Ứng dụng công nghệ 3D và vật liệu carbon để sản xuất hộp sọ nhân tạo: Tạo hộp sọ bằng công nghệ 3D

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Một nhóm các nhà khoa học Việt Nam đã thành công trong việc ứng dụng công nghệ 3D để chế tạo miếng vá hộp sọ bằng vật liệu composit carbon. Thành tựu này cho phép các bệnh nhân Việt Nam được điều trị vá hộp sọ bằng vật liệu trong nước với chất lượng cao và giá thành rẻ hơn của nước ngoài nhiều lần.

Bệnh nhân L.N.T, 17 tuổi, bị tai nạn dẫn đến chấn thương sọ não nghiêm trọng, phần xương bị hư hại tạo nên lỗ thủng trên hộp sọ rộng gần 140mm. Thật may mắn, thời điểm đó các bác sỹ BV Chợ Rẫy, TP Hồ Chí Minh đang áp dụng phương pháp sử dụng công nghệ 3D để đúc hộp sọ nhân tạo. Với phương pháp này, bệnh nhân bị vỡ sọ được các bác sỹ chụp hình CT cắt lớp.

Dữ liệu về bệnh nhân L.N.T được thu nhận từ Khoa Chẩn đoán hình ảnh BV Chợ Rẫy, TP Hồ Chí Minh, sau đó chuyển về Khoa Cơ khí (ĐH Bách khoa TP Hồ Chí Minh) để tái tạo mô hình 3 chiều trên máy tính, từ đó thiết kế và tạo mẫu bằng vật liệu quang hóa photopolymer.

Tại đây, thông tin được nạp trên máy tính và phần mềm chuyên dụng sẽ tái tạo hình ảnh 3 chiều toàn hộp sọ và mảng sọ vỡ. Từ hình ảnh 3 chiều trên, người ta tính toán kích thước mảng sọ vỡ chính xác đến từng milimet.

Sau khi hoàn chỉnh kích thước, màng sọ vỡ được đưa vào máy tạo mẫu nhanh. Máy này dùng tia laser quét và đông cứng nhựa lỏng tạo ra mảng vỡ sọ có kích thước chuẩn như mảng vỡ thật.

Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm là đầu tư mua máy tạo hình nhanh rất tốn kém, cỡ 200.000 USD. Hiện nay cả Việt Nam mới chỉ một cơ quan có máy này.

Ngoài ra, không phải có máy này là làm được ngay hộp sọ mà cần có sự phối hợp giữa nhiều đơn vị như y tế, cơ khí; chuyển giao dữ liệu từ đơn vị này sang đơn vị khác, v.v... Do gia công cầu kỳ, chi phí cho mỗi miếng vá làm theo phương pháp này khoảng 10 triệu đồng.

Hộp sọ carbon – bước tiến mới

Để rút ngắn thời gian, giảm bớt chi phí, các nhà khoa học thuộc Viện Vật liệu Việt Nam đã nghiên cứu trong 10 năm qua và chế tạo thành công chiếc khuôn ép nhiệt dùng để tạo hình hộp sọ kích thước lớn theo công nghệ 3D.

Theo nhà khoa học Bùi Công Khê, thống kê từ các bệnh viện cho thấy hơn 20% bệnh nhân khuyết hộp sọ có miếng vá to hơn 8cm và ở vị trí khó vá, phải dùng miếng vá toàn phần. Trước đây, khi chưa có miếng vá to, các bác sỹ phải ghép hai miếng nhỏ lại với nhau, như vậy toàn bộ phần vá không được liền một khối.

Nay với chiếc khuôn ép made in Việt Nam, có thể phủ kín nửa đầu cho các trường hợp có miếng vá lớn. Bằng vật liệu carbon composit, phương pháp này cung cấp hàng loạt miếng vá hộp sọ trong thời gian ngắn, đơn giản, phù hợp điều kiện Việt Nam.

Bệnh nhân cần miếng vá kích thước và hình dạng như thế nào, bác sỹ chỉ cần cắt gọt miếng vá nhân tạo cho phù hợp. Chính vì đơn giản, gọn nhẹ, chi phí cho một miếng vá hộp sọ theo phương pháp này chỉ khoảng 1 triệu đồng.

Phương pháp mới và vật liệu mới đã loại trừ hoàn toàn nhược điểm của phương pháp cũ. Theo các bác sỹ bệnh viện Saint Paul, trước đây ta thường dùng xi măng y học để tạo hình hộp sọ và nặn bằng tay. Trung bình hết 4 – 5 triệu đồng vật tư cho mỗi miếng vá. Ngoài ra, xi măng đóng rắn nhanh nên có thể không đủ dày, độ cong không như mong muốn.

Lưới titan cũng là một loại vật liệu được sử dụng phổ biến trên thế giới nhưng hạn chế là đắt và không phải đạt được yêu cầu do không được cứng, nếu va đập có thể bị bẹp.

Trong khi đó, composit carbon đảm bảo được đòi hỏi khắt khe của vật liệu dùng cấy ghép hộp sọ như độ vững chắc, bảo vệ não được tốt, tính cơ lý gần giống xương sọ. Đặc biệt, giá thành rẻ và dễ sử dụng, đặc biệt cho các bệnh viện tuyến dưới. Đây cũng là sản phẩm duy nhất của Việt Nam so với thế giới.  

(Theo Mỹ Hằng // Tienphong Online)