Kỹ thuật khắc phục thị lực không xâm lấn

Tình trạng mất thị lực do cận thị đang ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới. Tỷ lệ người mắc chứng cận thị tại Hoa Kỳ và các nước châu Âu hiện nay tăng gấp đôi so với 50 năm trước. 70 - 90% thanh thiếu niên ở các nước Đông Á bị cận thị. Theo ước tính, đến năm 2020 sẽ có khoảng 2,5 tỷ người trên toàn cầu có thể bị ảnh hưởng bởi cận thị.

Kính cận và kính áp tròng được coi là các giải pháp đơn giản dành cho những người có vấn đề về mắt. Ngoài ra, một kỹ thuật phổ biến cũng thường xuyên được áp dụng trong điều trị cận thị là phẫu thuật khúc xạ giác mạc. Tuy tỷ lệ thành công của phương pháp phẫu thuật điều chỉnh thị lực tương đối cao, nhưng nó là một thủ thuật xâm lấn, gây biến chứng sau phẫu thuật, và thậm chí có trường hợp gây mất thị lực vĩnh viễn.

Phẫu thuật điều chỉnh khúc xạ của mắt trong đó sử dụng chùm tia laser excimer cắt gọt sửa lại hình dạng giác mạc theo những thông số đã định LASIK (viết tắt của Laser In-situ Keratomileusis) và cắt keratectomy chiếu quang quang (PRK) vẫn sử dụng công nghệ Laser phân hủy (Ablative), có thể bào mòn và trong một số trường hợp làm suy yếu giác mạc.

Nhà nghiên cứu, giảng viên ngành kỹ thuật cơ khí Sinisa Vukelic, trường Đại học Columbia, đã phát triển một phương pháp mới không xâm lấn nhằm khắc phục vĩnh viễn thị lực, cho thấy sự hứa hẹn tuyệt vời trong các mô hình tiền lâm sàng. Phương pháp của ông sử dụng một máy tạo dao động sử dụng tia laser femtosecond - tia laser tần số cao cung cấp các xung năng lượng rất thấp với tốc độ lặp lại cao, cho phép thay đổi có chọn lọc và cục bộ hóa các tính chất sinh hóa và sinh học của mô giác mạc.

Kỹ thuật không phẫu thuật này có thể thay đổi hình dạng vĩ mô của mô, ít tác dụng phụ và hạn chế hơn so với phẫu thuật khúc xạ. Ví dụ, phẫu thuật khúc xạ thường không được áp dụng đối với những bệnh nhân có giác mạc mỏng, mắt khô và các bất thường khác về mắt. Nghiên cứu mở ra hy vọng đối với khả năng phát triển những liệu pháp điều trị các bệnh về mắt như: cận thị, viễn thị, loạn thị và loạn thị không đều. Bài báo về kết quả nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Nature Photonics.

Vukelic cho biết "Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên sử dụng chế độ đầu ra laser để thay đổi không xâm lấn độ cong giác mạc hoặc điều trị các vấn đề lâm sàng khác”. Phương pháp của ông sử dụng máy tạo dao động sử dụng tia laser femtosecond để thay đổi các đặc tính sinh hóa và sinh học của mô collagen mà không gây tổn thương tế bào hay phá vỡ mô. Kỹ thuật này cung cấp năng lượng điện đủ để tạo ra plasma có mật độ thấp trong khối lượng tiêu điểm đã thiết lập nhưng không đủ để gây tổn thương mô trong vùng điều trị.

Quan sát cho thấy mật độ plasma thấp trong kỹ thuật chụp ảnh đa ảnh, đây được coi là một tác dụng phụ không mong muốn. Vukelic khẳng định có thể biến tác dụng phụ này thành một phương pháp điều trị khả thi để tăng cường tính chất cơ học của các mô collagen.

Yếu tố quan trọng đối với phương pháp của Vukelic là khả năng gây ra sự ion hóa các phân tử nước trong giác mạc của phương pháp sử dụng plasma mật độ thấp. Sự ion hóa này tạo ra một loại ôxy phản ứng (một loại phân tử không ổn định chứa oxy và dễ dàng phản ứng với các phân tử khác trong tế bào), từ đó, tương tác với các sợi collagen để tạo thành các liên kết hóa học hoặc liên kết chéo. Việc đưa vào có chọn lọc các liên kết chéo này gây ra những thay đổi về tính chất cơ học của mô giác mạc được điều trị.

Khi áp dụng kỹ thuật của Vukelic để ghép mô giác mạc, liên kết chéo làm thay đổi các đặc tính collagen trong các vùng được điều trị, cuối cùng dẫn đến những thay đổi trong cấu trúc vĩ mô tổng thể của giác mạc. Phương pháp điều trị ion hóa các phân tử mục tiêu trong giác mạc, đồng thời, tránh được quá trình phá hủy mô bởi ánh sáng của mô giác mạc. Vì là quá trình quang hóa nên nó không phá vỡ mô và các thay đổi gây ra vẫn trong tình trạng ổn định.

Vukelic cho rằng nếu điều chỉnh những thay đổi này một cách cẩn trọng thì có thể điều chỉnh độ cong giác mạc và do đó, thay đổi công suất khúc xạ của mắt. Ông nhấn mạnh: “Đây là một sự khởi đầu cơ bản từ việc điều trị bằng tia laser siêu nhanh hiện đang được áp dụng trong cả nghiên cứu và thiết lập lâm sàng cũng như dựa vào quá trình phá hủy mô bởi ánh sáng của vật liệu đích và sự hình thành bong bóng cavitation (bọt khí chân không) tiếp theo".

Bác sĩ Leejee H. Suh, Giáo sư nhãn khoa Miranda Wong Tang, Trung tâm Y tế, Đại học Columbia, người không tham gia nghiên cứu cho biết: “Phương pháp phẫu thuật khúc xạ được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây. Tuy là công nghệ tiên tiến, lĩnh vực này vẫn đang tìm kiếm một giải pháp thay thế ít xâm lấn trong một thời gian dài. Phương thức thế hệ tiếp theo của Vukelic được coi là sự hứa hẹn tuyệt vời. Nó có thể là một tiến bộ lớn trong điều trị và giải quyết đại dịch cận thị cho phần đông dân số trên toàn cầu”.

Nhóm của Vukelic hiện đang xây dựng một nguyên mẫu lâm sàng và dự định bắt đầu thử nghiệm lâm sàng vào cuối năm nay. Ông cũng đang nỗ lực phát triển phương pháp dự đoán cách vận hành của giác mạc như chức năng chiếu xạ laser, giác mạc biến dạng như thế nào nếu chỉ xử lý một diện tích tương đương với một vòng tròn nhỏ hoặc một hình elip. Nếu các nhà nghiên cứu biết giác mạc sẽ vận hành như thế nào, họ sẽ có thể xác định phương pháp điều trị thông qua kỹ thuật quét giác mạc của bệnh nhân và sau đó sử dụng thuật toán của Vukelic để thực hiện các thay đổi cụ thể nhằm cải thiện thị lực cho bệnh nhân.

"Điều đặc biệt thú vị là kỹ thuật của chúng tôi không giới hạn ở môi trường mắt mà có thể được áp dụng đối với các mô giàu collagen khác", Vukelic bổ sung. “Chúng tôi cũng đang hợp tác với phòng thí nghiệm của Giáo sư Gerard Ateshian để điều trị bệnh thoái hóa khớp ngay từ thời điểm ban đầu, và kết quả sơ bộ rất đáng khích lệ. Chúng tôi tin rằng phương pháp tiếp cận không xâm lấn của chúng tôi có khả năng mở ra các con đường mới trong điều trị hoặc sửa chữa mô collagen mà không gây tổn thương mô".

P.K.L-NASATI (Theo Phys)