Bác sĩ và kỹ sư Việt Nam tự thiết kế xương nhân tạo mổ cứu bệnh nhân ung thư xương cùng lúc 2 vị trí cực hiếm

Lần đầu tiên trên thế giới, tại Vinmec tiến hành 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. Đặc biệt, ca mổ đã sử dụng thiết kế xương nhân tạo mới in 3D do đội ngũ bác sĩ, kỹ sư Việt Nam thiết kế, thử nghiệm qua gần 100 tình huống mô phỏng để đạt độ tối ưu cao nhất, giúp cứu được tính mạng và đẩy nhanh thời gian phục hồi hơn gấp nhiều lần so với trước đây cho người bệnh.

Ca ung thư xương hiếm gặp – Giải pháp khó tìm

Dù đã tiến hành phẫu thuật thường quy khoảng trên 100 ca ung thư xương mỗi năm, nhưng trường hợp hiếm gặp của ông Lê Đình Thuận (63 tuổi) vẫn làm cho các bác sĩ tại Trung tâm Chấn thương Chỉnh hình & Y học thể thao (CTCH) Vinmec “đau đầu”. Bình thường, ung thư xương rất ít gặp ở vị trí xương chậu. Trong khi đó, khối ung thư đã di căn của ông Thuận đã xâm lấn ra toàn bộ cấu trúc xung quanh khớp háng gồm xương chậu, bao khớp và đầu trên xương đùi.

Do là bệnh lý phức tạp nên nhiều bệnh viện đều chưa có giải pháp tối ưu cho bệnh ung thư xương, phần lớn đều chỉ định mổ tháo bỏ một bên khung chậu nhằm cứu tính mạng bệnh nhân. Thấy trước được kết quả không khả quan với phương án này, cơ thể tàn phế, chỉ nằm một chỗ, tâm lý ảnh hưởng nặng nề, khả năng sống sau mổ thấp, người bệnh và gia đình đã nhiều lần từ chối điều trị.

Khi tiếp nhận ca ung thư xương, các bác sĩ Trung tâm CTCH Vinmec một lần nữa nhận định: Mấu chốt là sau phẫu thuật triệt căn loại bỏ tổ chức ác tính còn phải tạo hình lại được khuyết hổng xương chậu và xương đùi giúp người bệnh vận động và đi lại được. Với trình độ chuyên môn cao và kinh nghiệm điều trị ung thư xương dày dạn, cộng thêm lợi thế “đặc sản” mổ không đau, sử dụng nhiều công nghệ tiên tiến như 3D, robot của Vinmec; việc tổ chức và tiến hành một ca mổ lớn phức tạp như thế này cũng không làm cho đội ngũ phải bó tay. Tuy nhiên, bài toán hóc búa nhất ở đây là lựa chọn loại vật liệu và cách thức ghép xương nhân tạo như thế nào để tái tạo lại hình thể, chức năng của phần xương ở vùng chịu lực lớn nhất cơ thể sau khi bị cắt bỏ?

Trên thế giới đã có một số ca thay xương chậu 3D in Titan được báo cáo. Tuy nhiên, đến nay chưa có trường hợp nào thay đồng thời xương chậu và nửa trên xương đùi điều trị ung thư được ghi nhận. Các giải pháp tạo hình xương khác như sử dụng nẹp vít, ghép xương từ PEEK đều không thể tạo được liên kết sinh học với xương chậu hay không đủ vững chắc để chịu được trọng lực cơ thể, đồng thời khó phục hồi lại các điểm bám gân cơ, do đó sau mổ ung thư xương khả năng ngồi, đứng hay đi lại là cực kỳ hạn chế.

“Không có bất cứ tham khảo nào của thế giới. Cả trong và ngoài nước cũng không có hãng thiết bị nào sẵn giải pháp xương chậu nhân tạo để thay thế cho trường hợp này. Đặt hàng nước ngoài nghiên cứu, chế tạo thì phải mất ít nhất 2 tháng, trong khi đó, người bệnh cần mổ càng sớm càng tốt để ngăn ngừa khối u tiến triển xâm lấn. Chưa kể, với thời gian chế tạo tại nước ngoài quá lâu và không có sự tham gia trực tiếp của bác sĩ mổ, sẽ khiến việc phẫu thuật trở lên cực kỳ khó khăn và hạn chế các giải pháp xử lý biến chứng phát sinh trong mổ. 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 này” - GS.TS.BS. Trần Trung Dũng, GĐ Trung tâm CTCH Vinmec chia sẻ.

Chạy đua với thời gian nghiên cứu, chế tạo xương nhân tạo

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 đã lựa chọn được một thiết kế tối ưu nhất cho ca bệnh. BSCKII. Phạm Trung Hiếu, phó giám đốc Trung tâm công nghệ 3D trong Y học, Trường Đại học VinUni cho biết: “Chúng tôi đã sử dụng kết cấu mô phỏng hình thái xương chậu với dạng rỗng tổ ong để khối lượng toàn bộ xương nhân tạo nhẹ, 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 theo thời gian giúp tăng cường độ vững sau mổ. Cùng vật liệu chế tạo từ hợp kim Titan y tế tương thích sinh học, sau khi in 3D và gia nhiệt có khả năng chịu tải lực gấp hơn 10 lần xương thật nhưng vẫn đảm bảo độ đàn hồi và bền chắc tương tự khi so sánh với mô xương của thanh niên trưởng thành. Đặc biệt 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 lên cồng kềnh, khó cố định chính xác, các kỹ sư chỉ sử dụng 1 vít nội tủy đường kính lớn 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. Ngoài ra, xương chậu nhân tạo này còn được tính toán chế tạo các vị trí cố định, giúp bác sĩ phục hồi lại được toàn bộ điểm bám của toàn bộ nhóm 14 gân cơ quanh khung chậu – khớp háng”. Cấu trúc mẫu được cấp chứng nhận cơ 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. Còn phần xương đùi, nhóm phẫu thuật sử dụng loại xương đùi nhân tạo titan được 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 ung thư xương đã được kịp thời tiến hành vào cuối tháng 12/2023 như dự kiến, chỉ sau gần 1 tháng bệnh nhân nhập viện.

Phục hồi kỳ diệu: 2 ngày ngồi dậy, 10 ngày đi lại

Với kế hoạch phẫu thuật được chuẩn bị cẩn thận, toàn diện và sự tham gia hỗ trợ đa chuyên khoa bao gồm phẫu thuật mạch máu, tiêu hóa, tiết niệu và can thiệp mạch; ca phẫu thuật cùng lúc 2 vị trí đã được hiện thành công sau 8 tiếng mà không có bất kỳ biến chứng nào. Thông thường, các ca ung thư xương nếu chỉ thay thế riêng phần xương chậu, các báo cáo đều ghi nhận thời gian mổ có thể kéo dài từ 8 – 12 tiếng. Xuyên suốt quá trình mổ, nhờ sự trợ giúp của hệ thống định vị phẫu thuật cá thể hóa in 3D, các lát cắt xương chứa khối u đã được nhóm phẫu thuật viên cắt bỏ đạt mức độ chính xác tới 99% so với kế hoạch. Đồng thời, với thiết kế tối ưu, phần xương nhân tạo của cả xương chậu và xương đùi được đặt áp khít hoàn toàn, kết nối chính xác với phần xương lành của bệnh nhân. Toàn bộ điểm bám gân cơ và mạch máu thần kinh bóc ra khỏi khối ung thư xương sau đó được khâu phục hồi lại vào xương ghép nhân tạo titan một cách an toàn. Cùng với việc tiến hành 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 và toàn bộ quá trình điều trị bệnh nhân chỉ phải truyền 3 đơn vị hồng cầu khối, nếu so với các ca mổ ung thư khác vùng xương chậu bệnh nhân có thể phải mất từ 2-6 lít máu trong mổ. Hậu phẫu ngày thứ 2, ông Thuận đã có thể tự mình ngồi dậy vững chắc và sau 10 ngày, đã có thể một mình tập thành thạo di chuyển bằng nạng với quãng đường lên tới 50m mà không có bất kỳ khó khăn hay đau đớn 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 thời gian.

“Khi xem trên mô phỏng máy tính trước mổ, hy vọng đi lại được của tôi mới chỉ nhen nhóm. Giờ đây thì tôi đã thực sự đi lại được, thực sự tin là các bác sĩ Vinmec thực sự có thể làm được những điều rất khó mà rất ít bệnh viện ở Việt Nam làm được” – ông Thuận bày tỏ sự khâm phục chân thành khi ra viện.

Sự thành công ca phẫu thuật “2 trong 1” này - một trong những ca mổ ung thư xương phức tạp nhất từ trước tới nay tại Trung tâm CTCH Vinmec đã khẳng định chuyên môn và chiến lược điều trị chắc chắn, chính xác của đội ngũ các bác sĩ. Đặc biệt là sự sáng tạo cùng những nỗ lực của toàn bộ bác sĩ và kỹ sư để kịp thời tạo ra sản phẩm xương nhân tạo tối ưu cho bệnh nhân ung thư xương. Được biết, các chuyên gia tham gia quá trình chế tạo này đều có kinh nghiệm lâu năm và được đào tạo bài bạn tại các Trung tâm công nghệ 3D hàng đầu trên thế giới tại Đức, Bỉ và Israel.

Hiện tại, các thiết bị định vị phẫu thuật cá thể in 3D do Vinmec và VinUni nghiên cứu đã 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. Trong bối cảnh đó, sự thành công của ca phẫu thuật đặc biệt này đã tạo thêm một tiền đề vững chắc để dự án sản phẩm cấy ghép xương in 3D “made by Vinmec & VinUni” thiết kế riêng cho người bệnh Việt Nam, với chất lượng tương đương, chi phí phù hợp và thời gian sản xuất ngắn hơn so với quốc tế sẽ sớm được nghiệm thu, cấp phép và đưa vào sản xuất sử dụng rộng rãi, đáp ứng nhu cầu tại các cơ sở y tế trên toàn quốc.