Thế Việt
Writer
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins vừa huấn luyện thành công một robot có khả năng tự thực hiện ca phẫu thuật cắt bỏ túi mật mà không cần sự trợ giúp của con người. Đây là một bước tiến đột phá trong lĩnh vực robot phẫu thuật, cho thấy tiềm năng của trí tuệ nhân tạo (AI) trong việc thực hiện các quy trình y tế phức tạp với độ chính xác và khả năng thích ứng cao.
Nghiên cứu mới nhất, được công bố trên tạp chí Science Robotics vào ngày 9 tháng 7, giới thiệu về một hệ thống robot phẫu thuật có tên Transformer-Hierarchy (SRT-H). Không giống như các robot phẫu thuật trước đây vốn chỉ có thể thực hiện theo một kế hoạch cứng nhắc đã được vạch ra từ trước, SRT-H có khả năng tự đưa ra quyết định và điều chỉnh theo thời gian thực.
Robot này được xây dựng với cùng một cấu trúc học máy dựa trên kiến trúc Transformer, tương tự như "bộ não" của ChatGPT. Điều này cho phép nó có khả năng tương tác và phản hồi lại các câu lệnh bằng giọng nói từ đội ngũ chuyên gia, ví dụ như "nắm đầu túi mật" hay "di chuyển cánh tay trái sang bên trái một chút". Nó hoạt động giống như một bác sĩ mới vào nghề đang học hỏi từ người hướng dẫn của mình.
Để có được khả năng này, SRT-H đã được "học" bằng cách xem các video về các ca phẫu thuật cắt bỏ túi mật do các bác sĩ phẫu thuật tại Johns Hopkins thực hiện trên xác lợn. Nhóm nghiên cứu đã tăng cường quá trình huấn luyện bằng cách bổ sung các chú thích văn bản để mô tả chi tiết từng thao tác.
Sau quá trình huấn luyện, SRT-H đã được thử nghiệm thực tế. Nó đã thực hiện thành công toàn bộ ca phẫu thuật cắt bỏ túi mật – một quy trình phức tạp gồm 17 thao tác khác nhau, từ việc xác định chính xác các ống dẫn và động mạch cho đến việc đặt kẹp và cắt bỏ các bộ phận.
Kết quả cho thấy, dù robot mất nhiều thời gian hơn để hoàn thành công việc so với một bác sĩ con người, nhưng nó đã thực hiện tất cả các thao tác với độ chính xác 100% và kết quả cuối cùng có thể sánh ngang với một chuyên gia phẫu thuật lành nghề.
Điều ấn tượng hơn cả là khả năng ứng biến của robot. Ngay cả khi nhóm nghiên cứu cố tình tạo ra các tình huống bất ngờ, như thay đổi vị trí bắt đầu của robot hoặc thêm thuốc nhuộm giống như máu để làm thay đổi hình dạng của mô, SRT-H vẫn có thể tự điều chỉnh và hoàn thành ca mổ một cách hoàn hảo.
Đây là một bước tiến vượt bậc so với các thế hệ robot phẫu thuật trước đây. Vào năm 2022, robot STAR của chính nhóm nghiên cứu này cũng đã thực hiện một ca phẫu thuật tự động trên lợn, nhưng nó đòi hỏi phải có các dấu định vị đặc biệt trên mô và phải hoạt động trong một môi trường được kiểm soát cực kỳ chặt chẽ.
Thành công của robot phẫu thuật SRT-H lần này, với khả năng hoạt động trên bệnh nhân thật (dù trong môi trường thử nghiệm có kiểm soát), đã mở ra một hướng đi mới. Giáo sư Axel Krieger, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết họ sẽ tiếp tục huấn luyện và thử nghiệm hệ thống với nhiều loại phẫu thuật phức tạp hơn. Mục tiêu cuối cùng là mở rộng khả năng của nó để có thể thực hiện một ca phẫu thuật hoàn toàn tự động trong tương lai.
Đột phá này không chỉ cho thấy tiềm năng của AI trong việc nâng cao độ chính xác và an toàn trong y học, mà còn hứa hẹn một tương lai nơi các quy trình phẫu thuật phức tạp có thể được tiếp cận rộng rãi hơn, đặc biệt là ở những khu vực thiếu hụt các chuyên gia phẫu thuật hàng đầu.
SRT-H: Robot phẫu thuật với "bộ não" như ChatGPT
Nghiên cứu mới nhất, được công bố trên tạp chí Science Robotics vào ngày 9 tháng 7, giới thiệu về một hệ thống robot phẫu thuật có tên Transformer-Hierarchy (SRT-H). Không giống như các robot phẫu thuật trước đây vốn chỉ có thể thực hiện theo một kế hoạch cứng nhắc đã được vạch ra từ trước, SRT-H có khả năng tự đưa ra quyết định và điều chỉnh theo thời gian thực.
Robot này được xây dựng với cùng một cấu trúc học máy dựa trên kiến trúc Transformer, tương tự như "bộ não" của ChatGPT. Điều này cho phép nó có khả năng tương tác và phản hồi lại các câu lệnh bằng giọng nói từ đội ngũ chuyên gia, ví dụ như "nắm đầu túi mật" hay "di chuyển cánh tay trái sang bên trái một chút". Nó hoạt động giống như một bác sĩ mới vào nghề đang học hỏi từ người hướng dẫn của mình.
Để có được khả năng này, SRT-H đã được "học" bằng cách xem các video về các ca phẫu thuật cắt bỏ túi mật do các bác sĩ phẫu thuật tại Johns Hopkins thực hiện trên xác lợn. Nhóm nghiên cứu đã tăng cường quá trình huấn luyện bằng cách bổ sung các chú thích văn bản để mô tả chi tiết từng thao tác.
Ca mổ thành công 100% và khả năng ứng biến
Sau quá trình huấn luyện, SRT-H đã được thử nghiệm thực tế. Nó đã thực hiện thành công toàn bộ ca phẫu thuật cắt bỏ túi mật – một quy trình phức tạp gồm 17 thao tác khác nhau, từ việc xác định chính xác các ống dẫn và động mạch cho đến việc đặt kẹp và cắt bỏ các bộ phận.
Kết quả cho thấy, dù robot mất nhiều thời gian hơn để hoàn thành công việc so với một bác sĩ con người, nhưng nó đã thực hiện tất cả các thao tác với độ chính xác 100% và kết quả cuối cùng có thể sánh ngang với một chuyên gia phẫu thuật lành nghề.
Điều ấn tượng hơn cả là khả năng ứng biến của robot. Ngay cả khi nhóm nghiên cứu cố tình tạo ra các tình huống bất ngờ, như thay đổi vị trí bắt đầu của robot hoặc thêm thuốc nhuộm giống như máu để làm thay đổi hình dạng của mô, SRT-H vẫn có thể tự điều chỉnh và hoàn thành ca mổ một cách hoàn hảo.
Tương lai của phẫu thuật tự động
Đây là một bước tiến vượt bậc so với các thế hệ robot phẫu thuật trước đây. Vào năm 2022, robot STAR của chính nhóm nghiên cứu này cũng đã thực hiện một ca phẫu thuật tự động trên lợn, nhưng nó đòi hỏi phải có các dấu định vị đặc biệt trên mô và phải hoạt động trong một môi trường được kiểm soát cực kỳ chặt chẽ.
Thành công của robot phẫu thuật SRT-H lần này, với khả năng hoạt động trên bệnh nhân thật (dù trong môi trường thử nghiệm có kiểm soát), đã mở ra một hướng đi mới. Giáo sư Axel Krieger, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết họ sẽ tiếp tục huấn luyện và thử nghiệm hệ thống với nhiều loại phẫu thuật phức tạp hơn. Mục tiêu cuối cùng là mở rộng khả năng của nó để có thể thực hiện một ca phẫu thuật hoàn toàn tự động trong tương lai.
Đột phá này không chỉ cho thấy tiềm năng của AI trong việc nâng cao độ chính xác và an toàn trong y học, mà còn hứa hẹn một tương lai nơi các quy trình phẫu thuật phức tạp có thể được tiếp cận rộng rãi hơn, đặc biệt là ở những khu vực thiếu hụt các chuyên gia phẫu thuật hàng đầu.
