Cấy ghép implant tốt hơn hơn với sự hỗ trợ của Ansys Discovery

  • 2021-02-22 ---

  • Khi một người mất đi cấu trúc xương do tai nạn hoặc bệnh tật, điều quan trọng là bác sĩ phẫu thuật phải tái tạo lại phần xương đã mất càng nhanh càng tốt. Cho đến gần đây, bác sĩ phẫu thuật có thể có một số bộ phận cấy ghép bằng titan hoặc nhựa với các kích cỡ khác nhau để lựa chọn và họ phải làm cho chúng hoạt động, ngay cả khi kích thước không lý tưởng

    Trong trường hợp các khớp cơ học như hàm dưới (hàm), sự phù hợp tốt sẽ quyết định chức năng và chất lượng cuộc sống của bệnh nhân.

    Techfit Digital Surgery khắc phục tình trạng mất xương bằng phần mềm mô phỏng Ansys

    Giờ đây, Techfit Digital Surgery ở Daytona Beach, Florida, đã phát triển một phương pháp sử dụng thiết bị in 3D y tế dành riêng cho từng bệnh nhân bằng cách sử dụng chụp cắt lớp vi tính (CT) và chụp cộng hưởng từ (MRI) của bệnh nhân để xác định hình dạng hoàn hảo cho mỗi mô cấy.

    Họ sử dụng phần mềm thiết kế Ansys Discovery 3D để nhanh chóng phát triển thiết kế tối ưu của phần cấy ghép. Sau đó, họ sản xuất , chủ yếu sản xuất bồi đắp kim loại hoặc nhựa, và giao chúng cho khoa phẫu thuật trong vòng 10 ngày làm việc.

    Mauricio Toro, người đồng sáng lập và Giám đốc điều hành của Techfit cho biết: “Với Discovery, chúng tôi biết rằng các mô hình kỹ thuật số của chúng tôi sẽ hoạt động giống như trên bệnh nhân về mặt giải phẫu và cơ học, nó cho phép chúng tôi thực hiện lặp lại rất nhanh và cải thiện sản phẩm phẫu thuật cũng như kết quả phẫu thuật.”

    Quy trình 3 bước cho thiết bị y tế in 3D

    1. Thu thập dữ liệu

    Bước đầu tiên trong quá trình phẫu thuật cấy ghép là thu thập dữ liệu, bao gồm việc chụp CT và MRI của khu vực bị ảnh hưởng. Những bản quét này sẽ là hình học ban đầu cho thiết kế. Nhưng như mọi kỹ sư đều biết, những hình học này phải được làm sạch và sửa đổi trước khi chúng có thể sử dụng.

    Techfit Digital Surgery chữa mất xương bằng mô phỏng.jpg

    Thách thức lớn đầu tiên của Toro là tìm ra phần mềm có thể nhập tệp được tạo từ các bản quét và cho phép chỉnh sửa hình học. Anh ấy bắt đầu sử dụng Ansys SpaceClaim đầu tiên, với những kết quả tốt. Nhưng sau đó chuyển sang sử dụng Ansys Discovery.

    Toro nói: “Ansys Discovery là một kết hợp hoàn hảo vì nó có thể xử lý các tệp mà không phải gói CAD nào cũng có thể xử lý, đồng thời chia lưới hình học và thực hiện các thay đổi trong thời gian thực. Bộ giải cơ học của Discovery đưa ra một thiết kế trong vòng vài giờ chứ không phải vài ngày hoặc vài tuần, là thứ chúng tôi không có vì bệnh nhân vẫn đang chờ để cấy ghép.”

    Techfit Digital Surgery chữa mất xương bằng mô phỏng

    2. Đồng sáng tạo và xác thực

    Bước thứ hai trong quy trình này bắt đầu với bác sĩ. Toro và nhóm của ông ấy gặp bác sĩ phẫu thuật để tìm hiểu về nhu cầu của anh ấy hoặc cô ấy đối với một bệnh nhân cụ thể. Họ thường đưa Discovery đi cùng trong các cuộc họp này để cho bác sĩ phẫu thuật thấy thiết kế sơ bộ của họ dựa trên bản quét và thực hiện các sửa đổi từ đó.

    “Đặc biệt nếu tôi gặp trường hợp không chắc chắn về hoạt động cơ học của xương hoặc bộ phận cấy ghép, trong cuộc gặp với bác sĩ phẫu thuật, tôi có thể bắt đầu điều chỉnh mô hình bằng cách sử dụng Discovery,” Toro nói.

    Ông ấy giải thích rằng bất kỳ thiết kế cấy ghép nào luôn là sự thỏa hiệp giữa không gian bạn có và các đặc tính cơ học bộ phận cấy ghép. Trong nhiều ứng dụng phi sinh học, bạn có thể chỉ cần thêm nhiều vật liệu hơn để tăng hệ số an toàn. Nhưng khi bạn cấy ghép một thứ gì đó vào cơ thể người, yêu cầu rất nghiêm ngặt.

    Ông nói tiếp: “Vì vậy, có thể thực hiện mô phỏng trực tiếp cùng với bác sĩ phẫu thuật và tương tác với họ trong một vòng phản hồi rất nhanh để hiểu được vị trí quan trọng giữa hiệu suất cơ học và sự vừa vặn của mô hình là chìa khóa để mang lại kết quả tốt nhất có thể đạt được.”

    Toro nhận thấy rằng vòng lặp phản hồi nhanh này có tầm quan trọng rất lớn. Ông nói: “Có câu nói rằng ‘thực hành làm nên sự hoàn hảo’”. “Nhưng nếu không có vòng lặp phản hồi tốt, bạn thực sự có thể thực hành sai và trở nên rất giỏi trong việc làm sai. Đó là lý do tại sao chúng tôi muốn nói rằng ‘lặp đi lặp lại tạo nên sự hoàn hảo’.”

    3. Sản xuất

    Techfit hiện đang sản xuất tất cả các thiết bị cấy ghép của mình tại trụ sở công ty ở Daytona Beach. Họ có tất cả các máy công cụ tiêu chuẩn cần thiết cho sản xuất thông thường, cùng với khả năng sản xuất bồi đắp để tạo ra các hình dạng cấy ghép đặc biệt.

    Hợp kim titan được sử dụng phổ biến nhất cho việc cấy ghép kim loại. Cấy ghép bằng nhựa sử dụng PEEK cho các ứng dụng chịu lực và polyetylen có trọng lượng phân tử siêu cao cho các bề mặt chịu lực cao như vật liệu thay thế khớp, nơi ma sát và mài mòn có thể là mối quan tâm. Mỗi bộ phận cấy ghép được cung cấp với một báo cáo phân tích xác nhận cơ học để bác sĩ phẫu thuật tin tưởng tối đa vào kết quả phẫu thuật.

    Techfit Digital Surgery khắc phục tình trạng mất xương bằng mô phỏng và sản xuất đắp dần.jpg

    Tương lai của ngành sản xuất tại Techfit sẽ bao gồm một mạng lưới sản xuất bồi đắp được phân phối trên khắp thế giới, như hình dung của Toro. Một lý do chính cho mạng lưới như vậy là để cung cấp cấy ghép nhanh hơn. Nếu bạn thực hiện cấy ghép tại Hoa Kỳ cho một bệnh nhân ở Ả Rập Xê Út, thì mất hai ngày để vận chuyển và hai ngày nữa để làm thủ tục hải quan, Toro giải thích.

    “Nếu chúng tôi có 10 ngày từ khi chụp CT đến khi phẫu thuật, điều này có nghĩa là chúng tôi đã trễ bốn ngày hoặc thời gian thiết kế của chúng tôi bị rút ngắn xuống còn sáu ngày. Việc biết một sản phẩm in sẽ hoạt động trên máy trên toàn thế giới bằng cách gửi tệp sẽ rất quan trọng.”

    Chữa bệnh cho mọi người trên khắp thế giới

    Đến nay, Techfit đã cung cấp thiết bị cấy ghép cho hàng nghìn bệnh nhân. Toro nói: “Chúng tôi đã giúp đỡ trong một số ca phẫu thuật rất đáng kinh ngạc”.

    Chúng bao gồm hemi-mandiblectomies, nơi bệnh nhân bị mất một nửa hàm vì khối u hoặc tai nạn; thay thế xương ức bằng cách sử dụng một mô cấy nhựa và cố định xương sườn bằng các tấm titan; và phổ biến nhất là hàng nghìn ca tái tạo hộp sọ được yêu cầu vì tai nạn xe máy, khối u hoặc chấn thương đầu.

    Mô cấy in 3D được tạo ra sau khi mô phỏng

    Techfit cũng xuất bản các bài báo trên các tạp chí y tế, trình bày kết quả tại các hội nghị và thậm chí tổ chức hội nghị phẫu thuật kỹ thuật số của riêng mình hàng năm. Toro nói: “Phẫu thuật tùy chỉnh thực sự là một lĩnh vực mới, vì vậy vấn đề không chỉ là chế tạo mô cấy mà còn là vấn đề truyền bá và đảm bảo áp dụng công nghệ.

    “Mục tiêu của chúng tôi là biến các phương pháp điều trị tùy chỉnh trở thành tiêu chuẩn mới cho mọi bệnh nhân trên khắp thế giới.” Mô phỏng Ansys sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu này.

    Cấy ghép hộp sọ tùy chỉnh được in 3D

    “Có Ansys Discovery trong quy trình làm việc của chúng tôi cho phép chúng tôi xác nhận sản phẩm của mình nhanh hơn, giúp mọi người phẫu thuật nhanh hơn và giúp họ phục hồi nhanh hơn,” Toro nói. “Một trong những đền đáp lớn nhất là bạn có thể thực sự thấy cuộc sống của mọi người trở nên tốt hơn mỗi ngày.”

    Bài viết liên quan:


    - Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech .,Jsc" hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này