Phần 2: Xu hướng nghiên cứu trên thế giới và các kết quả nghiên cứu, ứng dụng tại Việt Nam
Những tiến bộ của công nghệ robotics, trí tuệ nhân tạo (AI) và xu hướng phát triển y tế thông minh trên thế giới đã trở thành động lực cho các nhà khoa học tại Việt Nam quan tâm hơn đến việc ứng dụng và nghiên cứu chế tạo các loại robot trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Ngoài các robot tiên tiến được nhập khẩu và ứng dụng tại bệnh viện, cũng đã có một số robot được nghiên cứu chế tạo trong nước, nhận được nhiều đánh giá tích cực từ thử nghiệm thực tiễn.
Tình hình nghiên cứu và phát triển robot chăm sóc sức khỏe trên thế giới
Bài nghiên cứu “Robots in Healthcare: a Scoping Review” đăng trên tạp chí Current robotics reports năm 2022 đã khảo sát, đánh giá tình hình nghiên cứu và phát triển robot chăm sóc sức khỏe trên thế giới, thông qua 927 bài báo trên các cơ sở dữ liệu về y học và chăm sóc sức khỏe (bao gồm: CINAHL, Thư viện Cochrane, Embase, MEDLINE và Scopus) từ năm 1994 đến 2021. Số lượng nghiên cứu tăng mạnh trong giai đoạn từ năm 2017 và đạt đỉnh vào năm 2021 với 152 nghiên cứu, cao hơn 585% so với 10 năm trước.
Số lượng ấn phẩm khoa học công bố hàng năm liên quan đến robot chăm sóc sức khỏe
(Nguồn: Nghiên cứu “Robots in Healthcare: a Scoping Review” (Morgan, A. A.et al., 2022))
Cũng theo kết quả khảo sát, có 171 robot trong các nghiên cứu được ghi rõ tên và chủng loại, trong đó Hệ thống robot phẫu thuật Da Vinci (Intuitive Surgical Inc, Mỹ) được nghiên cứu thường xuyên nhất, kế đến là Hệ thống robot phục hồi chức năng Lokomat (Hocoma, Thụy Sỹ) và Bộ xương ngoài hỗ trợ đi lại được điều khiển bằng thần kinh Hybrid Assistive Limb (Cyberdyne, Nhật Bản).
Kết quả khảo sát từ cơ sở dữ liệu sáng chế quốc tế WIPS Global vào tháng 08/2023 của Trung tâm Thông tin và Thống kê KH&CN TP.HCM (trong Hội thảo phân tích xu hướng Công nghệ trí tuệ nhân tạo phục vụ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe) cũng cho thấy xu hướng nghiên cứu robot chăm sóc sức khỏe kết hợp cùng với công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) đang có xu hướng phát triển mạnh trong giai đoạn 2017-2022, với tốc độ tăng trưởng kép lên đến 70%. Trong đó, chiếm phần lớn là các nghiên cứu về robot hỗ trợ phẫu thuật và robot hỗ trợ điều trị, chăm sóc bệnh nhân.
Số lượng sáng chế ứng dụng robot chăm sóc sức khỏe kết hợp công nghệ AI, theo kết quả khảo sát trên CSDL WIPS Global tháng 8/2023
(Nguồn: Báo cáo tổng quan Công nghệ trí tuệ nhân tạo phục vụ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, www.cesti.gov.vn - 2023)
Ứng dụng các robot chăm sóc sức khỏe tiên tiến của thế giới tại Việt Nam
Nhằm nâng cao trình độ công nghệ, ứng dụng các hệ thống robot chăm sóc sức khỏe tiên tiến của thế giới, các bệnh viện tại Việt Nam đã triển khai ứng dụng robot vào các hoạt động chăm sóc sức khỏe cho người dân. Năm 2012, Bệnh viện Hữu nghị Việt Đức là đơn vị đầu tiên ở Đông Nam Á (và thứ 2 ở châu Á) sử dụng Robot định vị chính xác Renaissance vào phẫu thuật cột sống. Năm 2014, lần đầu tiên Bệnh viện Nhi Trung ương ứng dụng Hệ thống robot Da Vinci thế hệ IV vào phẫu thuật nội soi cho trẻ em. Trong những năm tiếp theo, Hệ thống robot phẫu thuật da Vinci tiếp tục được đưa vào sử dụng tại nhiều bệnh viện như: Bệnh viện Bình Dân (năm 2016), hỗ trợ phẫu thuật ngoại tổng quát và ngoại tiết niệu; Bệnh viện Chợ Rẫy (năm 2017), điều trị ung thư tuyến tiền liệt, ung thư thận, ung thư bàng quang, ung thư đại - trực tràng, ung thư phổi, cắt nang ống mật chủ, tạo hình khúc nối bể thận-niệu quản, ung thư gan; Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec (năm 2018), điều trị các bệnh lý ung thư, tiêu hóa, tiết niệu - sinh dục, phụ khoa,... Tháng 6/2023, Bệnh viện K đã đưa vào áp dụng Hệ thống robot phẫu thuật Da Vinci thế hệ Xi (mới nhất hiện nay) để thực hiện các ca phẫu thuật trong ung thư đường tiêu hóa, ung thư đầu cổ, phụ khoa, tiết niệu,... Bên cạnh Hệ thống robot phẫu thuật Da Vinci, các loại robot khác phục vụ thay khớp, mổ não cũng dần được đưa vào sử dụng ở nhiều bệnh viện lớn như: Bệnh viện Bạch Mai sử dụng Hệ thống robot phẫu thuật Mako và Rosa thực hiện thay khớp gối, khớp háng, phẫu thuật nội soi bệnh lý não thất và bệnh thần kinh chức năng; Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec sử dụng Robot G.E Innova thực hiện các kỹ thuật trong phẫu thuật nội soi và thay khớp; Bệnh viện Đa khoa Tâm Anh sử dụng Robot mổ não thế hệ mới Modus V Synaptive trong phẫu thuật u não, đột quỵ xuất huyết não và nhiều bệnh lý thần kinh – sọ não nguy hiểm,...
Robot G.E Innova ứng dụng tại Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec (hình a) và Robot Modus V Synaptive ứng dụng tại Bệnh viện Đa khoa Tâm Anh (hình b) (Nguồn: www.vinmec.com và tamanhhospital.vn)
Sau 3 năm triển khai, nhằm đánh giá tính khả thi, hiệu quả và độ an toàn của việc sử dụng Hệ thống robot phẫu thuật Da Vinci trong hỗ trợ điều trị ung thư, Bệnh viện Bình Dân đã chủ trì nhiệm vụ KH&CN cấp Thành phố: “Kết quả phẫu thuật nội soi có robot hỗ trợ trong ung thư trực tràng và ung thư tuyến tiền liệt”, kết quả nghiên cứu đã được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu vào tháng 05/2021.
Trên cơ sở nghiên cứu, theo dõi 180 trường hợp được phẫu thuật tại Bệnh viện Bình Dân, trong đó chia ra 90 trường hợp phẫu thuật thông thường và 90 trường hợp được phẫu thuật bằng Hệ thống robot phẫu thuật Da Vinci SiTM. Kết quả cho thấy, với phẫu thuật robot, các mô bệnh được lấy hết, trong khi đó những phần khác như thần kinh, mạch máu không bị ảnh hưởng, bệnh nhân mất ít máu hơn, hồi phục nhanh, trong khi bác sỹ mổ sẽ không vất vả như các phương pháp mổ khác. Cũng theo phân tích của các bác sĩ, khi có sự trợ giúp của hệ thống robot phẫu thuật, việc phẫu thuật cắt bỏ tận gốc khối u ác tính của các cơ quan vùng chậu ngày càng thuận lợi cả về phương diện ngoại khoa và ung thư học. Bên cạnh đó, quá trình theo dõi sau phẫu thuật của 180 ca, tính đến lúc nghiệm thu, chưa ghi nhận biến chứng sau mổ; so sánh giữa 2 nhóm cho thấy, thời gian hồi phục nhanh hơn và chất lượng sống sau mổ tốt hơn ở nhóm được mổ bằng robot. Có thể thấy, đây là phương pháp an toàn, hiệu quả trong điều trị ung thư trực tràng và ung thư tuyến tiền liệt.
Ứng dụng Hệ thống robot phẫu thuật Da Vinci SiTM tại Bệnh viện Bình Dân (Nguồn: thanhnien.vn)
Theo thống kê đến năm 2023, Bệnh viện Bình Dân đã thực hiện thành công hơn 2.000 ca phẫu thuật sử dụng kỹ thuật nội soi robot. Đây là con số mà nhà sản xuất robot phẫu thuật tại Mỹ và bác sĩ phẫu thuật tại các hội nghị khoa học quốc tế đánh giá cao, cho thấy khả năng tiếp cận nhanh chóng của các bác sĩ Việt Nam với nền y học tiên tiến thế giới, qua đó đạt được những thành công về phẫu thuật robot cả về số lượng lẫn chất lượng chuyên môn.
Nghiên cứu, chế tạo robot chăm sóc sức khỏe tại Việt Nam
Robot không chỉ giúp hỗ trợ phẫu thuật, mà còn có thể hỗ trợ giảm tải công việc của nhân viên y tế, giúp chăm sóc người bệnh, người già và cả những người khuyết tật. Bên cạnh việc ứng dụng các thành tựu tiên tiến của thế giới, các nhà khoa học Việt Nam đã thực hiện nhiều nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm robot phục vụ nhu cầu chăm sóc sức khỏe trong thời gian qua. Ứng dụng nổi bật có thể kể đến sản phẩm từ đề tài nghiên cứu khoa học cấp quốc gia của Học viện Kỹ thuật quân sự, robot VIBOT, hỗ trợ vận chuyển nhu yếu phẩm tại các cơ sở y tế trong giai đoạn phức tạp của đại dịch Covid-19. Ngoài ra, một số sản phẩm nghiên cứu mới từ giảng viên và sinh viên các trường đại học cũng được giới thiệu và thử nghiệm.
Nghiên cứu, chế tạo robot VIBOT vận chuyển trong các cơ sở y tế
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp quốc gia “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo Hệ thống robot y tế vận chuyển trong khu cách ly bệnh truyền nhiễm có nguy cơ cao” do Bộ KH&CN đặt hàng Học viện Kỹ thuật Quân sự triển khai ứng dụng vào công tác phòng chống dịch Covid-19. Sản phẩm chính của đề tài là hệ thống robot vận chuyển (VIBOT) có chức năng thay thế nhân viên y tế vận chuyển thuốc, nhu yếu phẩm,… trong khu vực cách ly bệnh truyền nhiễm có nguy cơ lây nhiễm cao; hỗ trợ vận chuyển rác ra khu tập kết; hỗ trợ y, bác sĩ, người nhà giao tiếp từ xa với bệnh nhân.
Hệ thống robot y tế vận chuyển được hoàn thiện trong giai đoạn 2 (VIBOT-2 gồm 5 robot và 1 trung tâm giám sát, điều khiển, được thiết kế, chế tạo với nhiều tính năng thông minh: tự xây dựng bản đồ, tự định vị và thiết lập lộ trình hoạt động, di chuyển an toàn vào/ra khu vực được chỉ định để thực hiện nhiệm vụ mà không cần sự hỗ trợ từ bên ngoài; khả năng phát hiện và dừng hoặc vòng tránh các loại vật cản cố định và di động; khả năng phối hợp giữa các robot khi thực hiện cùng một nhiệm vụ,…). Sau 1 năm lắp đặt và thử nghiệm tại Bệnh viện Trung ương Quân đội 108, VIBOT-2 chính thức được triển khai tại Bệnh viện Bạch Mai - Cơ sở 2, Bệnh viện Đa khoa tỉnh Bắc Giang, rồi tiếp tục đến hỗ trợ Bệnh viện dã chiến số 7 (TP. Thủ Đức, TP.HCM) khi tình hình dịch tại TP.HCM bắt đầu diễn biến phức tạp.
Robot VIBOT-2 được sử dụng tại Bệnh viện dã chiến số 7 (TP.HCM) phục vụ bệnh nhân Covid-19 (Nguồn: nhandan.vn)
Qua quá trình thử nghiệm, ứng dụng tại các bệnh viện, cơ sở cách ly điều trị Covid-19, đánh giá của nhân viên y tế và người bệnh tại cơ sở điều trị cho thấy, hệ thống robot y tế vận chuyển VIBOT hoạt động ổn định và hiệu quả, đã góp phần hỗ trợ công tác phòng chống dịch Covid-19. Nhiệm vụ KH&CN này cũng đã được hội đồng nghiệm thu đánh giá xuất sắc vào ngày 23/7/2021.
Nghiên cứu, chế tạo robot hỗ trợ công tác quản lý bệnh viện
Robot “Người bạn thông minh Smart Friend” là sản phẩm khoa học do các y bác sĩ trẻ, đoàn viên, thanh niên Bệnh viện Nhân dân 115 và Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM phối hợp nghiên cứu, nhằm đưa công nghệ vào phục vụ tại bệnh viện, hỗ trợ nhân viên y tế trong công tác khám chữa bệnh, mang lại sự thuận tiện và hài lòng cho khách hàng, cũng như đáp ứng yêu cầu cải cách hành chính theo phong trào phát động của ngành y tế TP.HCM.
Robot đang được sử dụng tại Bệnh viện Nhân dân 115 để tiếp đón người bệnh đến khám, phục vụ công tác điểm danh hằng ngày, hướng dẫn khách hàng thực hiện siêu âm, X-quang, điện tim. Đặc biệt, robot có tính năng chỉ đường cho người bệnh đến tận khoa phòng cần đến, hỗ trợ những người mới đến bệnh viện lần đầu, chưa rành đường đi lại trong bệnh viện. Ngoài ra, robot còn có thể quan sát an ninh tại các khu vực và trích xuất hình ảnh, báo cáo trực tiếp cho lãnh đạo bệnh viện.
Robot “Smart Friend” được sử dụng tại Bệnh viện Nhân dân 115 (Nguồn: www.htv.com.vn)
Sản phẩm “Người bạn thông minh Smart Friend” đã đạt nhiều thành tích nổi bật: Giải Nhì Hội thi “Sáng tạo cải cách hành chính TP HCM, lần 1 - năm 2023” do Sở Nội vụ TP.HCM phối hợp với Công đoàn Viên chức TP.HCM tổ chức. Bên cạnh đó, sản phẩm này còn được sử dụng trong nghi thức công bố các kết quả tại Hội nghị “Tổng kết công tác cải cách hành chính năm 2023 và triển khai nhiệm vụ năm 2024” của UBND TP.HCM.
Một số nghiên cứu tiềm năng đang trong quá trình thử nghiệm
Ngoài các kết quả nghiên cứu đã được vận hành trong thực tế, nhiều sản phẩm robot chăm sóc sức khỏe vẫn đang trong quá trình hoàn thiện và thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm:
- Khung xương robot (Exoskeleton) do các nhà khoa học Phòng thí nghiệm Cơ khí chính xác và Tự động hóa (Trung tâm nghiên cứu triển khai, Khu công nghệ cao TP.HCM) hợp tác với một số trường đại học thực hiện nhằm phục vụ tập vật lý trị liệu phục hồi chức năng cho người bị đột quỵ, chấn thương chân. Exoskeleton được làm chủ yếu bằng vật liệu nhôm, giúp giảm trọng lượng nhưng vẫn đảm bảo độ bền và độ cứng cần thiết. Các khớp của khung xương được bố trí 4 động cơ điện công suất 400W, có hộp số giúp tăng - giảm tốc độ, phù hợp cho từng cường độ tập khác nhau. Nguồn điện sử dụng cho hệ thống gồm 2 pin lithium 20Ah, một pin cấp cho khung xương robot, một cấp cho khung bệ tì tay và mạch điều khiển. Hiện nghiên cứu mới dừng ở giai đoạn đầu, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục phối hợp với các bệnh viện phục hồi chức năng để thử nghiệm trên nhiều bệnh nhân, nhằm điều chỉnh Exoskeleton tương đồng với các khớp của bệnh nhân, đánh giá trải nghiệm của từng bệnh nhân cụ thể theo phác đồ điều trị và đưa ra bài tập phục hồi chức năng phù hợp nhất.
Khung xương robot hỗ trợ tập vật lý trị liệu (Nguồn: khoahocphothong.vn)
- Mô hình cánh tay robot thông minh E-ARM do các sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội và Đại học Ngoại thương chế tạo, được giới thiệu tại Cuộc thi Sáng tạo trẻ năm 2023 do Đại học Bách Khoa Hà Nội tổ chức. E-ARM sử dụng các công nghệ tiên tiến như: thị giác máy tính, AI xử lý hình ảnh, AI nhận diện giọng nói, nhằm hỗ trợ xúc/gắp thức ăn vào miệng cho những người khuyết tật hoặc mất hoàn toàn khả năng cử động chi trên. Nhờ một camera nhận diện khuôn miệng, cánh tay robot sẽ xúc/gắp thức ăn một cách chính xác và ổn định, đưa tới vị trí ngồi của người dùng. Nó sẽ tự thay đổi quỹ đạo di chuyển để bám theo vị trí khuôn mặt, do vậy người dùng có thể thoải mái cử động đầu mà không cần phải rướn người tới một chỗ cố định. Sản phẩm E-ARM cũng đang ở giai đoạn đầu, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục thử nghiệm để khắc phục các hạn chế về phần cứng, phần mềm và khả năng nhận diện các loại thực phẩm, cũng như khảo sát thị trường và tiếp cận các đối tác tiềm năng nhằm sớm đưa sản phẩm ra thị trường phục vụ đối tượng người khuyết tật.
Cánh tay thông minh E-ARM hỗ trợ người gặp khó khăn trong ăn uống (Nguồn: khoahocphattrien.vn)
***
Theo Cơ sở dữ liệu quốc gia về nhiệm vụ KH&CN, các đề tài nghiên cứu về thiết kế, chế tạo và ứng dụng công nghệ robotics tại Việt Nam hiện nay chủ yếu được áp dụng trong lĩnh vực công nghiệp, lĩnh vực y tế còn rất khiêm tốn. Các robot được ứng dụng trong các hoạt động quan trọng như phẫu thuật đều là sản phẩm công nghệ nhập từ nước ngoài. Robot được chế tạo trong nước chủ yếu phục vụ các công việc tương đối đơn giản như hỗ trợ cho nhân viên y tế vận chuyển vật tư, nhu yếu phẩm hay hỗ trợ hướng dẫn, chỉ đường cho bệnh nhân, với mục tiêu chung là tối ưu hóa chi phí cho bệnh viện và có thể cạnh tranh với các robot nhập khẩu với tính năng tương tự. Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức trong giai đoạn thử nghiệm để hoàn thiện sản phẩm, nhưng với lực lượng nhà khoa học trẻ tuổi, khả năng dễ dàng tiếp cận với các công nghệ mới, có thể hi vọng trong các năm tới đây sẽ bắt đầu có các sản phẩm robot chăm sóc sức khỏe “Made in Vietnam” được thương mại hóa trên thị trường.
Duy Sang
--------------------------------------------------------------------------------
Tài liệu tham khảo chính
[1] Anh Khôi. Việt Nam dần làm chủ phẫu thuật robot, thêm cơ hội điều trị kỹ thuật cao cho người bệnh. https://suckhoedoisong.vn/viet-nam-dan-lam-chu-phau-thuat-robot-them-co-hoi-dieu-tri-ky-thuat-cao-cho-nguoi-benh-169231127165042382.htm
[2] Duy Tính. TP.HCM đột phá y tế chuyên sâu: Làm chủ công nghệ phẫu thuật robot. https://thanhnien.vn/tphcm-dot-pha-y-te-chuyen-sau-lam-chu-cong-nghe-phau-thuat-robot-185230612230834938.htm
[3] Morgan, A. A.et al. Robots in Healthcare: a Scoping Review. Current robotics reports, 271–280.
[4] Ngô Hà. Cánh tay robot E-ARM: Hỗ trợ người gặp khó khăn trong ăn uống. https://khoahocphattrien.vn/khoa-hoc/canh-tay-robot-earm-ho-tro-nguoi-gap-kho-khan-trong-an-uong/20240509090852825p1c160.htm
[5] Ngọc Duy. 5 nhà khoa học Việt: Chế tạo khung xương robot hỗ trợ người đột quỵ luyện tập phục hồi chức năng. https://khoahocphothong.vn/5-nha-khoa-hoc-viet-che-tao-khung-xuong-robot-ho-tro-nguoi-dot-quy-luyen-tap-phuc-hoi-chuc-nang-254269.html
[6] Ngọc Duy. Bệnh viện ở TP.HCM sử dụng robot để hỗ trợ người bệnh. https://khoahocphothong.vn/benh-vien-o-tp-hcm-su-dung-robot-de-ho-tro-nguoi-benh-254589.html
[7] PGS.TS.BS. Tăng Chí Thượng. Cơ hội và thách thức trong tiếp cận và ứng dụng trí tuệ nhân tạo của ngành y tế Thành phố Hồ Chí Minh.
[8] Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM. Nâng cao hiệu quả điều trị bệnh nhân ung thư với phẫu thuật robot. https://dost.hochiminhcity.gov.vn/hoat-dong-so-khcn/nang-cao-hieu-qua-dieu-tri-benh-nhan-ung-thu-voi-phau-thuat-robot/
[9] Trung tâm Thông tin và Thống kê KH&CN. Công nghệ trí tuệ nhân tạo phục vụ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe - Xu hướng nghiên cứu công nghệ trên thế giới và một số giải pháp ứng dụng tại Việt Nam.