Việt Nam đưa công nghệ in 3D vào phẫu thuật chữa ung thư xương

Lần đầu tiên trên thế giới, các bác sỹ thay thế đồng thời cả xương chậu và một phần xương đùi trong một lần mổ để điều trị loại ung thư xương cực kỳ hiếm gặp. Ca mổ được thực hiện tại Bệnh viện đa khoa Vinmec, sử dụng thiết kế xương nhân tạo được in 3D do đội ngũ bác sỹ, kỹ sư Việt Nam thiết kế.

Sản phẩm này được thử nghiệm qua gần 100 tình huống mô phỏng để đạt độ tối ưu, giúp cứu được tính mạng và đẩy nhanh thời gian phục hồi hơn gấp nhiều lần so với trước đây.

Chạy đua với thời gian làm xương nhân tạo

Ông Lê Đình Thuận (63 tuổi) đến Trung tâm Chấn thương Chỉnh hình và Y học thể thao, Bệnh viện đa khoa Vinmec trong tình trạng khối ung thư xương di căn đã xâm lấn ra toàn bộ cấu trúc xung quanh khớp háng gồm xương chậu, bao khớp và đầu trên xương đùi.

Các bác sỹ nhận định đây là ca bệnh khó; phần lớn các bệnh viện chưa có giải pháp tối ưu, đều chỉ định mổ tháo bỏ một bên khung chậu nhằm cứu tính mạng bệnh nhân. Điều này khiến người bệnh bị tàn phế, chỉ nằm một chỗ, tâm lý ảnh hưởng nặng nề, khả năng sống sau mổ thấp.

Theo các bác sỹ Trung tâm Chấn thương Chỉnh hình & Y học thể thao Vinmec, điều quan trọng nhất sau phẫu thuật loại bỏ tổ chức ác tính là việc tạo hình khuyết hổng xương chậu, xương đùi phải giúp người bệnh vận động, đi lại được.

Giáo sư Trần Trung Dũng, Giám đốc trung tâm cho hay, cả trong và ngoài nước không có hãng thiết bị nào sẵn giải pháp xương chậu nhân tạo để thay thế cho trường hợp này. Nếu đặt hàng nước ngoài chế tạo phải mất ít nhất 2 tháng, trong khi người bệnh cần mổ sớm để ngăn ngừa khối u xâm lấn.

Cách duy nhất để có thể phẫu thuật chính xác, an toàn là nhóm phẫu thuật viên phải tự thiết kế ra xương nhân tạo cấy ghép cho bệnh nhân.

Sau hơn 2 tuần chạy đua với thời gian, liên tục thử nghiệm trên gần 100 mẫu thử hình dạng, cấu trúc khác nhau với các tình huống mô phỏng lại tải lực trong vận động hàng ngày của cơ thể, ekip phẫu thuật cùng đội ngũ kỹ sư lựa chọn được một thiết kế tối ưu cho ca bệnh.

Bác sĩ Phạm Trung Hiếu, Phó Giám đốc Trung tâm Công nghệ 3D trong Y học, Trường Đại học VinUni cho biết, các chuyên gia sử dụng kết cấu mô phỏng hình thái xương chậu với dạng rỗng tổ ong để khối xương nhân tạo nhẹ nhất, chỉ chưa đến 1/2 khối lượng xương thật.

Bề mặt tiếp xúc với phần xương lành có dạng nhám với các vi lỗ để kích thích tế bào xương phát triển lên bề mặt xương nhân tạo, tăng cường độ vững sau mổ.

Vật liệu chế tạo từ hợp kim titan y tế tương thích sinh học, sau khi in 3D và gia nhiệt sẽ có khả năng chịu tải lực gấp 10 lần xương thật nhưng vẫn đảm bảo độ đàn hồi và bền chắc tương tự mô xương của thanh niên trưởng thành.

Trong thiết kế này, thay vì phải bắt nhiều vít hoặc làm nẹp để cố định vào phần cánh chậu còn lại, dễ có nguy cơ tiêu xương hay làm thiết kế trở nên cồng kềnh, khó cố định chính xác, các kỹ sư chỉ sử dụng một vít nội tủy đóng thẳng vào trục xương cùng 2 vít chốt cố định từ bên ngoài, giúp toàn bộ cấu trúc xương cấy ghép gọn nhẹ, có hình thái gần nhất với xương thật.

Xương chậu nhân tạo còn được tính toán chế tạo các vị trí cố định, giúp bác sỹ phục hồi toàn bộ điểm bám của nhóm 14 gân cơ quanh khung chậu - khớp háng. Cấu trúc mẫu được cấp chứng nhận có tính đảm bảo chịu lực của Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Đại học Bách Khoa và Trung tâm Thử nghiệm kiểm định công nghiệp, Viện Cơ khí năng lượng và Mỏ địa chất.

Sau quá trình kiểm định, thiết kế xương chậu được gửi sang Đức để sản xuất bằng hệ thống in 3D theo đúng tiêu chuẩn thiết bị cấy ghép y tế CE của châu Âu.

Về phần xương đùi, nhóm phẫu thuật sử dụng loại xương đùi nhân tạo titan thiết kế dạng module đã được triển khai thường quy tại Vinmec suốt 3 năm qua. Công đoạn sản xuất và nhập mẫu sản phẩm từ nước ngoài này chỉ mất 1 tuần, ít hơn rất nhiều so với thời gian tối thiểu 2 tháng nếu đặt hàng chế tạo từ đầu tới cuối.

Do vậy, ca mổ đã được kịp thời tiến hành vào cuối tháng 12/2023 như dự kiến, chỉ sau gần 1 tháng bệnh nhân nhập viện.

2 ngày ngồi dậy, 10 ngày đi lại

Bác sỹ Nguyễn Trần Quang Sáng, Trưởng khoa Phẫu thuật ung thư xương và phần mềm, Bệnh viện đa khoa Vinmec cho hay, với kế hoạch được chuẩn bị kỹ càng, ca phẫu thuật ở 2 vị trí cùng lúc cho bệnh nhân Thuận đã thành công sau 8 tiếng, không có bất kỳ biến chứng nào.

Các bác sỹ cũng nút mạch chọn lọc các nhánh nuôi u ngay trước phẫu thuật, số lượng máu mất trong mổ ít hơn nhiều so với dự kiến. Bệnh nhân chỉ phải truyền 3 đơn vị hồng cầu khối, so với các ca mổ ung thư khác ở vùng xương chậu, bệnh nhân có thể mất từ 2-6 lít máu.

Sau mổ 2 ngày, bệnh nhân Thuận có thể tự mình ngồi dậy, sau 10 ngày có thể một mình tập di chuyển bằng nạng với quãng đường lên tới 50m, không có bất kỳ khó khăn nào. Thời gian hồi phục trong trường hợp này, khi so sánh với một số báo cáo trong nước và quốc tế về thay xương chậu nhân tạo, đã rút ngắn chỉ còn 1/3.

Hiện các thiết bị định vị phẫu thuật cá thể in 3D do Vinmec và VinUni nghiên cứu được Bộ Y tế cấp phép trong danh mục lưu hành. Với sự hợp tác của chuyên gia từ những cường quốc về in 3D nói trên, các bác sĩ và kỹ sư đang tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm cấy ghép xương nhân tạo từ các chất liệu như titan và peek.