Robot phẫu thuật hoàn toàn tự động đang dần trở thành hiện thực

Các nhà nghiên cứu đã tạo nên một bước đột phá thực sự khi giới thiệu hệ thống đào tạo robot phẫu thuật dựa trên phương pháp học bắt chước. Thành tựu này đánh dấu một cột mốc quan trọng, mở ra những khả năng vô hạn cho việc ứng dụng robot trong lĩnh vực y tế, hứa hẹn mang lại cuộc cách mạng trong phẫu thuật.

Một robot đã trải qua quá trình huấn luyện chuyên sâu, học hỏi từ hàng ngàn giờ video ghi hình các ca phẫu thuật do các chuyên gia hàng đầu thực hiện. Nhờ thuật toán học máy tiên tiến, robot đã có thể mô phỏng và thực hiện các thao tác phẫu thuật với độ chính xác và khéo léo đáng kinh ngạc, từng bước tiến gần hơn đến trình độ của một bác sĩ phẫu thuật thực thụ.

Việc áp dụng thành công phương pháp học bắt chước trong đào tạo robot phẫu thuật đã tạo nên một bước đột phá đáng kể. Thay vì phải lập trình từng chuyển động tỉ mỉ, robot giờ đây có khả năng tự học và mô phỏng các kỹ năng phẫu thuật từ những chuyên gia hàng đầu, mang đến hiệu quả và độ chính xác cao hơn trong các ca mổ.

Các nhà nghiên cứu cho biết thành tựu này đưa chúng ta tiến gần hơn đến một tương lai nơi robot phẫu thuật có thể tự động thực hiện các ca mổ phức tạp mà không cần sự can thiệp trực tiếp của bác sĩ. Đây là một bước tiến quan trọng, mở ra những khả năng vô hạn cho việc ứng dụng robot trong lĩnh vực y tế.

Những phát hiện đột phá của nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Johns Hopkins và Đại học Stanford của Mỹ sẽ được trình bày tại Hội nghị về Học tập của Robot ở Munich, Đức, vào cuối tuần này. Sự kiện này được xem là một trong những diễn đàn hàng đầu về trí tuệ nhân tạo (AI), và kết quả nghiên cứu của họ hứa hẹn sẽ thu hút sự quan tâm lớn từ cộng đồng khoa học quốc tế.

"Điều thực sự ấn tượng là chúng tôi chỉ cần cung cấp cho mô hình những dữ liệu hình ảnh từ camera, và nó đã có thể tự động dự đoán được toàn bộ chuỗi các chuyển động phức tạp mà robot cần thực hiện trong ca phẫu thuật", Giáo sư Axel Krieger- Phó Giáo sư Khoa Kỹ thuật cơ khí của Đại học Johns Hopkins (Mỹ) chia sẻ.

Giáo sư Krieger cho biết thêm: "Chúng tôi tin rằng, đây là bước tiến đáng kể hướng tới một lĩnh vực mới trong ngành robot y tế. Mô hình này rất giỏi trong việc học những điều mà chúng ta chưa dạy nó. Ví dụ, nếu nó làm rơi kim, nó sẽ tự động nhặt lên và tiếp tục. Đây không phải là điều tôi dạy nó làm".

Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc huấn luyện hệ thống phẫu thuật robot Da Vinci thực hiện thành thạo 3 kỹ năng phẫu thuật cơ bản, bao gồm thao tác sử dụng kim, nâng mô và khâu. Điều đáng ngạc nhiên là robot đã đạt được hiệu suất tương đương với các bác sĩ phẫu thuật chuyên nghiệp.

Hệ thống phẫu thuật Da Vinci, với hơn 7.000 đơn vị đang sử dụng trên toàn cầu, đã trở thành một nền tảng phẫu thuật robot phổ biến. Việc có hơn 50.000 bác sĩ được đào tạo để sử dụng hệ thống này đã tạo ra một kho dữ liệu khổng lồ về các ca phẫu thuật, cung cấp nguồn tài nguyên vô giá để robot học hỏi và cải thiện kỹ năng.

Không giống như ChatGPT sử dụng ngôn ngữ tự nhiên, mô hình này tận dụng kiến trúc học máy để phân tích và dự đoán chuyển động của robot dựa trên ngôn ngữ động học. Thay vì xử lý văn bản, mô hình này làm việc với các dữ liệu về vị trí, vận tốc, gia tốc và các thông số kỹ thuật khác của robot.

Các nhà nghiên cứu đã thu thập một lượng lớn dữ liệu video từ hàng trăm ca phẫu thuật thực tế, ghi lại trực tiếp từ góc nhìn của cánh tay robot Da Vinci. Bộ dữ liệu này bao gồm những hình ảnh chi tiết về các thao tác phẫu thuật phức tạp, cung cấp một nguồn thông tin quý giá để huấn luyện mô hình.

Mặc dù hệ thống phẫu thuật Da Vinci được ứng dụng rộng rãi, các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, hệ thống này thường gặp các vấn đề về độ chính xác trong quá trình thực hiện các thao tác phẫu thuật. Nhóm nghiên cứu đã tìm ra một cách tiếp cận mới để giải quyết vấn đề này bằng cách tập trung vào việc huấn luyện mô hình thực hiện các chuyển động tương đối thay vì các hành động tuyệt đối. Điều này giúp tăng cường độ chính xác và linh hoạt của robot trong quá trình phẫu thuật.

"Tất cả những gì chúng tôi cần là dữ liệu hình ảnh và sau đó hệ thống AI này sẽ tìm ra hành động phù hợp", tác giả chính Ji Woong "Brian" Kim - một nghiên cứu sinh sau Tiến sĩ tại Đại học Johns Hopkins cho biết.

Ông Ji Woong "Brian" Kim cho biết thêm: "Chúng tôi thấy rằng, ngay cả với vài trăm bản mô phỏng, mô hình vẫn có thể học được quy trình và khái quát hóa các môi trường mới mà nó chưa từng gặp phải".

Các nhà nghiên cứu tin rằng, mô hình này có thể cách mạng hóa đào tạo robot phẫu thuật. Thay vì phải lập trình thủ công cho mỗi ca phẫu thuật, mô hình có khả năng đào tạo nhanh chóng một robot để thực hiện bất kỳ thủ thuật nào, từ những ca mổ đơn giản đến phức tạp. Bằng cách ứng dụng phương pháp học bắt chước, robot có thể học hỏi từ các chuyên gia phẫu thuật và thực hiện toàn bộ ca mổ một cách tự động.

Phan Văn Hòa