Mỗi hơi thở của con người là một “hồ sơ sinh học thu nhỏ” – chứa hơn 800 hợp chất bay hơi (volatile organic compounds – VOCs) phản ánh tình trạng sức khỏe của phổi, gan, dạ dày, thậm chí cả tế bào ung thư.

Từ lâu, y học đã biết “hơi thở” là một chỉ dấu quan trọng: bác sĩ có thể nhận ra bệnh nhân tiểu đường nặng qua mùi axeton, bệnh gan qua mùi ngọt lạ, hay suy thận qua hơi thở có mùi amoniac.

Giờ đây, các nhà khoa học châu Âu đang theo đuổi tham vọng chế tạo “mũi điện tử” (electronic nose – e-nose)- thiết bị có thể nhận biết mùi, khí độc và thậm chí dấu hiệu bệnh tật qua hơi thở. Đây là thiết bị sử dụng các cảm biến hóa học kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích hơi thở, nhận biết mùi đặc trưng của bệnh, hoặc chất ô nhiễm trong không khí.

Ngửi hơi người để phát hiện ung thư, cảnh báo khí độc hay ô nhiễm không khí – nghe tưởng chuyện phim, nhưng giới khoa học đang biến thành sự thật.

Chia sẻ với phóng viên Một Thế Giới về điều này, TS-BS Lê Trần Quang Minh – Giám đốc Bệnh viện Tai Mũi Họng TP.HCM nhấn mạnh: Đây là ý tưởng rất đáng kỳ vọng, “mũi điện tử” (e-nose) kết hợp cảm biến và trí tuệ nhân tạo (AI) để nhận diện các hợp chất bay hơi (VOCs) trong hơi thở hoặc không khí.

Nếu được chuẩn hóa quy trình lấy mẫu và loại bỏ yếu tố nhiễu (thức ăn, độ ẩm, khí hậu…), e-nose có thể trở thành công cụ tiền sàng lọc hữu hiệu cho nhiều bệnh: hen phế quản, COPD, nhiễm trùng hô hấp, thậm chí ung thư phổi.

“Điểm mạnh của e-nose là không xâm lấn, nhanh và rẻ. Nó có thể giúp bác sĩ xác định nguy cơ bệnh trước khi chỉ định các xét nghiệm đắt tiền như CT hay nội soi”, bác sĩ Minh nói.

– Liệu công nghệ “mũi điện tử” này có thể mô phỏng được độ nhạy của khứu giác người – vốn cực kỳ tinh vi, thưa bác sĩ?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh: Khứu giác của con người là một “siêu cảm biến” có thể phân biệt hàng ngàn loại mùi. E-nose hiện chưa đạt đến độ tinh vi đó, nhưng AI đang giúp nó học nhanh hơn.

Các thuật toán học máy (machine learning) có thể phân tích hàng triệu mẫu hơi thở, nhận diện những “chữ ký mùi” đặc trưng của bệnh. Về cơ bản, máy đang dần học được cách ngửi – thậm chí ổn định hơn con người vì không bị mệt mỏi hay cảm xúc chi phối.

-Nếu e-nose phát hiện được ung thư, hoặc bệnh lý hô hấp qua hơi thở, quy trình khám chữa sẽ thay đổi ra sao?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh:Nếu e-nose nhận diện được tín hiệu ung thư, bệnh hô hấp với độ chính xác đã xác thực, quy trình ở cơ sở y tế có thể thêm bước tiền sàng lọc không xâm lấn trước khi chỉ định CT, nội soi, xét nghiệm đắt tiền; theo dõi đáp ứng điều trị ít xâm lấn; phân luồng bệnh nhân nguy cơ cao để thực hiện các chẩn đoán xác định (hình ảnh học/sinh thiết).

Ở các nước phát triển, một số mẫu e-nose đã cho kết quả khả quan trong phát hiện ung thư phổi, ung thư gan hay COVID-19 chỉ bằng hơi thở – trong vài phút.

-Còn trong lĩnh vực y tế dự phòng, e-nose có thể giúp được gì, thưa bác sĩ?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh: Nếu được tích hợp đúng cách, công nghệ này có thể phát hiện sớm viêm mũi xoang dị ứng, giúp người bệnh điều chỉnh sớm trước khi biến chứng; cảnh báo đợt kịch phát hen/COPD trước khi người bệnh lên cơn; hỗ trợ tầm soát ung thư vùng đầu cổ và hô hấp – vốn thường phát hiện muộn. Đây sẽ là công cụ mạnh trong y tế dự phòng cộng đồng – vừa rẻ, vừa dễ triển khai.

-Bác sĩ có lo ngại gì về tính chính xác, sai lệch hoặc phụ thuộc vào công nghệ trong chẩn đoán bệnh qua hơi thở?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh: Có chứ. Hơi thở chịu ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố: thức ăn, thuốc lá, khói bụi, nhiệt độ, độ ẩm… khiến kết quả dễ sai lệch.

Ngoài ra, nếu bộ dữ liệu huấn luyện quá nhỏ hoặc không đa dạng, mô hình AI sẽ có nguy cơ “thiên lệch”, tạo kết quả âm tính giả hoặc dương tính giả.

Vì thế, mọi kết quả từ e-nose vẫn cần được xác nhận bằng tiêu chuẩn vàng – như CT, nội soi hay sinh thiết mô.

-Dữ liệu hơi thở là dữ liệu sinh học cá nhân. Cần quy định gì để bảo đảm quyền riêng tư, thưa bác sĩ?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh: Hơi thở cũng là dữ liệu y sinh – giống dấu vân tay. Khi lưu trữ và phân tích hơi thở, phải đảm bảo có sự đồng thuận và giới hạn thời gian lưu trữ; dữ liệu phải mã hóa, ẩn danh hóa và chỉ dùng cho mục đích y tế; AI phải được kiểm định minh bạch, tránh phân biệt giữa các nhóm dân cư. Không thể để AI tự do ‘ngửi’ rồi phán đoán mà không có giám sát đạo đức.

-Theo bác sĩ, Việt Nam có nên đầu tư nghiên cứu, ứng dụng công nghệ “mũi điện tử” này không?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh: Chắc chắn nên. Việt Nam có đội ngũ kỹ sư, bác sĩ giỏi và bệnh nhân đa dạng – yếu tố lý tưởng để phát triển và kiểm chứng mô hình AI. Cần liên kết với các viện nghiên cứu quốc tế, chuẩn hóa dữ liệu hơi thở và thực hiện thử nghiệm lâm sàng đa trung tâm tại các bệnh viện Tai Mũi Họng, Hô hấp lớn. Nếu làm tốt, Việt Nam có thể đi tắt đón đầu, xuất khẩu công nghệ cảm biến sinh học và hệ thống AI phân tích hơi thở.

Ngoài ra, nếu được đầu tư đúng hướng, Việt Nam hoàn toàn có thể trở thành một trung tâm thử nghiệm và sản xuất công nghệ “ngửi bệnh” ở Đông Nam Á – nơi khoa học, y học và công nghệ cùng hòa nhịp vì sức khỏe cộng đồng.

-Nhưng với khí hậu nóng ẩm và ô nhiễm gia tăng, Việt Nam có thể ứng dụng e-nose thế nào?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh:Việt Nam là “phòng thí nghiệm tự nhiên” tuyệt vời cho công nghệ này: khí hậu thay đổi, ô nhiễm bụi mịn gia tăng, và tỷ lệ bệnh hô hấp cao.

Theo tôi có hai hướng: tích hợp e-nose vào mạng cảm biến đô thị, giúp cảnh báo ô nhiễm không khí, khí độc hay rò rỉ hóa chất; triển khai trạm tầm soát di động tại khu công nghiệp, trường học, nơi tập trung người lao động phơi nhiễm cao. Nếu có dữ liệu chuẩn, Việt Nam hoàn toàn có thể xuất khẩu công nghệ này.

-Vậy, nếu có một “mũi điện tử” cá nhân, người dân sẽ hưởng lợi gì, thưa bác sĩ?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh: Thiết bị này có thể thay đổi hành vi sức khỏe giống như máy đo đường huyết hoặc huyết áp cầm tay. Nếu bạn có thiết bị cảnh báo khí độc, mùi hóa chất, khói thuốc ngay trong túi áo, bạn sẽ chủ động hơn trong bảo vệ phổi và sức khỏe.

Công nghệ này còn mở ra tiềm năng Internet of Smells (IoS) – nơi các cảm biến mùi kết nối với điện thoại hoặc hệ thống y tế, gửi cảnh báo thời gian thực.

-Bác sĩ muốn nói điều gì với các nhà nghiên cứu khi phát triển thiết bị y tế mô phỏng khứu giác con người?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh: Hãy chuẩn hóa khâu lấy mẫu – nhịn ăn, tránh thuốc lá, kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm; chuẩn hoá dữ liệu; thu thập bộ dữ liệu đa trung tâm, đa miền khí hậu (đặc biệt Đông Nam Á); AI cần minh bạch, có ngoại kiểm, và quan trọng là tích hợp vào hệ thống y tế điện tử HIS/PACS để dữ liệu không “nằm chết”.

Tôi tin rằng trong 5–10 năm tới, e-nose sẽ trở thành thiết bị y tế phổ biến, giúp bác sĩ chẩn đoán bệnh nhanh hơn, chính xác hơn, đồng thời giúp người dân kiểm soát môi trường sống tốt hơn.

Từ phát hiện ung thư phổi đến cảnh báo khí độc trong đô thị, “mũi điện tử” hứa hẹn trở thành “người gác cổng vô hình” bảo vệ sức khỏe con người.

-Thực tế hiện nay trong y học, hơi thở bệnh nhân đã được dùng để chẩn đoán những bệnh nào?

-TS-BS Lê Trần Quang Minh: Nhiều xét nghiệm hơi thở đã được áp dụng. Phổ biến nhất là test H. pylori (urea breath test) – phát hiện vi khuẩn gây loét dạ dày, được khuyến cáo hàng đầu và triển khai rộng rãi ở Việt Nam; xét nghiệm FeNO – đo nồng độ nitric oxide trong hơi thở để đánh giá viêm đường hô hấp ở bệnh nhân hen phế quản, đã được nhiều hướng dẫn quốc tế (NICE 2024, GINA) khuyến nghị.

Những công nghệ này chứng minh hơi thở thực sự là tấm gương phản chiếu sức khỏe. Mũi điện tử chỉ là bước tiếp theo – tổng hợp, tự động và thông minh hơn.

Nguồn: https://1thegioi.vn