Nghiên cứu các mẫu in 3D cơ quan nội tạng trước khi phẫu thuật

"Trái tim" của Beth Ripley chính là mẫu in 3D trái tim thật của một bệnh nhân được nhóm bác sĩ phẫu thuật Bệnh viện Brigham and Women (BWH) ở Boston nghiên cứu. Hai bác sĩ X- quang Beth Ripley và Mike Steigner cùng hợp tác nghiên cứu tạo ra mẫu cho nhóm bác sĩ chuyên khoa tim sau khi các mẫu kỹ thuật số tỏ ra không hiệu quả khi tìm hiểu trực quan.

Sau khi bác sĩ phẫu thuật tim có trong tay mô hình từ dữ liệu do máy quét CT cung cấp, vấn đề can thiệp ngoại khoa trở nên rõ ràng hơn cũng như tránh được biến chứng phức tạp khó lường. Beth Ripley cũng cộng tác với bác sĩ Tatiana Kelil, một bác sĩ X-quang khác ở BWH, trong nỗ lực mới gọi là "In 3D cho Y khoa" cách đây 5 tháng.

Họ làm việc với rất nhiều chuyên gia phẫu thuật và X-quang trong BWH, miệt mài nghiên cứu tạo ra mẫu cơ quan 3D chi tiết nhất của bệnh nhân để có thể hỗ trợ đội ngũ bác sĩ giảm thiểu một số biến chứng do sự can thiệp ngoại khoa và điều trị gây ra, cũng như cải thiện được tình trạng sức khỏe bệnh nhân ở mức tốt nhất.

Từ trái sang phải: Tatiana Kelil và Beth Ripley, James Weaver,  Ahmed Hosny.

Beth Ripley cho biết: "Chúng tôi muốn xây dựng một nền tảng để cho bệnh nhân và nhà nghiên cứu chia sẻ ý tưởng về cách chúng tôi có thể sử dụng công nghệ in 3D một cách tốt nhất trong y khoa. Nếu nằm trong tay của bác sĩ giỏi, nó sẽ là công cụ cực kỳ mạnh mẽ".

Nhóm nghiên cứu của Beth Ripley có được động cơ làm việc từ các bệnh nhân và ước muốn tạo nên một sự khác biệt hoàn hảo. Ngoài ra, nỗ lực của nhóm Ripley giúp cho bệnh nhân hiểu rõ hơn về bệnh tình hay biểu hiện bệnh của họ. Công nghệ in 3D cũng giúp cho bác sĩ phẫu thuật hình dung được những gì họ sẽ làm. BWH không là cơ sở y khoa đầu tiên sử dụng mẫu in 3D.

Các công ty hỗ trợ y khoa đang sử dụng các mẫu giải phẫu học in 3D phục vụ cho việc thiết kế những nguyên mẫu thiết bị y tế hữu hiệu hơn - trong đó bao gồm các bộ phận giả và van tim. Nhưng nỗ lực của BWH có sự khác biệt là tạo ra mẫu 3D để giúp giảm bớt thời gian phẫu thuật, khắc phục sai sót cũng như tránh các biến chứng nguy hiểm.

Mẫu thận in 3D tại National Maker Faire.

Nhóm của Beth Ripley đã làm việc với các bác sĩ BWH xử lý tiến trình thay thế van động mạch chủ xâm lấn tối thiểu và cắt bỏ khối u thận được kỹ thuật robot hỗ trợ - hai sự can thiệp được tính từng giây sau khi các mạch máu được kẹp lại. Sau khi có mẫu động mạch chủ in 3D của bệnh nhân trước khi tiến hành phẫu thuật, các bác sĩ dễ dàng lựa chọn trước loại van phù hợp nhất để thay thế cũng như nắm rõ được vị trí khối u, giúp giảm thiểu tổn hại gây ra cho mô do luồng máu đến các mô bị giảm bớt trong thời gian phẫu thuật.

Beth Ripley giải thích: "Với cách này, các bác sĩ sẽ không mở lồng ngực bệnh nhân và lựa chọn van phù hợp nhất. Hiện nay, cách duy nhất để chọn lựa van là sử dụng hình ảnh 2D. Nhưng cho dù những hình ảnh tốt nhất thì việc xử lý vấn đề cũng không hề dễ dàng". Nhóm Beth Ripley còn phối hợp với James Weaver và Ahmed Hosny - hai chuyên gia về in 3D độ phân giải cao ở Viện Công nghệ sinh học sáng tạo Wyss thuộc Đại học Harvard - để nghiên cứu cách chuyển đổi dữ liệu số sang các mẫu vật lý như thế nào để đảm bảo độ chính xác, cũng như cách sử dụng máy scan như thế nào để giúp bệnh nhân tránh tiếp xúc với lượng phóng xạ không cần thiết.

Mẫu não in 3D.

Nhóm Beth Ripley chứng minh được rằng các mẫu cơ quan in 3D rất có ích trong chữa trị nhiều loại bệnh: tim mạch, ung thư, phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD), chấn thương, đột quị, Alzheimer, đái tháo đường, viêm phổi và thận. Mới đây, tại sự kiện nhà sáng tạo Mỹ National Maker Faire diễn ra ở Washington DC., những người tham dự tập trung quanh chiếc bàn trưng bày các cơ quan in 3D như não và tim, trong khi nhóm chuyên gia (gồm Ripley, Kelil, Hosny và Weaver) giải thích chi tiết về tiến trình tạo các mẫu 3D cũng như lợi ích tiềm tàng của chúng trong điều trị y khoa.

Nhóm Beth Ripley nêu lên trường hợp của Steven Keating - nhà nghiên cứu làm việc ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) được chẩn đoán có khối u lớn trong não vào năm 2014.  Nhờ mẫu khối u não in 3D, Keating hiểu rõ hơn về kích thước khối u qua đó có thể bàn bạc với gia đình và các nhà khoa học để lựa chọn cách điều trị. Beth Ripley cho biết, bệnh nhân có thể cung cấp dữ liệu scan để có được mẫu cơ quan in 3D cho bất cứ sự can thiệp y khoa nào. Hiện nay, trái tim 3D của Ripley có giá khoảng 200 USD.