BSCK II Phạm Trung Hiếu cùng các cộng sự tại nhóm Lab 3D VinUni, Trung tâm nghiên cứu công nghệ 3D trong Y học, trường Đại học VinUni, đã phát triển thành công thiết bị dẫn đường phẫu thuật cá thể hóa (PSI) có thể định hướng vị trí phẫu thuật thay khớp chuẩn xác lên tới 98%. Nghiên cứu vừa đoạt giải Nhì tại Sáng kiến Khoa học 2023 do VnExpress tổ chức.

Thiết bị giúp phẫu thuật viên thực hiện các đường cắt xương trong mổ đúng như kế hoạch lập trình, giúp tăng độ chính xác vị trí đặt khớp nhân tạo nhằm tối ưu hiệu quả cũng như độ an toàn trong phẫu thuật cho bệnh nhân. Tại Việt Nam, trước đây chưa từng có nghiên cứu nào về ứng dụng PSI trong phẫu thuật thay khớp được triển khai.

Bác sĩ Hiếu cho biết, khi thực hiện các ca phẫu thuật điều trị tái tạo cấu trúc tổn thương xương khớp bắt buộc phải có sự hỗ trợ từ các trợ cụ dẫn đường độ chính xác cao, vì hệ xương khớp là một hệ cân bằng động phức tạp trong không gian 3 chiều. Việc đặt vị trí khớp nhân tạo không đúng vị trí tối ưu có thể dẫn tới thay đổi trục chuyển động của cơ thể, gây ảnh hưởng đến chức năng di chuyển sau mổ, cũng như gây đau kéo dài hoặc làm giảm thời gian tồn tại của khớp nhân tạo trong cơ thể.

Các loại khớp nhân tạo cùng các thiết bị trợ cụ dẫn đường đi kèm hiện nay đều được nhập khẩu và thiết kế phù hợp với cơ thể người Âu Mỹ. Sự bất tương xứng giữa cấu trúc xương người Việt với các bộ dụng cụ này cũng có thể làm ảnh hưởng tới vị trí đặt chính xác của các thiết bị cấy ghép, làm giảm hiệu quả điều trị, thậm chí có thể dẫn tới các biến chứng nếu phẫu thuật viên không có nhiều kinh nghiệm.

Nếu sử dụng các hệ thống định vị khác như Robot hoặc Navigation thường quá phức tạp, kéo dài thời gian mổ và đòi hỏi chi phí đầu tư vô cùng tốn kém, chưa thực sự phù hợp với điều kiện phần đông dân số tại Việt Nam.

"Nhóm phát triển ý tưởng thiết bị dẫn đường phẫu thuật cá thể hóa được in bằng vật liệu 3D tương thích sinh học có thể tiếp xúc an toàn với mô của bệnh nhân, đạt được độ chính xác, an toàn so với thiết bị sẵn có hiện nay với mức chi phí sản xuất rẻ hơn", bác sĩ Hiếu cho biết.

Nhóm nghiên cứu mất hơn một năm để tính toán các mẫu thiết kế tối ưu và in thử nghiệm, làm thực nghiệm trên mô hình hàng trăm mẫu sản phẩm trước khi tạo ra sản phẩm PSI hoàn thiện. Các mẫu thiết kế này được chế tạo dựa trên dữ liệu cấu trúc xương khớp, quét từ các thông số phim cắt lớp vi tính hoặc cộng hưởng từ và ốp khuôn cắt đúng theo các vị trí xương của từng bệnh nhân.

Nhờ thiết bị này, phẫu thuật viên chỉ cần bộc lộ rõ vùng mình cần mổ và sử dụng khoảng 2-3 thiết bị nhỏ in 3D là đủ để xác định chính xác vị trí từng lát cắt xương. Trước đây phẫu thuật viên phải sử dụng khoảng hơn 30 dụng cụ cơ khí giúp định vị gián tiếp một cách phức tạp qua các điểm mốc khác trên chi thể.

Ngoài ra, trong nghiên cứu này, nhóm cũng sử dụng công nghệ in 3D để in ra các mô hình xương khớp gối của chính bệnh nhân. Mô hình giải phẫu được in giúp phẫu thuật viên sử dụng thiết bị dẫn đường phẫu thuật tiến hành thực nghiệm mô phỏng trước mổ chính thức, cũng như giúp đào tạo các bác sĩ trẻ bắt đầu học về thay khớp.

Như vậy, với mỗi ca bệnh, các bác sĩ thực hiện phẫu thuật hai lần. Trước khi phẫu thuật sẽ làm trên mô hình giải phẫu kết hợp với trợ cụ dẫn đường, sau đó phẫu thuật thực tế trên bệnh nhân với khay cắt PSI đã được thiết kế.

Toàn bộ quy trình từ khi tiếp nhận thông tin tới khi hoàn thiện khuôn cắt thành phẩm chỉ mất trung bình 3 ngày (sớm nhất là 2 ngày) với chi phí chỉ bằng 1/10 so với các sản phẩm tương tự trên thế giới.

Nhóm đã thực hiện thành công cho gần 50 ca thay khớp gối toàn phần cũng như 40 ca thay khớp háng và hàng trăm ca thay khớp, chỉnh trục xương khác ứng dụng công nghệ in 3D thiết bị dẫn đường phẫu thuật cá thể hóa tại hệ thống y tế Vinmec. Công nghệ này cũng được ứng dụng tạo khuôn định hình mũi cho trẻ dị tật hở hàm ếch, mô hình giải phẫu giúp cá thể hóa stent can thiệp cho các ca bệnh tim mạch phức tạp hoặc các loại khuôn uốn miếng vá titan 3D trong tổn thương khuyết hổng bản xương sọ...

Chia sẻ với VnExpress, Giáo sư, bác sĩ Trần Trung Dũng, Giám đốc Trung tâm Chấn thương chỉnh hình và Y học thể thao, hệ thống y tế Vinmec cho biết, điều trị cá thể hóa trong y học đang là xu hướng của thế giới, trong đó phát triển thiết bị dẫn đường phẫu thuật sẽ góp phần tối ưu hóa hiệu quả phẫu thuật. Trước đây, một bác sĩ phẫu thuật giàu kinh nghiệm có thể đạt được độ chính xác tối đa như mong muốn cho ca mổ khoảng trên dưới 90%, nhưng với thiết bị dẫn đường phẫu thuật hiệu suất chuẩn xác có thể tiệm cận mức 98%. "Công nghệ dẫn đường giống như "kính ngắm" có thể hỗ trợ cải thiện độ chính xác, đóng vai trò quan trọng giúp nâng cao tỷ lệ thành công cho cuộc mổ", GS Dũng nói.

Giải pháp của nhóm bác sĩ Hiếu và Lab 3D VinUni được GS Dũng đánh giá cao bởi công nghệ mới giúp tạo ra "bản vẽ" có thông số phù hợp với thông số giải phẫu tự nhiên của bệnh nhân với độ chính xác theo từng cá thể, qua đó rút ngắn thời gian thực hiện phẫu thuật. "Công nghệ 3D in tạo khuôn cắt cá thể hóa cũng mang ý nghĩa chuẩn hóa, giúp tạo sản phẩm có thể đem vào ứng dụng sản xuất hàng loạt phù hợp với đặc điểm người Việt Nam trong tương lai gần", ông nói.

Ông cho biết thêm, việc áp dụng thiết bị dẫn đường phẫu thuật tại các đơn vị trên thế giới hiện nay sản xuất mất khoảng 3 - 6 tuần, chi phí khoảng 3.000 USD. Nhưng với công nghệ in 3D mới thời gian rút xuống chỉ còn khoảng 2 ngày, với chi phí chỉ còn khoảng vài triệu đồng. GS Dũng kỳ vọng giai đoạn tiếp theo Lab 3D VinUni sẽ chuẩn hóa sản phẩm của mình trong nhiều ứng dụng phẫu thuật khác, để giúp các bác sĩ trong nâng cao hiệu quả phẫu thuật, đồng thời mong muốn giúp thêm nhiều bệnh nhân trong nước được thụ hưởng khoa học công nghệ tiên tiến trên thế giới.

Chia sẻ niềm vui sau lễ nhận giải, bác sĩ Hiếu cho biết đây là sân chơi giúp đội giao lưu học hỏi vào trao đổi kinh nghiệm, giới thiệu sản phẩm, đồng thời Ban giám khảo với trình độ chuyên môn cao đã đưa ra các ý kiến đánh giá giúp hoàn thiện sản phẩm hơn nữa. "Tôi kỳ vọng sản phẩm được đưa đến nhiều người dùng, đặc biệt với bệnh nhân phải phẫu thuật thay khớp và chấn thương chỉnh hình sẽ có sản phẩm cải tiến ưu việt với chi phí phù hợp hơn", anh nói.

Năm thứ hai tổ chức, cuộc thi Sáng kiến khoa học 2023 của VnExpress kỳ vọng tạo sân chơi cho những người yêu khoa học, công nghệ; hướng tới các nhà khoa học chuyên và không chuyên tuổi dưới 40, để tìm kiếm những sáng kiến, giải pháp, kết nối đẩy nhanh ứng dụng tiến bộ của khoa học và công nghệ.

 

 

Thiết bị dẫn đường phẫu thuật cá thể hóa trong mổ thay khớp gối toàn phần

Như Quỳnh