Trong khi nhiều phương pháp xét nghiệm truyền thống gây khó chịu hoặc mất thời gian, thì công nghệ chẩn đoán hơi thở đã mang đến cuộc cách mạng mới. Sự kết hợp giữa hơi thở và công nghệ y học mở ra cánh cửa đến tương lai y tế chính xác, nhanh chóng và dễ tiếp cận.
Công nghệ giúp phát hiện bệnh thông qua hơi thở
Công nghệ phát hiện bệnh thông qua hơi thở hiện đại nhất hiện nay được gọi là "phân tích hơi thở (breath analysis)" – một lĩnh vực đang phát triển mạnh, kết hợp cảm biến hóa học, trí tuệ nhân tạo và công nghệ nano. Cụ thể, một số công nghệ nổi bật đang được sử dụng hoặc phát triển để phát hiện bệnh qua hơi thở gồm:
Cảm biến sinh học (Biosensors)
Các cảm biến siêu nhạy được thiết kế để phát hiện hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) – những chất được cơ thể tiết ra khi bị bệnh.
- Ví dụ: người bị tiểu đường thường có mùi acetone trong hơi thở, bệnh nhân ung thư phổi có thể sinh ra VOCs đặc trưng.
- Cảm biến gắn vào thiết bị nhỏ gọn (như máy đo hơi thở) để đo và phân tích các dấu hiệu sinh học này trong vài giây.
Công nghệ nano (Nanotechnology)
Các ống nano carbon, hạt nano vàng hoặc bạc được tích hợp vào cảm biến giúp tăng độ nhạy và độ chính xác khi phát hiện dấu hiệu bệnh.
- Chúng có thể nhận biết sự hiện diện của VOCs ở nồng độ cực thấp, thậm chí chỉ vài phần tỷ (ppb).
- Ứng dụng trong chẩn đoán ung thư phổi, viêm gan, Parkinson, COVID-19, v.v.
Quang phổ khối (Mass spectrometry)
Một phương pháp rất chính xác, sử dụng để phân tích thành phần hóa học trong hơi thở.
- Thiết bị sẽ "hút" mẫu hơi thở, sau đó phân tích khối lượng phân tử của các chất có mặt.
- Mặc dù hiệu quả cao, nhưng chi phí và kích thước máy còn lớn, nên hiện được dùng chủ yếu trong nghiên cứu và y học chuyên sâu.
AI và học máy (Machine Learning)
Các hệ thống học máy có thể nhận dạng mẫu bệnh thông qua dữ liệu VOCs trong hơi thở.
- AI học từ hàng ngàn mẫu bệnh để dự đoán khả năng mắc bệnh chỉ từ hơi thở.
- Một số thiết bị cầm tay hiện đã kết hợp cảm biến hơi thở với AI, ứng dụng trong chẩn đoán COVID-19, ung thư dạ dày, gan, phổi.
"Electronic Nose" (Mũi điện tử)
Là thiết bị mô phỏng chức năng khứu giác con người, dùng để ngửi và nhận diện mô hình mùi đặc trưng của bệnh tật.
- Gồm nhiều cảm biến khí khác nhau + thuật toán nhận dạng mùi.
- Đã thử nghiệm thành công trong phát hiện ung thư, nhiễm trùng hô hấp, thậm chí bệnh thần kinh như Alzheimer.
>>> Tham khảo thêm: Khám phá cách công nghệ nano đang cứu sống bệnh nhân
Ứng dụng thực tế của công nghệ phát hiện bệnh qua hơi thở
Một số công nghệ đang được thương mại hóa hoặc thử nghiệm lâm sàng:
- Breathalyzer COVID-19: phát hiện virus SARS-CoV-2 trong vài phút.
- Owlstone Medical (Anh): phát triển máy phân tích hơi thở để phát hiện ung thư phổi, ruột và gan.
- Na-Nose (Israel): thiết bị cầm tay phát hiện tới 17 loại bệnh khác nhau chỉ qua hơi thở.
Công nghệ phát hiện bệnh qua hơi thở – đặc biệt nhờ cảm biến nano, trí tuệ nhân tạo và mũi điện tử – đang mở ra kỷ nguyên chẩn đoán y khoa không xâm lấn, nhanh chóng và thuận tiện. Trong tương lai gần, bạn có thể chỉ cần thở vào một thiết bị nhỏ là biết mình có nguy cơ mắc bệnh gì, thay vì lấy máu hay chụp chiếu phức tạp như trước đây.
>>> Tham khảo thêm: Tại sao vắc-xin DNA ít được sử dụng hơn mRNA?
Khi công nghệ y học giao thoa cùng dữ liệu sinh học, hơi thở bỗng trở thành tấm gương phản chiếu sức khỏe con người. Với xét nghiệm hơi thở, việc chẩn đoán bệnh sẽ trở nên nhẹ nhàng, chính xác và nhanh chóng hơn bao giờ hết.
