Triển vọng về robot có thể độc lập trong phòng mổ

Từ lâu, Benjamin Tee, phó giáo sư ĐH Quốc gia Singapore, bị thu hút bởi cảnh trong “Chiến tranh giữa các vì sao”, khi một người máy đứng mổ thay bác sĩ.

Đối với anh, robot phẫu thuật hoàn toàn tự chủ luôn là đích đến cao nhất của y học. Anh cùng nhiều nhà nghiên cứu khác đang phát triển những mẫu thiết bị có thể thực hiện thủ thuật y tế ít cần đến sự giám sát của con người.

Ngày nay, trong những ca mổ đòi hỏi độ chính xác, phạm vi chuyển động và khả năng kiểm soát cao, bác sĩ thường sử dụng các loại robot có giá hàng triệu đô. Robot hỗ trợ họ khâu, mổ và rút mô, song bác sĩ vẫn là người làm chủ toàn bộ quá trình.

Giới hạn tiếp theo mà các nhà nghiên cứu muốn chạm tới là những thiết bị hoạt động hoàn toàn độc lập, đủ khả năng tiến hành phẫu thuật tại các vùng nông thôn, Nam Cực hoặc một ngày nào đó là trên tàu vũ trụ.

Dự án mới nhất của Benjamin Tee là da nhân tạo, cho phép robot cảm nhận, phân biệt giữa mô lành và khối u trong quá trình phẫu thuật. Trong khi đó, các đồng nghiệp của anh tìm hiểu về thiết bị khâu vết mổ tự động hoặc điều hướng để sửa chữa các cơ quan nội tạng.

Theo giáo sư Khek-Yu Ho, giám đốc Trung tâm Đổi mới Chăm sóc Sức khỏe thuộc Hệ thống Y tế Đại học Quốc gia Singapore, bác sĩ phẫu thuật phụ thuộc vào xúc giác để xác định cơ quan, cắt bỏ khối u. Các nhà nghiên cứu đang cố gắng mô phỏng cảm giác đó bằng ngón tay silicon robot.

Thiết bị gồm khoảng 100 cảm biến trên mỗi cm vuông. Dữ liệu chạy qua một sợi dây duy nhất được kết nối với chip thần kinh nhân tạo. Loại chip này cho phép đào tạo mô hình AI bằng cách sử dụng một phần thông tin từ máy tính truyền thống. Benjamin Tee cho biết trong các thử nghiệm đầu năm nay, ngón tay robot đã phân biệt được vật mềm hơn trong hai vật có hình dạng giống nhau với khoảng thời gian nhanh hơn chớp mắt.

Trong thập kỷ tới, công nghệ này sẽ được tích hợp vào một chiếc găng tay xúc giác, sử dụng lực, độ rung và chuyển động để mô phỏng cảm giác của vật thể ảo. Bác sĩ phẫu thuật có thể thực hiện thao tác từ xa và cảm nhận được những gì robot cầm nắm, chạm vào.

Benjamin Tee, Đại học Đại học Quốc gia Singapore bên cạnh nghiên cứu về da nhân tạo. Ảnh: WSJ

Các nhà nghiên cứu từ Bệnh viện Nhi đồng Quốc gia Washington và Đại học Johns Hopkins đang phát triển robot STAR có khả năng tự tiến hành khâu nối thông ruột kết. Để nối lại một đại tràng khỏe mạnh cần khoảng 15 đến 20 mũi khâu. Chỉ một mũi lỏng lẻo, bệnh nhân có nguy cơ bị rò dịch ở mối nối, dẫn đến nhiễm trùng chết người. Các đường khâu nhất quán, chất lượng cao có thể làm giảm những biến chứng như vậy.

Robot STAR sử dụng công cụ khâu có thể tự động quay kim qua mô ruột kết. Nó phát hiện được chuyển động của các mô. Bằng cách này, robot đủ khả năng nhận biết nhịp thở của bệnh nhân, chỉ khâu vào đúng điểm. Về lý thuyết, STAR tạo ra các mũi khâu nhất quán về khoảng cách, độ căng,tốt hơn những gì con người thực hiện được.

Tự động hóa các công việc lặp đi lặp lại như khâu phẫu thuật giúp bác sĩ tập trung vào phần quan trọng, phức tạp hơn, giải quyết sự mệt mỏi về tinh thần khi thực hiện các ca phẫu thuật kéo dài nhiều giờ.

Để giảm thiểu rủi ro và thời gian hồi phục cho bệnh nhân tim mạch, các bác sĩ thường sử dụng ống thông tim. Đây là loại ống thành mỏng, linh hoạt, được luồn qua cánh tay, bẹn, đùi hoặc cổ người bệnh. Nhưng điều hướng ống thông tới tim là công việc khó khăn.

Vì vậy, Pierre Dupont, trưởng khoa Kỹ thuật Sinh học Tim nhi tại Bệnh viện Nhi Boston, đồng thời là giáo sư Trường Y Harvard, đã phát triển một ống thông tim tự động, có khả năng khắc phục sự cố rò rỉ đôi khi xảy ra sau phẫu thuật thay van tim.

Robot ống thông điều hướng bằng cách sử dụng cảm biến thị giác xúc giác. Trong đó, hình ảnh từ camera siêu nhỏ được kết hợp với các thuật toán, cho biết liệu đầu ống có chạm vào mạch máu, mô hay van tim không. Sau khi nối ống thông đến đúng vị trí, bác sĩ phẫu thuật sẽ tiến hành vá lỗ rò. Tự động hóa giảm bớt gánh nặng cho họ trong quá trình sửa van tim phức tạp.

Theo Hiệp hội các trường Y khoa, tình trạng thiếu bác sĩ phẫu thuật tại Mỹ ngày càng trầm trọng. Đến năm 2033, nước này có thể thiếu tới 28.700 người. Đại dịch Covid-19 cũng nhấn mạnh sự cần thiết của các thiết bị tự động trong phòng mổ, nhằm giảm nguy cơ phơi nhiễm cho cả y bác sĩ và bệnh nhân.

Nhà khoa học tại Bệnh viện Quốc gia Nhi đồng và Đại học Johns Hopkins đang phát triển robot khâu vết mổ ruột kết. Ảnh: WSJ

Thách thức đặt ra là vấn đề kỹ thuật, quy chuẩn và an toàn. Những thuật toán cơ bản của robot cần được kiểm định độ chính xác. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) hiện chưa phê duyệt bất cứ robot phẫu thuật độc lập nào. Để đủ điều kiện thực hiện ca mổ, các thiết bị phải nhận biết được điểm khác biệt giải phẫu cơ bản, có phản ứng phù hợp với từng biến chứng xảy đến trong quá trình phẫu thuật. Đây là rủi ro không thể đoán trước. Một số nhà sản xuất, ví dụ Intuitive Surgical, trụ sở Mỹ, cho biết họ không có kế hoạch phát triển robot phẫu thuật tự động, một phần do thiếu nhu cầu.

Tuy nhiên, nhiều bằng chứng cho thấy robot vẫn là sự lựa chọn tối ưu trong các quy trình cụ thể, bởi chúng nhanh chóng và ổn định hơn con người, giúp giảm thiểu biến chứng. Axel Krieger, trợ lý giáo sư Khoa Cơ khí tại Đại học Johns Hopkins, cho biết: "Ưu điểm của robot là độ chính xác, khả năng lặp lại không biết mệt mỏi".

Theo VnExpress