Có thể đi lại trong vòng 1 ngày
Michel Roccati bị liệt, không đi được sau tai nạn xe máy năm 2017 khiến anh chấn thương tủy sống hoàn toàn. Nhưng nhờ một thiết bị điện cực cấy vào tủy sống, Roccati có thể làm những điều tưởng chừng đơn giản một lần nữa.
Theo kênh CNN, Roccati (Italy) có thể đứng ở quán bar uống rượu với bạn bè, tắm mà không cần ghế và thậm chí đi dạo quanh thị trấn bằng xe tập đi.
Roccati là một trong ba nam giới độ tuổi từ 29 đến 41 tham gia thử nghiệm lâm sàng STIMO do Tiến sĩ Jocelyne Bloch tại Bệnh viện Đại học Lausanne và Grégoire Courtine thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ dẫn đầu. Kết quả của nghiên cứu mới đây đã được công bố trên tạp chí Nature Medicine.
Theo đó, ba người đàn ông này, bị liệt sau tai nạn xe đạp, đã có thể đi những bước đầu tiên trong vòng một ngày sau khi thiết bị được cấy ghép.
Trong những tháng tiếp theo, họ có thể tham gia vào các hoạt động thể chất nâng cao hơn, sử dụng thiết bị được điều khiển từ xa được thiết kế riêng cho từng bệnh nhân và dựa trên các thuật toán trí tuệ nhân tạo. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature.
Những người tham gia được cấy 16 thiết bị điện cực vào khoang ngoài màng cứng - một khu vực giữa các đốt sống và màng tủy sống. Các điện cực nhận dòng điện từ máy tạo nhịp tim được cấy dưới da bụng.
Tất cả các bệnh nhân trong thử nghiệm đều mất hoàn toàn khả năng tự vận động ở khu vực dưới vùng chấn thương. Hai người bị mất cảm giác hoàn toàn. Nhưng với các thiết bị tại chỗ, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng máy tính bảng để khởi tạo các chuỗi xung điện, được gửi đến các điện cực ngoài màng cứng thông qua máy tạo nhịp tim, để kích hoạt các cơ của những người tham gia.
Đây là nghiên cứu đầu tiên mà tất cả người tham gia có thể tự bước đi chỉ một ngày sau khi phẫu thuật.
“Trong vòng một ngày, các chương trình kích thích hoạt động cụ thể đã cho phép ba người này đứng, đi bộ, đạp xe, bơi và điều khiển chuyển động của thân. Phục hồi chức năng thần kinh là trung gian cải thiện đủ để khôi phục các hoạt động này trong môi trường cộng đồng, mở ra một con đường thực tế để hỗ trợ khả năng vận động hàng ngày… ở những người bị SCI (chấn thương tủy sống)”, bài báo tuyên bố.
Công nghệ mới luôn được kỳ vọng sẽ giúp cho bệnh nhân bại liệt muốn từ bỏ chiếc xe lăn của mình. Trước đó, tạp chí The Lancet Neurology cũng đã công bố thành tựu đột phá của cuộc thử nghiệm kéo dài 2 năm do nhóm chuyên gia thuộc Bệnh viện Grenoble Alpes, Công ty y học Cinatech và Trung tâm nghiên cứu CEA tiến hành. Nhóm này đã cấy 2 thiết bị đặc biệt vào giữa da và não bộ ở một bên đầu của bệnh nhân Thibault, tại thành phố Lyon, Pháp, bị liệt từ vai trở xuống sau khi bị ngã từ ban công cao 12m Thibault.
Những thiết bị này có thể đọc được vùng cảm giác và vận động của vỏ não, sau đó sử dụng thuật toán để giải mã các tín hiệu của vỏ não thành những động tác mà bệnh nhân nghĩ đến. Hệ thống truyền các lệnh của não bộ giúp bộ xương ngoài di chuyển. Trước khi sử dụng hệ thống robot này, Thibault đã mất nhiều tháng tập luyện với những hình ảnh mô phỏng trên máy tính để thuần thục những kỹ năng điều khiển căn bản.
Một số nghiên cứu trước đây sử dụng những thiết bị cấy ghép để kích thích các cơ bắp của người bị liệt hoạt động. Tuy nhiên, công trình khoa học mới công bố là nghiên cứu đầu tiên sử dụng các tín hiệu của não bộ để điều khiển hệ thống robot di chuyển.
Các bác sĩ tham gia thí nghiệm nói rằng sẽ phải mất nhiều năm để chính thức đem thiết bị này đến với các bệnh nhân bại liệt, song nhấn mạnh thành tựu đột phá trên có tiềm năng cải thiện chất lượng cuộc sống của những bệnh nhân kém may mắn.
Sẽ phát triển sản xuất thương mại
Trở lại với ứng dụng AI để trợ giúp người bại liệt, các nhà nghiên cứu đã xem xét kích thích điện tới tủy sống trong ba thập kỷ qua. Nghiên cứu này đã thiết kế lại công nghệ ban đầu được sử dụng để giảm đau nhằm vào các rễ thần kinh cột sống.
Các nghiên cứu trước đây của Đại học Louisville đã chỉ ra rằng những người bị liệt hoàn toàn nhưng vẫn có cảm giác có thể đi lại sau vài tháng phục hồi chức năng thông qua kích thích điện tới tủy sống. Thử nghiệm STIMO cho thấy trong vòng một tuần kể từ khi phẫu thuật, cả ba người tham gia đều có thể tự đi bộ với sự hỗ trợ của một số thiết bị.
Tiến sĩ Nandan Lad, một nhà giải phẫu thần kinh tại Đại học Duke, cho biết công trình nghiên cứu này mang đến lựa chọn điều trị mới cho hàng chục nghìn bệnh nhân bị tổn thương tủy sống và không có lựa chọn khác.
 |
Ảnh minh hoạ - Người bị liệt sẽ không còn phụ thuộc vào xe lăn. |
Nhóm nghiên cứu đã có thể quan sát kết quả ngay lập tức thông qua những thay đổi quan trọng trong cấu trúc và cấy thiết bị điện cực. Hệ điện cực được sử dụng trong thử nghiệm STIMO do Onward Medical sản xuất, rộng hơn và dài hơn so với hệ thường được sử dụng trong các nghiên cứu tương tự. Theo ông Bloch, hệ điện cực mới này cho phép tiếp cận một khu vực rộng hơn của tủy sống để kích thích cả cơ thân và cơ chân.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một thuật toán để đặt hệ điện cực một cách tối ưu, chạy thử nghiệm trong quá trình phẫu thuật để đo hoạt động của cơ sau khi kích thích. Đặt điện cực vào vị trí chính xác là chìa khóa để kích thích các nhóm cơ cần thiết ở chân một cách nhanh chóng.
Tuy nhiên, với thiết bị STIMO, những người bị tổn thương tủy sống hoàn toàn có thể đi lại chỉ khi nhận được kích thích. Trong khi thiết bị tắt, họ sẽ không thể tự di chuyển. Các điện cực có thể không cần thay thế trong suốt cuộc đời, nhưng máy tạo nhịp tim cần được thay thế 9 năm một lần.
Gregoire Courtine và Jocelyne Bloch, lãnh đạo nhóm nghiên cứu, cũng đã giúp thành lập một công ty công nghệ để phát triển sản xuất thương mại thiết bị này. Theo Reuters, họ dự kiến sẽ tiến hành một cuộc thử nghiệm quy mô lớn với sự tham gia của 100 bệnh nhân trong vòng một năm.
Những người bị tổn thương tủy sống hoàn toàn sẽ bị liệt vì các tín hiệu từ não của họ không thể đến được các chi của họ. Hiện chưa có phương pháp nào cho phép chữa lành cột sống, nhưng để giúp những bệnh nhân như vậy, các nhà khoa học đã cố gắng sử dụng các thiết bị cấy ghép kích thích dây thần kinh với sự trợ giúp của điện trường.
Các nhà khoa học Thụy Sĩ đã sửa đổi cách tiếp cận này, sử dụng một vị trí điện cực cụ thể, cho phép các tín hiệu điện nhắm mục tiêu vào các vùng tủy sống rất cụ thể và sau đó phát triển các thuật toán AI để nhanh chóng điều chỉnh các tín hiệu này với các chương trình hoạt động cụ thể, chẳng hạn như đứng lên hoặc đạp xe, tái tạo kích hoạt tự nhiên của các tế bào thần kinh tương ứng.
Các bệnh nhân đã có thể thực hiện các hoạt động cá nhân nhưng cơ của họ vẫn còn yếu do không hoạt động và họ cần được giúp đỡ để chịu sức nặng. Các nhà khoa học cũng cảnh báo rằng những bệnh nhân làm việc với công nghệ của họ không lấy lại được khả năng di chuyển tự nhiên, mặc dù nếu được đào tạo đầy đủ, các cử động của họ có thể trở nên trôi chảy và chính xác hơn.
