Công nghệ In 3D và Robot Mềm Tái Định Hình Đào Tạo Thú Y Hải Cẩu

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Nevada, Las Vegas (UNLV) đang đi tiên phong trong việc thay đổi phương pháp huấn luyện thú y cho động vật có vú biển thông qua việc ứng dụng công nghệ in 3D tiên tiến. Trọng tâm của dự án là chế tạo các mô hình tổng hợp có độ chân thực cao mô phỏng vùng xương chậu của hải cẩu California, nhằm cung cấp môi trường thực hành phẫu thuật nâng cao.

Các mô hình nhân tạo này không chỉ tái tạo chính xác cấu trúc giải phẫu phức tạp mà còn mô phỏng các đặc tính vật lý của mô sống, bao gồm độ đàn hồi, mật độ và đặc tính lưu thông máu. Dự án sử dụng dữ liệu hình ảnh khối (volumetric imaging) thu thập từ các lần quét CT và MRI để tái tạo giải phẫu một cách tỉ mỉ. Điều này cho phép các bác sĩ thú y thực hành các thủ thuật lấy mẫu máu quan trọng trong điều kiện gần giống thực tế nhất, vốn thường được thực hiện tại vùng xương chậu.

Nghiên cứu tích hợp các nguyên tắc của robot mềm (soft robotics) để mô phỏng khả năng phục hồi và co rút của cơ bắp tự nhiên, một yếu tố quan trọng để mô hình đạt được tính chân thực cao về cảm giác chạm và phản ứng khi kim tiêm đi vào. Sự đổi mới này cung cấp một giải pháp thay thế mang tính đạo đức so với việc sử dụng xác động vật cho các mô phỏng huấn luyện y khoa trước đây. Hơn thế nữa, những mô hình được cá nhân hóa này hỗ trợ lập kế hoạch phẫu thuật riêng biệt cho từng cá thể hải cẩu, điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh khủng hoảng hải cẩu dạt bờ ven biển Nam California do tảo độc gây ra.

Kỹ thuật in 3D, hay sản xuất bồi đắp, tạo ra vật thể rắn ba chiều từ tệp kỹ thuật số. Trong y học, công nghệ này đã được chứng minh là có khả năng tạo ra các mô hình giải phẫu chi tiết và dụng cụ phẫu thuật tùy chỉnh. Nhà nghiên cứu sau đại học ngành kỹ thuật Daniel Fisher, người đứng đầu nghiên cứu, tin rằng thông qua việc mô phỏng cẩn thận dữ liệu DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) từ các bản quét, họ có thể in ra bất kỳ cấu trúc động mạch hay tĩnh mạch nào. Giáo sư Kỹ thuật Cơ khí Kwang Kim cũng nhấn mạnh rằng ứng dụng của nghiên cứu robot mềm này có thể mang lại lợi ích xã hội rộng lớn hơn nhiều ngoài phạm vi hải cẩu.

Việc sử dụng dữ liệu quét y tế để tạo ra các mô hình vật lý chính xác là một bước tiến lớn so với các phương pháp đo đạc thủ công truyền thống. Trong lĩnh vực y học tái tạo, các nhà khoa học đã nghiên cứu việc in các cấu trúc mô tế bào nhân tạo. Đối với hải cẩu, mô hình xương chậu in 3D này không chỉ là công cụ đào tạo mà còn là nền tảng để phát triển các quy trình hoặc bộ phận cấy ghép mới, có khả năng cải thiện cuộc sống của cả con người và động vật. Sự chính xác đạt được cho phép các bác sĩ phẫu thuật mô phỏng và lên kế hoạch trước cho các ca mổ phức tạp, giảm thiểu rủi ro và rút ngắn thời gian trong phòng mổ.