Thiết bị y tế kích thước hạt giống điều trị đau mãn tính không cần phẫu thuật

Đau mãn tính và các rối loạn vận động từ lâu đòi hỏi các phương án can thiệp phức tạp như dùng thuốc dài ngày hoặc phẫu thuật cấy ghép thiết bị kích thích thần kinh. Những cách làm này thường mang theo rủi ro phẫu thuật và thời gian hồi phục kéo dài cho người bệnh. Để giải quyết bài toán đó, các nhà khoa học tại Đại học New York Abu Dhabi phối hợp cùng Cleveland Clinic Abu Dhabi đã phát triển một thiết bị y tế siêu nhỏ, có kích thước tương đương một hạt giống, được thiết kế để đưa vào cơ thể qua đường tiêm thông thường mà không cần phẫu thuật, dây nối hay pin rườm rà. [1]

Vượt qua rào cản của phẫu thuật thần kinh truyền thống

Các phương pháp điều trị kích thích thần kinh hiện nay thường đòi hỏi quy trình phẫu thuật xâm lấn để đặt các thiết bị điện cực vào sâu bên trong cơ thể. Quy trình này không chỉ tạo ra áp lực tâm lý và thể chất cho người bệnh mà còn kéo theo các nguy cơ biến chứng tiềm ẩn trong và sau phẫu thuật. Việc tìm kiếm một giải pháp đơn giản hơn, ít xâm lấn hơn nhưng vẫn duy trì được độ chính xác cao trong việc kiểm soát hoạt động thần kinh là mục tiêu theo đuổi của nhiều nhóm nghiên cứu y sinh. [1]

Nhóm nghiên cứu do Phó giáo sư kỹ thuật sinh học Khalil Ramadi dẫn dắt tại NYU Abu Dhabi đã tiếp cận vấn đề từ một góc nhìn hoàn toàn mới. Bằng cách thu nhỏ thiết bị xuống kích thước của một hạt giống nhỏ, họ tạo ra một phương thức đưa công nghệ điều trị đến gần vị trí dây thần kinh mục tiêu chỉ thông qua một mũi tiêm tiêu chuẩn, qua đó giảm thiểu đáng kể tổn thương mô và giúp quá trình tiếp cận liệu pháp trở nên dễ dàng hơn. [1]

Cơ chế hoạt động của thiết bị kích thước hạt giống

Sau khi được đưa vào cơ thể qua đường tiêm, thiết bị sẽ được định vị nằm ở vị trí sát cạnh một bó dây thần kinh cụ thể cần can thiệp. Từ vị trí này, thiết bị phát ra các tín hiệu điện được kiểm soát một cách vô cùng cẩn thận nhằm mục đích thay đổi hoặc điều hòa hoạt động của dây thần kinh đó, giúp quản lý các tình trạng hoạt động thần kinh bất thường. [1]

Điểm đặc biệt của thiết bị này là nó hoạt động hoàn toàn độc lập với các cấu trúc dây cáp phức tạp hay nguồn pin cồng kềnh thường thấy ở các thế hệ máy cấy ghép cũ. Sự vắng mặt của pin và dây dẫn giúp loại bỏ những hạn chế về tuổi thọ nguồn điện bên trong cơ thể cũng như nguy cơ đứt gãy dây cáp sinh học theo thời gian. [1]

Cấp nguồn không dây và điều khiển linh hoạt

Một trong những thách thức lớn nhất của các thiết bị cấy ghép siêu nhỏ là làm sao cung cấp đủ năng lượng hoạt động mà không làm tăng kích thước của chúng. Giải pháp mà nhóm nghiên cứu áp dụng là sử dụng nguồn năng lượng được cung cấp hoàn toàn không dây từ bên ngoài cơ thể, truyền trực tiếp vào thiết bị nằm sâu bên trong. [1]

Nhờ cơ chế cấp nguồn không dây này, các bác sĩ hoặc thậm chí chính người bệnh có thể dễ dàng thực hiện việc điều chỉnh mức độ kích thích điện ngay trong thời gian thực. Khả năng lập trình linh hoạt này cho phép hệ thống cung cấp các thông số tín hiệu phù hợp nhất với nhu cầu y tế cá nhân hóa của từng bệnh nhân, nâng cao tính hiệu quả trong quá trình kiểm soát triệu chứng. [1]

Định vị chính xác qua các kỹ thuật hình ảnh y tế quen thuộc

Việc đưa một vật thể có kích thước bằng hạt giống vào sâu bên trong cơ thể đòi hỏi độ chính xác cao về mặt không gian để đảm bảo thiết bị nằm đúng vị trí thần kinh mục tiêu. Để giải quyết bài toán này, nhóm phát triển đã thiết kế công nghệ sao cho các bác sĩ có thể dễ dàng định vị và theo dõi nó thông qua những kỹ thuật hình ảnh y tế quen thuộc trong bệnh viện. [1]

Cụ thể, các phương pháp như siêu âm và chụp cắt lớp vi tính (CT) đóng vai trò như những công cụ dẫn đường đắc lực. Chúng không chỉ giúp hướng dẫn vị trí đặt thiết bị chính xác trước khi can thiệp mà còn cho phép đội ngũ y tế kiểm tra lại vị trí của thiết bị sau khi thủ thuật hoàn tất. [1]

Kết quả thử nghiệm ban đầu và bước đi tiếp theo

Trước khi tiến đến các ứng dụng lâm sàng rộng rãi, công nghệ này đã trải qua các thử nghiệm tiền lâm sàng và thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Kết quả ghi nhận cho thấy thiết bị thu nhỏ này có khả năng cung cấp các xung kích thích thần kinh chính xác, đồng thời duy trì hiệu suất hoạt động ổn định ngay cả trong các điều kiện được thiết kế mô phỏng mô hình sử dụng thực tế. [1]

Nhóm nghiên cứu cũng chứng minh thành công khả năng kích hoạt dây thần kinh trong cơ thể sống (in vivo). Dù đây là một bước tiến đầy hứa hẹn giúp thu hẹp khoảng cách giữa các liệu pháp không xâm lấn và thiết bị cấy ghép truyền thống, các nhà khoa học cũng lưu ý rằng hiệu quả giảm đau mãn tính hay cải thiện rối loạn vận động trên bệnh nhân người thật vẫn chưa được thiết lập chính thức và cần thêm thời gian nghiên cứu sâu hơn. [1]