Thiết bị theo dõi tim mạch AusculPatch

Cá nhân: Đặng Trần Bách

Lĩnh vực Y sinh, hóa sinh

Lượt bình chọn:

Cá nhân:

Integrated Microsystems Laboratory (IML) at the University of New South Wales (UNSW)

Giới thiệu sản phẩm:

Các bệnh lý tim mạch hiện là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu tại Việt Nam, chiếm khoảng 31% tổng số ca tử vong hàng năm, theo số liệu từ Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Là một quốc gia đang phát triển, Việt Nam hiện chưa có đủ cơ sở hạ tầng để phục vụ cho y tế, đặc biệt là tại các vùng nông thôn. Hệ quả là bệnh nhân thường bỏ qua việc chăm sóc phòng ngừa và chỉ đến các cơ sở lâm sàng khi các triệu chứng đã trở nên nghiêm trọng, dẫn đến việc bỏ lỡ thời điểm vàng để can thiệp điều trị. Một tác nhân chính gây ra các bệnh về tim mạch là cao huyết áp. Hiện chỉ có 13,6% bệnh nhân cao huyết áp ở Việt Nam được ghi nhận đang điều trị tại các cơ sở y tế.

Thăm khám bằng ống nghe tim mạch là một trong những phương pháp đạt hiệu quả cao trong chẩn đoán sớm cách bệnh lý về tim. Trong đó, việc phân tích sóng mạch liên tục đóng vai trò quan trọng để đánh giá độ cứng động mạch, vốn là chỉ số chính của tăng huyết áp và bệnh động mạch ngoại biên. Thêm vào đó, kỹ thuật thính chẩn độ trung thực cao có khả năng phát hiện các bất thường bệnh lý như tiếng tim S3 và S4 hoặc các tiếng thổi báo hiệu tình trạng rối loạn chức năng van tim.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi giới thiệu AusculPatch, một thiết bị thính chẩn đeo được không dây với thiết kế ôm khít bề mặt da, tận dụng cấu trúc đơn chip để thu thập toàn diện các thông số tim mạch và hô hấp. Thiết bị tích hợp cơ chế cảm biến âm thanh băng thông rộng mới giúp thu nhận các dấu hiệu sinh tồn với độ chính xác cao. Bằng cách kết hợp cấu trúc linh hoạt, tương thích sinh học với khả năng cảm biến âm thanh đa phương thức mạnh mẽ, AusculPatch thiết lập một nền tảng linh hoạt cho việc giám sát sức khỏe từ xa và liên tục. Cuối cùng, công nghệ này cung cấp một giải pháp có khả năng mở rộng và tiết kiệm chi phí cho việc phát hiện bệnh lý ở giai đoạn sớm, nhằm mục tiêu giảm tỷ lệ nhập viện cấp cứu và bình đẳng hóa việc tiếp cận các chẩn đoán cấp độ lâm sàng tại các vùng kinh tế xã hội còn khó khăn.

Tính sáng tạo và đổi mới:

Hiện nay, các thiết bị đeo thông minh đã được phổ biến và theo dõi được các chỉ số cơ thể với độ chính xác nhất định. Mặc dù vậy, các thiết bị thu âm thanh tim mạch thường gặp khó khăn trong việc theo dõi và ghi lại tín hiệu liên tục do dễ bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn môi trường và băng thông tần số hạn chế. Để khắc phục những hạn chế này, chúng tôi đã phát triển AusculPatch: một thiết bị đeo không dây, ứng dụng công nghệ mới về cảm biến âm thanh do chính nhóm phát triển.

Các cảm biến microphone thông thường có băng thông từ 30Hz trở lên (thường là 30Hz đến 20kHz), nghĩa là các cảm biến này không nhạy với các âm thanh có tần số dưới 30Hz - âm thanh tim mạch thông thường từ 15Hz đến 200Hz, một số bệnh lý về van tim biểu hiện chủ yếu qua âm thanh 15Hz đến 40Hz. Vì vậy cảm biến thông thường có thể bỏ qua các âm thanh quan trọng của tim mạch. Cảm biến của chúng tôi phát triển (tạm gọi, CPT) có băng thông từ 0.2Hz đến 10kHz, hoàn toàn vượt trội so với cảm biến microphone thông thường ở dải tần số thấp. CPT có thể ghi lại các tín hiệu như: (1)nhịp thở, ở khoảng 0,2 Hz, (2)mạch đập ở động mạch cổ tay, dươi 10 Hz và (3)âm thanh tim mạch, 20Hz trở đi.

CPT được phát triển dựa trên nguyên lý cảm ứng áp suất âm thanh, nhờ đó có khả năng chống nhiễu âm thanh môi trường vượt trội so với cảm biến microphone thông thường. Các đo lường chỉ ra rằng, tín hiệu âm thanh ghi lại từ CPT có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) hơn 16 dB trong điều kiện tiếng ồn 90dB, trong khi các cảm biến thông thường dưới 10 dB.

AusculPatch hiện đang trong quá trình xét duyệt bằng sáng chế tại Đại học New South Wales, Sydney (UNSW). Bài báo của sản phẩm AusculPatch được chấp nhận để xuất bản trên tạp chí Nature Communications, 2026 (Accepted). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-7544614/v1

Tính ứng dụng:

AusculPatch có ưu điểm giúp tăng cường tiềm năng ứng dụng vào thực tế tại Việt Nam:

1. Nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng
AusculPatch có lớp vỏ silicone an toàn sinh học và có tính đàn hồi cao, dễ dàng ôm sát và không gây khó chịu cho bề mặt da. Dữ liệu được thu thập liên tục và truyền không dây qua điện thoại/máy tính. Thiết bị được tối ưu thuật toán để tiết kiệm năng lượng, đạt thời lượng sử dụng liên tục lên đến 10 giờ.

2. Dễ tiếp cận và dễ vân hành
AusculPatch phù hợp triển khai tại các khu vực hạn chế về thiết bị hạ tầng. Việc thu thập dữ liệu cục bộ từ miếng dán chỉ yêu cầu một thiết bị thông minh được trang bị Bluetooth (điện thoại/ laptop). Ngoài ra, kết nối mạng Wi-Fi hoặc mạng di động hỗ trợ đồng bộ dữ liệu lên nền tảng đám mây, từ đó tạo điều kiện cho đội ngũ y tế thực hiện việc theo dõi sức khỏe từ xa và đánh giá chẩn đoán sức khỏe trực tuyến.

Tính hiệu quả:

AusculPatch có ưu điểm giúp tăng cường hiệu quả khi ứng dụng vào Việt Nam hơn các thiết bị có sẵn trên thị trường hiện nay.

Mặc dù các công nghệ thiết bị đeo đã phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu trong những năm gần đây, tuy nhiên sự phổ biến của chúng tại Việt Nam vẫn còn hạn chế và chưa chứng minh được những ưu điểm rõ rệt so với các phép đo truyền thống. Hầu hết các thiết bị đeo phổ thông dành cho người tiêu dùng (ví dụ: đồng hồ thông minh) chủ yếu theo dõi các chỉ số sinh lý cơ bản — chẳng hạn như số bước chân, lượng calo tiêu hao và SpO2 — nhưng thường thiếu các thẩm định lâm sàng kiểm chứng và thường mang lại ít giá trị thực tiễn cho các đánh giá chẩn đoán y học.
Ngược lại, các công cụ y tế kỹ thuật số đạt tiêu chuẩn lâm sàng (như thiết bị đeo của Eko Health hoặc 3M Littmann) lại có mức giá đắt đỏ, thường dao động từ vài triệu đến hàng chục triệu đồng. Đối với đại đa số người tiêu dùng tại Việt Nam, điều này tạo ra một rào cản tài chính khó vượt qua đối với việc sở hữu các trang thiết bị y tế cá nhân.

AusculPatch hướng tới việc giải quyết những hạn chế này bằng cách cung cấp một nền tảng theo dõi tim mạch và hô hấp chính xác với mức giá dễ tiếp cận. Ứng dụng công nghệ mới về cảm biến âm thanh tần số thấp, thiết bị hoạt động như một ống nghe y khoa, có khả năng thu nhận các tín hiệu cơ - âm của hệ tim - phổi với độ chính xác cao.

Hơn nữa, AusculPatch được thiết kế với chuẩn công nghiệp; việc chuyển đổi sang mô hình sản xuất hàng loạt dự kiến sẽ giúp giảm chi phí sản xuất trên mỗi đơn vị xuống chỉ còn khoảng 300.000 VNĐ. Lợi thế về chi phí chế tạo đảm bảo tính hiệu quả thương mại, giúp AusculPatch đạt tiềm năng trong việc nâng cao khả năng tiếp cận của người dân đối với dịch vụ y tế tại nhà.

Tiềm năng phát triển:

AusculPatch được phát triển tại Intelligent - Microsystem Lab (IML) thuộc Đại học New South Wales (UNSW) bởi nhóm nghiên cứu bao gồm nghiên cứu sinh Đặng Trân Bách, dưới sự hướng dẫn của PSG.TSKH. Phan Hoàng Phương.
Sản phẩm đã được kiểm chứng các tính năng trên các tình nguyện viên thuộc đại học UNSW và đang bước đầu được thử nghiệm lâm sàng trên bệnh nhân. Các giai đoạn thử nghiệm lâm sàng và quy trình kiểm chứng y khoa đang được tiến hành với sự hợp tác của Giáo sư Christopher Hayward, bác sĩ chuyên khoa Tim mạch về Suy tim và Cấy ghép tại Bệnh viện St Vincent's, Sydney.

Công nghệ cảm biến của AusculPatch hiện đang trong quá trình xét duyệt bằng sáng chế tại Đại học New South Wales (UNSW), P0088914AU. Bài báo của sản phẩm AusculPatch đã được chấp nhận để xuất bản trên tạp chí Nature Communications, 2026 (Accepted). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-7544614/v1

Tiêu chí về cộng đồng:

AusculPatch được thiết kế nhằm giúp những người dân ở các khu vực hạn chế về cơ sở vật chất (chẳng hạn các vùng nông thôn ở Việt Nam) được tiếp cận các dịch vụ y tế định kỳ và được theo dõi thông tin sức khỏe thường xuyên. Thiết bị này có nhiều ưu điểm vượt trội hơn các sản phẩm có sẵn về giá trị y tế và thương mại.
Cụ thể, thiết bị giúp hỗ trợ cho:
- Đối với bệnh nhân hậu phẫu, nhất là những người đang phục hồi sau phẫu thuật tim, thiết bị giúp theo dõi sát sao tại nhà nhằm phát hiện sớm bất kỳ biến chứng nào.
- Đối với người cao tuổi mắc các bệnh lý mãn tính, vốn gặp khó khăn trong việc di chuyển đến cơ sở y tế nhưng lại cần sự giám sát 24/7, thiết bị mang đến một giải pháp theo dõi tối ưu.
- Hơn nữa, trong lĩnh vực y tế từ xa, thiết bị hỗ trợ đắc lực cho các bác sĩ khi thực hiện thăm khám trực tuyến bằng cách cung cấp dữ liệu thực tế, chính xác về tình trạng tim mạch, thay vì chỉ phụ thuộc vào những mô tả chủ quan của bệnh nhân qua điện thoại.

Điều quan trọng cần nhấn mạnh là AusculPatch không được tạo ra để thay thế vai trò của các bác sĩ lâm sàng. Thay vào đó, thiết bị hoạt động như một hệ thống giám sát thông minh và liên tục 24/7. Bằng cách ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích các tín hiệu tim mạch, thiết bị cho phép đội ngũ y tế theo dõi sát sao tình trạng sức khỏe của bệnh nhân ngay cả khi họ đang duy trì nhịp sống bình thường tại nhà. Nếu AI phát hiện ra bất kỳ dấu hiệu bất thường nào, hệ thống sẽ ngay lập tức phát tín hiệu cảnh báo cho bác sĩ, từ đó bác sĩ có thể yêu cầu bệnh nhân nhập viện điều trị kịp thời trước khi xảy ra các tình huống cấp cứu nghiêm trọng.

Cơ sở hạ tầng:

(1) Điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc máy tính xách tay được trang bị Bluetooth.

(2) Kết nối Internet.

Khoảng thời gian triển khai: 1 năm

Tài liệu mô tả kỹ thuật https://drive.google.com/file/d/12fXj3252lUSy6APv2EgyJHLe7S_ufMTL/view?usp=sharing

Số người tham gia: 6