Thu nhỏ cục máu đông: Cứu tinh trong điều trị đột quỵ

Hai nhà khoa học Jeremy Heit và Renee Zhao cùng thực hiện nghiên cứu tại Đại học Stanford. Ảnh: Aaron Kehoe

Các nhà khoa học tại Đại học Stanford (Mỹ) đã phát triển một công nghệ hoàn toàn mới loại bỏ cục máu đông với hiệu quả cao hơn hẳn so với phương pháp hiện tại. Phát minh này hứa hẹn cải thiện đáng kể tỷ lệ thành công trong điều trị đột quỵ, nhồi máu cơ tim, thuyên tắc phổi và các bệnh lý liên quan đến huyết khối.

Tăng gấp đôi hiệu quả

Trong điều trị đột quỵ do thiếu máu cục bộ, khi một cục máu đông chặn dòng oxy lên não, thời gian vàng có thể tính bằng phút. Càng loại bỏ được cục máu sớm và máu sớm lưu thông trở lại, càng nhiều tế bào não được cứu sống và cơ hội phục hồi của bệnh nhân càng cao. Tuy nhiên, công nghệ hiện nay chỉ thành công khoảng 50% trường hợp trong lần lấy cục máu đầu tiên và 15% thất bại hoàn toàn.

Trước thực tế này, nhóm nghiên cứu Đại học Standford đã phát triển một kỹ thuật mới mang tên milli-spinner, có thể cải thiện rõ rệt tỷ lệ thành công trong điều trị đột quỵ. Theo công bố trên tạp chí Nature, nhóm đã thử nghiệm ở cả mô hình dòng chảy và nghiên cứu trên động vật. Kết quả cho thấy thiết bị milli-spinner vượt trội đáng kể so với các phương pháp hiện có, mở ra một hướng tiếp cận mới nhanh chóng, dễ dàng và loại bỏ cục máu đông hoàn toàn.

PGS Jeremy Heit - đồng tác giả nghiên cứu, Trưởng khoa Chẩn đoán hình ảnh thần kinh và Can thiệp thần kinh tại Đại học Stanford, chia sẻ, trong hầu hết các trường hợp, công nghệ mới cho thấy hiệu quả hơn gấp đôi so với công nghệ hiện tại. Đối với các cục máu cứng đầu, hiện nay chỉ loại bỏ được thành công trong khoảng 11% số lần.

Trong khi đó, phương pháp mới giúp khai thông động mạch ngay từ lần đầu tiên với tỷ lệ 90%. Điều này thật khó tin và đây là một công nghệ mang tính thay đổi lớn, sẽ cải thiện đáng kể khả năng chữa trị bệnh nhân đột quỵ.

Milli-spinner gồm một ống rỗng dài có thể quay nhanh, với một loạt các vây và khe hở gần cục máu đông. Ảnh: Andrew Brodhead

Tận dụng cấu trúc rối của cục máu đông

Cục máu đông được giữ kết cấu nhờ các sợi fibrin, một loại protein dai và dạng sợi, có nhiệm vụ giữ chặt hồng cầu và các vật chất khác thành khối dính chặt. Hiện nay, bác sĩ thường luồn ống thông vào động mạch để hút hoặc kéo cục máu ra bằng lưới kim loại. Nhưng cách này không phải lúc nào cũng hiệu quả và đôi khi làm đứt sợi fibrin, khiến cục máu vỡ ra thành từng mảnh và mắc kẹt ở các vị trí mới, khó tiếp cận hơn.

TS Renee Zhao - Khoa Kỹ thuật Cơ khí của Đại học Stanford và là tác giả chính của bài báo, cho biết: Với công nghệ hiện có, không có cách nào giảm kích thước của cục máu đông. Chúng phụ thuộc vào việc làm biến dạng và phá vỡ cục máu để loại bỏ nó. Điểm độc đáo của milli-spinner là nó tạo lực nén và lực cắt lên toàn bộ khối máu đông, khiến khối máu co lại đáng kể mà không bị vỡ.

Thiết bị milli-spinner cũng được đưa vào mạch qua ống thông, cấu tạo gồm một ống rỗng dài có khả năng quay nhanh, kèm một loạt các vây và khe hẹp để tạo ra lực hút cục bộ gần cục máu đông. Cơ chế hoạt động gồm 2 lực nén và cắt, giúp cuộn các sợi fibrin thành khối cô đặc mà không làm đứt gãy.

Có nhiều nguyên nhân gây ra các cục máu đông. Ảnh minh họa: INT

Co nhỏ còn 5% thể tích ban đầu

Hãy tưởng tượng một nắm bông xơ lỏng (hoặc một mớ tóc dài vón từ bàn chải). Nếu bạn ép nó giữa hai lòng bàn tay (nén) và xoa 2 bàn tay vào nhau theo hình tròn (cắt), các sợi xơ sẽ cuộn lại thành một khối nhỏ hơn, chặt hơn. Milli-spinner thực hiện cơ chế tương tự với sợi fibrin trong cục máu đông, bằng cách hút cục máu để nén nó vào đầu ống và quay nhanh để tạo lực cắt cần thiết.

TS Renee Zhao và đồng nghiệp đã chứng minh rằng thiết bị milli-spinner có thể làm giảm cục máu đông xuống chỉ còn 5% thể tích ban đầu của nó. Quá trình này giúp giải phóng các tế bào hồng cầu, vốn sẽ lưu thông bình thường trong cơ thể khi chúng không còn bị mắc kẹt trong fibrin và khối fibrin nhỏ xíu giờ đây sẽ bị hút vào milli-spinner rồi ra khỏi cơ thể.

Bà Zhao nhận định milli-spinner hoạt động rất tốt, với đủ loại thành phần và kích thước cục máu khác nhau. Ngay cả với những cục máu cứng đầu, giàu fibrin, vốn gần như không thể điều trị bằng công nghệ hiện tại, thiết bị này vẫn xử lý được nhờ cơ chế cơ học đơn giản mà mạnh mẽ này để làm đặc mạng lưới fibrin và làm co khối máu.

Thiết kế ban đầu của milli-spinner là phần mở rộng trong nghiên cứu millirobot của TS Renee Zhao. Đó là những robot tí hon được chế tạo dựa trên kỹ thuật gấp giấy Nhật Bản origami để bơi trong cơ thể nhằm đưa thuốc hoặc hỗ trợ chẩn đoán.

Cấu trúc rỗng xoay với các vây và khe hẹp ban đầu được dự định là cơ chế đẩy, nhưng khi nhóm nghiên cứu nhận ra nó cũng tạo ra lực hút cục bộ, họ quyết định xem liệu nó có thể có những ứng dụng khác hay không.

“Ban đầu chúng tôi chỉ thắc mắc liệu lực hút này có giúp loại bỏ cục máu đông không”, TS Renee Zhao nhớ lại và cho biết thêm: Tuy nhiên, khi thử nghiệm spinner trên một cục máu đông, chúng tôi quan sát thấy màu sắc cục máu thay đổi rõ rệt, từ đỏ sang trắng, cùng với sự giảm thể tích đáng kể. Thành thật mà nói, nó cảm giác như phép thuật. Chúng tôi lúc đó chưa hiểu đầy đủ cơ chế.

Bị hấp dẫn bởi phản ứng bất ngờ và chưa từng thấy của cục máu đông này, nhóm nghiên cứu đã bắt tay vào tìm hiểu cơ chế cơ bản và sau đó đã trải qua hàng trăm lần lặp lại thiết kế để làm cho milli-spinner hiệu quả và hữu ích nhất có thể. Tuy nhiên, họ cũng không quên khả năng đẩy của nó.

TS Renee Zhao đang nghiên cứu công nghệ cắt bỏ huyết khối bằng milli-spinner. Ảnh: Andrew Brodhead/Đại học Stanford

Ứng dụng lâm sàng và tiềm năng đa ngành

TS Renee Zhao cho biết còn nhiều ứng dụng tiềm năng khác cho milli-spinner. Bà và nhóm của mình đã thử nghiệm sử dụng lực hút cục bộ của milli-spinner để thu gom và loại bỏ mảnh vỡ sỏi thận. “Chúng tôi đang khám phá các ứng dụng y sinh khác cho thiết kế milli-spinner và thậm chí cả những khả năng ngoài y học. Có rất nhiều cơ hội thú vị phía trước”, TS Renee Zhao chia sẻ.

Nhận thức rõ tầm ảnh hưởng mà nó có thể tạo ra cho bệnh nhân đột quỵ và những người mắc các bệnh liên quan đến cục máu đông khác, TS Renee Zhao, PGS Jeremy Heit và các đồng nghiệp đang hy vọng milli-spinner sẽ được phê duyệt để sử dụng cho bệnh nhân càng sớm càng tốt.

Các nhà khoa học ở Đại học Stanford đã thành lập một công ty để triển khai thử nghiệm lâm sàng. “Nếu kết quả này được tái hiện ở thử nghiệm lâm sàng, thiết bị có thể cứu sống hàng chục nghìn người mỗi năm và giảm đáng kể khuyết tật lâu dài do đột quỵ gây ra”, PGS Jeremy Heit cho biết.

TS Renee Zhao nhận định: Điều làm công nghệ này thực sự đặc biệt là cơ chế độc đáo của nó để chủ động định hình lại và nén các cục máu đông, thay vì chỉ kéo chúng ra. Chúng tôi đang nỗ lực đưa thiết bị này vào môi trường lâm sàng, nơi nó có thể tăng đáng kể tỷ lệ thành công của các thủ thuật loại bỏ huyết khối và cứu sống bệnh nhân.

Ông Arthur Adam - bác sĩ phẫu thuật thần kinh và chuyên gia về đột quỵ tại Trung tâm Khoa học Y tế Đại học Tennessee (Mỹ), cho biết: Các lĩnh vực cần theo dõi khi thử nghiệm lâm sàng gồm cách mô não của con người bị ảnh hưởng bởi phương pháp loại huyết khối mới, cách các tế bào và mảnh vụn hoạt động sau khi chúng được giải phóng khỏi fibrin bằng milli-spinner. Các thử nghiệm trên người là điều cần thiết và đôi khi chúng cho thấy kết quả rất khác so với những gì chúng ta thấy trong các kết quả ban đầu.

GS Colin Derdeyn từ Đại học Virginia cho rằng, nếu milli-spinner hoạt động tốt ở người, nó sẽ cải thiện tỷ lệ tái thông mạch máu, tần suất chúng ta có thể mở một động mạch bị tắc ở não, tim hoặc phổi. Điều này sẽ dẫn đến kết quả tốt hơn ở những bệnh nhân bị đột quỵ, đau tim và thuyên tắc phổi.

Theo Stanford Report/Fortune

Hải Yến