Công ty khởi nghiệp ở Thành phố Mexico đổi mới sản xuất thiết bị cấy ghép y tế

 

Các kỹ sư thiết kế tạo ra các mô đặc biệt cấy ghép hộp sọ bằng cách sử dụng chế tạo kỹ thuật số và chuyên môn trong ngành ô tô.

Carlos Monroy và Martín Carcaño ở Granta đã áp dụng nền tảng của họ trong ngành công nghiệp máy bay và ô tô để phát triển một phương pháp sáng tạo trong thiết kế và chế tạo mô cấy y tế. Việc cấy ghép hộp sọ tùy chỉnh của họ phù hợp chính xác trong quá trình phẫu thuật và giảm nguy cơ từ chối của bệnh nhân. Sử dụng phần mềm mới nhất và các công cụ chế tạo kỹ thuật số, nhóm Granta đang cải thiện chất lượng cuộc sống của bệnh nhân — và thay đổi cuộc sống của chính họ trong quá trình này.

Nền tảng về kỹ thuật và mong muốn giúp đỡ mọi người

Các nghiên cứu về kỹ thuật và thiết kế của Carlos Monroy đã đưa anh từ quê hương Mexico của mình đến với bằng tiến sĩ tại Đại học Cambridge ở Vương quốc Anh. Anh ấy đã làm việc trong ngành công nghiệp máy bay, công nghiệp ô tô và thể thao cao cấp. “Nhưng từ khi tôi còn nhỏ, tôi đã muốn giúp đỡ mọi người,” anh nói. "Tôi muốn đóng góp một cái gì đó cho xã hội."

Khi việc học của anh ấy tiến bộ hơn, mối quan tâm của Monroy bắt đầu hội tụ theo những cách mới. Anh nói: “Khi tôi đang làm bằng sau tiến sĩ thứ hai, chúng tôi bắt đầu chuyển giao công nghệ chúng tôi đang sử dụng cho ngành công nghiệp ô tô sang các lĩnh vực khác. Chúng tôi đã ứng dụng nó sang các thiết bị y tế — chúng tôi biết rằng có rất nhiều thứ mà chúng tôi có thể giúp đỡ.”

Giám đốc điều hành Granta Carlos Monroy trong phòng thí nghiệm ở Thành phố Mexico của công ty

Giám đốc điều hành Granta Carlos Monroy trong phòng thí nghiệm ở Thành phố Mexico của công ty

Monroy trở lại Mexico và bắt đầu kinh doanh phát triển các thiết bị y tế, theo đuổi lý tưởng thời thơ ấu là giúp đỡ mọi người. Được đặt tên là Granta, theo tên một khúc sông gần Đại học Cambridge, nó sẽ kết hợp công việc liên quan đến vật liệu ô tô của ông với những tiến bộ mới trong chế tạo kỹ thuật số. Ông đã tham gia cùng Martín Carcaño, một kỹ sư cơ khí và nhà thiết kế công nghiệp với hơn 10 năm kinh nghiệm trong ngành công nghiệp ô tô — và một chuyên gia về CAD / CAM cũng như công nghệ sản xuất kỹ thuật số.

Cải thiện cuộc sống bằng công nghệ

Martín Carcaño, trưởng bộ phận thiết kế y sinh của Granta, kiểm tra quy trình phay CNC để cấy ghép hộp sọ.

Martín Carcaño, trưởng bộ phận thiết kế y sinh của Granta, kiểm tra quy trình phay CNC để cấy ghép hộp sọ.

Tầm nhìn đằng sau Granta là cải thiện cuộc sống của mọi người bằng cách thiết kế và chế tạo các mô cấy ghép xương tùy chỉnh cho những bệnh nhân đang rất cần chúng. Monroy quyết định tốt nhất là bắt đầu với cấy ghép hộp sọ. Ông giải thích: “Đó là nơi dễ dàng nhất để chúng ta bắt đầu vì việc bảo vệ não bộ là rất quan trọng, nhưng bạn không có bất kỳ khớp nối hoặc khớp xương nào khác,” ông giải thích. "Nó ở đó để bảo vệ và miễn là bạn làm được điều đó, nghĩa là nó hoạt động được."

Granta là một trong sáu hoặc bảy công ty trên khắp thế giới thiết kế mô hình cấy ghép hộp sọ tùy chỉnh theo từng khách hàng. Monroy nói: “Chúng tôi là người đầu tiên nhận được tất cả các phê duyệt và giấy phép cần thiết của chính phủ Mexico để thực hiện loại cấy ghép này. Chúng tôi tự mình thiết kế và sản xuất mọi thứ.”

“Có rất nhiều thử thách trên con đường này. Thành lập công ty đã khó và thành lập công ty trong lĩnh vực y tế ở Mexico còn khó hơn. Granta đã phải vượt qua nhiều cuộc kiểm tra của chính phủ và hoàn thành hàng đống thủ tục giấy tờ để có được tất cả các giấy phép cần thiết. Nhưng sau hai năm chờ đợi, công ty đã nhận được sự chấp thuận của chính phủ Mexico. Ngay sau đó, một bác sĩ địa phương liên hệ với Monroy — và Granta đã có bệnh nhân đầu tiên.” Ông nói.

Điều trị chấn thương đầu nghiêm trọng

Adriana đã có một cuộc sống bình thường ở Thành phố Mexico với chồng và gia đình khi cô bị chứng phình động mạch não đe dọa tính mạng. Sau khi phẫu thuật chữa vết thương không thành công, các bác sĩ đã phải tiến hành phẫu thuật mở sọ, cắt bỏ một phần hộp sọ để giảm áp lực trong não và cứu sống cô.

Để thay thế xương, ban đầu cô được cấy ghép hộp sọ làm từ PMMA (polymethyl melacrylate), một loại acrylic được đúc thành hộp sọ của bệnh nhân trong quá trình phẫu thuật. Tuy nhiên, vật liệu này dễ bị nhiễm khuẩn và hút nước. Adriana bị nhiễm trùng thứ phát do cấy ghép PMMA và phải phẫu thuật khẩn cấp để loại bỏ nó.

Mô hình 3D của hộp sọ Adriana, được tạo từ dữ liệu chụp CT, cho thấy lượng xương đáng kể bị mất do biến chứng của chứng phình động mạch não.

Mô hình 3D của hộp sọ Adriana, được tạo từ dữ liệu chụp CT, cho thấy lượng xương đáng kể bị mất do biến chứng của chứng phình động mạch não.

Với việc hộp sọ thiếu sự hỗ trợ và bảo vệ của phần cấy ghép thêm, sức khỏe của Adriana tiếp tục giảm sút. Sau một năm, cô mất khả năng nói và kiểm soát phần bên trái của cơ thể. Tuyệt vọng tìm giải pháp, gia đình lo lắng của cô đã chớp lấy cơ hội làm việc với Granta.

Một bộ phận cấy ghép tùy chỉnh được tạo bằng CAD

Render hộp sọ của Adriana với thiết kế Implant

Render hộp sọ của Adriana với thiết kế Implant

Martín Carcaño, trưởng bộ phận thiết kế y sinh tại Granta, cho biết: “Bộ cấy ghép mà Adriana cần rất, rất khó vì nó không phải là bộ phận cấy ghép nhỏ. Đó là một nửa của hộp sọ, vì vậy đó là một thách thức." Monroy và Carcaño bắt đầu làm việc cấy ghép sau khi họ nhận được bản chụp CT từ bác sĩ của cô, họ đã chuyển đổi thành dữ liệu đám mây điểm và sử dụng Netfabb để chuẩn bị dữ liệu để nhập vào phần mềm thiết kế. Sử dụng Inventor và Fusion 360, một bộ phận cấy ghép đã được thiết kế để phù hợp với kích thước và hình dạng chính xác của hộp sọ Adriana.

Tiếp theo, họ in 3D một mô hình hộp sọ và bộ phận cấy ghép, sau đó họ xem xét nguyên mẫu và tệp kỹ thuật số với bác sĩ để thực hiện các chỉnh sửa. Carcaño nói: “Hãy tưởng tượng thiết kế một thứ gì đó có dung sai 0,05 mm, không thể tác động vào chính bộ phận đó. Đó là hộp sọ của con người — bạn không thể chỉ cắt mô và đo. Chúng tôi phụ thuộc hoàn toàn vào dữ liệu kỹ thuật số. Không có chỗ cho sai sót; một sai lầm, và đó là sự kết thúc. "

Sau khi thiết kế được hoàn thiện, thách thức tiếp theo là chế tạo mô cấy với hình dạng hữu cơ phức tạp của nó. Monroy nói: “Chúng tôi sử dụng một vật liệu hoàn toàn tương thích sinh học được gọi là PEEK — polyether ether xeton. Một trong những đặc tính của nó là cơ thể sẽ không đào thải phần cấy ghép, và nó sẽ không gây nhiễm trùng."

Sử dụng PowerMill, nhóm Granta đã phay PEEK bằng máy CNC năm trục để phù hợp với mô hình 3D. Để đảm bảo độ chính xác của sự vừa vặn, nhóm nghiên cứu đã quét 3D bộ phận cấy ghép bằng phần mềm ReCap, công cụ này tạo ra một mô hình ảo của bộ phận vật lý để so sánh với dữ liệu thiết kế kỹ thuật số. Mọi thứ khớp với nhau và thiết bị cấy ghép đã được gửi đến bệnh viện để khử trùng và chuẩn bị cho cuộc phẫu thuật của Adriana.

Bộ phận cấy ghép của Adriana được phay chính xác từ PEEK, một vật liệu polyme dẻo, sử dụng máy CNC năm trục

Bộ phận cấy ghép của Adriana được phay chính xác từ PEEK, một vật liệu polyme dẻo, sử dụng máy CNC năm trục

Từ dữ liệu kỹ thuật số đến sản phẩm thực tế

Ca phẫu thuật cấy ghép của Adriana, được gọi là cranioplasty, đã diễn ra vào ngày 18 tháng 9 năm 2018 tại Bệnh viện Español ở Thành phố Mexico. Một ca tạo hình hộp sọ thường mất sáu giờ hoặc hơn để thực hiện cấy ghép hộp sọ được thiết kế và chế tạo theo kiểu truyền thống vì nó đòi hỏi bác sĩ phẫu thuật thần kinh phải dành một khoảng thời gian đáng kể để tạo hình cho vừa vặn.

Với thiết bị cấy ghép của Granta, được thiết kế ngay từ đầu để vừa khít hoàn hảo, toàn bộ quá trình phẫu thuật chỉ mất chưa đầy ba giờ. Monroy nói: “Tại thời điểm đó, mọi thứ đã trở nên rất thực. Có thể thấy bộ phận cấy ghép được cố định vào hộp sọ của cô ấy trong vòng chưa đầy bốn phút, và hoàn toàn không có bất kỳ biến chứng nào. Tôi không thể tin được. Mọi thứ đều có ý nghĩa.”

Sau cuộc phẫu thuật, tình trạng của Adriana bắt đầu được cải thiện. Monroy và Carcaño đã đến gặp cô ấy để hồi phục sức khỏe vào ngày hôm sau. “Cô ấy đón nhận tôi với một nụ cười rất tươi và nói,“ Cảm ơn vì những gì bạn đã làm cho tôi, bạn đã thay đổi cuộc đời tôi,” Monroy nói. "Và trong thực tế, nó là một cách khác."

Các bước tiếp theo với Granta

Kể từ cuộc phẫu thuật của Adriana, nhóm Granta đã tiếp tục giúp đỡ nhiều bệnh nhân hơn. Bốn người nữa đã được cấy ghép Implant và một số trường hợp khác đang được phát triển. Monroy cũng hào hứng với việc khám phá các công nghệ và vật liệu mới, bao gồm in 3D trực tiếp trong PEEK và bằng titan. Ông nói: “Đó là điều mà tôi đã thảo luận với một bác sĩ phẫu thuật răng hàm mặt, dành cho những người bị mất một phần.

Khi công ty phát triển, “Tôi không muốn coi Granta chỉ là một công ty cấy ghép”, Monroy nói. “Chúng tôi đang xem xét làm gì tiếp theo, chúng tôi có thể làm gì khác với công nghệ này sẽ cho phép chúng tôi giúp đỡ những người khác. Chúng tôi muốn thay đổi cuộc sống của mọi người và cải thiện chất lượng của cách họ sống.”

Nhật Minh
Nguồn: Autodesk

Các sản phẩm liên quan


PowerMill

PowerMill

Phần mềm gia công CAM 5 trục cao cấp hàng đầu thị trường

Xem chi tiết

4.5 bởi 11469 người xem
Gửi yêu cầu ngay hôm nay! 0912-699-592