Các nhà khoa học đang phát triển thiết bị đeo trong tai có khả năng ghi nhận âm thanh bên trong cơ thể để phát hiện sớm các bệnh thoái hóa thần kinh trước khi triệu chứng rõ rệt xuất hiện.

Trước khi những dấu hiệu điển hình của bệnh Parkinson như run tay hay cứng cơ xuất hiện, cơ thể thực tế đã phát ra nhiều tín hiệu bất thường tinh vi hơn. Người bệnh có thể thay đổi cách phát âm, gặp khó khăn khi nói, hô hấp hoặc nuốt.

Ở bệnh Alzheimer, các dấu hiệu sớm cũng có thể xuất hiện dưới dạng giảm vốn từ vựng, lặp lại từ ngữ hoặc suy giảm khả năng giao tiếp trước khi tình trạng mất trí nhớ trở nên rõ rệt. Tuy nhiên, phần lớn trường hợp hiện nay chỉ được chẩn đoán khi các triệu chứng đã tiến triển đủ nghiêm trọng để dễ dàng nhận thấy.

Theo các chuyên gia, việc phát hiện sớm Alzheimer và Parkinson có vai trò rất quan trọng trong quá trình điều trị. Một số phương pháp can thiệp cho hiệu quả tốt hơn nhiều nếu được áp dụng từ giai đoạn đầu của bệnh.

Tuy nhiên, các dấu hiệu sớm thường không rõ ràng và khác nhau giữa từng người, trong khi nhiều phương pháp lâm sàng hiện nay vẫn chủ yếu dựa vào việc quan sát các biểu hiện rõ rệt ở giai đoạn muộn. Điều này khiến việc chẩn đoán sớm gặp nhiều khó khăn.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Trường Cao đẳng Công nghệ ÉTS ở Canada đang phát triển công nghệ sử dụng cảm biến đeo trong tai nhằm theo dõi liên tục các tín hiệu sức khỏe sinh lý và hành vi của cơ thể.

Mục tiêu là phát triển các công cụ giám sát sức khỏe không xâm lấn, mang tính cá nhân hóa và có khả năng phát hiện sớm các bệnh thoái hóa thần kinh. Theo nhóm nghiên cứu, thiết bị đeo thông minh cho phép thu thập lượng dữ liệu lớn hơn nhiều so với các phương pháp quan sát lâm sàng truyền thống. Nhờ cảm biến và các thuật toán AI, hệ thống có thể phát hiện những thay đổi rất nhỏ liên quan đến chức năng nhận thức và cảm xúc theo thời gian thực. Điều này có thể giúp bác sĩ đánh giá tình trạng bệnh chính xác hơn và hỗ trợ theo dõi bệnh nhân hiệu quả hơn.

Nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm một hướng tiếp cận mới: phân tích các âm thanh tự nhiên phát ra từ bên trong cơ thể. Khi tai được bịt kín bởi thiết bị đeo, nhiều âm thanh bên trong cơ thể như nhịp tim, hơi thở, tiếng nuốt, giọng nói và thậm chí cả chớp mắt sẽ được khuếch đại ở tần số thấp. Hiện tượng này được gọi là “hiệu ứng bít tắc”. Sau đó sử dụng microphone siêu nhỏ để ghi lại những tín hiệu này. Theo họ, nhiều tín hiệu sinh học đã thay đổi từ giai đoạn rất sớm của bệnh thoái hóa thần kinh nhưng thường quá nhỏ để phát hiện bằng các phương pháp khám lâm sàng thông thường.

Ví dụ, ở bệnh Parkinson, nhịp hô hấp hoặc sự phối hợp giữa hô hấp và động tác nuốt có thể thay đổi từ sớm. Trong khi đó, ở bệnh Alzheimer, các chuyển động mắt (đặc biệt là sự di chuyển mắt đột ngột) cũng có thể phản ánh quá trình tiến triển của bệnh.

Thiết bị nghiên cứu này gồm một tai nghe tích hợp hai microphone và một loa siêu nhỏ. Microphone bên trong ống tai có nhiệm vụ ghi nhận âm thanh phát ra từ cơ thể, còn microphone bên ngoài giúp thu âm thanh từ môi trường nhằm giảm cảm giác khó chịu do hiệu bít tắc âm gây ra.

Một trong những thách thức lớn nhất của công nghệ này là tách riêng các tín hiệu cơ thể vốn xuất hiện cùng lúc. Chẳng hạn, một người có thể vừa nói chuyện vừa tạo ra nhịp tim và âm thanh hô hấp trong cùng thời điểm.

Để xử lý vấn đề này, nhóm nghiên cứu đang ứng dụng học máy và các thuật toán tách nguồn âm thanh nhằm phân tích chính xác từng tín hiệu riêng biệt. Ngoài ra, còn kết hợp công nghệ bổ trợ như cảm biến nhịp tim quang học (PPG) để theo dõi biến thiên lưu lượng máu và ghi nhận nhịp tim cũng như trạng thái cảm xúc của người dùng.

Photoplethysmography (PPG) là một công nghệ quang học, dùng để đo những thay đổi nhỏ của mạch máu. Khi dùng ánh sáng chiếu lên vùng da và theo dõi lượng ánh sáng hấp thụ trở lại, cảm biến sẽ phân tích sự thay đổi của lưu lượng máu chảy qua. Từ đó đo lường và phân tích kết quả đầu ra như nhịp tim, số nhịp tim trong một khoảng thời gian đều được ghi lại.

Các nhà khoa học cho biết họ đã chứng minh được khả năng phát hiện trạng thái căng thẳng thông qua tín hiệu tim ghi nhận bằng microphone trong tai, đặc biệt trong điều kiện ít tiếng ồn và ít chuyển động. Phương pháp này đặc biệt hữu ích với những người suy giảm nhận thức, vốn thường gặp khó khăn khi nghe hiểu trong môi trường ồn ào.

Hiện nhóm nghiên cứu đang triển khai hai nghiên cứu lâm sàng riêng biệt. Một nghiên cứu tập trung vào bệnh nhân Parkinson và người chăm sóc, trong khi nghiên cứu còn lại thu thập dữ liệu từ người khỏe mạnh, bệnh nhân Alzheimer và người suy giảm nhận thức nhẹ. Họ tin rằng trong tương lai gần, các thuật toán AI có thể xác định liệu một người đã xuất hiện dấu hiệu bệnh thoái hóa thần kinh hay chưa, ngay cả khi chưa có triệu chứng rõ rệt.

Về lâu dài, công nghệ này được kỳ vọng sẽ mở ra hướng tiếp cận mới trong chẩn đoán sớm Alzheimer và Parkinson, giúp can thiệp nhanh hơn, chính xác hơn và nâng cao hiệu quả điều trị.

Đ.T.V (NASTIS), theo https://medicalxpress.com/