Ứng dụng in 3D trong y tế và sức khỏe

Công nghệ khoa học in 3D còn hỗ trợ những thử nghiệm phương pháp & công nghệ tiên tiến y tế mới, tăng cường nghiên cứu y khoa, giảng dạy và đào tạo đội ngũ y bác sĩ. Chẳng hạn như giúp bác sĩ có khả năng luyện tập phẫu thuật giả lập bằng những mô nội tạng nhân tạo hoặc chế tạo những dụng cụ trong y học được dùng nhằm để đưa hoặc gắn vào trong cơ thể.

Trong khi đó, cũng tương tự như việc tạo mô hình sinh học, công nghệ khoa học in 3D còn được sử dụng với mục tiêu thiết kế & cung ứng những bộ phận cơ thể giúp cho phẫu thuật tái tạo & cấy ghép. Các dụng cụ y tế như máy trợ thính, khung đỡ, mặt nạ, răng giả… đều có khả năng cung cấp bằng công nghệ khoa học kỹ thuật in 3D theo đúng như size, hình dạng, đặc điểm của từng bệnh nhân.

Những ứng dụng thú vị của in 3D trong y tế và sức khỏe

Một trong những ứng dụng thú vị nhất của in 3D là chế tác mô & các tổ chức của con người, mà người ta hay gọi là In sinh học – Bioprinting. Nhờ vào công nghệ khoa học kỹ thuật này, hệ thống tế bào mô của chúng ta rất có khả năng được in theo lớp bằng mực sinh học – mực thu được qua xử lý không giống nhau các tế bào con người & những chất khác.

Mặc dù vẫn có 1 số trắc trở liên quan đến sự vững bền và chức năng cấu trúc trong in sinh học, nhưng những văn minh đáng kể đã được ghi nhận đối với mô người & những cơ quan. In sinh học hứa hẹn những cơ hội quý báu cho tăng trưởng thuốc y tế, cơ chế điều trị thử nghiệm, nghiên cứu y học, chữa lành vết thương, & cả cấy ghép. Nếu các tổ chức này được cung ứng từ các tế bào gốc của bệnh nhân, nó sẽ ít có nguy cơ trở nên đào thải bởi hệ miễn dịch của người đó.

Chuỗi sản xuất dược phẩm cũng được triển khai hoàn thiện với in 3D. Trong tương lai, các hiệu thuốc hoặc thậm chí cá nhân rất có thể tự in các loại thuốc riêng cho mình trong khoảng các hợp chất thuốc bằng phương pháp dùng máy in 3D. Hệ thống đề nghị tuỳ biến cho phép kiểm soát và cung cấp thuốc chính xác. Điều này giúp giảm những giá trị nguồn vốn liên quan và cải thiện đáng kể việc điều trị tùy theo từng cá nhân.

Khả năng vượt trội của công nghệ in 3D trong riêng lĩnh vực y học

Trong lĩnh vực y học, công nghệ tiên tiến in 3D có khả năng giúp cứu sống 1 tình huống bệnh nhân cá biệt khác nhau, mặt khác cũng luôn có thể ứng dụng giúp tương đối nhiều bệnh nhân dần dần từng giải quyết những khó khăn vất vả sức khỏe thông thường. Đặc biệt những dùng của công nghệ khoa học này đang được lớn mạnh mạnh trong lĩnh vực về ngoại khoa. Ví dụ để chế tạo máy trợ thính.

Kể từ trong khi bắt đầu ứng dụng máy in 3D với mục tiêu tạo ra máy trợ thính, hàng triệu người đã được hưởng lợi trong khoảng đó. Máy trợ thính nếu không thích ứng với tai của người dùng, sẽ gây áp lực lên xương tai, khiến tai trở nên đau & chất lượng âm thanh sẽ trở nên giảm theo.

Nếu dùng máy in 3D con người có khả năng chế tạo các vật phẩm thích nghi hơn, thoải mái hơn với từng người tiêu dùng. Bên cạnh đó, thời kỳ gần đây người ta còn đang ứng dụng máy in 3D với mục đích nâng cao hơn những sản phẩm (lót) đế giày thích nghi đối với người gặp những trắc trở như hình dạng của xương chân, hoặc những bệnh về xương như thấp khớp.

Về các dùng của vật phẩm in 3D trong lĩnh vực ngoại khoa, các thành phẩm in 3D rất có thể được sử dụng với mục tiêu cấy liên đới vào trong cơ thể người. Giả như, do hình dạng của khớp gối rất phức tạp, khi gắn khớp nhân tạo thì chỉ cần điều chỉnh rất nhỏ về góc độ cũng xuất hiện thể giúp giảm đáng kể áp lực lên đầu gối bệnh nhân. Đây chính là lĩnh vực tiềm năng lớn dành cho công nghệ KHKT in 3D.

In 3D cũng bắt đầu được sử dụng với mục đích cung ứng hộp sọ nhân tạo. Cụ thể như khi phẫu thuật cắt bỏ u xương ác tính của bệnh nhân, người ta thay đổi phần đã bị cắt bỏ bằng phần sọ nhân tạo đã được chế tác bằng máy in 3D. Thông dụng trước kia người ta sử dụng titan với mục tiêu cấy ghép, vất vả ở chỗ trong khi bệnh nhân tái phát rất khó với mục tiêu xác định vị trí phần titan đã được sử dụng. Nếu dùng công nghệ KHKT in 3D rất có khả năng giải quyết nhược điểm này. In 3D còn rất hữu dụng trong giả lập mô phỏng phẫu thuật.

Trên thực tế đã có rất nhiều bộ phận cơ thể người đã được in ra thành công bằng công nghệ in 3D. Chẳng hạn, tháng 4/2013, những nhà khoa học Anh đã nên thành công trong việc sử dụng máy in 3D để đáp ứng vật liệu giống như mô sinh học, rất có thể thực hiện 1 số công dụng giống tế bào con người. Ngay trong khoảng năm 2011, bác sĩ phẫu thuật Anthony Atala đã giới thiệu 1 mẫu thận nhân tạo được để làm từ công nghệ in 3D.

Quy trình cung ứng những bộ phận nhân tạo không khác biệt nhiều đối với trật tự sản xuất vật dụng 3D khác. Vật liệu ở đó chính là một hỗn hợp của collagen & những tế bào của bệnh nhân để phục vụ 1 cấu trúc 3D. Mặc dù chưa thực sự tốt hơn trong việc cung cấp những bộ phận phức tạp nhưng một số cấu trúc đơn thuần như sụn, bàng quang đã có thể dùng vào thực tế.

Công nghệ in 3D làm được những gì cho y học hiện đại

Công nghệ KHKT in 3D giúp tái tạo 100% mô hình quả tim người. Mô hình quả tim chế tạo bằng công nghệ tiên tiến in 3D đã cứu sống tính mạng của 1 bé trai 14 tháng tuổi trong 1 ca phẫu thuật tim tháng 2/2014. Đây chính là kết quả chế tạo của các kỹ sư tại trường khoa học kỹ thuật J.B Speed trực thuộc Đại học Louisville.

Những nhà khoa học đã tạo nên 1 mô hình quả tim của trẻ em bằng công nghệ tiên tiến in 3D có kết cấu giống hệt tim bệnh nhân & mang đến cảm giác như thật trong khi bác sĩ tiếp xúc tay vào, cho phép các bác sĩ rất có thể lên kế hoạch hoàn thiện trước khi ca phẫu thuật được chính thức thúc đẩy. Sử dụng những bức ảnh chụp CT quả tim của bé trai, các nhà nghiên cứu đã tạo nên 1 mô hình quả tim bằng Công nghệ in 3D với kích cỡ lớn gấp một,5 lần so với kích cỡ thật.

Quả tim được chế tác gồm 3 phần trong khoảng những sợi dẻo, mất khoảng 20 giờ với mục tiêu thực hiện và tốn tổng giá trị nguồn vốn 600 USD. Bác sĩ phẫu thuật tim Erie Austin III, trưởng ê kíp phẫu thuật đã dùng mô hình quả tim với tiêu chí đưa ra giải pháp và lên kế hoạch trong tiến trình phẫu thuật.

Cuối cùng, ê kíp đã rất có thể giải quyết được phần đông những khuyết tật chỉ trong 1 ca mổ duy nhất. Mô hình quả tim chính là giải pháp với tiêu chí lên kế hoạch cho 1 ca phẫu thuật tim vốn là cực kỳ phức tạp này.

Tương tự, công nghệ khoa học kỹ thuật in 3D cũng giúp những bác sĩ phẫu thuật ghép mặt, phẫu thuật thay xương hàm. Nhằm phát triển hơn tỷ lệ thành danh, ekip phẫu thuật ứng dụng những mô hình phần đầu giống với kích cỡ thật của bệnh nhân, được cung ứng nhờ ảnh chụp CT & công nghệ KHKT in 3D.

Mô hình này giúp các bác sĩ nắm rõ cấu trúc giải phẫu phần mặt của bệnh nhân trước khi thực hiện phẫu thuật. Điều này cũng giúp rút ngắn thời kì phẫu thuật & có lợi cho bệnh nhân.

Công nghệ khoa học in 3D FDM còn có thể sản xuất mẫu vật, bộ phận đổi mới cho xương người, hộp sọ trong ngành y học, những bộ phận hỗ trợ nhân loại như tay giả, chân giả, với mục đích giúp nhân loại phục hồi công dụng. Nhờ có tạo mẫu mau lẹ bằng cách in 3D FDM mà việc liên kết các bộ phận hỗ trợ công dụng cho những người trở nên tai nạn lao động, tai nạn giao thông bị dễ dàng hơn

Điều này làm cho KH không trở nên đau trong khi liên kết các bộ phận hỗ trợ. Bên cạnh đó, công nghệ tiên tiến FDM còn cung cấp những cụ thể như hộp sọ, xương tay, xương chân, các bộ phận trên cơ thể nhân loại nhằm để dùng cho ngành giáo dục y học.

Từ các dữ liệu CT hoặc MRI, dữ liệu sẽ được xử lý sau quá trình đó đưa vào máy tạo mẫu tốc độ FDM sẽ cung ứng các phần thay đổi cho con người như sương (như hộp sọ, răng) hoặc những mô hình chuyên dụng cho việc học tập hay giáo dục (chẳng hạn như thận), và những bộ phận khác lạ được tạo mẫu bởi những vật liệu màu sắc khác biệt, tạo những hình ảnh trực quan trong ngành giáo dục y học trong những trường y. 

Những mô hình cơ quan trong cơ thể con người để giúp bác sĩ chẩn đoán các trường hợp bệnh tật cũng như xác định, lựa chọn phương án điều trị có lợi nhất, đây là khó khăn được sự tận tình rất lớn trong ngành y khoa. Đối với kỹ thuật phục hồi chức năng, công nghệ tiên tiến in 3D cung cấp các cụ thể giả để phục vụ cho những nạn nhân trở nên mất các bộ phận trong tai nạn, đối với thời điểm phục hồi nhanh chóng, tạo hình với mục tiêu liên kết các bộ phận giả và cơ thể, đảm bảo đạt mục tiêu công dụng mà không để làm người tiêu dùng.

Công nghệ KHKT in 3D đã rất nên danh trong lĩnh vực nha khoa & chế tạo chân tay giả. Độ chuẩn xác cao, cũng như độ thẩm mỹ được cải thiện giúp bệnh nhân thuận lợi phù hợp sử dụng. Với công nghệ tiên tiến in 3D, doanh nghiệp Not Impossible Labs đã lần thứ 1 cung ứng các bộ chân tay giả với chi phí chỉ khoảng 100 USD. Những nhà khoa học tại doanh nghiệp thiết kế Autodesk & Đại học Toronto đang tăng trưởng 1 ứng dụng cho phép quét các bộ phận của người khuyết tật. 

Sau quá trình đó thiết kế những bộ phận đổi thay sao cho thích hợp nhất đối với tầm giá thấp. Đối với y học tăng trưởng như ngày nay, các người không may mắn trở nên mất đi tay hoặc chân của mình đã có cơ hội hoạt động bình thường đối với các bộ chân tay giả rất có khả năng cử động linh hoạt. Máy in 3D có thể đáp ứng các tiêu chí trên khi cung ứng được bàn tay nhẹ, chi phí ít & có độ tương thích cao.

Một trong những lĩnh vực được chính thức vận dụng kỹ thuật in 3D là in xương người cho cấy ghép. Các nhà nghiên cứu của Đại học bang Washington (Hoa Kỳ) đã in được cấu trúc như xương, đóng sự quan trọng như khung giàn giáo cho tế bào xương mới tăng trưởng trước khi nó thoái hóa dần. Cấu trúc này được in bằng calcium phosphate và thử nghiệm thành danh ở động vật. Các chuyên gia hy vọng cơ chế này rất có khả năng giúp chữa trị những bệnh nhân bị rạn hoặc gãy xương.