Bác sĩ Israel kết hợp công nghệ AR với in 3D trong quy trình phẫu thuật hốc mắt
Các bác sĩ phẫu thuật tại Trung tâm Y tế Galilee tại Israel (GMC) đã phát triển một kỹ thuật mới dựa trên ứng dụng in 3D và thực tế tăng cường (AR) để chữa trị cho bệnh nhân gãy xương hốc mắt.
Đây là lần đầu tiên phương pháp này được áp dụng trên thế giới, các bác sĩ đã chế tạo một chi tiết cấy ghép kim loại cho một bệnh nhân bị chấn thương mặt, sau đó sử dụng kính Microsoft HoloLens để đặt chính xác nó vào trong hộp sọ của họ. Phương pháp được chứng minh là nhanh chóng và chính xác, mở đường cho việc cải thiện kết quả của bệnh nhân và giảm bớt các ca phẫu thuật cần thiết tiếp theo.
Giáo sư Samer Srouji, người dẫn đầu quy trình, nói với The Jersualem Post: “Việc sử dụng máy in 3D và AR sẽ mang lại độ chính xác cao và giảm thiểu thời gian của quá trình phẫu thuật. “Công nghệ này sẽ góp phần cải thiện kết quả lâm sàng và giảm thiểu việc chiếu chụp và phẫu thuật lặp lại.”
Phương pháp mới dựa trên AR
Bản thân việc sử dụng in 3D để tạo ra các bộ phận cấy ghép tuỳ chỉnh trên khuôn mặt không phải là một khái niệm mới. Các kỹ thuật viên tại NHS ở Anh đã triển khai sử dụng in 3D trong quá trình tái tạo khuôn mặt ít nhất cũng phải hơn 4 năm, trong khi các nhà khoa học tại Đại học Texas A&M đã thử nghiệm phương pháp cấy ghép dựa trên tế bào gốc để kích thích quá trình tái tạo xương sọ.
Tương tự, HoloLens đã xuất hiện từ năm 2016 và các nhà phát triển như Trimble đã tạo ra phần mềm cho thiết bị này để cung cấp cho chúng khả năng tái tạo mô hình 3D. Do đó, các công nghệ này không đặc biệt mới, nhưng khi kết hợp chúng, các bác sĩ GMC đã phát hiện ra phương pháp để ứng dụng mô hình hoá trong quá trình phẫu thuật.
In 3D và thành công trong phẫu thuật
Trước khi phẫu thuật, các bác sĩ đã tiến hành chụp CT cho bệnh nhân và sử dụng chúng để tái tạo lại hình dạng đáy hốc mắt. Quá trình này cho phép các bác sĩ xây dựng mô hình 3D của hộp sọ, sau đó ‘chiếu’ phần lành lên phần xương bị tổn thương, và cuối cùng là in 3D chính xác mảnh ghép titan phù hợp.
Trong quá trình phẫu thuật, một trong các bác sĩ đã đeo kính AR, được kết nối với một chương trình máy tính có chứa cả mô hình hộp sọ của bệnh nhân và tấm kim loại. Sau đó, thông qua HoloLens, bác sĩ phẫu thuật có thể đặt hình chiếu 3D lên trên đầu của người đàn ông và sử dụng nó như một chỉ hướng trong thời gian thực.
Bằng cách tận dụng phương pháp áp dụng ảnh ba chiều, nhóm GMC đã có thể giảm thời gian cần thiết cho cuộc phẫu thuật xuống chỉ còn một tiếng rưỡi. Ngoài ra, sau khi bệnh nhân đã được hồi phục, các buổi chụp CT sau đó cho thấy ca cấy ghép đã được thức hiện một cách tối ưu nhất, và cuối cùng anh ta đã được xuất viện.
Theo Srouji, thành công của dự án là nhờ vào sự phát triển liên tục của đơn vị GMC’s 3D Point of Care. Bất chấp tác động liên tục của COVID-19, GMC và SMC đã tiếp tục thử nghiệm công nghệ 3D và cả hai đều cam kết việc thử nghiệm cho các phương pháp phẫu thuật mới trong những năm sắp tới.
Những tiến bộ của xương nhân tạo in 3D
Do hiện nay in 3D thường được triển khai trong các ứng dụng phẫu thuật, nhiều nhà khoa học đã chú ý đến việc tạo ra nhiều thiết bị cấy ghép tương thích sinh học hơn để hỗ trợ tốc độ hồi phục của bệnh nhân.
Ví dụ, các nhà khoa học từ Viện Khoa học và Công nghệ Skolovo (Skoltech) đã phát triển một phương pháp mới để in 3D các chi tiết xương bằng gốm. Phương pháp dựa trên mô phỏng của nhóm đã mang lại những thiết kế có lỗ chân lông lớn hơn, có khả năng cho phép việc kết hợp với các mô hữu cơ trở nên dễ dàng.
Trong khi đó, các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Delft của Hà Lan đã phát hiện ra việc in 3D khung magiê phân hủy sinh học có thể được sử dụng để điều trị một số khuyết tật nghiêm trọng về xương. Các vật liệu sinh học được phát hiện có khả năng phân hủy tự nhiên bên trong cơ thể, đồng thời kích thích tái tạo xương.
Tại một nơi khác, một nhóm nghiên cứu từ Tổ chức Thú Y (AHT) và Đại học East Anglia (UEA) đã phát triển khung in 3D để hỗ trợ quá trình tái tạo xương ở ngựa. Bằng cách tiêm tế bào gốc vào các thiết bị in 3D của họ, các nhà khoa học có thể tạo ra các nguyên bào xương mới, có thể được sử dụng trong thú y cho các cuộc phẫu thuật điều trị gãy xương.
