Khi công nghệ chạm trái tim

PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ (41 tuổi, Giám đốc Phòng thí nghiệm Robot y tế, Đại học New South Wales, Australia) cùng các cộng sự đã phát triển thành công “trái tim robot mềm” - với cấu trúc và chuyển động gần giống như trái tim người. Nghiên cứu mở ra hướng đi tiềm năng cho ngành tim mạch và là hy vọng cho người bệnh suy tim trên toàn cầu.

Chế tạo trái tim robot mềm

“Trái tim con người, đặc biệt là tâm thất trái, là bộ phận phức tạp nhất của hệ tim mạch. Phần lớn bệnh lý tim nghiêm trọng xuất hiện tại vị trí này”, từ Australia, PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ chia sẻ câu chuyện của trái tim robot mềm. Lần đầu tiên, một trái tim nhân tạo có đủ 3 lớp cơ tim, với cấu trúc và chuyển động xoắn, co bóp, huyết động gần giống với tim tự nhiên nhất, đã ra đời. Nghiên cứu gây ấn tượng với giới khoa học khi được công bố trên Tạp chí Science Robotics vào năm 2024. Cuối năm 2025, câu chuyện truyền cảm hứng mạnh mẽ đến cộng đồng trong nước tại Tuần lễ khoa học - Công nghệ VinFuture 2025.

PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ và trái tim robot mềm. Ảnh: NVCC

Khởi đầu là sinh viên lớp kỹ sư tài năng tại Trường Đại học Bách khoa TPHCM, PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ được đào tạo về kỹ thuật, đặc biệt là thiết kế cơ khí và kỹ thuật chế tạo. Trong quá trình học tập và làm nghiên cứu, từ lĩnh vực robot phẫu thuật tại Singapore cho đến khi xây dựng phòng thí nghiệm tại Australia, anh có cơ duyên gắn bó với các bệnh viện. Những tháng ngày đó, nhà khoa học quê ở Tây Ninh này chứng kiến nỗi trăn trở của các bác sĩ khi người bệnh sử dụng van tim nhân tạo và bơm tim gặp biến chứng. Anh cũng nhìn thấy sự vô vọng của người bệnh đang mòn mỏi trông ngóng cơ hội được ghép tim. Tình cảnh ấy cũng diễn ra tương tự với những người bệnh suy tim giai đoạn cuối nơi quê nhà.

Thực tế, mỗi năm bệnh tim mạch cướp đi hơn 20,5 triệu sinh mạng trên toàn cầu, riêng Việt Nam ghi nhận hơn 200.000 trường hợp. Ước tính 1,6 triệu người Việt đang phải sống chung với bệnh suy tim ở nhiều mức độ. Để kéo dài sự sống, người bệnh suy tim giai đoạn cuối phụ thuộc vào thuốc men hoặc các thiết bị hỗ trợ, trong đó có máy bơm tâm thất trái (LVAD) - một thiết bị hiện đại nhưng giá đắt. Khoảng 43% trường hợp sau cấy ghép LVAD đối mặt với biến chứng suy thất phải, dẫn đến cả hai tâm thất đều bị suy với tỷ lệ tử vong rất cao. Tình cảnh này có thể được cải thiện nếu bác sĩ có phương tiện hỗ trợ giúp kiểm tra, dự báo rủi ro trước khi cấy ghép thiết bị sửa chữa trái tim. PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ băn khoăn: “Một người làm kỹ thuật có thể đóng góp được điều gì thiết thực hơn cho người bệnh?”.

Bắt tay vào tìm lời giải, anh và cộng sự nghiên cứu, phát triển trái tim robot mềm, khởi đầu từ tâm thất trái - bộ phận phức tạp nhất. Một khi tái tạo thành công hoạt động của tâm thất trái, việc mở rộng sang các buồng tim khác sẽ nằm trong tầm tay. Nhóm chụp cắt lớp trái tim thật, sử dụng mô hình 3D để xác định chính xác hướng và góc của các sợi cơ tim ở 3 lớp, sau đó tái tạo cấu trúc này bằng các sợi cơ nhân tạo.

Đáng chú ý, sợi cơ nhân tạo cũng là sản phẩm do nhóm phát triển vài năm trước. Với vật liệu có tính đàn hồi cao như vậy, trái tim nhân tạo có thể mô phỏng được chuyển động xoắn, co bóp và dòng máu. Tuy nhiên, việc tái tạo các lớp cơ tim gặp không ít khó khăn, thậm chí là thất bại. Sau thời gian lao động miệt mài, PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ và cộng sự đã tạo ra một trái tim nhân tạo với cấu trúc và chuyển động gần như trái tim thật.

Với khả năng tái tạo trạng thái bệnh lý tim mạch, trái tim nhân tạo như một giải pháp “diễn tập” giúp bác sĩ dự đoán kết quả trước khi can thiệp. Xa hơn, mô hình này tạo thuận lợi cho việc nghiên cứu và thử nghiệm các phương pháp điều trị bệnh tim mạch (trước nay chủ yếu dựa trên mô hình động vật).

“Trí tuệ nhân tạo và công nghệ chẩn đoán hình ảnh đang hỗ trợ rất hiệu quả cho quá trình hoàn thiện, tối ưu tim robot mềm. Để công nghệ này có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn, chúng tôi cần thêm vài năm nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng, nhằm đảm bảo tính an toàn, độ tin cậy cũng như hiệu quả cho người bệnh. Giấc mơ của tôi trong ngắn hạn là đưa mô hình tim robot mềm thay thế trái tim hiến tặng, giúp người bệnh chờ ghép tim được sống”, PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ chia sẻ.

Định hướng “làm chủ, đồng phát triển công nghệ”

Những trải nghiệm trong hành trình nghiên cứu ở nhiều quốc gia khiến PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ tin rằng, công nghệ chỉ thực sự có ý nghĩa khi “chạm” đến người bệnh. Từ định hướng nghiên cứu đơn thuần phát triển công nghệ, anh chuyển dần sang tìm kiếm các giải pháp điều trị có ý nghĩa lâm sàng. Trong hành trình ấy, anh đặc biệt quan tâm đến các hệ thống robot phẫu thuật nội soi ít xâm lấn cho ung thư đường tiêu hóa, tiết niệu, các robot mềm linh hoạt cho điều trị đột quỵ, các thiết bị hỗ trợ tim mạch (bao gồm tim nhân tạo).

Anh cũng say mê nghiên cứu các nền tảng robot phẫu thuật ít xâm lấn hơn, dễ đào tạo và dễ mở rộng, thay vì những hệ thống quá phức tạp và giá tiền đắt. Vì như thế, khả năng tiếp cận của người bệnh sẽ dễ dàng hơn.

Tại Việt Nam, theo xu thế toàn cầu, phẫu thuật robot đang được ứng dụng trong ung thư tiêu hóa, tiết niệu, thậm chí phẫu thuật não. Khả năng tiếp nhận công nghệ y tế của các bác sĩ Việt đã được chứng minh. Nhiều thầy thuốc “mang chuông đi đánh xứ người”, xuất ngoại để chuyển giao kỹ thuật mổ robot cho đồng nghiệp quốc tế.

Điều khiến PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ trăn trở là các hệ thống robot phẫu thuật hiện có giá rất đắt, được thiết kế cho bối cảnh y tế của các nước phát triển. Hiện nay, Việt Nam đang nhập khẩu nguyên khối hệ thống này nên đa số người bệnh gặp rào cản lớn về chi phí.

Anh đề xuất, Việt Nam nên khuyến khích các mô hình hợp tác giữa bệnh viện - trường đại học - doanh nghiệp công nghệ, từng bước nội địa hóa, điều chỉnh và phát triển các hệ thống robot y tế phù hợp hơn với điều kiện trong nước. Tức là, chuyển từ tư duy “mua công nghệ” sang tư duy “làm chủ và đồng phát triển công nghệ”. Bên cạnh đó, robot phẫu thuật đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa lâm sàng, kỹ thuật, điều khiển, trí tuệ nhân tạo, vật liệu, hình ảnh, quản lý y tế. Cuối cùng, cơ chế thử nghiệm, triển khai lâm sàng và nguồn tài trợ cho nghiên cứu trong nước cần được cải thiện

PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ cho rằng, việc xây dựng các trung tâm thí điểm cho công nghệ y tế mới sẽ giúp rút ngắn đáng kể con đường đưa nghiên cứu đến với người bệnh. Nhà khoa học này tin tưởng: “Việt Nam hoàn toàn có thể trở thành nơi đồng sáng tạo các công nghệ y tế tiên tiến, điều quan trọng là làm chủ được công nghệ y tế và đưa nó vào môi trường y tế một cách bền vững”.

Đến nay, 12 bằng sáng chế của PGS-TS Đỗ Thanh Nhỏ đều xuất phát từ những vấn đề cụ thể liên quan đến thực tiễn lâm sàng. Trong đó, trái tim nhân tạo và robot mềm (có khả năng in vật liệu sinh học trong cơ thể và hỗ trợ phẫu thuật nội soi) là 2 công trình tâm đắc hơn cả; không chỉ vì độ phức tạp về mặt kỹ thuật, mà đây là những công trình in đậm tinh thần nghiên cứu mà nhà khoa học 41 tuổi theo đuổi: công nghệ phụng sự con người, dẫn dắt bằng lòng nhân ái và mang lại cơ hội sống cho người bệnh.