Kỹ thuật số và AI: Công cụ hữu ích quản lý bệnh tim mạch trong tương lai

Nghe tim bằng ống nghe kỹ thuật số

Ống nghe kỹ thuật số được xem là thiết bị mới, có thể đáp ứng tốt yêu cầu khám bệnh tim thế kỷ 21. Một trong ống nghe kỹ thuật số nổi tiếng nhất trên thị trường hiện nay là Clinicloud và EKO Core. Cả hai đều có thiết kế nhỏ gọn, đơn giản, di động và thông minh, cho phép bệnh nhân và bác sĩ đo được nhịp tim và ghi lại âm thanh của tim và phổi, lưu tự động vào ứng dụng. Do kết hợp công nghệ hồng ngoại thế hệ mới, kết nối Bluetooth, nên mọi dữ liệu có thể truyền từ xa tới cho bác sĩ lâm sàng để so sánh và phục vụ cho công tác điều trị. Ngoài ra, các loại ống nghe kỹ thuật số này có thể đọc được nhiệt độ mà không cần phải tiếp xúc với da. Sự khác biệt giữa hai tiện ích là, Eko Core có thể hoạt động ở chế độ analog, nghĩa là, như một ống nghe truyền thống lại kiêm cả chức năng kỹ thuật số thông minh.

Một công ty của Úc, M3DICINE còn đi xa hơn, hợp tác với Viện Công nghệ Massachussett (MIT), Mayo Clinic phát triển thành công một hệ thống ống nghe thông minh nhân tạo. Hệ thống này có thể phân tích âm thanh của tim và phổi để tạo ra một chữ ký sinh trắc học cá nhân duy nhất, gắn thẻ cho từng mẫu trong thời gian thực, giúp bác sĩ hiểu tốt hơn về bệnh nhân. Tương lai, khoa học còn tích hợp cả trí tuệ nhân tạo (AI) vào trong ống nghe để thu thập thông tin ẩn từ mắt và tai của con người, cũng như dự đoán các mối nguy hiểm tiềm ẩn. Gần đây, một hình xăm điện tử do Đại học Illinois (UoI) Mỹ phát minh gắn trên cổ có lại thể “nghe” được những tiếng động cực nhỏ trong cơ thể,  kể cả âm thanh của tim, cơ bắp và đường tiêu hóa, giúp bác sĩ biết được cơ thể con người khỏe hay đang đối mặt với bệnh tật, nhất là bệnh về tim mạch, đường hô hấp.

Thiết bị như LOCAeart của MOCAcare có thể đo được nhịp tim, ôxy máu và theo dõi tốc độ nhịp đập.

Dùng thiết bị số để ghi lại nhịp tim và huyết áp

Tim của con người được ví là nhà máy điện cỡ nhỏ, đập chừng 100.000 nhịp mỗi ngày, trung bình 60-100 lần và bơm 5-6 lít máu/ phút. Vì nó không phải là cỗ máy robot đơn điệu, nên tình trạng huyết áp cao hay thấp vẫn còn tồn tại. Tuy nhiên, nếu các số đo huyết áp vượt nhịp hoặc quá ngưỡng bình thường thì nguy cơ mắc bệnh tim mạch là điều khó tránh.

Mặc dù máy đo huyết áp hiện rất phổ biến, nhưng lại không thể ghi lại nhịp tim bất thường. Nhờ khoa học phát triển, cả hai vấn đề trên có thể giải quyết bằng công nghệ y tế kỹ thuật số. Mạch đập và nhịp tim là những dấu hiệu quan trọng có thể đo được bằng tất cả các loại máy luyện tập thể thao và thiết bị đeo, như Fitbit hay Wahoo, Garmin hoặc Polar. Ngoài ra còn có những thiết bị như LOCAeart của MOCAcare (Mỹ) có thể đo được nhịp tim, ôxy máu và theo dõi tốc độ nhịp đập. Một công ty của Hàn Quốc, hãng Smartsound Corporation mới đây còn cho ra đời thiết bị Skeeper, bỏ túi gọn nhẹ, giúp bác sĩ nghe nhịp tim với mức độ chính xác hơn cả ống nghe, đồng thời còn phân tích nhịp đập mỗi phút cũng như phát hiện các bất thường của người mắc chứng rối loạn nhịp tim. Mới đây, hãng Omron của Nhật Bản còn trình làng đồng hồ thông minh Omron Heartguide tại CES 2018. Nó có thể thực hiện các phép đo cấp y tế vào ban đêm để kiểm tra tăng huyết áp và phát hiện nguy cơ đột quỵ khi ngủ. Công ty Biobeat của Israel cũng phát triển thành công một hệ thống tương tự, Biobeat mang trên người có thể theo dõi huyết áp liên tục và đo nhịp tim, độ bão hòa máu, thể tích đột quỵ...

Sử dụng AI để đo mảng bám thành động mạch

Theo một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Nature Biomedical Engineering, các nhà nghiên cứu của Google có thể dự đoán được các yếu tố nguy cơ tim mạch dựa trên phép định lượng hình ảnh võng mạc nhờ AI. Trước đây, khoa học có thể xác định các yếu tố nguy cơ như tuổi tác, giới tính, thói quen hút thuốc, huyết áp và các biến cố tim bằng cách nhìn vào mắt, nhưng nay nhờ vào kỹ thuật Xquang dựa trên AI do hãng Zebra phát triển, kèm theo thuật toán tính toán mức độ canxi mạch vành, các bác sĩ có thể dự đoán khả năng mắc bệnh động mạch vành từ quét CT ngực không tương phản.

AI không chỉ giúp theo dõi liên tục và ngăn ngừa sự tiến triển của bệnh tim, mà còn có thể hỗ trợ chẩn đoán hình ảnh tim hoặc lựa chọn trị liệu. Ví dụ, Cardioexplorer là xét nghiệm dựa trên AI, giúp phát hiện các mảng bám, mỡ tích tụ trong động mạch tim với độ chính xác cao hơn so với quy trình chuẩn. Phần mềm Cardiac MR Suite của hãng Arterys cho phép các bác sĩ quan sát được tim của bệnh nhân ở chế độ 4D, bằng cách mã hóa màu sắc của dòng máu trong tim theo thời gian thực.

Việc hiển thị hình ảnh y tế càng gần với thực tế càng tốt, điều này hiện đang trở thành hiện thực nhờ thủ thuật sinh đôi kỹ thuật số - Digital twin (sinh đôi kỹ thuật số là một bản sao kỹ thuật số của một thực thể vật lý sống hoặc không sống. Bằng cách kết nối thế giới vật lý và thế giới ảo, dữ liệu được truyền liền mạch cho phép thực thể ảo tồn tại đồng thời với thực thể vật lý). Điều này có thể hiểu, việc tập hợp càng nhiều dữ liệu và mô phỏng càng chính xác thì việc trị liệu hoặc đưa thuốc vào tim trước khi can thiệp thực tế càng hiệu quả. Ví dụ, hãng Siemens Healthineers hiện đang nghiên cứu các thuật toán tạo ra các mô hình kỹ thuật số của tim dựa trên hình ảnh MR và các phép đo ECG. Công ty ExactCure của Pháp cũng vừa cho ra đời một digital twin ngay trên điện thoại thông minh của bệnh nhân và mô phỏng phản ứng thuốc đã được cá thể hóa.

Tham khảo thêm thông tin tại bài viết: Hoạt động thể lực với người mắc bệnh tim mạch - Phần 1