Untitled 44 Khoa học Công nghệ và đổi mới sáng tạo Số 6 năm 2020 Ứng dụng robot, học máy và trí tuệ nhân tạo trong lĩnh vực y tế trên thế giới Về ứng dụng robot Một số ngành công nghiệp đang chứng kiế[.]
Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo Hồ CHí minH: Bước đầu ứng dụng trí tuệ nhân tạo y tế PGS.TS.BS Tăng Chí Thượng phó giám đốc Sở y tế Hồ Chí minh Trong năm gần đây, với phát triển mạnh ngành khoa học máy tính, học máy (machine learning) trí tuệ nhân tạo mở nhiều hướng phát triển đầy tiềm lĩnh vực y tế Bài viết tổng quan phát triển lĩnh vực nước phát triển ứng dụng bước đầu TP Hồ Chí Minh - địa phương tiên phong việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo để giải vấn đề xã hội Ứng dụng robot, học máy trí tuệ nhân tạo lĩnh vực y tế giới Về ứng dụng robot Một số ngành công nghiệp chứng kiến tác động robot, y học không ngoại lệ Mặc dù tiến độ ứng dụng cịn chậm so với ngành cơng nghiệp khác, tác động lớn: robot y học giúp giảm lỗi người, cải thiện thời gian phục hồi giảm thời gian nằm viện, cuối nâng cao chất lượng sống bệnh nhân Ứng dụng robot lĩnh vực y khoa xuất vào năm 1985, cánh tay phẫu thuật robot hỗ trợ phẫu thuật sinh thiết thần kinh 15 năm sau, hệ thống robot phẫu thuật hoàn chỉnh Cục Quản lý thực phẩm dược phẩm Mỹ (FDA) phê chuẩn (hệ thống robot phẫu thuật Da Vinci), giúp bác sĩ phẫu thuật nội soi điều khiển dụng cụ phẫu thuật gián tiếp 44 robot Da vinci thông qua bàn điều khiển Năm 2013, cách mạng robot chỉnh hình khởi động, với hệ thống robot Mako, tạo mơ hình 3D khớp dựa CT scan, cho phép bác sĩ phẫu thuật lên kế hoạch trước phẫu thuật cho bệnh nhân, kế hoạch thiết lập, cánh tay robot đặt góc mặt phẳng cưa phẫu thuật xác để Số năm 2020 ngăn vết cắt sâu Năm 2018, hệ thống Mako thực gần 80.000 lần thay khớp gối hông 650 bệnh viện giới Ngoài ra, hệ thống robot phẫu thuật thần kinh đưa vào ứng dụng Năm 2001, nội soi viên nang nuốt vào FDA chấp thuận, quy trình bao gồm khoa học - cơng nghệ đổi sáng tạo việc đặt máy ảnh nhỏ cỡ viên thuốc Khi bệnh nhân nuốt viên nội soi, qua đường tiêu hố, máy ảnh chụp ảnh để bác sĩ phát bất thường đưa chẩn đoán Hiện nay, cơng nghệ tìm cách cho bác sĩ điều khiển di chuyển viên nang nội soi từ xa, kiểm soát chuyển động nó, trái ngược với việc di chuyển thụ động thể Nếu công nghệ thành công, ứng dụng tiềm khác sinh thiết điều trị thuốc đến vị trí cụ thể thể dễ dàng thực Gần đây, công nghệ robot tạo chân, tay giả Cơng ty Open Bionics có trụ sở Anh sử dụng công nghệ in 3D để tạo “bàn tay bionic”, bắt đầu sử dụng châu Âu Mỹ Bàn tay bionic nhẹ nhặt vật nhỏ, cầm giữ Kế đến robot phục hồi chức năng, robot sử dụng để giúp bệnh nhân phục hồi sau đột quỵ chấn thương sọ não khác, giúp người dùng lấy lại sức mạnh, khả phối hợp nhanh nhẹn Một trở ngại lớn mà nhiều công ty chế tạo robot phải đối mặt chi phí cho máy móc Việc chế tạo robot chép xác cách di chuyển tay, cổ tay, ngón tay bác sĩ phẫu thuật tốn Về ứng dụng học máy trí tuệ nhân tạo Với phát triển khoa học máy tính, liệu lớn (big data), nhiều ứng dụng học máy trí tuệ nhân tạo vận dụng vào lĩnh vực y tế nhiều nước phát triển giới Đầu tiên phải kể đến ứng dụng trí tuệ nhân tạo “Y học cá thể” Học máy để điều trị cá thể vấn đề nghiên cứu nóng Mục tiêu lĩnh vực cung cấp dịch vụ tốt dựa liệu sức khỏe cá nhân với phân tích dự đốn Các cơng cụ tính tốn thống kê học máy sử dụng để phát triển hệ thống điều trị cá nhân hóa dựa triệu chứng bệnh nhân thông tin di truyền học Kế đến ứng dụng trí tuệ nhân tạo chẩn đốn dự báo bệnh tật Hiện nay, phương pháp học máy sử dụng để phát phân loại khối u Ngoài ra, học sâu (deep learning) đóng vai trị quan trọng phát ung thư, truy cập vào nguồn liệu có sẵn Một nghiên cứu cho thấy, học sâu giúp giảm tỷ lệ lỗi chẩn đoán ung thư vú Sử dụng phương pháp học sâu, ung thư phát cách trích xuất tính từ liệu biểu gen Ngoài ung thư, chẩn đoán bệnh tim mạch, phát bệnh tiểu đường giai đoạn sớm, dự báo diễn tiến bệnh gan ưu ứng dụng học máy Một ứng dụng thiết thực khác học máy tạo “bác sĩ chẩn đốn hình ảnh ảo”, ứng dụng có ý nghĩa thực tiễn cao khơng phải địa phương có bác sỹ chẩn đốn hình ảnh Với liệu lớn hình ảnh X quang, CT, MRI, thuật toán dựa học máy giúp đọc kết nhanh xác Dự báo bùng phát dịch bệnh qua công nghệ học máy trí tuệ nhân tạo ứng dụng giới quan tâm Bằng liệu lớn thu thập từ vệ tinh, phương tiện truyền thông thời gian thực, mạng thần kinh nhân tạo giúp đối chiếu thông tin dự báo từ dịch bệnh sốt rét đến loại bệnh truyền nhiễm khác Ứng dụng học máy hồ sơ sức khoẻ điện tử phát triển mạnh Phương pháp phân loại tài liệu “vector machines”, kỹ thuật nhận dạng OCR công nghệ nhận dạng chữ viết tay dựa học máy phát triển hệ hồ sơ sức khoẻ thơng minh, giúp chẩn đốn, đề xuất điều trị Ngoài ra, cần phải nhắc đến ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho nhân viên điều phối cấp cứu bệnh viện Phần mềm ứng dụng chuyên dùng cho trung tâm cấp cứu giới có tên “Pro QA” (“Professional Question Answer”), giúp nhân viên y tế tiếp nhận gọi cấp cứu vừa tiếp nhận gọi qua hệ thống âm vừa vận hành hình vi tính để sàng lọc thơng tin cần thiết theo câu hỏi đưa lời khuyên cho người bệnh thân nhân người bệnh, đồng thời thơng tin mã hố chuyển sang phận điều hành để vận hành xe cứu thương đến trường Số năm 2020 45 Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo ứng dụng bước đầu hồ Chí Minh Ứng dụng robot phẫu thuật Robot Da Vinci (Mỹ) đời vào năm 1982 bắt đầu sử dụng người hạn chế Mãi đến năm 2010, robot cho phép sử dụng rộng rãi Tính đến tháng 8/2017, giới có khoảng 4.700 robot Da Vinci, Mỹ chiếm nhiều với 2.700 robot, châu Âu gần 700 robot, Nhật Bản Hàn Quốc gần 500 robot, 800 robot hoạt động nước khác Cánh tay robot xoay 540 độ, tay phải, tay trái nhau, di chuyển đến ngóc ngách thể mà mổ nội soi hay mổ hở theo thơng thường khơng làm được, có kính hiển vi phóng to phần thể cần mổ mà mắt thường, hay mổ nội soi thông thường nhìn thấy, mục tiêu cần mổ thực cách triệt để, tận gốc Robot Da Vinci ứng dụng Bệnh viện Bình Dân từ tháng 11/2016, đến phẫu thuật cho gần 700 bệnh nhân với nhiều bệnh lý phức tạp Robot thần kinh Modus V Synaptive ứng dụng phẫu thuật Mỹ, Canada từ năm 2015 (robot hệ I), tích hợp chụp cộng hưởng từ khuếch tán sức căng, tự động xử lý để nhìn thấy bó thần kinh, tùy chỉnh tối ưu cách tiếp cận tổn thương phẫu thuật, lập kế hoạch phẫu thuật, định hướng phẫu thuật, vận hành nhanh, xác hơn, phẫu trường mổ 46 Bệnh viện nhân dân 115 áp dụng robot thần kinh Modus v Synaptive phẫu thuật nhỏ, không gây tổn thương dây thần kinh, phù hợp với thơng số riêng bệnh nhân Từ giúp bác sĩ lựa chọn cách tiếp cận tối ưu, giảm thiểu biến chứng, nguy gây tổn thương vùng chức quan trọng ngôn ngữ, thị giác vận động Bệnh viện Nhân dân 115 đưa Robot Modus V Synaptive (thế hệ thứ hai) vào hoạt động từ tháng 2/2019, đến phẫu thuật cho 10 bệnh nhân có nhiều bệnh lý não phức tạp Ứng dụng học máy trí tuệ nhân tạo chẩn đốn điều trị Phần mềm ứng dụng trí tuệ nhân tạo chẩn đoán điều trị phổ biến “RAPID”, phát triển Đại học Stanford (Mỹ) Phần mềm ứng dụng giúp xác định rõ thể tích vùng lõi hoại tử, thể tích nhu mơ não có nguy Số năm 2020 tổn thương, hoại tử tiếp theo, gọi “vùng tranh tối tranh sáng”, giúp cho bác sĩ chẩn đoán can thiệp điều trị xác Theo thời gian, tế bào não chết dần, phút trôi qua, có khoảng 1,9 triệu tế bào não bị hoại tử Ngược lại, tái thông mạch máu kịp thời, tế bào não “vùng tranh tối tranh sáng” hồi phục nhanh chóng Phần mềm RAPID giải pháp chứng minh hiệu độ xác qua thử nghiệm lâm sàng FDA chấp thuận sử dụng trung tâm đột quỵ hàng đầu Mỹ Cho đến nay, tồn giới có 1.200 trung tâm đột quỵ sử dụng phần mềm RAPID Bệnh viện Nhân dân 115 Bệnh viện Gia An 115 đơn vị Việt Nam phối hợp triển khai toàn phần mềm RAPID chẩn đoán đưa cửa sổ điều trị đột khoa học - công nghệ đổi sáng tạo quỵ não cấp, lên đến 24 Việt Nam nước thứ khu vực (sau Thái Lan Indonesia) mua quyền phần mềm Nếu theo cửa sổ điều trị thường quy, cho phép điều trị tái thơng cửa sổ đến tính từ lúc khởi phát triệu chứng Như vậy, việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo chuyên biệt cho xử trí đột quỵ chắn mở hội cứu sống giảm nguy bị tàn phế cho bệnh nhân, góp phần đưa người bệnh sớm tái hịa nhập cộng đồng Trong chẩn đoán điều trị ung thư, bệnh viện TP Hồ Chí Minh Ung bướu Đa khoa Phú Thọ Bộ Y tế chọn tham gia thử nghiệm ứng dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo tư vấn hỗ trợ bác sĩ lựa chọn phác đồ điều trị bệnh ung thư tiên tiến hiệu cho người bệnh Đó phần mềm trí tuệ nhân tạo “IBM Watson for Oncology” Tập đoàn IBM Mỹ xây dựng dựa tảng liệu lớn, triển khai áp dụng 230 bệnh viện 13 nước giới Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, Thái Lan… Phần mềm tập trung vào loại bệnh ung thư phổ biến ung thư vú ung thư đại trực tràng Bệnh viện Ung bướu thử nghiệm phần mềm 103 bệnh nhân ung thư vú 126 bệnh nhân ung thư đại trực tràng Kết cho thấy, tỷ lệ tương đồng phác đồ bệnh viện phác đồ phần mềm đưa 80,3%; tương đồng phác đồ điều trị ung thư vú 71%, ung thư đại trực tràng 88,1% Phần mềm hỗ trợ hầu hết giai đoạn điều trị ung thư vú ung thư đại trực tràng Mức độ tương đồng cao phác đồ điều trị bệnh viện phần mềm trí tuệ nhân tạo ung thư vú giai đoạn II, III, ung thư đại trực tràng mức độ tương đồng cao giai đoạn IV Đánh giá hiệu phần mềm trí tuệ nhân tạo này, bác sỹ Bệnh viện Ung bướu cho biết: phần mềm giúp bác sỹ cập nhật phác đồ mới, bổ sung thông tin hạn chế sai sót qua trình điều trị; đưa gợi ý điều trị cho hầu hết giai đoạn, có hỗ trợ chuyên sâu phác đồ hóa trị, nội tiết; hỗ trợ tìm kiếm tài liệu cách nhanh nhất; phát huy tối ưu hiệu áp dụng mơ hình hội đồng chuyên gia (Tumor board) Ứng dụng học máy liệu lớn kê đơn Hiện nay, hầu hết bệnh viện triển khai kê đơn máy vi tính thay cho viết tay Ngồi việc giúp người bệnh có đơn thuốc rõ ràng, dễ đọc, việc kê đơn qua máy vi tính cịn phát huy nhiều hiệu khác chương trình kê đơn tích hợp hệ thống nhắc Nhiều bệnh viện xây dựng cài đặt hệ thống nhắc liều lượng thuốc, nhắc kê đơn thuốc có hoạt chất, nhắc thuốc có nhiều tác dụng phụ… góp phần giảm nguy sai sót kê đơn bác sĩ Theo thời gian, liệu kê đơn nói nguồn liệu lâm sàng lớn (big data) bệnh viện, khai thác nguồn liệu lớn khai thác nhiều tiện ích khác * * * Ứng dụng trí tuệ nhân tạo lĩnh vực y tế thời kỳ phát triển mạnh mẽ nước phát triển Tuy nhiên, để phát triển ứng dụng trí tuệ nhân tạo đòi hỏi phải hội tụ nhiều yếu tố quan trọng, từ cơng nghệ máy tính chun sâu, chuyên gia khoa học máy tính, nguồn liệu lớn có giá trị Trong điều kiện nguồn lực nước ta nói chung, TP Hồ Chí Minh nói riêng, việc xây dựng phần mềm ứng dụng trí tuệ nhân tạo lĩnh vực y tế cịn khó khăn, trước mắt cần triển khai ứng dụng sản phẩm ứng dụng trí tuệ nhân tạo để nâng cao hiệu chất lượng chăm sóc sức khoẻ người dân Như vậy, việc địi hỏi chọn lựa ứng dụng chứng minh khoa học lợi ích nó, phù hợp với yêu cầu phát triển thực tiễn ngành y tế nước cần quan tâm hàng đầu Bên cạnh đó, việc tham gia với doanh nghiệp lĩnh vực cơng nghệ thơng tin có uy tín nước nước để tạo liệu lớn (big data), từ xây dựng ứng dụng trí tuệ nhân tạo đáp ứng yêu cầu thực tiễn ngành y tế cần xét đến thời gian tới ? Số năm 2020 47 ... (big data), nhiều ứng dụng học m? ?y trí tuệ nhân tạo vận dụng vào lĩnh vực y tế nhiều nước phát triển giới Đầu tiên phải kể đến ứng dụng trí tuệ nhân tạo ? ?Y học cá thể” Học m? ?y để điều trị cá thể... ích khác * * * Ứng dụng trí tuệ nhân tạo lĩnh vực y tế thời kỳ phát triển mạnh mẽ nước phát triển Tuy nhiên, để phát triển ứng dụng trí tuệ nhân tạo địi hỏi phải hội tụ nhiều y? ??u tố quan trọng,... m? ?y tính chuyên sâu, chuyên gia khoa học m? ?y tính, nguồn liệu lớn có giá trị Trong điều kiện nguồn lực nước ta nói chung, TP Hồ Chí Minh nói riêng, việc x? ?y dựng phần mềm ứng dụng trí tuệ nhân