Vị Phó Giáo sư và sáng chế "bản sao" hoàn hảo cho trái tim người

Đây là giải pháp đột phá được PGS Đỗ Thanh Nhỏ (Đại học New South Wales, Úc) chia sẻ tại sự kiện Diễn thuyết Truyền cảm hứng: Công nghệ Đột phá tương lai.

Công nghệ này hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới trong việc điều trị căn bệnh gây tử vong hàng đầu thế giới.

Khi trái tim "lỗi nhịp" và gánh nặng toàn cầu

Hệ tuần hoàn là một cỗ máy kỳ diệu của tạo hóa. Trong cuộc đời một người thọ trung bình 70-80 tuổi, trái tim đập khoảng 2 tỷ nhịp và bơm lượng máu đủ để lấp đầy 80 bể bơi tiêu chuẩn Olympic. Tuy nhiên, khi cỗ máy này gặp trục trặc, hậu quả thường vô cùng nặng nề.

Theo số liệu được PGS Đỗ Thanh Nhỏ đưa ra, bệnh tim mạch hiện là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn cầu, cướp đi sinh mạng của hơn 20,5 triệu người mỗi năm. Dự báo đến năm 2050, con số người mắc bệnh tim mạch sẽ tăng 109% so với năm 2025, lên mức 729,5 triệu người.

Tại Việt Nam, bệnh tim mạch cũng chiếm xấp xỉ 33% tổng số ca tử vong, với khoảng 1,6 triệu người đang sống chung với bệnh suy tim.

Những bệnh lý như cục máu đông gây vỡ động mạch, bệnh van tim hay nhồi máu cơ tim diễn tiến rất nhanh. Suy tim, xơ cứng tim thường là những giai đoạn cuối đầy đau đớn.

Thách thức từ những thiết bị hỗ trợ hiện tại

Hiện nay, y học thế giới đã có những bước tiến trong việc can thiệp tim mạch như sử dụng ống thông can thiệp van hai lá (TMVI) hay thiết bị hỗ trợ tâm thất trái (LVADs) để duy trì sự sống. Tuy nhiên, PGS Đỗ Thanh Nhỏ chỉ ra rằng các giải pháp này vẫn còn nhiều hạn chế lớn.

Ví dụ, với bệnh hở van hai lá, gần 68,5% bệnh nhân không thể sử dụng phương pháp TMVI do thiết bị khó thích ứng với cơ thể hoặc gây rò rỉ máu.

Đối với bệnh nhân suy tim, dù thiết bị LVADs (như dòng HeartMate 3 hiện đại nhất với hơn 42.000 ca cấy ghép trên thế giới) giúp bơm máu hỗ trợ, nhưng vẫn có tới 43% bệnh nhân gặp biến chứng suy tâm thất phải do chức năng hai tâm thất không khớp nhau.

Đáng chú ý, tại Việt Nam, việc tiếp cận các thiết bị tối tân như HeartMate 3 còn rất hạn chế do chi phí và kỹ thuật, mới chỉ ghi nhận một ca được sử dụng. Điều này đặt ra câu hỏi lớn: Làm sao để tìm ra giải pháp an toàn hơn, phù hợp với thể trạng riêng biệt của từng người bệnh?

Bước đột phá từ công nghệ mô phỏng

Để giải quyết bài toán trên, PGS Đỗ Thanh Nhỏ và các cộng sự đã phát triển công nghệ "trái tim nhân tạo mềm có nhịp đập". Điểm đặc biệt của công nghệ này là khả năng cá thể hóa.

Thay vì một thiết bị cứng nhắc sản xuất hàng loạt, quy trình này sử dụng công nghệ quét và MRI để thu thập dữ liệu hình ảnh trái tim của chính bệnh nhân, sau đó tạo ra một mô hình 3D bằng vật liệu mềm. Trái tim robot này có thể tái hiện chính xác chuyển động, áp suất và dòng máu hệt như trái tim thật của người bệnh đó.

Công nghệ này mang lại những ứng dụng mang tính cách mạng như giúp bác sĩ xác định bệnh nhân nào phù hợp với phương pháp điều trị nào; đồng thời bác sĩ có thể thực hiện các ca mổ thử nghiệm trên trái tim robot để lường trước rủi ro, từ đó nâng cao tỷ lệ thành công khi phẫu thuật thật.

Cuối cùng, đây là nền tảng để kiểm tra các thiết bị tim mạch mới (như van tim, máy trợ tim) xem có tương thích hay không mà không cần can thiệp ngay lên cơ thể người.

Hiện tại, công nghệ này đã được ứng dụng để mô phỏng chuyển động, theo dõi hoạt động và thử nghiệm lâm sàng cho các bệnh tim khác nhau.

Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ cũng đã có những phê duyệt liên quan đến việc sử dụng các nền tảng công nghệ mới để điều chỉnh và xử lý bệnh lý van tim hay suy tim.

Tầm nhìn tương lai

Về lộ trình phát triển, PGS Đỗ Thanh Nhỏ chia sẻ hai mục tiêu rõ ràng. Trong ngắn hạn, nhóm nghiên cứu tập trung hoàn thiện các "trái tim robot mềm" hoạt động bên ngoài cơ thể phục vụ công tác chẩn đoán, đào tạo và diễn tập y khoa.

Về dài hạn, tham vọng của dự án là sản xuất được những trái tim bằng vật liệu mềm có khả năng cấy ghép và thay thế hoàn toàn tim người.

"Ghép tim là giải pháp phổ biến hiện nay nhưng nguồn tạng hiến tặng luôn khan hiếm, khiến nhiều bệnh nhân phải chờ đợi trong vô vọng. Một trái tim nhân tạo mềm, tương thích sinh học sẽ là giải pháp cứu cánh cho vấn đề này", PGS Nhỏ nhấn mạnh.

Tại phiên thảo luận, trả lời câu hỏi về chi phí và thách thức từ phóng viên, PGS Đỗ Thanh Nhỏ cho biết để hiện thực hóa giấc mơ này cần sự phối hợp liên ngành chặt chẽ giữa y học, công nghệ vật liệu, robot và chẩn đoán hình ảnh.

Một trong những khó khăn lớn nhất hiện nay là chất lượng dữ liệu hình ảnh y tế đôi khi chưa đủ hoàn hảo để tái tạo mô hình hoạt động phức tạp bên trong tim. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của công nghệ in 3D và vật liệu phổ biến, nhóm nghiên cứu đang hướng tới việc tối ưu hóa chi phí để công nghệ này có thể tiếp cận được với đông đảo bệnh nhân, đặc biệt là tại các quốc gia đang phát triển như Việt Nam.

"Cùng nhau, chúng ta có thể định hình lại cách hiểu, điều trị các bệnh tim mạch và lấy lại hy vọng cho từng nhịp đập trái tim", PGS Đỗ Thanh Nhỏ bày tỏ hy vọng.

Tuần lễ Khoa học Công nghệ VinFuture 2025 diễn ra từ ngày 2/12 đến 6/12 tại Hà Nội.