Một trong những thử nghiệm lâm sàng đầu tiên sử dụng các mô hình cá thể hóa này cho thấy công nghệ có thể cải thiện việc điều trị chứng nhịp nhanh thất. Đây là loại rối loạn nhịp được xem là khó chữa và là nguyên nhân lớn gây ngừng tim đột ngột. Tình trạng này bị cho là liên quan tới khoảng 300.000 ca tử vong mỗi năm tại Hoa Kỳ.
Nghiên cứu do nhóm nhà khoa học tại Đại học Johns Hopkins thực hiện là bước đi đầu tiên. Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) mới cho phép công nghệ “bản sao số” được dùng để định hướng điều trị cho 10 bệnh nhân và cần những nghiên cứu lớn hơn nhiều để kiểm chứng kết quả.
Hình ảnh 'bản sao số' của trái tim bệnh nhân được mô phỏng. Ảnh: Johns Hopkins.
Dù vậy, kết quả vừa được công bố trên tạp chí y khoa New England Journal of Medicine cho thấy một hướng tiếp cận đáng chú ý. Thay vì dừng ở xét nghiệm, bác sĩ có thể “điều trị thử” trên một phiên bản số của chính nội tạng đó trước khi can thiệp vào cơ thể người bệnh.
Trong y học, những mô hình 3D, gồm cả mô hình vật lý lẫn mô hình trên máy tính, từ lâu đã được dùng để mô phỏng bệnh hoặc luyện tập kỹ thuật điều trị. Tuy nhiên, theo chuyên gia y sinh Natalia Trayanova của Đại học Johns Hopkins, “bản sao số” đúng nghĩa không chỉ là hình ảnh mô phỏng giải phẫu, mà còn có thể dự đoán một cơ quan thật sẽ phản ứng ra sao với các phương pháp điều trị khác nhau.
Nói cách khác, đây không chỉ là một “mô hình để nhìn”, mà là một “mô hình để thử nghiệm”. Từ ảnh chụp cộng hưởng từ (MRI) tiên tiến cùng các dữ liệu khác của từng bệnh nhân, phòng thí nghiệm của bà Trayanova xây dựng các mô hình tương tác nhiều màu sắc, tái hiện cách trái tim hoạt động.
Theo bà, nhóm nghiên cứu sẽ điều trị trên “cơ thể song sinh” trước khi điều trị cho bệnh nhân thật, để xem biện pháp đó có hiệu quả không và liệu có phát sinh thêm vấn đề mới cần xử lý hay không.
Dựa trên màn hình máy tính, những màu như xanh dương, xanh lá, vàng và cam thể hiện cách làn sóng điện di chuyển qua vùng tim khỏe mạnh, trước khi bị mắc kẹt ở khu vực mô tổn thương. Xung điện có thể bị giữ lại trong chuyển động vòng tròn, giống như xoáy của một cơn bão. Chính vòng xoáy này là yếu tố gây rối loạn nhịp.
Điểm quan trọng của công nghệ là nó giúp xác định vùng rối loạn chức năng, nơi làn sóng điện liên tục va vào và quay lại. Khi nhóm nghiên cứu thử đốt điện tim - phương pháp chữa các bệnh rối loạn tim bằng cách sử dụng năng lượng nóng hoặc lạnh để tạo ra những vết sẹo nhỏ trong mô tim, nhắm vào các vùng tim gây ra loạn nhịp - khu vực đó trên mô hình số, họ có thể quan sát liệu vấn đề đã được giải quyết hay chưa, hoặc liệu một dạng rối loạn nhịp khác có xuất hiện, đòi hỏi phải xử lý thêm.
Nếu rối loạn vẫn còn, họ tiếp tục “chạm” vào một điểm khác trên mô hình để thử lại. Nhờ vậy, việc tìm đích điều trị được thực hiện trước trên máy tính thay vì chỉ trong phòng thủ thuật.
Bác sĩ đang thực hiện phẫu thuật tim. Ảnh: Sichuan Scol.
Trái tim co bóp được là nhờ hệ thống điện học bên trong. Hệ thống này tạo ra và dẫn truyền những xung điện, giúp các buồng tim co lại theo đúng trật tự để bơm máu đi khắp cơ thể.
Nếu bị rối loạn, thường gặp nhất là chứng nhịp nhanh thất, sẽ khiến tim có thể đập quá nhanh. Nguyên do là một “sóng điện” trong tim bị chập mạch ở 2 buồng thất. Khi ấy, tâm thất không còn bơm máu hiệu quả ra cơ thể. Trái tim lúc này gần như chỉ “rung” thay vì co bóp bình thường. Các cơ quan khác có thể bị thiếu máu nuôi trong thời gian rất ngắn, khiến nguy cơ diễn tiến nặng tăng mạnh.
Phương pháp điều trị chính hiện nay (đốt điện tim) có mục tiêu chính là phá hủy những vùng mô tim khiến tín hiệu điện tim bị chạy sai đường. Tuy nhiên, việc xác định chính xác điểm cần đốt không đơn giản. Quá trình này phần nào vẫn mang tính thử - sai, khi bệnh nhân phải nằm gây mê trong nhiều giờ để bác sĩ vừa thăm dò vừa xác định vị trí cần can thiệp.
Vì khó xác định đích điều trị ngay từ đầu, nhiều bệnh nhân phải thăm khám dài ngày. Không ít người còn cần cấy máy khử rung tim như một biện pháp dự phòng.
Nhóm nghiên cứu của Đại học Johns Hopkins, dựa trên thử nghiệm trên 10 tình nguyện viên, đã chuyển việc xác định mục tiêu đốt điện tim vào hệ thống mô phỏng, thay vì tự dò tìm. Hơn 1 năm sau điều trị, 8 bệnh nhân không còn xuất hiện rối loạn nhịp. 2 người còn lại chỉ có 1 cơn ngắn duy nhất trong thời gian hồi phục.
Bác sĩ Jonathan Chrispin, tác giả chính của nghiên cứu nhìn nhận, kết quả này tốt hơn tỷ lệ thành công điển hình khoảng 60%. Ngoài rút ngắn thời gian tìm phác đồ điều trị, phương pháp mới giúp đốt ít mô tim hơn, do chỉ nhắm vào những khu vực được cho là thực sự đóng vai trò quyết định.
Dù kết quả ban đầu tích cực, nghiên cứu vẫn dừng ở quy mô nhỏ. Nhóm Johns Hopkins cho biết họ hy vọng sẽ tiếp tục nghiên cứu cách tiếp cận này trong một thử nghiệm lớn hơn với sự tham gia của nhiều bệnh viện khác. Đồng thời, họ cũng đã bắt đầu một thử nghiệm dùng “bản sao số” để điều trị rung nhĩ, một dạng rối loạn nhịp tim phổ biến hơn, thậm chí là điều trị ung thư.
