Tiến sĩ người Việt chế tạo thành công “bản sao” hoàn hảo của tim người, đánh dấu bước tiến lớn trong y học thế giới

Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ cùng các cộng sự tại Đại học New South Wales, Australia, đã phát triển một trái tim nhân tạo mô phỏng tâm thất trái. Trái tim này có thể sao chép các thông số của cả tim khỏe mạnh lẫn tim bệnh nhân mắc các bệnh tim mạch, chẳng hạn như suy tim.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Robotics, một trong những tạp chí hàng đầu thế giới về lĩnh vực robot. Nhóm cũng đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho công nghệ này.

Mục tiêu của công nghệ trái tim nhân tạo là hỗ trợ bác sĩ trong việc chẩn đoán và điều trị cho bệnh nhân cần cấy ghép van tim, những người cần sử dụng bơm tim nhân tạo trong thời gian chờ đợi tim hiến tặng, hoặc sau khi trải qua phẫu thuật tim.

Trong một cuộc phỏng vấn từ Australia, Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ, 39 tuổi, Giám đốc Phòng thí nghiệm Robot Y tế và là người đứng đầu dự án, chia sẻ rằng ý tưởng này đã hình thành từ năm 2021, khi anh làm việc tại một số bệnh viện ở Sydney.

Tại đây, các bác sĩ tim mạch rất lo ngại về việc nhiều bệnh nhân gặp phải biến chứng sau khi sử dụng van tim và bơm tim nhân tạo. Với mong muốn mang đến những giải pháp an toàn hơn cho bệnh nhân, Tiến sĩ Nhỏ và nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Robot Y tế đã quyết tâm phát triển trái tim nhân tạo bằng công nghệ robot mềm.

Nhóm nghiên cứu bắt đầu phát triển trái tim nhân tạo bằng cách tái tạo cấu trúc cơ tim. Họ đã chụp cắt lớp một trái tim người thật, sau đó sử dụng phần mềm 3D để xác định cách sắp xếp của các sợi cơ ở các lớp khác nhau. Tiếp theo, nhóm đã áp dụng các sợi cơ nhân tạo và sắp xếp chúng chính xác theo hình dạng và góc độ của các sợi cơ trong trái tim thật. Việc lựa chọn loại cơ nhân tạo và cấu trúc đa lớp đã giúp tạo ra một mạng lưới cơ tim dày đặc, gần giống nhất với trái tim tự nhiên.

Tiến sĩ Nhỏ cho biết, tâm thất trái là buồng bơm chính và phức tạp nhất của tim, hoạt động nhờ vào sự sắp xếp liên tục của các sợi cơ tim với nhiều lớp và góc khác nhau. Nếu có thể tái tạo hoạt động của tâm thất trái, việc phát triển tâm thất phải và các tâm nhĩ sẽ trở nên dễ dàng hơn.

Theo nhóm nghiên cứu, 2 cơ chế quan trọng nhất của trái tim nhân tạo là khả năng tái tạo các thông số liên quan đến đặc tính cơ học (biomechanics) và các thông số liên quan đến động lực học của dòng chảy và huyết áp trong tim (hemodynamics).

Ban đầu, nhóm gặp khó khăn trong việc tái tạo nhiều lớp cơ tim chồng lên nhau và điều chỉnh để sao chép chính xác hình dáng của tim người. Sau nhiều lần thử nghiệm, họ đã thành công trong việc thiết kế một tâm thất trái với ba lớp cơ tim: ngoại tâm mạc, cơ tim và nội tâm mạc. Nhờ cấu trúc gần giống với tim thật, nhóm đã tạo ra các chuyển động sinh học ba chiều, độ co bóp, áp suất máu và dòng chảy gần giống với trái tim người.

"Đến nay, chưa có trái tim nhân tạo nào trên thế giới có khả năng tái tạo các thông số như trái tim người. Một nhóm nghiên cứu ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cũng đang phát triển công nghệ trái tim nhân tạo, nhưng họ vẫn chưa thành công trong việc tái hiện các thông số của tim người", Tiến sĩ Nhỏ cho biết.

PGS.TS Phan Hoàng Phương từ Trường Kỹ thuật Cơ khí và Chế tạo, Đại học New South Wales, khẳng định: "Đây là trái tim robot mềm đầu tiên trên thế giới có khả năng tái tạo các yếu tố cơ sinh học và huyết động học giống như tim người".

Nhóm nghiên cứu hiện đang mở rộng dự án và tích hợp thêm các cơ quan bên trong tim như van tim, động mạch chủ, các tâm thất và cơ nhú. Để thử nghiệm tính khả thi, nhóm đã sử dụng trái tim mới để đánh giá các hệ thống máy bơm tim cho người mắc suy tim và các cơ cấu mổ ống thông mềm (catheters). Mục đích là hỗ trợ các phẫu thuật tim nội soi ít xâm lấn nhằm sửa chữa van tim và thực hiện các thủ thuật liên quan đến tim mạch.

Kết quả cho thấy trái tim nhân tạo còn có khả năng dự đoán các biến chứng có thể xảy ra với các thiết bị hỗ trợ tim như bơm tim hỗ trợ tâm thất trái (LVAD) và máy bơm tim bóng đối xung trong động mạch chủ (IABP), nhằm tăng cường lưu lượng máu và giảm gánh nặng cho tim trong các trường hợp suy tim hoặc sau phẫu thuật.

Giáo sư Nigel Lovell, trưởng khoa tại Trường Cao học Kỹ thuật Y sinh và Giám đốc Viện Công nghệ sức khỏe Tyree IHealthE, nhấn mạnh rằng tính hữu ích của công trình này nằm ở khả năng tái tạo chính xác chuyển động, áp suất máu và dòng chảy của máu ở cả người khỏe mạnh lẫn người bệnh. Điều này cung cấp thông tin lâm sàng quan trọng cho những ai đang phát triển thiết bị y tế mới và các thủ thuật phẫu thuật trong giai đoạn đầu, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào thử nghiệm trên động vật cũng như các chi phí tài chính và vấn đề đạo đức liên quan.

Thiết bị này không chỉ hỗ trợ các bác sĩ trong việc đánh giá tác động của các can thiệp tim mạch như cấy ghép van hoặc máy bơm tim trước khi bệnh nhân trải qua phẫu thuật mà còn có thể được sử dụng để nghiên cứu các cơ chế bệnh lý của một số bệnh tim mạch và tìm kiếm phương pháp điều trị hiệu quả. "Đây sẽ là một cuộc cách mạng trong lĩnh vực tim mạch", Giáo sư Nigel Lovell nhấn mạnh.

Tiến sĩ Đỗ Thanh Nhỏ, sinh ra tại xã Hiệp Thạnh, huyện Gò Dầu, tỉnh Tây Ninh trong một gia đình làm nông, là một cựu sinh viên Đại học Bách khoa TP.HCM. Năm 2011, anh nhận học bổng toàn phần cho chương trình tiến sĩ chuyên ngành robot mổ tại Trường Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không thuộc Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore.

Sau đó, Tiến sĩ Nhỏ tiếp tục nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học California, Santa Barbara (UCSB), Mỹ. Hiện tại, anh là giảng viên cao cấp (Scientia) tại Đại học New South Wales (UNSW Sydney) và đã thành lập Phòng thí nghiệm Robot y tế.

Với hơn 10 bằng sáng chế quốc tế, Tiến sĩ Nhỏ đang không ngừng tiên phong trong việc phát triển các công nghệ y tế tiên tiến, tập trung vào robot mổ nội soi ít xâm lấn cho tim mạch và ung thư đường tiêu hóa, in 3D sinh học, robot mềm, cơ nhân tạo, vải thông minh, thiết bị trợ tim, thiết bị nâng cao khả năng của con người và phục hồi chức năng cho người tàn tật, cũng như các thiết bị tái tạo cảm xúc.

Tổng hợp

Thanh Lê - nguoiquansat.vn

Theo thitruongtaichinh.kinhtedothi.vn