1. Phát triển hệ thống đo không xâm lấn các thông số máu quan trọng
Xét nghiệm máu vẫn luôn là một bước không thiếu trong chẩn đoán lâm sàng và tiền lâm sàng. Dựa vào kết quả xét nghiệm của các thông số khác nhau như đường huyết, mỡ máu, men gan,… bệnh nhân có thể biết được những rối loạn trong cơ quan nào và điều chỉnh chế độ ăn uống, ngủ nghỉ, công việc cho phù hợp. Tuy nhiên, xét nghiệm máu khó có thể làm thường xuyên do chi phí không rẻ và tốn công sức, trong khi theo dõi các chỉ số hằng ngày là cần thiết và thậm chí đặc biệt quan trọng với các đối tượng được chẩn đoán tiểu đường, béo phì hay bị gout. Do đó, nghiên cứu hướng đến phát triển một hệ thống sử dụng các phương pháp đo hoàn toàn không xâm lấn (không cần lấy máu) khác nhau để đo các thông số máu quan trọng. Hệ thống này hướng đến cả những nhóm đối tượng bị bệnh cần theo dõi các chỉ số hằng ngày và người bình thường (hoặc chưa được khám, chẩn đoán) nhưng muốn theo dõi chế độ hằng ngày để điều chỉnh. Nghiên cứu sẽ ứng dụng các kiến thức điện tử cho tín hiệu nhỏ, xử lý tín hiệu, lập trình nhúng và trí tuệ nhân tạo (AI). Mục tiêu là nghiên cứu là thu thập và xử lý các tín hiệu có biên độ nhỏ liên quan gián tiếp đến các thông số máu, xử lý và lọc các tín hiệu và học các tín hiệu đó để đánh giá các thông số máu.
2. Xây dựng, phát triển các bài tập tương tác ảo sử dụng các công nghệ giá thành thấp cho phục hồi chức năng cho trẻ bại não từ 2-5 tuổi
Một đặc điểm chung của hầu hết trẻ bị bại não là khả năng vận động rất hạn chế, bị căng cứng do tổn thương vỏ não xảy ra từ khi sinh ra đến 1 tuổi. Việc này dẫn đến nhiều trẻ không thể thao tác cả những hoạt động hằng ngày và phải dựa vào bố mẹ hoặc người thân. Do đó, việc phục hồi chức năng hiệu quả cho trẻ bại não luôn là đê tài nhận được nhiều quan tâm trên thế giới. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra việc phục hồi chức năng sớm cho trẻ bại não (sớm nhất là từ 2 tuổi) sẽ giúp trẻ tăng khả năng hồi phục/luyện tập các chức năng vận động cơ bản phục vụ cho cuộc sống hằng ngày mà không cần trợ giúp. Tuy nhiên, hiệu quả phục hồi chức năng lại phụ thuộc phần nhiều vào sự hứng thú của trẻ, đặc biệt là các trẻ từ 2-5 tuổi với nhận thức chưa đủ phát triển để hiểu tầm quan trọng của các bài tập. Nếu trẻ hứng thú, trẻ sẽ chủ động tham gia vào bài tập và lặp lại các động tác cần thiết để hoàn thành bài tập, từ đó não sẽ hình thành các liên kết neuron mới cho các vận động đó. Ngược lại, trẻ không hứng thú sẽ bị động tập theo lời bảo của bố mẹ, hạn chế sử dụng phần tay/chân bị ảnh hưởng và không lặp lại đủ động tác cần phục hồi. Hiện nay, các bài tập cho trẻ bại não nhỏ tuổi chủ yếu là bố mẹ nắn bóp, duỗi tay/chân và các bài tập với bóng và đồ chơi xếp hình, dẫn đến sự nhàm chán. Do đó, nghiên cứu này hướng đến xây dựng các bài tập tương tác ảo, trong đó các vận động của trẻ được ghi lại và tương tác với các đối tượng ảo trong trò chơi trên màn hình hoặc các hiệu ứng trong không gian phòng như led, âm thanh, rung động,… Nghiên cứu ứng dụng kiến thức điện tử, xử lý tín hiệu, xử lý ảnh, lập trình nhúng, lập trình game và phân tích tâm lý trẻ nhỏ. Mục tiêu của nghiên cứu là thu hút sự chú ý của trẻ nhỏ để trẻ chủ động chơi với các bài tập ảo mô phỏng các hoạt động cần phục hồi theo chỉ định của các bác sĩ, đồng thời sử dụng các công nghệ giá thành thấp để hướng đến mọi đối tượng gia đình và có thể tập tại trung tâm hay ở nhà.
3. Xây dựng công nghệ hỗ trợ chẩn đoán sớm trẻ bại não trong năm đầu tiên
Chẩn đoán bại não sớm cũng vô cùng quan trọng, được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới. Việc chẩn đoán sớm được bại não sẽ giúp trẻ tham gia vào phục hồi chức năng sớm nhất có thể, từ đó tăng khả năng hồi phục các vận động cơ bản. Hiện nay, việc chẩn đoán bại não phải kết hợp nhiều phương pháp khác nhau và diễn ra từ khi sinh ra đến 1 tuổi, bao gồm chụp ảnh MRI não, tập hợp các yếu tố ngay sau khi sinh như sinh thiếu tháng, trẻ ngạt thở do rau quấn cổ, sốt cao trong nhiều ngày liền,… và đánh giá phát triển vận động của trẻ mỗi 1 hoặc 3 tháng qua chấm điểm các bài đánh giá định tính của bác sĩ trị liệu. Việc chẩn đoán này yêu cầu sự kết hợp của nhiều chuyên gia. Tại các nước kém hoặc đang phát triển, trong đó có Việt Nam, nhân lực để đánh giá đầy đủ bại não còn thiếu rất nhiều trong khi việc phổ biến kiến thức thai kì và sinh đẻ gần như không có ở nhiều tỉnh, huyện dẫn đến nhiều rủi ro khi sinh có thể dẫn đến bại não. Do đó, nghiên cứu hướng đến xây dựng công nghệ theo dõi và hỗ trợ chẩn đoán tự động sớm bại não và liên tục trong năm đầu đời của trẻ. Mục tiêu của nghiên cứu là ghi lại sự phát triển về tư thế và khả năng vận động của trẻ qua từng tháng sử dụng camera và ghi lại sự phát triển neuron trên vỏ não sử dụng phương pháp phù hợp như EEG, hồng ngoại não,... Nghiên cứu sẽ ứng dụng kiến thức điện tử cho tín hiệu nhỏ, điện tử chuyển mạch, xử lý ảnh, lập trình nhúng và ứng dụng và trí tuệ nhân tạo (AI). Đầu ra mong muốn sẽ là một hệ thống có thể ứng dụng tại các cơ sở trung ương hỗ trợ các bác sĩ và tại các cơ sở tuyến tỉnh hoặc huyện khi nhân lực bác sĩ không đủ đáp ứng.
4. Phát triển phương pháp đo mức độ thuyên tắc phổi không xâm lấn
Thuyên tắc phổi là hiện tượng động mạch hoặc mao mạch phổi bị tắc do dị vật hay cục máu đông tách ra chủ yếu từ tĩnh mạch chi dưới và di chuyển theo dòng máu lên động mạch phổi. Thuyên tắc phổi cản trở tưới máu lên phổi để trao đổi oxy và thải cacbonic, dẫn đến sự thiếu hụt oxy đến các cơ quan gây khó thở, đau ngực, mất sức nhanh hay thậm chí đột quỵ hoặc đột tử trong trường hợp tắc nặng. Thuyên tắc phổi thường khó phát hiện do sự tắc nghẽn không xảy ra một lần mà dần dần do nhiều cục máu đông nhiều kích thước dồn nén qua thời gian. Có nhiều tác nhân gây ra thuyên tắc phổi như tuổi già, béo phì, mắc các bệnh tim mạch hay thời gian ngay sau phẫu thuật. Do đó thuyên tắc phổi là căn bệnh phổ biến nhưng thường không nhận được sự chẩn đoán kịp thời. Ngoài ra, phương pháp chẩn đoán bệnh thuyên tắc phổi là phức tạp: chụp X-quang chức năng hoặc xét nghiệm D-dimer, một thành phần trong máu liên quan đến thuyên tắc phổi. Cả 2 phương pháp đều có nhược điểm riêng. Chụp X-quang không thể thực hiện nhiều lần do tính chất phóng xạ, trong khi thuyên tắc phổi cần được theo dõi liên tục trong quá trình điều trị để bác sĩ điều chỉnh phác đồ. Xét nghiệm D-dimer thì độ chính xác không đủ và chỉ có thể phân loại được có hay không có thuyên tắc mà không thể hiện được mức độ. Do đó, nghiên cứu hướng đến xây dựng phát triển phương pháp đo độ thuyên tắc phổi không xâm lấn. Bằng cách sử dụng các điện cực đặt trên ngực, nghiên cứu hướng đến việc đo độ tưới máu lên phổi thông qua đo trở kháng lồng ngực. Mục tiêu của nghiên cứu là một phương pháp có khả năng phân biệt được thuyên tắc ở vùng nào và mức độ thuyên tắc với sai số trong khoảng 10%. Nghiên cứu sẽ ứng dụng kiến thức điện tử cho tín hiệu nhỏ, điện tử chuyển mạch, lập trình nhúng, xử lý tín hiệu và mô phỏng 3D bệnh thuyên tắc phổi.
Điền thông tin về các đề tài đã và đang thực hiện
1. Thiết kế hệ thông rửa quả lọc và dây dẫn tự động để tái sử dụng cho chạy thận nhân tạo (cấp bộ, 2010-2012)
2. Thiết kế hệ thống pha hóa chất tự động dung trong chạy thận nhân tạo (cấp nhà nước, 2011-2013).
3. Thiết kế hệ thống truyền ECG không dây cho theo dõi và chẩn đoán tim mạch thời gian thực (cấp trường, 2013).
4. Thiết kế và phát triển thiết bị trị liệu sử dụng xung điện, sóng hồng ngoại và nhiệt kết hợp với các thảo dược (cấp trường, 2014).
5. Thiết kế và phát triển hệ thống đo Cung Lượng Tim (Cardiac Output – CO) sử dụng phương pháp Tâm đồ trở kháng ngực – Impedance Cardiography (nghị định thư với trường Đại học Wisconsin-Madison, Mỹ, 2014-2016).
6. Thiết kế hệ thống theo dõi bệnh nhân không dây (cấp nhà nước, 2014-2015).
7. Thiết kế giải pháp đo không xâm lấn vùng đốt cho ca đốt catheter tim sử dụng phương pháp Trở kháng cắt lớp – Electrical Impedance Tomography (đề tài nghiên cứu sinh, 2016-2020).
8. Thiết kế và phát triển các bài tập tương tác ảo cho phục hồi chức năng chi trên cho trẻ bại não (từ 2020):
Mục tiêu nghiên cứu là các bài tập cho chi trên bao gồm bài tập cho cổ tay, các khớp ngón tay và cả cánh tay. Các bài tập cần phải thu hút được trẻ để trẻ chủ động tham gia tập với nhiều mức độ. Kết quả mong muốn là trẻ cải thiện được lực bàn tay, đỡ căng cứng các cơ, độ mở cổ tay và cánh tay rộng hơn.
9. Thiết kế và phát triển hệ thống đo hồng ngoại não cho việc theo dõi phát triển não bộ của trẻ trong năm đầu (từ 2020):
Nghiên cứu hướng đến phát triển hệ thống đo hồng ngoại não cho trẻ sơ sinh trong năm đầu, từ đó phát hiện được các phát triển bất thường có thể liên quan đến bại não như tín hiệu neuron đến không đúng chỗ hoặc không có tín hiệu. Đầu ra mong muốn là một hệ thống chuyển mạch đủ nhanh để phát và đo hồng ngoại phản xạ tại nhiều điểm đặt trên da dầu.
10. Phát triển tổ hợp hệ thống đo các thông số máu không xâm lấn (từ 2020):
Nghiên cứu hướng đến xây dựng tổ hợp các phép đo không xâm lấn đặt chủ yếu trên nửa cánh tay trên, thu thập các số liệu làm đầu vào cho trí tuệ nhân tạo (AI) để học và cho ra đánh giá các thông số máu quan trọng.
11. Mô phỏng 3D chứng thuyên tắc phổi (từ 2020):
Mục tiêu nghiên cứu là mô phỏng 3D sự tưới máu từ tim lên động mạch phổi và vào các mao mạch phổi, đồng thời mô phỏng các dị vật đặt ở nhiều nơi khác nhau và ở nhiều mức độ để mô phỏng độ thuyên tắc. Đầu ra là một mô hình 3D chứng thuyên tắc phổi sử dụng để nghiên cứu các phương pháp có thể đo được độ thuyên tắc dựa trên mô phỏng.
