1bài tập lớn môn năng lực số ứng dụng in 3d và ứng dụng trong lĩnh vực y học

Đối tương và phạm vị nghiên cứu -Đối tượng nghiên cứu: công nghệ in 3D và ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực y học -Phạm vi nghiên cứu: Giảng viên với sinh viên hiện nay 3.. Với việc s

HỌC VIỆN NGÂN HÀNG

BÀI TẬP LỚN MÔN NĂNG LỰC SỐ ỨNG DỤNG

TÊN ĐỀ TÀI

IN 3D VÀ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC Y HỌC

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Phan Tình

Danh sách nhóm: 15

1 Mã sinh viên: 25A4072264 Họ tên: Lã Hoàng Yến Nhi (NT)

2 Mã sinh viên: 25A4071966 Họ tên: Vũ Thị Như Mỹ

3 Mã sinh viên: 25A4072291 Họ tên: Nguyễn Hữu Thiên

4 Mã sinh viên: 25A4070008 Họ tên: Đặng Quang Vinh

5 Mã sinh viên: 25A4071968 Họ tên: Ngô Thùy Ngân

Hà Nội -12/2022

25A4072264 Nhóm trưởng -Tìm hiểu chương 1

-Soạn bản word nội dung đã tìm hiểu

-Làm slide nội dung đó-Tổng hợp slide của cả nhóm

20%

2 Vũ Th Nh Mỹỹ ị ư

25A4071966 Thành viên -Tìm hiểu chương 3

-Soạn bản word nội dung đã tìm hiểu

-Làm slide nội dung đó

20%

3 Nguỹếỹn H u ữ

Thiến

25A4072291 Thành viên -Tìm hiểu chương 4

-Soạn bản word nội dung đã tìm hiểu

-Làm slide nội dung đó

20%

4 Đ ng Quang ặ

Vinh

25A4070008 Thành viên -Tìm hiểu chương 1

-Soạn bản word nội dung đã tìm hiểu

-Làm slide nội dung đó

20%

5 Ngô Thuỳ Ngân

25A4071968 Thành viên -Tìm hiểu chương 2

-Soạn bản word nội dung đã tìm hiểu

-Làm slide phần đó

20%

LỜI CAM ĐOAN

Với chủ đề in 3D, nhóm 15 xin giới thiệu đến cô và các bạn đề tài: “In 3D và ứng dụng trong lĩnh vực y học” Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu thông tin, chúng em nhận thấy công nghệ in 3D đang có bước phát triển lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là ứng dụng trong y học

Bằng những kiến thức hiểu biết, sự tìm tòi các nguồn thông tin, chúng em cam đoan nhữngnội dung được trình bày trong đề tài, là sự cố gắng của nhóm em Những thông tin, nhóm đưa ra đều dựa trên những gì tìm hiểu được, không có sự sao chép từ các nguồn dữ liệu khác Những tài liệu, thông tin tham khảo để thực hiện đề tài, chúng em đã trích dẫn nguồn

ở cuối

Dù đã cố gắng trình bày tốt nhất những gì mà nhóm đã tìm hiểu, nhưng nội dung vẫn có những thiếu sót nhất định Nhưng nhờ có sự giúp đỡ, hướng dẫn của cô Nguyễn Phan Tình,chúng em đã hoàn thành được đề tài

Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2022

Nhóm trưởng

Lã Hoàng Yến Nhi

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Học viện Ngân Hàng, đã đưa bộ môn Năng lực sốứng dụng, vào chương trình đào tạo cho sinh viên năm Nhất chúng em Qua môn học đãgiúp chúng em có thêm nhiều kiến thức, kỹ năng trong việc tiếp cận đến các thiết bị họctập, biết cách soạn thảo, tạo dữ liệu,

Nhờ có sự giúp đỡ, giảng dạy tận tình của cô Nguyễn Phan Tình-giảng viên lớpNăng lực số ứng dụng K25KTDTA, chúng em đã tiếp thu được rất nhiều kiến thức Mônhọc đã giúp chúng em được nhiều trong các học phần khác, chúng em dễ dàng học tập, làmviệc với nhau hơn Cũng nhờ sự hướng dẫn của cô, nhóm 15 đã hoàn thành được đề tàinày Hi vọng sẽ được cô nhận xét, góp ý để đề tài nhóm em đầy đủ hơn

Nhóm 15 xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Mục tiêu nghiên cứu 1

2 Đối tương và phạm vị nghiên cứu 1

3 Phương pháp nghiên cứu 1

4 Kết cấu đề tài 1

NỘI DUNG 2

CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ IN 3D 2

1.1 Giới thiệu về công nghệ in 3D 2

1.1.1 Khái niệm công nghệ in 3D 2

1.1.2 Nguồn gốc công nghệ in 3D 2

1.2 Đặc điểm của công nghệ in 3D 3

1.2.1 Ưu điểm 3

1.3 In 3D trong lĩnh vực y học 3

CHƯƠNG II: NHỮNG KHÓ KHĂN TRONG Y HỌC 7

2.1 Tình trạng thiếu trang, thiết bị y tế 7

2.2 Khan hiếm nguồn tạng hiến tặng 7

2.3 Việc tác động trực tiếp lên bệnh nhân tạo cảm giác không thoải mái cho cả bệnh nhân và bác sĩ điều trị 8

CHƯƠNG III: IN 3D GIẢI QUYẾT NHỮNG KHÓ KHĂN NHƯ THẾ NÀO TRONG LĨNH VỰC Y HỌC? 9

3.1 Tạo ra các mô hình sinh học để phục vụ việc nghiên cứu, giảng dạy trong trường học và tìm ra phương pháp điều trị thích hợp 9

3.2 Tạo ra các bộ phận giả để thay thế các bộ phận đã mất trên cơ thể người. .9

3.3 Tạo ra cơ quan nội tạng và xương để cấy ghép vào cơ thể người 10

3.4 Tạo ra các thiết bị y tế và sản xuất thuốc điều trị 10

CHƯƠNG IV: TIỀM NĂNG IN 3D TRONG Y HỌC 12

4.1 In 3D ở Việt Nam 12

4.2 Những thành tựu của công nghệ in 3D 12

4.2.1 Thay khớp, ghép xương nhân tạo 12

4.2.2 Làm chân tay giả 13

4.2.3 Ghép tai nhân tạo 13

4.3 Tiềm năng phát triển in 3D trong tương lai 14

KẾT LUẬN 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

MỞ ĐẦU

1 Mục tiêu nghiên cứu

-Tìm hiểu về công nghệ in 3D và ứng dụng của in 3D trong lĩnh vực y học

2 Đối tương và phạm vị nghiên cứu

-Đối tượng nghiên cứu: công nghệ in 3D và ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực y học

-Phạm vi nghiên cứu: Giảng viên với sinh viên hiện nay

3 Phương pháp nghiên cứu

-Phương pháp tìm hiểu: phân tích-tổng hợp

4 Kết cấu đề tài

CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ IN 3D

CHƯƠNG II: NHỮNG KHÓ KHĂN TRONG Y HỌC

CHƯƠNG III: IN 3D GIẢI QUYẾT NHỮNG KHÓ KHĂN NHƯ THẾ NÀO TRONG LĨNH VỰC Y HỌC?

CHƯƠNG IV: TIỀM NĂNG IN 3D TRONG Y HỌC

1

NỘI DUNG CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ IN 3D 1.1 Giới thiệu về công nghệ in 3D

1.1.1 Khái niệm công nghệ in 3D

Công nghệ in 3D (Three Dimensional Printing) tên gọi khác là công nghệ sản xuấtđắp dần, là một chuỗi kết hợp các công đoạn khác nhau để tạo ra một vật thể ba chiều Cácmẫu vật được tạo ra bằng các quá trình đắp lớp/đắp dần khác với kỹ thuật đúc hoặc cắt gọtlàm gia công

Chúng ta hay thường nghe đến

3D trong phim 3D, TV 3D, kính 3D hay

âm thanh 3D những thứ dùng để mô

phỏng về không gian, thời gian, âm

thanh cụ thể Khác với 3D ở những thứ

đó, 3D trong công nghệ in 3D có định

nghĩa khác Những mẫu vật, công nghệ

in 3D tạo ra hoàn toàn có thể cầm, sờ,

quan sát, sử dụng Bằng cách sử dụng

các loại máy in chuyên dụng cùng với

các loại vật liệu khác nhau như: nhựa,

kim loại, vật liệu sinh học, sau mỗi quá

trình sẽ tạo ra những mẫu vật theo bản ký thuật mà chúng ta muốn Quá trình in 3Dtrong thực tế

1.1.2 Nguồn gốc công nghệ in 3D

Công nghệ in 3D ra đời cách đây 30 năm Từ năm 1980, máy móc chuyêndụng và vật liệu dùng để in 3D đã dần phát triển Năm 1981, Hideo Kodama-ngườisáng tạo Nhật bản đã tạo ra phương pháp mô hình bằng nhựa ba chiều với hình ảnhcứng polymer Đến năm 1984, nhà sáng tạo người Mỹ Charles Hull của Công ty Hệthống 3D đã phát triển một hệ thống nguyên mẫu bằng cách thêm vào các lớp vớigiấy nến và ánh sáng cực tím laser Sáng kiến của Hull trong việc thiết kế các địnhdạng tệp tin STL đa được ứng dụng rộng rãi trong các phần mềm in 3D

Giai đoạn 20 năm đầu tiên, từ năm 1986 đến năm 2007, công nghệ in 3Ddường như mới có những phát hiện đơn lẻ Mãi cho đến năm 2009, công nghệ nàymới có biến động lớn trên thị trường Từ đó đến nay, in 3D đã dần phát triển rộngrãi Với việc sáng tạo của con người qua từng giai đoạn, công nghệ in 3D đã đượcứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau Năm 2010, Urbee-chiếc xe hơi nguyên mẫuđầu tiên được giới thiệu Đây là chiếc xe hơi đầu tiên trên thế giới mà toàn bộ phần

vỏ được in ra từ công nghệ in 3D Cũng trong năm đó, Organovo Inc, một công ty yhọc tái tạo nghiên cứu trong lĩnh vực in 3D sinh học đã có công bố việc chế tạo

2

mạch máu đầu tiên bằng công nghệ in 3D Các mẫu vật khác nhau ở đa dạng nhiềulĩnh vực nhanh chóng được sáng tạo dựa các sáng kiến mới, giúp cho công nghệ nàygần gũi với con người

1.2 Đặc điểm của công nghệ in 3D

1.2.1 Ưu điểm

Khác với các phương pháp gia công thông thường (cắt, gọn, tỉa, ) với nhiềucông đoạn phức tạp, in 3D ra đời với nhiều ưu điểm nổi bật Bằng cách chuyển trựctiếp những ý tưởng thiết kế trên máy tính qua những chiếc máy in 3D chuyên dụng

để tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh Nhờ đó, in 3D giúp giảm lượng vật liệu lãngphí, không cần đến những kỹ thuật truyền thống

Bên cạnh đó, việc tạo ra các mẫu vật bằng các loại máy, trong một thời giannhất định, những sản phẩm có thể tạo ra nhanh chóng Trung bình mỗi sản phẩmđược tạo ra có thời gian hoàn thành từ 3-72 giờ, thời gian hoàn thành phụ thuộc vàonhiều yếu tố, nhưng so với các phương pháp truyền thống, in 3D đã giúp tiết kiệmphần lớn thời gian và chi phí

Độ chính xác là một ưu điểm không thể không kể đến Các công đoạn tạo ramột sản phẩm đã được cài đặt trên các thiết bị máy, nên khi hoàn thiện, các sảnphẩm có độ chính xác gần như tuyệt đối

Với sự phát triển nhanh chóng, công nghệ in 3D ngày càng có nhiều sự cải tiếnhơn, đa dạng hơn Những ưu điểm của công nghệ này, đang được khai thác và ứngdụng vào nhiều lĩnh vực trong đời sống

1.2.2 Nhược điểm

Dù có nhiều ưu điểm nổi bật, nhưng in 3D vẫn có những hạn chế nhất định Mỗi công nghệ

in 3D khác nhau, lại có những mặt nhược điểm khác, bao gồm: giá thành cao, hiệu quả chếtạo không c, không phù hợp để sản xuất hàng loạt, chưa thực sự đáp ứng với yêu cầu củathị trường, Hiện nay, in 3D đang là lựa chọn được nhiều nhà sản xuất tin dùng, nhưng vẫnkhông thể thay thế được hoàn toàn những phương pháp gia công truyền thống Công nghệ

in 3D chỉ có thể sử dụng để tạo ra các sản phẩm nguyên mẫu (tượng, mẫu vật, đồ trangtrí, ) với mục đích sử dụng toàn bộ

1.3 In 3D trong lĩnh vực y học

Chỉ tính riêng năm 2014, công nghiệp in 3D đã tăng trưởng 35,2% Và mặc dùngành công nghiệp này đã chứng kiến sự sụt giảm nhẹ năm 2015, những sáng tạo với sảnphẩm in 3D là có thể thấy được giữa một phạm vi rộng các ngành công nghiệp Nhưng có

lẽ tiến bộ lớn nhất của in 3D có thể được tìm thấy trong giới y học, khi in 3D chỉ bắt đầu

3

làm rung chuyển mọi thứ, đặc biệt là giá của việc in 3D giảm và công nghệ này trở nên dễtiếp cận hơn.

Các công nghệ trong y học thường đắt đỏ khi chúng đến với thị trường, rồi rẻ dầnqua thời gian, nhưng nhiều trong số các giải pháp in 3D đang đến với một mức giá khá hợp

đoạn từ 3 đên 16 tháng hồi tháng 4, 2015 Tấm nẹp có thể được sản xuất trong 1 giờ, vàchúng chỉ có giá khoảng 10 đô-la cho mỗi đơn vị

Các bộ phận trên cơ thể được sản xuất nhờ in 3D, phục sự cho cấy ghép và y học tái tạoMột phần nguyên nhân giải thích cho sự hợp lý về giá của in 3D là công nghệ: quátrình liên quan đến việc xây dựng các hình thể ba chiều, dạng rắn từ một mô hình kỹ thuật

số, sử dụng các quá trình bổ trợ trong đó các lớp vật liệu liên tiếp được lắp ráp chồng lênnhau để xây dựng hình thể mong muốn Quá trình này nghĩa là các đối tượng có thể đượclắp ghép trực tiếp từ một mô phỏng kỹ thuật số, tăng tính chính xác Hơn nữa, nó khác vớicác kỹ thuật chế tạo cũ vốn thường dựa vào sư loại bỏ (cắt, khoan, chặt, v.v…) thay vìthêm vào Cách đó là lãng phí và đội giá thành lên cao; còn in 3D có thể giải quyết các vấn

đề này

Nhiều giải pháp cho công nghệ in 3D trong y học vẫn còn trong giai đoạn thửnghiệm, nhưng những kiểm tra đầu tiên đang trông thấy hứa hẹn trên một phạm vi rộng.Trong pha nghiên cứu, các nhà khoa học tại Đại học Princeton đã dùng công nghệ in3D để tạo ra tai kỹ thuật sinh học (bionic ear) có thể nghe được tần số sóng radio xa hơn cả

4

khả năng nghe thông thường của con người, trong một sự án khám phá tính khả thi củaviệc kết hợp điện tử và mô.

Bionic ear (Cre: Frank Wojciechowski)

Đề tài là nỗ lực đầu tiên của nhóm nhằm xây dựng một cơ quan có chức năng hoànchỉnh, và tai mà họ tạo ra không chỉ có khả năng thay thể bắt chước khẳ năng của người,

mà còn mở rộng năng lực của con người nữa Theo như nghiên cứu được công bố bởi cácnhà khoa học “[Lĩnh vực điều khiển học] có tiềm năng tạo ra những phần thay thế tùy chọncho cơ thể con người, hoặc tậm chí là tạo ra các cơ quan có năng lực vươt trội chả chứcnăng sinh học nguyên bản trên người.” Vì các cuộc phẫu thuật với các bộ phận ngoại vinhân tạo đã thành công, những khả năng của gan, thận và phổi in 3D có thể trở thành hiệnthực, chấm dứt sự chờ đợi mòn mỏi để cứu mạng sống từ người hiến tặng phù hợp.Hiện nay có rất nhiều tiến bộ khác trong lĩnh vực in sinh học 3D, và nhiều trong sốchúng đã là một phần thành công của các cuộc phẫu thuật và điều trị Chỉ riêng trong điềutrị ung thư thôi, in 3D đang tạo ra những đỉnh cao mới Năm 2014, các nhà nghiên cứu đãphát triển một cách nhanh chóng với giá thành thấp để tạo ra bộ phận giả trên mặt cho cácbệnh nhân đã trải qua phẫu thuật ung thư mắt, sử dụng phần mềm quét gương mặt và in3D Đến 2015, một nhóm nghiên cứu khác đã thấy được khả năng cấy ghép vật liệu sinhhọc tự phân hủy

Nhưng công nghệ in 3D trong y học không chỉ dành cho các vấn đề y tế trầm trọng.Thực tế, nó có thể trở thành một phần chủ đạo trong thực hành lâm sàng để điều trị trênnhiều đối tượng Các loại mắt cá chân thay thế từ in 3D, giá thể in 3D và các viên thuốc in3D đều đã được phát triển trong vài năm qua, với tỉ lệ thành công đáng khích lệ Giá thể in

5

3D là một ví dụ, phục hồi xương nhanh hơn 40 -80% so với giá thể truyền thống Các viênthuốc in 3D cho phép quan tâm tới các hình dáng thuốc khác nhau giúp thay đổi hoàn toàntốc độ giải phóng thuốc

Với chi phí sản xuất vốn đã thấp lại đang giảm, ứng dụng công nghệ in 3D trong yhọc tạo ra nhiều phương thức điều chỉnh trở nên khả thi hơn và vì thế các phương pháp trịliệu vốn trước đó không thể, giờ sẽ dễ dàng hơn

6

CHƯƠNG II: NHỮNG KHÓ KHĂN TRONG Y HỌC

Ngày nay, Y tế được biết đến là một trong những lĩnh vực phát triển rất nhanh chóng

và có những bước tiến vượt bậc trong phương pháp điều trị mới Song bên cạnh đó ngành

Y vẫn đang phải đối mặt với nhiều tồn tại, hạn chế về nhiều mặt cần tập trung xử lý

2.1 Tình trạng thiếu trang, thiết bị y tế

Một trong những khó khăn mà y học đã và đang đối mặt có thể kể đến đó là thiếutrang thiết bị y tế Đây là một trong những thách thức “khó nhằn” nhất mà các hệ thốngchăm sóc sức khỏe phải đối mặt vào năm 2020 khi đại dịch Covid-19 đạt đỉnh điểm Tìnhtrạng thiếu nguồn cung cấp thiết bị y tế, gián đoạn chuỗi cung ứng và thiếu thiết bị bảo hộ

cá nhân cho nhân viên y tế đã gây ra sự khủng hoảng toàn cầu Gần như chỉ sau một đêm

đã xuất hiện nhu cầu khẩn cấp về thiết bị xét nghiệm Covid Do đó, rất ít nhà cung cấpthiết bị chăm sóc sức khỏe chuẩn bị sẵn sàng cho nhu cầu đột ngột này vì chi phí sản xuấtvật liệu y tế rất cao và mất nhiều thời gian

2.2 Khan hiếm nguồn tạng hiến tặng

Không chỉ trong thời kì dịch bệnh Covid-19 mà hiện nay, ngành Y tế cũng đang phảiđương đầu với một khó khắn lớn: tình trạng nguồn tạng hiến tặng còn hạn chế trong khinhu cầu ghép tạng quá lớn

Điều này dẫn đến tệ nạn buôn bán nội tạng nhằm chuộc lợi bất hợp pháp ngày cànggia tăng WHO ước tính năm 2010 có tổng cộng 106.897 ca phẫu thuật ghép nội tạng, cảhợp pháp lẫn bất hợp pháp, diễn ra ở 95 quốc gia thành viên của WHO Trong đó khoảng73.179 ca, chiếm 68,5%, là phẫu thuật ghép thận Trên thực tế các con số này chỉ đáp ứng10% nhu cầu ghép nội tạng toàn cầu Luc Noel, chuyên gia của WHO, ước tính khoảng10% trên tổng số 106.897 nội tạng được cấy ghép trong năm 2010 là từ thị trường chợ đen “Hiện nay, cả nước khoảng 5.000 người có

nhu cầu ghép thận và hàng nghìn người chờ ghép

gan, tim Theo số liệu của Hội Gan mật Việt Nam,

một năm có hơn 20.000 người chết vì ung thư gan và

viêm gan Thế nhưng mỗi năm các bệnh viện lớn chỉ

có thể thực hiện ghép được khoảng 100 ca thận và

tim, còn ca ghép gan thì đếm trên đầu ngón tay

“Một ca ghép gan ở Việt Nam chi phí khoảng

hơn một tỷ, ghép tim 500 triệu đến một tỷ đồng Số

tiền đó rất lớn đối với người dân, chưa kể sau khi

7

ghép cần phải thuốc thang, nếu như không có bảo hiểm y tế thì dân không đủ khả năng chitrả cho ca ghép tạng”.

Một người Pakistan bị lừa bán thận với giá rẻ mạt - Ảnh: IPS NewsTrước tình hình đó, Bộ Y tế đã chỉ đạo vận động, tuyên truyền người dân về việchiến tạng Hội vận động hiến mô, bộ phận cơ thể người Việt Nam và Hội Ghép tạng ViệtNam đã được thành lập.” Tuy nhiên, tình trạng vẫn chưa được giải quyết đáng kể và thiếutạng hiến tặng vẫn đang là vấn đề nan giải đối với các y bác sĩ

2.3 Việc tác động trực tiếp lên bệnh nhân tạo cảm giác không thoải mái cho cả bệnh nhân và bác sĩ điều trị

Khi nhắc đến những nơi được gọi là “lằn ranh giữa sự sống và cái chết”, người takhông thể không nhắc đến phòng phẫu thuật Bác sĩ phẫu thuật phải luôn cố gắng đọc tất cảcác dữ liệu về bệnh nhân để hình dung, tiên lượng mọi thứ trước khi bước vào căn phòngnày, ví dụ như kích thước khu vực hoại tử, độ rộng của vùng di căn ung thư, hay kíchthước chính xác của bộ phận cần cấy ghép, … Đối với nhiều ca phẫu thuật, việc địnhhướng từ trước với các dữ liệu trên theo kiểu truyền thống là hết sức khó khăn và mạohiểm Do vậy mà các ca phẫu thuật lớn cần rất nhiều thời gian, đồng thời, nguy cơ rủi rocũng rất cao

Các bác sĩ đang thực hiện một ca phẫu thuật - Ảnh: Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec

Do đó, để tiên lượng các dữ liệu về bệnh nhân, các bác sĩ cần tác động trực tiếp lênbệnh nhân Điều này làm cho cả bệnh nhân và bác sĩ điều trị cảm giác không thoải mái Vìvậy, nhu cầu về mô hình sinh học giả lập cơ quan, nội tạng, … của cơ thể người để phục vụ

8