâng cao vấn đề về sức khỏe, chất lượng đời sống cho xã hội.

In 3D trong ngành Y học được hiểu như thế nào?

In 3D đã tạo ra những thay đổi tích cực cho ngành Y học, đặc biệt trong việc nghiên cứu, đào tạo, giải phẫu và điều trị. Đây là phương pháp sử dụng công nghệ in 3D kết hợp với các yếu tố về sinh dưỡng, tế bào và vật liệu sinh học để tạo ra các cơ quan nội tạng, bộ phận cơ thể, mô, tế bào, răng, xương người,... nhằm phục vụ cho nhiều hoạt động nghiên cứu, giảng dạt hay điều trị lâm sàng. Từ  đó, việv ứng dụng công nghệ in 3D đã đưa lĩnh vực y tế sức khỏe lên một tầm cao mới.

In 3D đã tạo ra những thay đổi tích cực cho ngành Y học

Lợi ích của việc ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành Y học

Việc ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành Y học đã đem đến nhiều lợi ích quan trọng, không chỉ phục vụ công việc đào tạo, nghiên cứu mà còn giúp nâng cao khả năng chẩn đoán, điều trị và tối ưu hóa chi phí trong chữa trị y tế. 

- Cung cấp dụng cụ, thiết bị y tế tùy chỉnh: In 3D có khả năng sản xuất và cung cấp các dụng cụ, thiết bị y tế phù vụ cho quá trình cấy ghép, giải phẫu, điều trị... Với khả năng in chính xác theo yêu cầu, công nghệ in 3D đã có thể tạp ra các bộ phận như chân tay giả, răng giả, nẹp xương, niềng răng,... được tùy chỉnh theo kích thước của bệnh nhân. Các thiết bị y tế và dụng cụ y khoa đã có thể được sản xuất nhanh chóng bởi công nghệ in 3D, giúp giảm chi phó và thời gian cung ứng cho các bệnh viện và cơ sở y tế. 

- Hỗ trợ giáo dục và giảng dạy y khoa: Trong giáo dục và đào tạo chuyên ngành về Y học, các mô hình 3D của các cơ quan nội tạng trong cơ thể như tim, gan, thận hay xương, mạch máu đều có thể được in từ các công nghệ in 3D. Từ đó, phục vụ nhu cầu và công tác đào tạo, giảng dạy cho sinh viên, nghiên cứu sinh, bác sĩ Y khoa. Sinh viên, bác sĩ có thể thực hành và tìm hiểu thông qua những mô hình thực tế này, giúp nâng cao kỹ năng và kiến thức Y học.

- Hỗ trợ nghiên cứu giải phẫu: Những năm gần đây, các nhà Y khoa đã thử nghiệm in các mô hình 3D  cơ quan của con người bao gồm xương, tim, răng,... có độ tương thích cao với mỗi bệnh nhân nhằm tạo điều kiện cho việc thực hiện các ca cấy ghép và tái tạo mô. Từ đó, giúp giảm thiểu nguy cơ đào thải và tăng hiệu quả điều trị, đảm bảo hồi phục nhanh chóng.

- Mô phỏng quá trình giải phẫu: Công nghệ in 3D giúo tạo ra các mô hình 3D chính xác của cơ thể bệnh nhân dựa trên hình ảnh quét CT hoặc MRI. Từ đó, bác sĩ có thể sử dụng những mô hình này để thực hiện, lên lộ trình phẫu thuật và mô phỏng trước các các quy trình giải phẫu, đặc biệt là các ca phẫu thuật phức tạp, yêu cầu tính chính xác cao. Việc này sẽ giúp bác sĩ giảm thiểu rủi ro và sai sót trong quá trình thực hiện ca cắt ghép, phẫu thuật.

- Tiết kiệm chi phí và thời gian: So với các quy trình sản xuất truyền thống, in 3D giúp sản xuất nhanh hơn với chi phí rẻ hơn, chỉ cần vận hành máy móc mà không yêu cầu quá nhiều về nhân lực. Các thiết bị y tế, dụng cụ y khoa và mô hình giải phẫu có thể được sản xuất tại chỗ và điều chỉnh dễ dàng, đáp ứng nhu cầu của các bệnh viện và cơ sở y tế.

Ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành Y học đem đến nhiều lợi ích thiết thực

Ứng dụng của công nghệ in 3D trong ngành Y học

 Ngành Y học đã ứng dụng công nghệ in 3D như một công cụ hỗ trợ đắc lực để tạo ra các sản phẩm quan trọng như thiết bị y tế, dụng cụ và chân tay giả. Cụ thể như:

1. Thiết kế chân tay giả cho bệnh nhân

Các bọ phận chân, tay giả được sản xuất từ các phương pháp truyền thống thường tốn nhiều chi phí và không mấy phù hợp với đặc điểm cơ thể riêng của từng bệnh nhân. Các mẫu chân, tay giả cần phải được thiết kế sao cho phù hợp và tương tích với sự hoạt động của cơ thể bệnh nhân. Để đáp ứng điều đó, các bác sĩ, chuyên gia y tế chuyên khoa chấn thương chỉnh hình đã sử dụng in 3D để tạo ra mô hình 3D chi tiết của chân, tay giả được tùy chỉnh sao cho vừa vặn với bệnh nhân

2. Tái tạo xương và khớp

Tương tự chân, tay giả, công nghệ in 3D còn được sử dụng để hỗ trợ tái tạo xương và khớp. Thay vì sử dụng phương pháp cấy ghép, các y bác sĩ có thể sử dụng in 3D để sản xuất ra các mô hình xương, khớp bằng vật liệu sinh học an toàn với độ tùy chỉnh phù hợp cho từng đối tượng bệnh nhân. Ngoài tái tạo xương, các chuyên gia y tế còn bắt đầu in 3D sụn tổng hợp và có thể được sử dụng để tái tạo các bộ phận khác nhau của cơ thể. Cụ thể như, tái tạo hàm, thay thế xương hông, khớp gối, tái tạo xương mặt,...

Công nghệ in 3D được ứng dụng vào việc tái tạo xương, khớp tùy chỉnh

3. Mô hình các cơ quan, mô nhân tạo

Nhờ vào một quy trình, được gọi là in 3D sinh học, công nghệ in 3D có thể được dùng để in các cơ quan chứa năng, mô nhân tạo của cơ thể người. Thay vì sử dụng kim loại, hay nhựa, máy in 3D có thể tạo ra các mô hình với tế bào sống. Gần đây, các chuyên gia y khoa đã cho ra các mô hình được sao chép nguyên bản các bộ phận trong cơ thể một cách chính xác như lá phổi, tim nhân tạo hoặc gan, thận,...

4. Nha khoa

Bác sĩ nha khoa, chỉnh nha sẽ dùng công nghệ in 3D để tạo ra các mô hình răng giả, hàm giả, mão răng, và các dụng cụ nha khoa cần thiết như mắc cài, niềng,... Thay vì mất thời gian để tạo khuôn, giờ đâu các nha sĩ đã có thể in 3D các bộ phận và thiết bị này bằng các sử dụng ảnh chụp X-quang và CT của bệnh nhân sau đó tiến hành điều chỉnh và in 3D. Vừa tiết kiệm thời gian, công sức, chi phí phải chăng, vừa có độ chính xác, tương thích với từng bệnh nhân.

>>> Xem thêm: Ứng dụng công nghệ in 3D trong lĩnh vực Giáo dục

Hạn chế khi ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành Y học

 Mặc dù, công nghệ in 3D được xem là bước đột phá trong ngành Y học. Tuy nhiên, in 3D vẫn còn tồn tại những điểm hạn chế như:

- Giới hạn về vật liệu in 3D sinh học: Dù đã có nhiều nghiên cứu để phát triển các loại vật liệu sinh học an toàn với cơ thể người. Tuy nhiên, hiện nay có rất ít vật liệu có độ tương thích sinh học, độ bền và khả năng tái tạo của các mô in 3D. Hiện nay, chỉ có một số mô hình in 3D như sụn, xương, da có thể in 3D và cấy ghép thành công. Các cơ quan khác như tim, gan, thận,... vẫn đang được các chuyên gia, bác sĩ nghiên cứu và thực nghiệm thêm để đảm bảo độ tương thích và khả năng hoạt động tốt.

- Khả năng tích hợp với cơ thể người bị hạn chế: Mặc dù các mô hình 3D được dùng trong chấn thương chỉnh hình như nẹp, xương giả,... đã được thiết kế và điều chỉnh sao cho phù hợp với đặc điểm cơ thể của mỗi người tuy nhiên vẫn còn bị hạn chế về khả năng hoạt động của cơ thể. Các mô, cơ quan có thể xuất hiện tình trạng bị đào thải vì không tương thích với cơ thể, đặc biệt là những cơ quan cần sự hoạt động liên tục như tim, gan, thận, phổi,...

- Khó khăn trong việc tạo ra mô, cơ quan có cấu tạo phức tạp: Việc in 3D các mô, cơ quan phức tạp đi kèm với chức năng sinh học hoàn thiện vốn là một thách thức rất lớn. Hiện nay, các nhóm chuyên gia Y học đang nghiên cứu, phát triển và ứng dụng thực nghiệm trên cơ thể người. Chẳng hạn, các cơ quan có chức năng như tim, gan, mạch máu không chỉ chính xác về hình dạng mà còn cần hệ thống mao mạch và tế bào hoạt động đúng cách.

Việc ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành Y học vẫn gặp một vài hạn chế

Tổng kết

Công nghệ in 3D đã mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành Y học hiện đại, mang đến nhiều ứng dụng đột phát từ nghiên cứu, đào tạo, sản xuất thiết bị y tế cho đến tái tạo mô, cơ quan cơ thể người. Bằng cách tạo ra những mô hình 3D siêu chính xác và có tính tương thích cao, công nghệ in 3D đã góp phần gia tăng hiệu quả điều trị, chữa bệnh và giảm thiểu nhiều rủi ro, tối ưu hóa chi phí. Tuy vẫn còn phải đối diện với một vài hạn chế, tuy nhiên ứng dụng công nghệ in 3D trong ngành Y học vẫn được các y bác sĩ, chuyên gia y tế nghiên cứu để nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe trong tương lai.