Giấc mơ về trái tim nhân tạo mềm của tiến sĩ người Việt

“Trái tim nhân tạo mềm có nhịp đập” được thiết kế riêng cho từng bệnh nhân, có thể tái hiện chính xác chuyển động, áp suất và dòng máu của một trái tim thật giúp nâng cao đáng kể độ an toàn và tỷ lệ thành công trong việc điều trị bệnh tim mạch.

Thực tiễn dẫn đường cho nghiên cứu

Mở đầu bài diễn thuyết, PGS.TS Đỗ Thanh Nhỏ chia sẻ về vai trò của hệ tuần hoàn là cơ quan kì diệu giúp duy trì sự sống. Trái tim mỗi người có thể đập 2,5 đến 3 tỷ nhịp trong đời một người thọ trung bình 70-80 tuổi. Trái tim giúp con người tuần hoàn máu đến gần 200 triệu lít, tương đương có thể làm đầy hơn 80 bể bơi tiêu chuẩn Olympic.

Nếu trái tim mắc bệnh thì sẽ ra sao? Cục máu đông khiến vỡ động mạch, đột quỵ, mô máu chết đi. Hoặc bệnh về van tim, bệnh nhồi máu vì tắc nghẽn cơ tim. Các bệnh này xảy ra rất nhanh và suy tim, sơ cứng tim… là giai đoạn cuối của bệnh tim mạch.

Tim mạch hiện là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn cầu, hơn 20,5 triệu người và dự đoán sẽ tăng lên 729,5 triệu người (tương đương tăng 109%) mắc bệnh tim mạch năm 2050 so với 2025. Tại Việt Nam hiện nay, khoảng 33% trong số ca tử vong, 1,6 triệu người đang sống với suy tim và xu hướng tăng, điều trị bằng cách nào?

Hiện tại, các can thiệp phẫu thuật phức tạp bằng các thiết bị tim mạch đang đóng vai trò trung tâm trong việc điều trị những bệnh lý này. Tuy nhiên việc lựa chọn bệnh nhân vẫn thường dựa trên hình ảnh tĩnh, tiền sử y khoa hoặc mô phỏng - những phương pháp thiếu phản hồi động và cảm nhận xúc giác, dẫn đến việc đánh giá sai lệch, lập kế hoạch điều trị chưa tối ưu và nguy cơ biến chứng sau phẫu thuật. Điều này khiến cho việc đánh giá thiếu độ chính xác, phác đồ điều trị lập ra chưa được tối ưu và làm tăng nguy cơ biến chứng hậu phẫu thuật.

PGS.TS Đỗ Thanh Nhỏ và các cộng sự đã nghiên cứu và đặt câu hỏi về việc liệu có thể tạo ra trái tim bên ngoài cơ thể sống không? Những “trái tim robot mềm” thông minh và an toàn hơn sẽ góp phần giảm gánh nặng bệnh tim mạch toàn cầu.

Hi vọng cho người bệnh

Chứng kiến những bệnh nhân không đủ điều kiện thực hiện các phẫu thuật tim hoặc việc chờ các trái tim để ghép cũng là câu chuyện khó khăn khi tỉ lệ phù hợp rất nhỏ, các nhà khoa học trăn trở về phương pháp nào để hỗ trợ những bệnh nhân này. Đâu là giải pháp tốt nhất để xử lý những bài toán thực tiễn này?

Hiện 24 triệu ca hở van hai lá trên toàn cầu có tới 2/3 là bệnh về van tim. Hiện tiến bộ y học có thể can thiệp van hai lá thông qua ống thông TMVI hỗ trợ tâm thất trái để bơm máu cho tim. Nhưng thiết bị đưa vào trong cơ thể con người sẽ khó đoán được việc chúng có thích ứng với cơ thể hay không? Liệu thể trạng bệnh nhân có phù hợp để sử dụng phương pháp sử dụng can thiệp van hai lá có ống thông hay không và cũng có thể có những biến chứng như rò rỉ máu quanh van. Gần 68,5% bệnh nhân qua sàng lọc không sử dụng được phương pháp TMVI.

Với căn bệnh suy tim, gần 64 triệu người mắc căn bệnh này trên toàn cầu thì gần 50% là HFrEF (Suy tim có phân suất tống máu giảm -Heart Failure with reduced Ejection Fraction). Giải pháp tốt nhất là sử dụng phương pháp cấy hỗ trợ tâm thất trái LVADs, duy trì bơm máu và giữ sự sống cho bệnh nhân. Nhưng 43% bệnh nhân lại bị suy tâm thất phải, chức năng không được khớp với nhau và thất bại khiến bệnh nhân không thể kéo dài. Rất khó để xác định 100% liệu bệnh nhân có phù hợp với phương pháp với về cấy hỗ trợ tâm thất trái hay không?

Phát hiện sớm những nguy cơ biến chứng ở những bệnh nhân khi cấy thiết bị hỗ trợ tâm thất trái này như thế nào? Thách thức về lâm sàng hiện nay khoa học về y học phải đương đầu là gì? Bên cạnh đó vẫn có những bệnh nhân không thể phù hợp để cấy hoặc dùng những thiết bị đó.

Từ những thiếu hụt về công cụ hỗ trợ và thiết bị đáng tin cậy cho bác sĩ, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Đỗ Thanh Nhỏ đi tìm câu trả lời bằng giải pháp thay vì được cấy vào cơ thể người có thể có biến chứng hoặc không phù hợp với thể trạng của bệnh nhân thì có thể tạo ra những thiết bị bên ngoài cơ thể giúp cho sự sống ?

Trái tim tự nhiên được coi là hệ thống sợi cơ phức tạp nhất trong tự nhiên. Nhóm nghiên cứu đang nghiên cứu về trái tim nhân tạo mềm mô phỏng chuyển động của trái tim bình thường, siêu âm theo trục dài ngắn.

Trong tương lai, TS gốc Việt và các cộng sự mong muốn có thể xây dựng mô hình tim robot mềm với thử nghiệm lâm sàng thông minh hơn và có khả năng xác định chính xác nguy cơ về biến chứng và các thiết bị tim mạch cấy vào trước khi chúng được đặt trong người của bệnh nhân.

Hiện một số khó khăn nhóm nghiên cứu đang phải đối mặt là đã có công nghệ nhưng hình ảnh thiết bị y tế chưa hoàn hảo để thu dữ liệu chính xác và khó bắt được mô hình hoạt động trong tim bệnh nhân. Dữ liệu chưa đủ chất lượng là một khó khăn lớn.

“Trong dài hạn, chúng tôi sẽ phát triển trái tim robot nhân tạo hoàn toàn bằng vật liệu mềm để sẵn sàng thay thế được tim người để có thể tăng tỉ lệ sống cho những bệnh nhân mắc các bệnh về tim mạch” – PGS.TS Đỗ Thanh Nhỏ cho biết.

Để có thể hoàn thành ước mơ này, nhà khoa học này chỉ ra cần sự phối hợp mạnh mẽ trong nghiên cứu cũng như sự phát triển vượt bậc của ngành y học, trí tuệ nhân tạo, khoa học vật liệu… để cùng nghiên cứu và phát triển. Trong đó, mô hình 3D sử dụng vật liệu phổ biến, công nghệ sử dụng MRI, SCAN để mô tả trái tim người sau đó tạo mô hình tim 3D nên dự kiến với sự phối hợp liên ngành cùng chung tay thử nghiệm trái tim mềm nhân tạo với chi phí hợp lý để đông đảo người dân có thể tiếp cận công nghệ này.