Chế tạo nẹp cổ bàn chân bằng công nghệ in 3D

Thử nghiệm quét 3D cẳng bàn chân tại phòng thí nghiệm.

Nẹp cổ bàn chân in 3D giúp hiệu quả hơn trong điều trị vì sự chuẩn xác trong kích thước, tính thẩm mỹ cao, nâng cao khả năng phục hồi chức năng cho bệnh nhân.

Tạo nẹp theo chân bệnh nhân

TS Lê Phan Hoàng Chiêu và cộng sự, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TPHCM đã thực hiện nhiệm vụ “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo nẹp cổ bàn chân bằng công nghệ in 3D”.

Theo TS Lê Phan Hoàng Chiêu, hiện nay quy trình sản xuất dụng cụ chỉnh hình được triển khai theo phương pháp thủ công truyền thống, chất lượng sản phẩm chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu điều trị của bác sĩ.

Công đoạn đo đạc còn thiếu chính xác, dẫn đến sản phẩm cần chỉnh sửa nhiều lần, gây khó chịu cho bệnh nhân. Chất lượng sản phẩm không đồng bộ, chưa có quy trình quản lý chất lượng sản phẩm trong các khâu gia công - sản xuất.

Trong thời gian qua, công nghệ sản xuất dụng cụ chỉnh hình trên thế giới đã có những bước tiến bộ. Các công nghệ in 3D như FDM (in từ sợi nhựa), SLS (in từ bột nhựa) và SLA/DLP (in từ nhựa lỏng) từng bước được triển khai ứng dụng trong sản xuất dụng cụ chỉnh hình cho nhu cầu phục hồi chức năng.

Theo phân tích của TS Lê Phan Hoàng Chiêu và nhóm nghiên cứu, việc ứng dụng kỹ thuật quét 3D, công cụ hỗ trợ thiết kế (CAD), hỗ trợ tính toán (CAE) và hỗ trợ sản xuất (CAM) và công nghệ in 3D sẽ đẩy nhanh quá trình dựng lại mô hình chi thể bệnh nhân, thiết kế tùy chỉnh và chế tạo sản phẩm chính xác, phù hợp cho từng cá thể.

Việc ứng dụng công nghệ in 3D cho phép rút ngắn thời gian chế tạo; đảm bảo độ chính xác; sản phẩm tiện dụng, thẩm mỹ, tạo tâm lý thoải mái, hài lòng cho bệnh nhân trong quá trình điều trị.

Sau thời gian làm việc nghiêm túc, nhóm các nhà khoa đã xác định cấu trúc hình học và tính năng kỹ thuật của nẹp AFO; Phân tích quy trình chế tạo dụng cụ chỉnh hình truyền thống làm cơ sở xây dựng quy trình chế tạo bằng công nghệ in 3D; Thiết kế, chế tạo dụng cụ hỗ trợ quét để định vị vị trí vùng cẳng bàn chân trong quá trình quét chi thể bệnh nhân; Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ quét và dựng hình.

Quét chi thể và chế tạo mô hình vùng cẳng bàn chân bằng công nghệ in 3D FDM, làm mẫu cho bác sỹ phân tích, điều chỉnh thiết kế nẹp; Sử dụng các phần mềm chuyên dụng cho thiết kế nẹp AFO, khai thác chức năng hỗ trợ bác sỹ tham gia vào quá trình thiết kế dụng cụ chỉnh hình và chế tạo thử nẹp bằng công nghệ 3D với các vật liệu khác nhau.

Cải thiện di chuyển, tạo sự dễ chịu

Trong quá trình triển khai nhiệm vụ, nhóm đã tuyển chọn, tiến hành quét chi thể, thiết kế chế tạo nẹp AFO in 3D cho 34 bệnh nhân (tại Bệnh viện Y học cổ truyền TPHCM và Bệnh viện Phục hồi chức năng - Điều trị bệnh nghề nghiệp TPHCM), từ đó đánh giá hiệu quả điều trị.

Kết quả cho thấy đã có sự cải thiện đáng kể trong khả năng di chuyển của bệnh nhân, đáp ứng yêu cầu điều trị; bệnh nhân cảm thấy thoải mái khi mang nẹp và hài lòng về mặt thẩm mỹ của sản phẩm.

Theo TS Lê Phan Hoàng Chiêu, không chỉ xây dựng quy trình công nghệ chế tạo nẹp AFO bằng công nghệ in 3D đáp ứng yêu cầu đổi mới công nghệ trong ngành sản xuất dụng cụ chỉnh hình và triển khai sản xuất thử, nhóm triển khai nhiệm vụ cũng đề xuất phương án chế tạo nẹp theo một quy trình kết hợp: Quét chi thể, chế tạo mô hình bằng công nghệ in 3D để tạo cốt dương (thay cho quá trình bó bột), sau đó sản xuất nẹp PP theo phương pháp truyền thống.

Sản phẩm chính của đề tài là nẹp AFO chế tạo bằng công nghệ in 3D có tính thẩm mỹ, mang lại sự hài lòng cho bệnh nhân, khả năng di chuyển có sự cải thiện đáng kể sau thời gian mang nẹp, đáp ứng yêu cầu điều trị.

Nẹp đang được các bệnh nhân sử dụng để tiếp tục điều trị phục hồi chức năng đi lại. Trong khi đó, dụng cụ hỗ trợ quét cẳng bàn chân có thể cải tiến, phát triển và thương mại hóa thành thiết bị quét, số hóa chi thể bệnh nhân trong ngành y tế.

TS Lê Phan Hoàng Chiêu cho rằng, ứng dụng công nghệ in 3D trong chế tạo dụng cụ chỉnh hình góp phần nâng cao năng suất, giảm chi phí sản xuất. Sản phẩm in 3D có tính thẩm mỹ, tiện dụng, phù hợp cho từng cá thể có thể góp phần giảm thời gian và chi phí điều trị cho bệnh nhân.

“Công nghệ quét chi thể bệnh nhân, thay thế bó bột truyền thống góp phần làm giảm chi phí xử lý rác thải y tế trong bệnh viện, giúp bảo vệ môi trường”, TS Lê Hoàng Chiêu khẳng định. Ngoài ra, quy trình chế tạo dụng cụ chỉnh hình bằng công nghệ in 3D theo hướng công nghiệp hóa được áp dụng sẽ từng bước thay thế quy trình sản xuất truyền thống, là cơ sở để phát triển ngành công nghiệp dụng cụ chỉnh hình trong nước.

Quy trình công nghệ chế tạo nẹp cổ bàn chân bằng công nghệ in 3D đã được đăng ký sáng chế.

Nhật Phong