Máy in 3D "đúc" xương hàm cho cụ bà 83 tuổi

Một cụ bà 83 tuổi người Bỉ vừa trở thành bệnh nhân đầu tiên trên thế giới được thay toàn bộ hàm dưới bằng bộ hàm titan chế tạo nhờ công nghệ in 3D. Thành tựu đặc biệt này giúp bà có thể nhai, nói và thở gần như bình thường ngay sau khi tỉnh lại từ ca phẫu thuật. Bộ hàm mới được tạo ra nhằm thay thế phần hàm dưới đã hư hỏng hoàn toàn do chứng viêm xương tủy, căn bệnh khiến việc tái tạo thông thường trở nên phức tạp. Ca phẫu thuật diễn ra vào tháng 6 năm 2011, nhưng kết quả chỉ được công bố sau đó, khi nhóm nghiên cứu có đủ thời gian đánh giá khả năng hoạt động của bộ hàm. Công trình là sản phẩm hợp tác giữa các nhà khoa học Bỉ, Hà Lan cùng Layerwise, một công ty công nghệ sinh học tại Bỉ. Layerwise chuyên chế tạo các mô cấy cho chân răng, xương sống, xương mặt và những bộ phận cần hình dạng riêng biệt theo từng bệnh nhân. Trưởng ca phẫu thuật, bác sĩ Jules Poukens thuộc Viện nghiên cứu Y sinh Biomed của Đại học Hasselt, gọi đây là ca phẫu thuật đầu tiên trên thế giới “trồng” toàn bộ hàm dưới được thiết kế riêng cho một người bệnh. Nhóm y khoa trước hết chụp cộng hưởng từ phần xương hàm bị bệnh, sau đó sử dụng dữ liệu hình ảnh để dựng lại hình dạng chính xác của bộ hàm cần thay thế. Cách làm này cho phép các bác sĩ chuẩn bị một bộ phận phù hợp với cơ thể bệnh nhân trước khi tiến hành phẫu thuật, thay vì chỉnh sửa nhiều lần trong phòng mổ. Dữ liệu thu được từ ảnh chụp được đưa vào hệ thống in laze, nơi các phân tử titan được nung chảy rồi bồi đắp từng lớp rất mỏng. Máy in tiếp tục tạo vật liệu theo thiết kế số cho tới khi hoàn thành một khung xương hàm mới có hình dáng tương ứng với bộ hàm cũ. Sau khi hoàn thiện, khung titan được phủ thêm một lớp sứ tương thích sinh học, giúp bộ phận nhân tạo thích hợp hơn khi đặt vào cơ thể người. Bộ hàm không chỉ là một khối kim loại đơn giản, bởi thiết kế của nó chứa nhiều chi tiết phục vụ trực tiếp cho hoạt động nhai, nói và vận động cơ miệng. Những chỗ trũng, hố xương được tạo sẵn giúp xương hàm liên kết tốt hơn với các cơ xung quanh, trong khi những ống nhỏ cho phép dây thần kinh hàm dưới đi qua. Các cấu trúc phức tạp này cho thấy công nghệ in 3D có thể tạo ra bộ phận vừa chính xác về hình học, vừa đáp ứng những yêu cầu giải phẫu rất cụ thể. Sau khi khung xương được chế tạo, các bác sĩ tiến hành cấy ghép nó vào khuôn mặt của cụ bà trong một ca mổ kéo dài bốn giờ. Thời gian này chỉ bằng khoảng một phần năm thời lượng thường cần cho một ca phẫu thuật tái tạo hàm dưới theo phương pháp truyền thống. Sự rút ngắn đáng kể ấy giúp giảm gánh nặng phẫu thuật, đặc biệt với một bệnh nhân cao tuổi vốn có thể gặp nhiều rủi ro khi phải trải qua cuộc mổ kéo dài. Ngay sau khi tỉnh lại, bệnh nhân đã có thể nói được một số từ, khiến chính nhóm nghiên cứu cũng bất ngờ trước tốc độ hồi phục chức năng. Đến ngày hôm sau, cụ bà đã có thể trò chuyện, nhai và nuốt bình thường trở lại, kết quả được bác sĩ Poukens đánh giá là rất đáng khích lệ. Khả năng sử dụng hàm sớm như vậy cho thấy bộ phận nhân tạo không chỉ vừa vặn về kích thước, mà còn phối hợp hiệu quả với cơ, dây thần kinh và các cấu trúc còn lại. Theo Peter Mercelis, giám đốc Layerwise, ca cấy ghép này mới chỉ là bước khởi đầu của hướng phát triển các bộ phận nhân tạo thiết kế riêng cho từng bệnh nhân. Những mô cấy được chế tạo theo dữ liệu giải phẫu cá nhân có thể mở rộng phạm vi ứng dụng trong tương lai, thay vì chỉ dựa vào xương thật lấy từ người khác. Công nghệ in 3D hiện có thể tạo nhiều lớp vật liệu chỉ dày vài micromet, còn các nhà nghiên cứu đang tìm cách in mô da cho bệnh nhân bỏng và tiến xa hơn tới việc tạo cơ quan bằng tế bào gốc, với hình dạng phù hợp chính xác cho từng cơ thể.