Vào tháng 5 vừa qua, các ca nhạc sĩ từ hàng chục quốc gia đã đến Rotterdam, Hà Lan để tham dự Cuộc thi Ca khúc Truyền hình châu Âu lần thứ 65 (Eurovision Song Contest). Trong cuộc thi, những thí sinh trong đủ loại trang phục lộng lẫy đều chuẩn bị phong độ biểu diễn cao nhất để cạnh tranh giành danh hiệu. Nhưng trước khi được phép bước lên sân khấu, tất cả phải vượt qua một bài kiểm tra khác, đó là xét nghiệm Covid-19... qua hơi thở!

Mỗi người được yêu cầu ngậm và thở vào một dụng cụ test kích cỡ bằng chai nước có tên là SpiroNose. Thiết bị này sẽ phân tích các hợp chất hóa học trong hơi thở để phát hiện dấu hiệu của virus corona. Nếu kết quả là âm tính, các ca sĩ ấy mới được bước lên sân khấu để trình bày bài hát ứng thí.

Máy xét nghiệm SpiroNose do Công ty Breathomix của Hà Lan sản xuất chỉ là một trong nhiều công cụ xét nghiệm Covid-19 dựa trên hơi thở đang được phát triển trên toàn thế giới. Vào tháng 5, cơ quan y tế của Singapore cũng đã cấp phép tạm thời cho hai thiết bị kiểm tra loại này, do các công ty trong nước thực hiện. Còn các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Ohio, Mỹ, cho biết họ vừa nộp đơn lên Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ FDA để xin cấp phép khẩn cấp cho sáng chế test Covid-19 qua hơi thở của trường.

Phát hiện bệnh dịch thế kỷ hiện nay bằng cách kiểm tra hơi thở không phải là chuyện khoa học viễn tưởng. Từ lâu, các nhà khoa học đã quan tâm đến ý tưởng tạo ra loại thiết bị nào đó – gọn nhẹ, kiểm tra nhanh chóng và không gây đau đớn - để sàng lọc bệnh tật cho một người chỉ bằng cách thu thập làn hơi do họ thở ra. Ước mơ là thế, nhưng để thành hiện thực lại là một thách thức.

Các bệnh khác nhau có thể gây ra những thay đổi về hơi thở giống nhau. Chế độ ăn uống cũng như các thói quen riêng như hút thuốc, uống rượu có thể ảnh hưởng đến các hóa chất hiện diện trong hơi thở một người, từ đó phức tạp hóa khả năng phát hiện bệnh.

Tuy nhiên, trong thời đại công nghệ 4.0, với những tiến bộ trong kỹ thuật số cảm biến và máy học, kết hợp với các đầu tư nghiên cứu mới ra đời để đáp ứng nhu cầu phòng, chống đại dịch, thời điểm ra đời cho các loại máy thở phát hiện bệnh cuối cùng xem như đã đến.

Hơi thở của con người rất phức tạp. Mỗi khi thở ra là chúng ta đang đào thải hàng trăm loại khí được gọi là V.O.C, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, một sản phẩm phụ của tổng hợp quy trình hô hấp, tiêu hóa, chuyển hóa tế bào cùng các quá trình sinh lý khác. Bệnh tật có thể làm gián đoạn chuỗi liên hoàn này cũng như gây biến đổi sự kết hợp của các V.O.C mà cơ thể thải ra.

Chẳng hạn người mắc bệnh tiểu đường có thể mang hơi thở mùi trái cây hoặc mùi ngòn ngọt. Thở thấy mùi hôi là do tồn tại xeton, hóa chất được tạo ra khi cơ thể bắt đầu đốt cháy chất béo thay vì glucose để tạo năng lượng, một trạng thái chuyển hóa có thuật ngữ ketosis. Theo nghiên cứu lịch sử, ý tưởng cho rằng hơi thở có tiềm năng chẩn đoán bệnh đã tồn tại từ lâu trong các báo cáo y văn hướng dẫn thực hành lâm sàng của các thầy thuốc thời Hy Lạp cổ đại và Đông y Trung Hoa.

Ngày nay, công nghệ hiện đại có thể phát hiện những thay đổi hóa học tinh vi hơn, đồng thời thuật toán học máy cũng dễ dàng xác định được các mẫu hơi thở của những người mắc một số bệnh nhất định. Trong những năm gần đây, giới khoa học đã sử dụng các phương pháp tân tiến này để xác định từng dấu vết hơi thở đặc trưng, tiết lộ các bệnh ung thư phổi, gan, lao, hen suyễn, viêm ruột và các bệnh khác, kể các nhiều loại chủng cúm.

Trước khi dịch Covid hoành hành, chính Công ty Breathomix cũng đã từng phát triển một “chiếc mũi điện tử” để phát hiện một số bệnh hô hấp. Mũi máy được huấn luyện để “đánh hơi” ra mùi của bệnh hen suyễn, mùi của chứng ung thư phổi. Công ty đã bắt đầu xây dựng cả một cơ sở dữ liệu lớn về tìm kiếm mẫu mùi cho các loại bệnh.

Năm ngoái, Breathomix đã kết hợp với nhiều nhà nghiên cứu khác cùng lĩnh vực để tập trung cố gắng xác định dấu vết mùi hơi thở phát hiện Covid-19. Trong đợt bùng phát lần đầu của virus corona vào mùa Xuân năm 2020, các chuyên gia Anh và Đức đã thu thập các mẫu hơi thở từ 98 người đến khám tại các bệnh viện với các triệu chứng về hô hấp. Sau khi phân tích, đã lọc ra được 31 bệnh nhân mắc Covid, trong khi số còn lại cho ra nhiều chẩn đoán khác nhau, bao gồm cả bệnh hen suyễn, viêm phổi hoặc suy tim.

Kết quả cho thấy các mẫu hơi thở của những người bị Covid-19 có nồng độ aldehyde cao hơn. Đây là hợp chất được tạo ra khi tế bào hoặc mô bị tổn thương do viêm và chứa lượng ketone cao. Điều này phù hợp với nghiên cứu cho thấy virú corona có thể làm hỏng tuyến tụy, gây ra trạng thái ketosis bất lợi và tiêu diệt vi khuẩn sản xuất methanol khiến nồng độ này thấp trong hơi thở.

Chắc chắn những ai đang bị ảnh hưởng bởi đại dịch này sẽ rất hào hứng với viễn cảnh được xét nghiệm Covid-19 chỉ qua hơi thở. Bởi sẽ thoải mái hơn nhiều so với cảnh bị “ngoáy mũi, chọc họng” họ đang bị chịu đựng bấy lâu nay. Tuy nhiên, cho đến hiện giờ, hiệu quả phát hiện đúng bệnh nhân Covid-19 qua hơi thở của những loại máy đã ra đời vẫn chưa đạt độ chính xác hài lòng.

Những loại thiết bị tương tự SpiroNose đang còn cho ra các kết quả có tỷ lệ âm hay dương tính giả tương đối cao, phải kiểm tra lại bằng thực hiện xét nghiệm P.C.R tiêu chuẩn. Theo quan điểm khoa học, còn nhiều phạm vi được tham chiếu vẫn chưa tồn tại đối với hơi thở, do đó, một số nhà nghiên cứu chưa dám mong đợi các xét nghiệm dựa trên hơi thở có thể thay thế hoàn toàn các xét nghiệm chẩn đoán khác. Giờ đây, các nhóm đang làm việc trên từng loại máy thở lại phải từng bước hoàn thiện sản phẩm, và thế giới cứ đành... chờ!