Dùng bản sao kỹ thuật số của trái tim để điều trị rối loạn nhịp tim nguy hiểm

Rối loạn nhịp tim là một trong những nguyên nhân hàng đầu dẫn đến đột tử - Ảnh: iStock

Mới đây, một nghiên cứu mang tính tiên phong từ Đại học Johns Hopkins (Mỹ) đã mở ra hy vọng mới cho những bệnh nhân mắc chứng nhịp nhanh thất. Đây là một loại rối loạn nhịp tim cực kỳ nguy hiểm, nguyên nhân hàng đầu dẫn đến đột tử do tim, cướp đi sinh mạng của khoảng 300.000 người mỗi năm chỉ riêng tại Mỹ.

Các nhà khoa học đã tạo ra những bản sao ảo của trái tim bị bệnh chính xác đến mức việc thử nghiệm điều trị trên các "bản sao kỹ thuật số" này giúp bác sĩ tìm ra phương án tối ưu để chữa trị cho người thật.

Trị liệu trên "bản sao" trước khi can thiệp người thật

Công nghệ song sinh kỹ thuật số (digital twin) vốn đã được sử dụng lâu đời trong ngành hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp nặng khác. Tuy nhiên, việc đưa công nghệ này vào y học, cụ thể là để điều trị những cơ quan phức tạp như trái tim, là một bước tiến đầy táo bạo.

Giáo sư Natalia Trayanova - kỹ sư y sinh tại Đại học Johns Hopkins - giải quyết bài toán này bằng cách sử dụng kết quả chụp cộng hưởng từ (MRI) nâng cao và các dữ liệu cá nhân khác để xây dựng mô hình 3D tương tác.

Bà Trayanova giải thích rằng đội ngũ y tế sẽ tiến hành điều trị cho "người anh em song sinh" này trước khi chạm vào bệnh nhân. Điều này cho phép các bác sĩ dự đoán cách một cơ quan thực sự phản ứng với các phương pháp điều trị khác nhau.

Qua màn hình máy tính, những luồng điện trong tim hiện lên với đủ sắc màu như xanh lá, vàng, cam, mô tả cách sóng điện di chuyển qua các vùng khỏe mạnh trước khi bị tắc nghẽn tại các mô bị tổn thương.

Hình ảnh sóng điện bị mắc kẹt trong một chuyển động xoáy tròn được ví như sức mạnh của một cơn bão, gây ra tình trạng tim rung lên và không thể bơm máu đi nuôi cơ thể.

Hiệu quả vượt mong đợi từ thử nghiệm lâm sàng

Trong quy trình truyền thống, bác sĩ thường sử dụng phương pháp triệt phá bằng năng lượng sóng có tần số vô tuyến (ablation). Họ luồn các ống thông vào tim để đốt nhóm mô phát tín hiệu sai lệch. Tuy nhiên, phương pháp này thường mang tính "thử và sai", yêu cầu bệnh nhân trải qua quá trình gây mê trong nhiều giờ, khi bác sĩ tìm kiếm vị trí cần tác động.

Với sự hỗ trợ của bản sao kỹ thuật số, các bác sĩ tim mạch tại Johns Hopkins chuyển những mục tiêu cần triệt phá được mô phỏng trên máy tính sang hệ thống bản đồ dẫn đường.

Kết quả sau hơn một năm thử nghiệm trên 10 bệnh nhân đầu tiên cho thấy, có 8 người không còn bị rối loạn nhịp tim, trong khi 2 người còn lại chỉ gặp những cơn ngắn trong quá trình hồi phục.

Tỷ lệ này ấn tượng hơn nhiều so với mức thành công thông thường là 60%. Đặc biệt, hầu hết bệnh nhân đều có thể ngừng sử dụng thuốc chống loạn nhịp sau điều trị.

Mô hình kỹ thuật số mô phỏng trái tim của bệnh nhân mắc chứng nhịp nhanh thất (VT). Dòng điện bị kẹt trong vùng bị tổn thương được thể hiện bằng màu vàng - Ảnh: Đại học Johns Hopkins

Tương lai của y học cá thể hóa

Tiến sĩ Jonathan Chrispin - tác giả chính của nghiên cứu - cho rằng việc nhắm chính xác vào các khu vực quan trọng không chỉ giúp đốt cháy ít mô tim hơn, mà còn có tiềm năng làm cho quy trình phẫu thuật ngắn hơn, an toàn và hiệu quả hơn. Điều này giảm bớt gánh nặng tâm lý và thể chất cho bệnh nhân, đồng thời hạn chế việc phải thực hiện các thủ thuật lặp lại nhiều lần.

Mặc dù Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) hiện chỉ mới cho phép thử nghiệm trên quy mô nhỏ, nhưng những tín hiệu lạc quan này góp phần thúc đẩy nghiên cứu rộng hơn tại nhiều bệnh viện khác.

Không chỉ dừng lại ở nhịp nhanh thất, công nghệ song sinh kỹ thuật số đang bắt đầu được thử nghiệm để điều trị rung nhĩ - một loại rối loạn nhịp tim phổ biến hơn - và thậm chí là hỗ trợ trong việc chăm sóc, điều trị ung thư. Đây chính là minh chứng cho thấy sự giao thoa giữa công nghệ số và y khoa đang tạo ra những phép mầu, mang lại cuộc sống khỏe mạnh và bền vững hơn cho cộng đồng.

Ngọc Hạ (theo Science Alert)