Cơ thể giả sinh học – Những thành tựu y sinh và robot

“Bionic Body” là thuật ngữ ra đời trong thời gian gần đây nói về những thành tựu liên quan đến lĩnh vực y học và robot. Ngoài chân tay giả, các sản phẩm dưới đây được xem là tiên phong, đã và đang được con người ứng dụng thành công trong cuộc sống.

Mắt

Trong tương lai không xa, những người bị mất thị lực sẽ được hưởng lợi từ công nghệ mới đang được khoa học hoàn tất, giúp "sáng mắt ra" một lần nữa. Cuối tháng 12-2016, có 10 bệnh nhân mù ở Anh đã được phục hồi một phần thị lực nhờ được cấy ghép mắt điện tử. Đây là hệ thống mắt nhân tạo có tên Argus II, cấu trúc gồm một máy quay video mini gắn trên một cặp kính, làm nhiệm vụ gửi hình ảnh không dây tới cho một con chip máy tính gắn trong võng mạc của bệnh nhân, tức miếng vá nhạy sáng ở mặt sau của mắt. Với Argus II, người nhìn có thể phân biệt ánh sáng đen và trắng. Chip gắn dưới võng mạc làm nhiệm vụ chuyển đổi xung điện và truyền lên não, sau đó não người bệnh giải mã ánh sáng hội tụ trong chip công suất 1.500 pixel thành dạng ánh sáng. 

Trong tương lai, những người mất thị lực có thể nhìn thấy ánh sáng nhờ những tiến bộ trong lĩnh vực y sinh và robot.

Những bệnh nhân tham gia thử nghiệm Argus II tại Bệnh viện mắt Moorfields ở London (Anh) cho biết, thị lực của họ được cải thiện, có thể nhặt một cách chính xác đồ vật quen thuộc trong nhà; tránh được xe đi trên đường phố khi đi trên phần đường dành cho người đi bộ. Thậm chí, có người còn đọc được cả chữ số trên đồng hồ hoặc đọc chữ in lớn. Đây là sự khởi đầu thành công của Công ty Second Sight của Mỹ, sử dụng công nghệ nhận dạng khuôn mặt và tầm nhìn 3D kết hợp với các phần mềm có sẵn đã được nâng cấp.

Não

Não là bộ phận phức tạp nhất của cơ thể, nếu bị sự cố sẽ dẫn đến nhiều chứng bệnh nan y, từ suy giảm trí nhớ đến trầm cảm, đột quỵ, thậm chí còn bị tàn phế suốt đời. Gần đây, khoa học đã thành công trong việc can thiệp, điều trị được nhiều bệnh có liên quan về não. Cấy ghép não hiện đang được ứng dụng để giúp người bị liệt đi lại được. Bệnh nhân đầu tiên được hưởng lợi từ thành tựu nói trên là ông Johnny Ray, người Mỹ mắc hội chứng bị khoá trong cơ thể (LIS) không thể giao tiếp. Năm 1998, Đại học Emory ở Atlanta đã cấy điện cực vào não cho Ray, và sau đó có nhiều chuyển biến tích cực, sử dụng suy nghĩ từ não di chuyển con trỏ trên màn hình và chọn ra chữ, cho bệnh nhân giao tiếp với thế giới bên ngoài. Hệ thống cấy ghép này có tên Brain-Computer Interface (giao tiếp não - máy tính), gọi tắt là BCI. Hiện hệ thống này đã được cải tiến đạt tới trình độ cao, giúp sóng não có thể được sử dụng để tạo ra sự di chuyển cơ học.

Năm 2016, các thực khách tại một nhà hàng ở Tubingen, Đức đã tận mắt chứng kiến sự trình diễn của hệ thống BCI trong đời thường. Một số bệnh nhân không kiểm soát được cánh tay hoặc chân phải dùng xe lăn thì nay đã dùng tay kéo được bàn ghế, và sử dụng một cánh tay bionic để chọn bát, thìa nĩa cho bản thân, ăn uống như những người bình thường. Để làm được điều này, người bệnh phải đội mũ mềm gắn 64 điện cực, giúp thu và truyền sóng não đến cho các khu vực kiểm soát các chuyển động của tay. Những sóng não được máy tính trong xe lăn chọn, sau đó chuyển thành các sóng tín hiệu điện và gửi tới găng tay dạng lưới bọc quanh bàn tay bị liệt của người bệnh. Công việc của những người thiểu năng dùng chân tay giả sinh học giống như dàn nhạc, làm việc, điều phối nhịp nhàng nhờ hộp sọ được gắn 64 điện cực mà không ảnh hưởng đến não, không làm tăng nguy cơ viêm nhiễm, rất phù hợp cho nhóm người bị liệt, kể cả những người sau đột quỵ.

Tai 

Tai nhân tạo hay tai giả sinh học là phương pháp cấy ghép ốc tai vào trong cơ thể để giúp người điếc nghe được bình thường. Thông thường, âm thanh tạo ra rung động trong tai và được các nang lông cực nhỏ có trong ốc tai thu lại, chuyển âm thành các tín hiệu điện và đưa lên não nhưng khi các nang lông nhỏ này bị tổn thương sẽ làm cho người ta bị điếc. Cấy ghép ốc tai chính là tạo ra các xung kỹ thuật số và đưa trực tiếp lên não, làm nhiệm vụ thay cho 32.000 tế bào nang lông cực nhỏ trong tai. Trong phiên bản tai bionic, có một microphone lắp phía sau gáy làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện truyền qua dây dẫn nhỏ xíu vào ốc tai. Các điện cực ở một đầu cung cấp tín hiệu trực tiếp tới cho thần kinh thính giác. Mỗi ca phẫu thuật cấy ghép ốc tai giá khoảng 26.000 USD và có thể phục hồi thính lực cho cả hai tai.

Tụy

Không kiểm soát được lượng đường trong máu là thủ phạm gây bệnh tiểu đường, trong đó có tiểu đường tuýp 1. Nguyên nhân gây bệnh tiểu đường tuýp 1 là do tuyến tụy không có khả năng sản xuất insulin, một loại hormone quan trọng đảm nhận chức năng kiểm soát việc sử dụng  đường khi ăn vào một cách hiệu quả. Để khắc phục tình trang trên, các chuyên gia ở Đại học Cambridge (Anh) đã nghiên cứu, cho ra đời một loại tụy nhân tạo để đảm nhận đồng thời cả hai việc là theo dõi lượng đường huyết và bơm ra insulin khi cần, vừa chính xác lại kịp thời so với chính bệnh nhân tự làm lấy, hạn chế nguy cơ hạ đường huyết, nhất là nhóm phụ nữ mang thai cần duy trì lượng đường huyết hợp lý. Tụy nhân tạo sử dụng sensor đặt dưới da bụng, theo dõi lượng đường trong máu và gửi thông tin đến một máy tính, máy tính làm nhiệm vụ tính toán liều insulin thích hợp để nạp vào máu qua bơm đeo gắn ở bụng.  Theo nghiên cứu công bố trên Tạp chí Y học New England cho thấy, tuỵ nhân tạo này có thể kiểm soát insulin hiệu quả trên 25%. Năm 2016, 16 phụ nữ tiểu đường Anh được thử nghiệm dùng tụy nhân tạo này khi mang thai, dự kiến trong 2 năm tới thiết bị sẽ được thử nghiệm tại Anh quy mô lớn trước khi đưa ra thương phẩm đại trà.

Khắc Nam  (Dịch từ Daily Mail - 2/2017)