ROBOT PHẪU THUẬT TỰ THEO DÕI ĐỘ NÓNG CỦA LƯỠI DAO

Theo số liệu được trích dẫn trong bài báo, ung thư khoang miệng — lưỡi, môi, má — mỗi năm ảnh hưởng đến khoảng 377.000 người trên toàn thế giới và gây ra 178.000 ca tử vong. Khi khối u chưa lan rộng, phẫu thuật thường là phương pháp điều trị hiệu quả nhất. Với lưỡi, điều đó thường có nghĩa là cắt bán phần lưỡi: cắt bỏ khối u cùng một đường viền an toàn 5 milimét mô lành xung quanh. Đường viền quá mỏng có nguy cơ bỏ sót tế bào ung thư; quá rộng thì cắt mất phần lưỡi lành và khiến việc hồi phục khó khăn hơn.

Nhiệt, công cụ hai lưỡi

Vết cắt thường được thực hiện bằng phẫu thuật điện (electrosurgery): một dụng cụ truyền dòng điện vào mô, làm nóng mô để nó tách ra dễ dàng và ít chảy máu hơn. Tốc độ là một bài toán cân bằng. Di chuyển quá chậm thì nhiệt lan vào mô lành, có thể gây hại cho dây thần kinh mang lại cảm giác cho lưỡi. Di chuyển quá nhanh thì mô không đủ mềm: nó vướng vào dụng cụ, biến dạng, và đường cắt lệch khỏi lộ trình đã định.

Các bác sĩ phẫu thuật giàu kinh nghiệm vừa quan sát vừa điều chỉnh tốc độ. Robot phẫu thuật tự động, cho đến nay, thì không: chúng cắt ở một tốc độ được chọn trước. Các nghiên cứu trước đây cho thấy kiểu cắt bằng robot này gây tổn thương tế bào nhiều hơn so với cắt bằng tay.

Một camera trên dao mổ

Naveed Riaziat, Jeremy Brown và các đồng nghiệp tại Đại học Johns Hopkins đã phát triển tiếp từ thuật toán của chính họ, ThERMO, vốn trước đó được thử trên gel. Một camera nhiệt nhỏ được gắn trên cánh tay robot, phía sau dao điện. Ở mỗi khung hình, nó đo xem vùng bị nung nóng trên 60 °C — nhiệt độ mà protein trong mô bị phân hủy — đã rộng đến mức nào, và đầu dụng cụ đang bị đẩy lệch sang bên bao nhiêu. Robot liên tục ước tính các đặc tính của mô và chọn tốc độ cân bằng tốt nhất giữa hai rủi ro: một bên là tổn thương nhiệt, bên kia là bị vướng. Nó không cần dữ liệu huấn luyện, cũng không cần tinh chỉnh bằng cách thử-và-sai.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm nó trên lưỡi lợn, mà theo các tác giả là giống với lưỡi người. Một khối u ảo, vẽ theo đường viền khối u của một bệnh nhân thật, được đánh dấu trên mỗi chiếc lưỡi, và robot phải cắt cách nó 5 milimét. Ba phương pháp được so sánh, mỗi phương pháp trên ba chiếc lưỡi: tốc độ cố định chậm 2 mm/s, được robot của họ dùng từ trước đến nay; tốc độ cố định nhanh 7 mm/s, đo được từ một bác sĩ phẫu thuật lão luyện; và ThERMO. Một bác sĩ giải phẫu bệnh đã kiểm tra mô dưới kính hiển vi mà không biết phương pháp nào đã được sử dụng.

Những gì các chiếc lưỡi cho thấy

Độ chính xác. Sai số đường viền — khoảng lệch giữa bề rộng mô lành thực sự được để lại quanh khối u và 5 milimét đặt ra — trung bình là 0,69 mm với ThERMO, so với 1,68 mm ở tốc độ nhanh — một cải thiện rõ rệt. So với tốc độ chậm (0,98 mm), khác biệt không có ý nghĩa thống kê.
Tổn thương nhiệt. Tổn thương lan rộng khoảng 247 micromét từ vết cắt với ThERMO, so với 515 ở tốc độ chậm — khoảng một nửa. Tốc độ nhanh (294) không khác biệt đáng kể so với ThERMO.
Thời gian. ThERMO mất 22 giây cho mỗi đường cắt, lâu hơn 20% so với tốc độ nhanh nhưng nhanh hơn nhiều so với tốc độ chậm (52 giây).
Độ sâu. Đường cắt cũng phải đi sâu 5 milimét vào bề dày của lưỡi, một yêu cầu riêng biệt so với đường viền hai bên; ThERMO đạt gần nhất (4,1 mm). Những đường cắt sâu hơn gây tổn thương nhiệt nhiều hơn một chút.

Vì vậy, những con số nổi bật của bài báo — tổn thương nhiệt giảm tới 52%, độ chính xác tốt hơn tới 59% — đến từ hai phép so sánh khác nhau. Không tốc độ cố định nào làm tốt cả hai mặt; ThERMO làm khá tốt ở từng mặt.

Một bác sĩ phẫu thuật đầu-cổ, cũng không được biết phương pháp, đã chấm 4/5 điểm cho cả ThERMO lẫn tốc độ chậm, và 2/5 cho tốc độ nhanh vì đường viền kém. Các đường cắt của ThERMO được đánh giá là nhanh và có khả năng ít gây tổn thương hơn, nhưng mép cắt lởm chởm hơn, có lẽ do những thay đổi hướng đột ngột ở các khúc cua gắt.

Từ lưỡi lợn đến bệnh nhân

Các tác giả nói rõ về khoảng cách đến lâm sàng. Những chiếc lưỡi là mô chết ở nhiệt độ phòng, không có dòng máu và không có viêm; nhiệt hoạt động khác trong một cơ thể sống. Chỉ một loại mô và ba đường cắt cho mỗi phương pháp được thử nghiệm, và robot không được so sánh với một bác sĩ phẫu thuật thật. Khác với bác sĩ, nó cũng không bao giờ nhấc dụng cụ lên hay lùi lại. Tiếp theo sẽ là các nghiên cứu trên tử thi, rồi trên mô sống — cùng với những camera nhiệt nhỏ hơn có thể lắp vừa ở nơi diễn ra các ca mổ thật.