Tạo ghép bộ phận điện tử sinh học

Cập nhật: 14:29 GMT - thứ hai, 16 tháng 4, 2012
Bấm vào hình các bộ phận cơ thể để tìm hiểu thêm
  • Não
  • Tụy
  • Tai
  • Tim
  • Mắt
  • Da
  • Chân
  • Cánh tay
  • Công nghệ luôn gắng sức để phù hợp với sự tinh tế đáng kinh ngạc của cơ thể con người. Ngày nay, các vật liệu điện tử và vật liệu công nghệ cao đang thay thế toàn bộ các chi và các cơ quan kết hợp giữa máy và người.

    Cuối năm nay, một nhóm nghiên cứu sẽ làm thử mắt ghép sinh học ở Anh Quốc để giúp phục hồi thị lực cho một người mù. Đây sẽ là lần đầu tiên ngành y học có bước ngoặt lớn như vậy trong lĩnh vực có thể kéo dài sự sống ra nhiều năm và giúp người mất các bộ phận cơ thể có động tác gần như tự nhiên sau khi lắp ghép.

    BBC Tiếng Việt tìm hiểu lĩnh vực tạo ghép bộ phận điện tử sinh học cho người. Chúng tôi sẽ nhìn vào các phát kiến mới nhất.

  • Não

    Có thể trợ giúp được

    Brain infographic
    1. Máy điện nhỏ tạo ra các xung điện đều đặn
    2. Xung điện chạy theo dây vào não
    3. Tụ điện trong não tạo ra đợt kích hoạt

    Não là bộ phận cơ thể phức tạp nhất ở con người. Bất cứ lỗi gì trong não, từ mất trí nhớ đến trầm cảm hoặc vỡ mạch máu đều gây ra hậu quả khôn lường.

    Nhưng việc kích hoạt các vùng nhỏ trong não có thể giúp bệnh nhân. Hàng nghìn người bị Parkinson thể nhẹ đã đỡ hẳn các cơn co giật, xơ cứng động tác hay cử động bớt chậm đi nhờ cách điều trị này. Một cuộc phẫu thuật 48 nghìn USD có thể đưa các tụ điện vào trong não và giúp cho người đang dùng xe lăn dùng chân đi lại được.

    Nghiên cứu với chuột tập trung vào cách thay thế những bộ phận bị hư trong não bằng vi mạch.

  • Tụy

    Thử nghiệm lâm sàng

    Pancreas infographic
    1. 1. Cảm ứng phát hiện lượng đường trong máu
    2. 2. Thông tin được chuyển tới máy vi tính để tính liều lượng insulin
    3. 3. Insulin được bơm vào máu

    Không kiểm soát được lượng đường trong máu có hậu quả chết người và đây là một thách thức hàng trăm ngàn người bị bệnh tiểu đường Dạng 1 đang phải đối mặt. Tụy của họ không thể sản xuất insulin, một hóc môn tối quan trọng kiểm soát đường trong máu.

    Các thử nghiệm lâm sàng tại Đại học Tổng hợp Cambridge với phụ nữ đang mang thai bị bệnh tiểu đường cho thấy tụy nhân tạo có thể giúp kiểm soát lượng đường trong thời gian mang thai. Nó có thể cứu sống mẹ và cải thiện sức khỏe của con.

    Tụy nhân tạo sử dụng cảm ứng để giám sát liên tục lượng đường trong máu. Thông tin này được chuyển tới một chương trình máy tính để tính liều insulin cần thiết và rồi lượng insulin đó sẽ được bơm vào mạch máu.

  • Tai

    Được dùng rộng rãi

    Skin graphic

    Ốc tai cấy ghép - là một trong những bộ phận cơ sinh học được sử dụng phổ biến nhất. Nó giúp đem lại phần nào thính giác của hàng chục ngàn người trên khắp thế giới.

    Âm thanh tạo ra các rung động trong tai và chúng được hàng ngàn sợi lông bé tí cảm nhận ở ốc tai. Những chuyển động rất nhỏ này được chuyển đổi thành các tín hiệu điện và chuyển lên não, nhưng nếu những sợi lông này bị hư hại nó sẽ dẫn tới mất thính giác.

    Ốc tai cấy ghép đưa các tín hiệu điện thẳng tới não. Một vi mạch được gắn bên ngoài, trên đầu sẽ chuyển âm thành thành tin hiệu điện. Những tín hiệu này chuyền xuống một dây mỏng luồn vào trong ốc tai. Các điện cực ở cuối dây đưa tín hiệu trực tiếp tới dây thần kinh thính giác.

    Mỗi cấy ghép tai này tốn khoảng £16.500 (26 ngàn đô) chưa kể chi phí cho phẫu thuật và phục hồi chức năng. Gần đây bệnh nhân được lắp một ốc tai cấy ghép có thể phục hồi thính giác ở cả hai tai.

  • Tim

    Được lắp cho hơn 950 bệnh nhân

    Heart infographic

    Danh sách đợi cấy ghép tim rất dài và một số bệnh nhân qua đời trước khi có được một quả tim phù hợp. Tim nhựa giúp họ kéo dài thời gian - một bệnh nhân sống lâu nhất nhờ tim nhân tạo là ba năm.

    Cả quả tim được thay thế bằng 2 khoang có van đưa máu ra vào. Một chiếc bơm đặt trong túi đeo sau lưng sẽ đẩy máu vào tim theo đường ống dẫn vào cơ thể được đặt bên dưới khung xương sườn. Không khí được bơm theo nhịp vào tim nhân tạo giúp đẩy máu đi khắp cơ thể, cũng giống như khi tim thật đập và chuyền máu.

    Matthew Green là bệnh nhân Anh đầu tiên ra viện với một quả tim nhân tạo - Total Artificial Heart - sau phẫu thuật tại bệnh viên Papworth ở Cambridgeshire vào cuối năm 2011. Tim được Bộ Y tế Anh thực hiện lắp ghép với chi phí khoảng 100.000 bảng Anh (tương đương 160.000 đô la Mỹ). Chuyên gia giải phẫu tim, ông Steven Tsui, giải thích cơ chế hoạt động của tim nhân tạo trong video .

  • Mắt

    Cấy ghép giúp phục hồi thị giác

    Eye infographic

    Trong năm nay, Anh sẽ thực hiện cấy ghép mắt đầu tiên. Một chip nhạy cảm với ánh sáng hy vọng sẽ cho phép bệnh nhân nhìn được bằng con mắt bị hỏng của mình, khác với các phương pháp sử dụng máy ảnh lắp vào hai mắt kính.

    Chip nhạy cảm ánh sáng được gắn dưới võng mạc của mắt. Nó biến ánh sáng thành từng nhịp điện và được gửi tới não. Bệnh nhân sẽ có thể nhận biết ánh sáng rơi xuống bộ phận cấy ghép bé xíu có độ phân giải 1500 pixel dưới dạng các hình ảnh có thể nhận biết được. Bộ phận được cấy ghép này có chi phí là £65.000 (100.000 đô la) chưa kể chi phí phẫu thuận và bảo dưỡng.

    Các thử nghiệm lâm sáng tại Đức đã phục hồi thị giác cho một số bệnh nhân vốn bị mù hoàn toàn do bị bệnh về võng mạc. Họ có thể đọc và nhìn các hình khối cơ bản sau khi được cấy ghép chip này.

    Giáo sư Robert MacLaren, người chủ trì thử nghiệm tại Bệnh viện Mắt Oxford và trường King's College London, giới thiệu chứng minh tác dụng của bộ phận cấy ghép qua video này.

  • Da

    Đang trong quá trình phát triển

    Skin graphic

    Một trong những thách thức lớn nhất về cơ sinh học là làm da nhân tạo - tái tạo khả năng có thể cảm nhận áp lực, nhiệt độ và cảm giác đau đơn là một việc vô cùng khó.

    Giáo sư Ali Javey thuộc Đại học tổng hợp California, Berkeley, đang tìm cách chế "e-skin" một chất liệu "về cơ học có chung các đặc tính giống như da thật". Ông đã đan một mạng lưới phức tạp gồm các bộ cảm ứng điện tử và cảm ứng áp lực được đặt trên một tấm nhựa có thể bẻ cong và co dãn.

    Việc các cảm ứng này gửi dữ liệu tới máy tính có thể đem lại cho robot khái niệm về xúc giác. Mơ ước là sẽ đưa được e-skin vào chân tay nhân tạo. Tuy nhiên ông nói rằng sẽ phải mất nhiều năm nữa trước khi có đủ các tiến bộ về điện tử để đưa thông tin lên não.

  • Chân

    Bắt chước các vận động tự nhiên

    Leg infographic

    Các chất liệu kỹ thuật cao và nhẹ hơn cùng với các tiến bộ về khoa học công nghệ có nghĩa là chân cơ sinh học lặp lại gần như giống hệt các vận động tự nhiên.

    Một trong những loại tinh vi nhất là Genium, được giới thiệu đưa vào sử dụng tại Anh vào cuối năm ngoái.

    Bảy bộ cảm ứng, bao gồm một con quay hồi chuyển và một máy đo gia tốc - giống như kỹ thuật công nghệ được dùng trong chiếc điều khiển từ xa của máy Wii - được dùng để tìm nhận chân trong khoảng không gian ba chiều. Một máy tính gắn liền sẽ vận hành các van thủy lực dùng để điều khiển vận động của chân. Chân có thể phản ứng khác nhau khi đi lùi, khi leo cầu thang và khi đi bộ với các tốc độ khác nhau.

    Giá của chân này, tùy thuộc vào nhu cầu của bệnh nhân, là khoảng £50.000 (80 ngàn đô). Nó bao gồm cả chi phí lắp ghép, bảo hành và các dịch vụ trong tương lai.

    Geoffrey Harding, thuộc Ottobock, công ty đứng đằng sau sáng chế này, giải thích hoạt động của nó qua video.

  • Cánh tay

    Thương tật do chiến tranh thúc đẩy tiến bộ kỹ thuật

    Arm infographic

    Binh lính bị thương đã khiến bùng nổ các nghiên cứu cơ sinh học về chân tay giả. Một đại học tại Mỹ đã chế tạo một trong những cánh tay cơ sinh học hiện đại nhất nhờ tài trợ của quân đội. Tay này cũng khéo léo gần như tay thật và có thể vận động các ngón tay độc lập với nhau.

    Nó phản ứng lại trước vận động của các cơ còn lại trên chi của người sử dụng. Cơ tạo ra các tín hiệu điện nhỏ khi chúng co lại, và những tín hiệu này có thể được phát hiện nhờ các bộ cảm ứng đặt trên bề mặt da. Tay cơ sinh học sử dụng các tín hiệu đó, vì vậy co những cơ khác nhau sẽ tạo ra các vận động cụ thể khác nhau như xòe bàn tay hay nắm bàn tay lại.

    Trong đoạn video ông Michael McLoughlin, thuộc Phòng thí nghiệm Vật lý, trường Đại học Johns Hopkins, giải thích cách thức tay giả Modular Prosthetic Limb (MPL) hoạt động như thế nào, trong khi hạ sĩ thuộc lực lượng Không quân Hoàng gia Anh, Joe Delauriers, tập sử dụng tay nhân tạo.

    Một trong những bước kế tiếp là tìm cách dùng cấy ghép não để điều khiển cánh tay. Công việc đầu tiên với MPL là sử dụng tín hiệu tế bào não để cho phép bệnh nhân vuốt bàn tay người khác bằng tay robot..

BBC © 2014 BBC không chịu trách nhiệm về nội dung các trang bên ngoài.

Trang này hiển thị tốt nhất với phần mềm lướt mạng có mở CSS. Nếu không có chức năng này, hoặc phần mềm cũ, bạn vẫn đọc được nội dung trên trang này nhưng không tận dụng được hết các chức năng. Nếu có thể hãy nghĩ đến chuyện nâng cấp phần mềm hoặc mở CSS lên.