Hệ thống liên kết hoạt động người máy - cơ thể

TS. Tyler Clites, thuộc Đại học Michigan (Mỹ) muốn xây dựng nên các bộ phận cơ thể giả và sáng tạo ra một giao diện thần kinh giữa người máy và con người để cả hai cùng làm việc ăn khớp với nhau. Để đạt được điều này cần phải có một cách tiếp cận mới đối với phẫu thuật cắt cụt. Trong khi phẫu thuật truyền thống đã làm gián đoạn “cảm nhận” của cơ thể thì cách tiếp cận mới lại bảo tồn cảm nhận này.

TS. Tyler Clites đã nghĩ ra một chiến lược 2 hướng: 1) Bảo tồn mối quan hệ các cơ bắp thông qua các mô sinh học và đóng vai trò hoạt động như những cái ròng rọc để khi các mô tương tác thì chúng sẽ liên kết lại với nhau. 2) Ứng dụng một hệ thống người máy nhằm đo hoạt động điện trong các cơ được nhắm mục tiêu, đồng thời sử dụng dữ liệu để diễn giải ý định của người đeo chi giả.

Ví dụ như khi ai đó có chân phải đi cắt cụt, cố gắng đeo thiết bị chi giả vào chân, hệ thống điều khiển sẽ tiếp nhận các hoạt động điện từ cơ của bệnh nhân và truyền trực tiếp đến ngón chân theo một hướng dự định và không kém phần quan trọng, với một lực cực kỳ chính xác. Về bản chất, người đeo chi giả sẽ kiểm soát làm thế nào mà thiết bị có thể chuyển động theo ý nghĩ và giao diện thần kinh sẽ cho phép người sử dụng cảm giác chi giả đang di chuyển như thể nó là một phần chân sinh học bình thường.
 

Mô phỏng chân nhân tạo của TS. Tyler Clites của Đại học Michigan (Hoa Kỳ).

Những bệnh nhân đầu tiên

Jim Ewing, một kỹ sư 55 tuổi đến từ New Hampshire (Mỹ) đã gặp một tai nạn chấn thương do leo núi vào cuối năm 2014. Trong khi phần lớn các xương gãy của Ewing đã được chữa lành theo thời gian thì xương sên trong mắt cá chân trái của ông đã khiến bệnh nhân chịu cảnh đau đớn suốt nhiều năm. Đến mức Ewing nghĩ đến việc cắt cụt chân là tốt nhất để tránh tổn thương sâu thêm. Tuy nhiên, Ewing đã được tiếp cận công nghệ mới, không những phẫu thuật cắt cụt chi thành công mà bộ phận chi giả còn có thể được kiểm soát bằng não, giúp ông có thể hoạt động bình thường. Ewing là bệnh nhân đầu tiên được ứng dụng thành công từ công nghệ chi giả này.

Vào tháng 7/2016, ca phẫu thuật đã được thực hiện dưới bàn tay của BS. Matthew Carty - cố vấn và cộng tác viên của TS. Tyler Clites. Một tháng sau phẫu thuật, Ewing đã có thể leo núi. Kể từ đó, hơn 13 bệnh nhân đã phẫu thuật chi thành công. Dự kiến cuộc thử nghiệm lâm sàng sẽ mang lại niềm vui cho khoảng 20 bệnh nhân vào năm 2021 và cung cấp đủ dữ liệu nhằm thúc đẩy áp dụng lâm sàng ở quy mô rộng hơn.
 

TS. Tyler Clites trong phòng thí nghiệm khoa học của mình.

BS. Paulinder Rai, Giám đốc Y khoa của Chương trình cắt cụt chi tại Trung tâm Điều trị và Điều dưỡng phục hồi Lynbrook (New York) và cũng là bác sĩ chăm sóc vết thương tại Trung tâm Y khoa Mercy về y tế điều trị và chữa lành vết thương (Rockville Centre, New York) cho biết, thành công của TS. Tyler Clites đã giải quyết vấn đề lớn nhất, hóc búa nhất trong thế giới chi giả.

Sau thành công này, một câu hỏi đặt ra là, liệu biện pháp mới này có hiệu quả khi áp dụng với các phần chi cắt cụt cao hơn, nơi có sự phối hợp phức tạp đáng kể hơn đối với chuyển động cơ bắp khi chơi đùa, hoặc như chi trên (cánh tay). Tham vọng của TS. Tyler Clites luôn lớn và anh không cho rằng mình không thể bỏ cuộc với những sự cố tai nạn bất ngờ. TS. Tyler Clites cho rằng các phần chi trên là một thách thức mới, bởi cánh tay thường yếu hơn chân, nhưng chúng lại đặc biệt khéo léo, vì vậy phẫu thuật chi trên đòi hỏi rất phức tạp, do đó chúng ta cần phải nghiên cứu xem nó hoạt động như thế nào và sẽ có hướng đi mới trong lĩnh vực này.