cấy ghép xương in 3d xương kim loại tích hợp cơ thể

TÍN DỤNG HÌNH ẢNH:

iStock

Cấy ghép xương in 3D: Xương kim loại tích hợp vào cơ thể

Công nghệ in ba chiều hiện có thể được sử dụng để tạo ra xương kim loại để cấy ghép, khiến việc hiến tặng xương trở thành dĩ vãng.

tác giả:
tên tác giả
Tầm nhìn lượng tử
28 Tháng Sáu, 2023

Thông tin chi tiết nổi bật

In 3D, hay sản xuất phụ gia, đang tạo ra những bước tiến đáng kể trong lĩnh vực y tế, đặc biệt là với cấy ghép xương. Những thành công ban đầu bao gồm cấy ghép xương hàm titan in 3D và cấy ghép in 3D cho bệnh nhân hoại tử xương, mang lại hiệu quả thay thế cho việc cắt cụt chi. Các chuyên gia y tế rất lạc quan về tương lai của xương in 3D, có thể sửa chữa các dị tật di truyền, cứu các chi khỏi chấn thương hoặc bệnh tật và hỗ trợ sự phát triển của mô xương mới, tự nhiên với sự trợ giúp của xương "siêu đàn hồi" được in 3D.

Bối cảnh cấy ghép xương in 3D

In ba chiều sử dụng phần mềm để tạo các đối tượng thông qua phương pháp xếp lớp. Loại phần mềm in này đôi khi được gọi là sản xuất phụ gia và bao gồm các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như nhựa, vật liệu tổng hợp hoặc y sinh.

Có một vài thành phần được sử dụng để in 3D xương và khung xương, chẳng hạn như:

Vật liệu kim loại (chẳng hạn như hợp kim titan và hợp kim magiê),
Vật liệu phi kim loại vô cơ (như thủy tinh sinh học),
Gốm sinh học và xi măng sinh học, và
Vật liệu cao phân tử (chẳng hạn như polycaprolactone và axit polylactic).

Một trong những thành công sớm nhất của cấy ghép xương in 3D là vào năm 2012 khi công ty thiết kế y tế Xilloc Medical có trụ sở tại Hà Lan in một cấy ghép titan để thay thế hàm của bệnh nhân ung thư miệng. Nhóm đã sử dụng các thuật toán phức tạp để thay đổi xương hàm kỹ thuật số để các mạch máu, dây thần kinh và cơ có thể gắn vào mô cấy titan sau khi được in.

Tác động gián đoạn

Hoại tử xương, hoặc chết xương, của xương sên ở mắt cá chân, có thể dẫn đến đau đớn suốt đời và cử động hạn chế. Trong một số trường hợp, bệnh nhân có thể phải cắt cụt chi. Tuy nhiên, đối với một số bệnh nhân bị hoại tử xương, mô cấy in 3D có thể được sử dụng thay thế cho việc cắt cụt chi. Vào năm 2020, Trung tâm Y tế UT Southwestern có trụ sở tại Texas đã sử dụng máy in 3D để thay thế xương mắt cá chân bằng phiên bản kim loại. Để tạo ra xương in 3D, các bác sĩ cần chụp CT của xương sên trên bàn chân tốt để tham khảo. Với những hình ảnh đó, họ đã làm việc với một bên thứ ba để sản xuất ba mô cấy ghép bằng nhựa với nhiều kích cỡ khác nhau để sử dụng thử nghiệm. Các bác sĩ chọn loại phù hợp nhất trước khi in một bộ phận cấy ghép cuối cùng trước khi phẫu thuật. Kim loại được sử dụng là titan; và sau khi mái taluy chết được dỡ bỏ, taluy mới được đặt vào vị trí. Bản sao 3D cho phép cử động ở mắt cá chân và khớp dưới sên, giúp bạn có thể di chuyển bàn chân lên xuống và từ bên này sang bên kia.

Các bác sĩ rất lạc quan về tương lai của xương in 3D. Công nghệ này mở ra cơ hội sửa chữa các dị tật di truyền hoặc cứu các chi bị tổn thương do chấn thương hoặc bệnh tật. Các quy trình tương tự đang được thử nghiệm cho các bộ phận khác của cơ thể, bao gồm cả những bệnh nhân bị mất tứ chi và các cơ quan do ung thư. Ngoài khả năng in 3D xương đặc, các nhà nghiên cứu còn phát triển xương “siêu đàn hồi” được in 3D vào năm 2022. Bộ phận cấy ghép xương tổng hợp này giống như một giàn giáo hoặc mạng lưới và được thiết kế để hỗ trợ sự phát triển và tái tạo mô xương tự nhiên mới.

Ý nghĩa của cấy ghép xương in 3D

Ý nghĩa rộng hơn của cấy ghép xương in 3D có thể bao gồm:

Các công ty bảo hiểm tạo ra các chính sách bảo hiểm liên quan đến cấy ghép 3D. Xu hướng này có thể dẫn đến các cách tính khác nhau dựa trên các vật liệu in 3D khác nhau được sử dụng.
Cấy ghép trở nên tiết kiệm chi phí hơn khi công nghệ in 3D y tế phát triển và được thương mại hóa nhiều hơn. Những khoản giảm chi phí này sẽ cải thiện việc chăm sóc sức khỏe cho người nghèo và ở các nước đang phát triển, nơi cần các thủ tục hiệu quả về chi phí nhất.
Sinh viên y khoa sử dụng máy in 3D để tạo nguyên mẫu xương để thử nghiệm và thực hành phẫu thuật.
Nhiều công ty thiết bị y tế đầu tư vào máy in 3D y sinh để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong ngành chăm sóc sức khỏe.
Nhiều nhà khoa học hợp tác với các công ty công nghệ để thiết kế máy in 3D dành riêng cho việc thay thế nội tạng và xương.
Bệnh nhân bị chết xương hoặc khuyết tật nhận bản in 3D có thể phục hồi chuyển động.