Kính thông minh y tế là gì
Kính thông minh y tế là hệ thống máy tính đeo được được thiết kế tích hợp công nghệ thực tế tăng cường (AR) và thực tế hỗn hợp (MR) vào môi trường y tế lâm sàng.
Kính thông minh y tế MSG là một công cụ biến đổi, có khả năng chuyển đổi các nguồn dữ liệu kỹ thuật số phức tạp, bao gồm hình ảnh học (CT, MRI) và hồ sơ sức khỏe điện tử (EHR), thành thông tin trực quan, rảnh tay được phủ trực tiếp lên tầm nhìn của người đeo.
Về lâm sàng, MSG cải thiện đáng kể độ chính xác phẫu thuật, điển hình là khả năng giảm nhu cầu phẫu thuật lặp lại trong điều trị ung thư nhờ khả năng phát hiện tế bào ung thư bằng huỳnh quang.
Trong quản lý vận hành, MSG đã giải quyết hiệu quả vấn đề quá tải bệnh viện và giảm gánh nặng hành chính nặng nề cho đội ngũ điều dưỡng, giúp họ dành thêm thời gian cho việc chăm sóc bệnh nhân trực tiếp.
Các mô hình hiển thị
Thực tế tăng cường AR
Thực tế tăng cường (Augmented Reality – AR) đại diện cho điểm khởi đầu dễ tiếp cận nhất trong các công nghệ trực quan hóa nâng cao dành cho ứng dụng y tế.
Về cơ bản, AR hoạt động theo cách chiếu các thông tin số bao gồm văn bản, hướng dẫn vận hành, hình ảnh hai chiều hoặc dữ liệu bệnh nhân trực tiếp lên tầm nhìn thực tế của người sử dụng.
Lớp hiển thị số hóa này giúp bác sĩ duy trì toàn bộ nhận thức về môi trường xung quanh.
Ngoài ra còn đồng thời cung cấp những thông tin bổ sung quan trọng ngay trong tầm mắt tự nhiên của họ.
Sự đơn giản về mặt kỹ thuật của AR so với các giải pháp phức tạp hơn khiến nó trở nên đặc biệt có giá trị cho một số ứng dụng y tế cụ thể.
Trong môi trường y tế từ xa (telemedicine), AR giúp các chuyên gia ở xa xem thông tin bệnh nhân trong khi quan sát khám hoặc thủ thuật đang được thực hiện.
Ví dụ: trong một cuộc hội chẩn từ xa, bác sĩ đa khoa có thể xem các chú thích và hướng dẫn của chuyên gia trong khi vẫn duy trì tiếp xúc trực quan với bệnh nhân và vị trí khám.
Hệ thống hiển thị các dấu hiệu sinh tồn, hồ sơ sức khỏe điện tử, danh sách thuốc hoặc kết quả chẩn đoán hình ảnh mà không yêu cầu bác sĩ phải chuyển sự chú ý sang các màn hình hoặc thiết bị riêng biệt.
Ví dụ: Tại Bệnh viện Đa khoa Quốc tế, các bác sĩ cấp cứu sử dụng kính AR để hiển thị tiền sử dị ứng thuốc của bệnh nhân ngay trên tầm nhìn khi đang xử lý các tình huống khẩn cấp.
Vì vậy giúp giảm thời gian tra cứu và tăng tính chính xác trong quyết định điều trị.
Tương tự, tại các bệnh viện lớn như Johns Hopkins, y tá sử dụng AR để xác minh quy trình cấp phát thuốc trong các vòng tuần phòng mà không cần tham khảo thiết bị riêng.
Khả năng này đặc biệt hữu ích trong y học cấp cứu và các cơ sở chăm sóc sức khỏe ban đầu.
Đó là những nơi khả năng truy cập nhanh dữ liệu bệnh nhân kết hợp với duy trì nhận thức về môi trường liên tục có thể tác động đáng kể đến kết quả lâm sàng.
Tuy nhiên, giới hạn về hiển thị thông tin hai chiều và sự vắng mặt của khả năng tương tác không gian hạn chế khả năng ứng dụng của AR trong các thủ thuật yêu cầu trực quan hóa ba chiều phức tạp hoặc hướng dẫn thao tác.
Hệ thống AR vượt trội trong các tình huống đòi hỏi truy cập dữ liệu tức thời mà không ảnh hưởng đến nhận thức tình huống.
Nhân viên cấp cứu có thể truy cập tiền sử bệnh nhân và dị ứng thuốc trong khi thực hiện phân loại.
Y tá có thể xác minh các quy trình cấp phát thuốc trong các vòng tuần phòng mà không cần tham khảo thiết bị riêng.
Bất chấp những ưu điểm này khi AR không thể hỗ trợ thao tác không gian hoặc tương tác cộng tác ba chiều khả năng của nó bị hạn chế trong hướng dẫn phẫu thuật phức tạp hoặc đào tạo thủ thuật nâng ca.
Đó là những trường hợp mà nhận thức về chiều sâu và mối quan hệ không gian đóng vai trò then chốt.
Thực tế ảo VR
Thực tế ảo (Virtual Reality – VR) nằm ở phía đối diện của phổ công nghệ so với AR.
VR tạo ra các môi trường mô phỏng hoàn toàn thay thế nhận thức của người dùng về thế giới vật lý.
Thông qua chặn các kích thích thị giác bên ngoài và tạo ra các môi trường số được kiểm soát hoàn toàn, VR cung cấp khả năng đắm chìm chưa từng có.
Do đó chúng đặc biệt có giá trị cho các can thiệp điều trị cụ thể và ứng dụng giáo dục.
Công nghệ VR đã chứng minh hiệu quả đáng kể trong điều trị rối loạn stress sau chấn thương (PTSD).
Đó là nơi liệu pháp tiếp xúc có kiểm soát có thể được tiến hành trong môi trường mô phỏng an toàn, có thể tái tạo.
Bệnh nhân có thể tiếp xúc dần với các tình huống kích hoạt dưới sự giám sát lâm sàng, với cường độ và thời lượng được kiểm soát chính xác bởi bác sĩ điều trị.
Tương tự, các giao thức quản lý đau dựa trên VR tận dụng nguyên tắc đắm chìm để chuyển hướng sự chú ý của bệnh nhân và điều chỉnh nhận thức về đau thông qua các trải nghiệm tương tác hấp dẫn, giảm sự phụ thuộc vào các can thiệp dược lý.
Ví dụ: Bệnh viện Cựu chiến binh Walter Reed (Hoa Kỳ) sử dụng VR để điều trị PTSD cho quân nhân với chương trình “Virtual Iraq/Afghanistan”, giúp bệnh nhân đối mặt với các tình huống chiến đấu trong môi trường an toàn.
Tại Singapore, Bệnh viện Đại học Quốc gia (NUH) ứng dụng VR trong quản lý đau cho bệnh nhân bỏng, giúp giảm 30-50% liều lượng thuốc giảm đau cần thiết.
Khả năng kiểm soát môi trường hoàn toàn mà VR mang lại tạo điều kiện cho các tình huống điều trị không thể thực hiện hoặc không thực tế trong môi trường thực tế.
Điều trị ám ảnh sợ hãi (phobia) có thể tiến triển thông qua các chuỗi tiếp xúc được hiệu chỉnh cẩn thận.
Bệnh nhân đau mãn tính có thể tham gia vào các môi trường phục hồi hỗ trợ thư giãn và điều chỉnh đau thông qua cơ chế phân tán thần kinh.
Ngoài các ứng dụng điều trị, VR mang lại giá trị phi thường cho giáo dục y khoa thông qua mô phỏng độ trung thực cao mà không có rủi ro cho bệnh nhân thực tế.
Bác sĩ phẫu thuật đang đào tạo có thể luyện tập các thủ thuật phức tạp nhiều lần trong phòng mổ mô phỏng, phát triển trí nhớ, thao tác và sự tự tin về thủ thuật trước khi gặp các tình huống phẫu thuật thực tế.
Bác sĩ nội trú y học cấp cứu có thể trải nghiệm các tình huống nguy kịch hiếm gặp bao gồm sự kiện thương vong hàng loạt hoặc cấp cứu y tế không phổ biến trong môi trường đào tạo có kiểm soát mà không thể tái tạo thông qua các phương pháp giáo dục truyền thống.
Tuy nhiên, sự cô lập hoàn toàn của VR khỏi môi trường vật lý khiến nó không phù hợp cho các thủ thuật lâm sàng thời gian thực hoặc ứng dụng yêu cầu tương tác đồng thời với cả bệnh nhân vật lý và thông tin số.
Hạn chế cơ bản này đã thúc đẩy sự phát triển của các giải pháp thực tế hỗn hợp tinh vi hơn.
Thực tế hỗn hợp MR
Thực tế hỗn hợp (Mixed Reality – MR) đại diện cho công nghệ hiển thị tiên tiến và linh hoạt nhất về mặt lâm sàng.
Nó vượt qua cách tiếp cận lớp phủ thông tin đơn giản để tạo ra sự tích hợp và tương tác thực sự giữa các yếu tố vật lý và số hóa.
Không giống như cách tiếp cận lớp phủ hai chiều của AR, các hệ thống MR tạo ra các đối tượng holographic ba chiều chiếm vị trí không gian cụ thể trong môi trường vật lý và phản ứng với thao tác của người dùng thông qua nhận dạng cử chỉ, lệnh giọng nói, hoặc đầu vào bộ điều khiển.
Kiến trúc kỹ thuật nền tảng của chức năng MR yêu cầu khả năng lập bản đồ không gian tinh vi, theo dõi môi trường thời gian thực và các hệ thống kết xuất nâng cao duy trì sự căn chỉnh chính xác giữa các đối tượng ảo và không gian vật lý.
Microsoft HoloLens là ví dụ điển hình cho loại công nghệ này, sử dụng nhiều cảm biến độ sâu, camera môi trường và đơn vị đo lường quán tính để tạo ra sự hiểu biết không gian bền vững.
Do đó giúp nội dung holographic vẫn được cố định vào các vị trí vật lý cụ thể ngay cả khi người dùng di chuyển qua môi trường.
Ví dụ: Tại Bệnh viện Imperial College London, các bác sĩ phẫu thuật sử dụng HoloLens để thực hiện phẫu thuật tái tạo xương với chuyên gia từ xa.
Chuyên gia có thể vẽ trực tiếp lên vùng phẫu thuật để chỉ dẫn đường rạch chính xác.
Tại Bệnh viện Cleveland Clinic, MR được ứng dụng trong phẫu thuật tim, giúp bác sĩ quan sát mô hình tim 3D từ CT chồng lên cơ thể bệnh nhân, giảm 20% thời gian phẫu thuật.
Ở Nhật Bản, Đại học Y khoa Tokyo sử dụng MR để đào tạo phẫu thuật não, sinh viên có thể thao tác trên mô hình não 3D holographic đặt chính xác trên đầu người bệnh mô phỏng.
Công nghệ MR đã thay đổi căn bản khả năng cộng tác y tế từ xa khi đặc biệt rõ ràng trong hướng dẫn phẫu thuật nâng cao và hỗ trợ thủ thuật phức tạp.
Các chuyên gia y tế giờ đây có thể sử dụng chuyên môn của họ vào các phòng mổ xa xôi không chỉ thông qua giao tiếp bằng giọng nói hoặc chia sẻ màn hình hai chiều mà thông qua tương tác không gian ba chiều tiếp cận sự hiện diện vật lý.
Trong các thủ thuật phức tạp, các chuyên gia y tế có thể tạo các chú thích ba chiều trực tiếp trong trường phẫu thuật.
Vì thế làm nổi bật các cấu trúc giải phẫu cụ thể thông qua lớp phủ holographic, và cung cấp hướng dẫn thời gian thực với giải phẫu của bệnh nhân ngay cả khi bác sĩ phẫu thuật đang mổ di chuyển góc nhìn của họ.
Khả năng này vô cùng quý giá khi chuyên môn phức tạp phải được áp dụng cho các ca ở những địa điểm không đáp ứng được yêu cầu,
Tiềm năng cộng tác của MR vượt ra ngoài hướng dẫn từ xa để tạo điều kiện cho nhiều bác sĩ tại cùng một địa điểm chia sẻ các hình ảnh holographic giống hệt nhau.
Các nhóm phẫu thuật có thể xem xét các tái tạo ba chiều của giải phẫu bệnh nhân có được từ CT hoặc MRI.
Hơn nữa có thể sử dụng thao tác các mô hình này để kiểm tra bệnh lý từ nhiều góc độ và cùng nhau lập kế hoạch phương pháp phẫu thuật với sự hiểu biết về không gian chưa từng có.
Khả năng trực quan hóa chia sẻ loại bỏ cản trở nhận thức cần thiết khi chuyển đổi hình ảnh hai chiều thành chiến lược phẫu thuật ba chiều.
Vì vậy có khả năng giảm thời gian phẫu thuật và cải thiện kết quả thủ thuật.
Tích hợp AI và nhiều thiết bị
Kính thông minh y tế đương đại vượt xa chức năng hiển thị đơn giản mà thay vào đó đại diện cho sự hội tụ của nhiều công nghệ tinh vi hoạt động cùng nhau.
Các thiết bị hiện đại tích hợp nhiều thiết bị:
- Màn hình gắn Đầu (Head-Mounted Display – HMD) với khả năng kết xuất AR/MR.
- Hệ thống theo dõi mắt giúp điều khiển giao diện bằng ánh mắt.
- Cảm biến sinh học giám sát trạng thái sinh lý của người dùng để tối ưu hóa thông số hiển thị và phát hiện các vấn đề sức khỏe tiềm ẩn trong quá trình sử dụng kéo dài.
Công nghệ theo dõi mắt phục vụ nhiều chức năng quan trọng ngoài điều khiển giao diện.
Trong các ứng dụng phẫu thuật, dữ liệu theo dõi mắt có thể ghi lại chính xác nơi bác sĩ phẫu thuật tập trung sự chú ý trong các thủ thuật để tạo ra dữ liệu đào tạo có giá trị cho phân tích phát triển kỹ năng.
Đối với người dùng khiếm thị, theo dõi mắt kết hợp với thuật toán AI tạo điều kiện chuyển đổi văn bản thành giọng nói cho bất kỳ tài liệu in nào trong tầm nhìn của người dùng.
Bên cạnh đó còn cung cấp phản hồi xúc giác về vị trí chướng ngại vật để hỗ trợ điều hướng an toàn.
Ví dụ: Kính thông minh eSight (Canada) sử dụng camera hiệu năng cao kết hợp AI để cải thiện thị lực cho người khiếm thị, giúp họ đọc văn bản, nhận diện khuôn mặt và di chuyển độc lập.
Tại Bệnh viện Massachusetts General, hệ thống theo dõi mắt trong kính phẫu thuật ghi lại mô hình nhìn của bác sĩ phẫu thuật giỏi, sau đó sử dụng dữ liệu này để đào tạo bác sĩ mới.
OrCam MyEye (Israel) là thiết bị gắn trên kính thường, sử dụng AI để đọc văn bản, nhận diện sản phẩm và khuôn mặt cho người khiếm thị đã được triển khai tại nhiều trường dạy người mù.
Các khả năng tinh vi phân biệt kính thông minh y tế với các thiết bị hiển thị đơn giản phụ thuộc quyết định vào tích hợp trí tuệ nhân tạo.
Các thuật toán thị giác máy tính được hỗ trợ bởi AI tạo điều kiện nhận dạng đối tượng thời gian thực.
Do đó giúp thiết bị xác định dụng cụ phẫu thuật, cấu trúc giải phẫu, hoặc chướng ngại vật trong các ứng dụng hỗ trợ điều hướng.
Xử lý ngôn ngữ tự nhiên hỗ trợ điều khiển bằng giọng nói rảnh tay thiết yếu trong môi trường y tế vô trùng.
Các mô hình học máy có thể phân tích dữ liệu cảm biến sinh học để phát hiện mệt mỏi hoặc căng thẳng của người dùng và điều chỉnh độ sáng hiển thị hoặc mật độ thông tin phù hợp.
Đối với người dùng khiếm thị, các thuật toán hiểu ngữ cảnh được hỗ trợ bởi AI phân tích môi trường liên tục.
Từ đó xác định các mối nguy hiểm tiềm ẩn, đọc to văn bản, nhận dạng khuôn mặt, và mô tả cảnh thông qua phản hồi âm thanh.
Các khả năng này biến kính thông minh từ thiết bị hỗ trợ thành hệ thống tăng cường cảm giác thực sự bù đắp một phần cho khiếm thị thông qua các kênh cảm giác thay thế.
Sự phức tạp về công nghệ vốn có trong kính thông minh y tế đòi hỏi sự cộng tác đa ngành sâu sắc trải rộng kỹ thuật quang học, khoa học thần kinh, khoa học máy tính, và y học lâm sàng.
Các hệ thống quang học phải cung cấp hình ảnh độ phân giải cao với biến dạng tối thiểu trên toàn bộ trường nhìn của người dùng trong khi duy trì hình dạng nhỏ gọn và tuổi thọ pin kéo dài.
Các nhà khoa học thần kinh đóng góp chuyên môn về nhận thức thị giác, nhận thức không gian và tương tác người-máy để tối ưu hóa trình bày thông tin và giảm thiểu tải nhận thức.
Các nhà khoa học máy tính phát triển các thuật toán AI, hệ thống kết xuất thời gian thực, và cơ sở hạ tầng mạng giúp thiết bị hoạt động.
Các bác sĩ lâm sàng cung cấp đầu vào thiết yếu về tích hợp quy trình làm việc, ưu tiên thông tin, và yêu cầu khả năng sử dụng thực tế.
Sự phức tạp trong cộng tác này kéo dài đáng kể thời gian và chi phí phát triển so với các sản phẩm điện tử tiêu dùng.
Do đó cũng đưa ra các yêu cầu tuân thủ quy định đáng kể tác động cơ bản đến chiến lược gia nhập thị trường.
Kiến trúc kỹ thuật và công nghệ nền
Kiến trúc phần cứng
Nền tảng kỹ thuật của kính thông minh y tế (MSG) được xây dựng với mục tiêu đáp ứng những yêu cầu khắt khe trong môi trường y tế.
Đó là nơi độ tin cậy, độ chính xác và tính an toàn là điều kiện bắt buộc không thể loại bỏ.
Trái tim của hệ thống này là các đơn vị xử lý nhúng mạnh mẽ như nền tảng Raspberry Pi trong một số thiết bị hỗ trợ thị giác dùng trong nước kết hợp với hệ thống pin chuyên dụng và giao diện điều khiển tích hợp hoặc cầm tay.
Kiến trúc này phải cân bằng giữa sức mạnh tính toán và giới hạn về kích thước, đồng thời duy trì độ tin cậy đạt chuẩn y tế.
Điểm khác biệt của ứng dụng y tế nằm ở yêu cầu hoạt động đặc biệt nghiêm ngặt: truyền dữ liệu với độ trễ cực thấp.
Điều này đặc biệt quan trọng trong các ca phẫu thuật từ xa, khi độ trễ vài mili giây có thể gây ra hậu quả lâm sàng nghiêm trọng.
Phần cứng phải đồng thời đạt được nhiều mục tiêu:
- Chịu được quy trình tiệt trùng (một thứ có thể phá hủy thiết bị điện tử tiêu dùng thông thường).
- Duy trì hiệu suất ổn định trong môi trường điện từ của phòng mổ.
- Cung cấp chế độ hoạt động an toàn dự phòng để đảm bảo an toàn cho bệnh nhân ngay cả khi hệ thống gặp trục trặc.
Những yêu cầu này tạo ra sự khác biệt căn bản giữa kiến trúc phần cứng MSG và kính thông minh thương mại.
Do đó đòi hỏi các linh kiện được gia cố đặc biệt, hệ thống dự phòng, và quy trình kiểm định mở rộng đáp ứng tiêu chuẩn quản lý thiết bị y tế.
Ví dụ: Trong hệ thống kính phẫu thuật của HoloLens 2 Medical Edition, Microsoft đã phải thiết kế lại hoàn toàn vỏ ngoài để có thể lau chùi bằng dung dịch tẩy trùng y tế mà không ảnh hưởng đến cảm biến bên trong.
Thiết bị cũng được trang bị hệ thống pin kép bao gồmmột pin chính và một pin dự phòng để đảm bảo trong ca mổ kéo dài 4-6 tiếng, bác sĩ có thể thay pin mà không cần tắt thiết bị.
Kiến trúc xử lý cũng phải đáp ứng được đường ống xử lý hình ảnh thời gian thực, xử lý được các luồng video độ phân giải cao trong khi phủ lên đó các dữ liệu quan trọng của bệnh nhân, thông tin dẫn đường phẫu thuật hoặc hình ảnh chẩn đoán mà không gây ra độ trễ đáng kể.
Thách thức tính toán này trở nên cấp thiết hơn khi xét đến yêu cầu MSG phẫu thuật phải xử lý nhiều luồng dữ liệu cùng lúc như
Tất cả phải diễn ra trong phạm vi nhiệt độ an toàn cho thiết bị đeo trên đầu trong môi trường vô trùng.
Công nghệ hình ảnh
Camera và công nghệ xử lý hình ảnh tạo nên xương sống cảm nhận của hệ thống MSG để biến đổi thế giới vật lý thành thông tin lâm sàng có thể hành động được.
Camera môi trường thu hình ảnh thế giới thực, sau đó các đơn vị xử lý hình ảnh phân tích và chuyển đổi thành tín hiệu hiển thị phù hợp cho bác sĩ lâm sàng.
Quy trình tưởng chừng đơn giản này ẩn chứa các thuật toán thị giác máy tính phức tạp, bộ lọc tăng cường thời gian thực và hệ thống phủ thông tin nhận biết ngữ cảnh.
Tất cả phải hoạt động hoàn hảo trong điều kiện chiếu sáng đa dạng đặc trưng của môi trường lâm sàng.
Một ứng dụng tiên tiến cho thấy tiềm năng chuyển đổi của công nghệ này.
Đó là hệ thống camera được cấu hình để phát hiện các dấu hiệu huỳnh quang trong phẫu thuật ung thư.
Khi bác sĩ phẫu thuật tiêm các chất phát quang ưu tiên tích tụ trong mô khối u, hệ thống camera MSG có thể phát hiện các dấu hiệu này và làm nổi bật các tế bào ung thư trực tiếp trong tầm nhìn của bác sĩ.
Khả năng này làm thay đổi căn bản quy trình phẫu thuật khi tạo điều kiện phân biệt mô theo thời gian thực.
Đó là một việc trước đây đòi hỏi phải lấy mẫu mô nhiều lần và kiểm tra giải phẫu bệnh.
Bác sĩ phẫu thuật có được khả năng nhận thức tăng cường, nhìn thấy những gì vốn vô hình.
Do đó giảm nguy cơ để lại mô u còn sót lại đồng thời bảo tồn được ranh giới mô lành.
Ví dụ: Hệ thống Firefly của Intuitive Surgical tích hợp trong robot da Vinci sử dụng nguyên lý tương tự.
Khi tiêm thuốc nhuộm ICG (Indocyanine Green) vào mạch máu, camera cận hồng ngoại trên MSG sẽ làm các mạch máu phát sáng màu xanh lục trên màn hình.
Vì thế giúp bác sĩ nhìn rõ lưu lượng máu nuôi cơ quan trong ca ghép ruột hoặc tái tạo mạch máu.
Tại Bệnh viện Johns Hopkins, kỹ thuật này đã giúp giảm 30% biến chứng thiếu máu cục bộ sau phẫu thuật đại tràng.
Triển khai kỹ thuật đòi hỏi camera nhạy cảm với bước sóng huỳnh quang cụ thể trong khi lọc ánh sáng xung quanh phòng mổ.
Khi đó các thuật toán hiện đại sẽ tăng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu trong phát hiện huỳnh quang và hệ thống hiển thị có khả năng phủ thông tin tăng cường này một cách tự nhiên vào trong trường thị giác của bác sĩ phẫu thuật.
Tích hợp khả năng phẫu thuật dẫn đường huỳnh quang này chỉ là một ví dụ về cách công nghệ hình ảnh MSG mở rộng khả năng cảm nhận của con người vượt ra ngoài giới hạn sinh học tự nhiên.
Từ đso tạo ra mô hình mới cho độ chính xác phẫu thuật và kết quả điều trị bệnh nhân.
Cảm biến sinh học và giao diện cơ thể
Đặc điểm xác định phân biệt MSG với kính thông minh tiêu dùng nằm ở việc tích hợp các cảm biến sinh học tinh vi để tạo điều kiện cho giám sát sinh lý liên tục và khả năng chẩn đoán.
Những cảm biến này biến đổi kính mắt từ thiết bị hiển thị đơn giản thành nền tảng giám sát sức khỏe toàn diện thu thập các luồng dữ liệu sinh trắc học phong phú.
JINS MEME, được phát triển tại Nhật Bản, minh chứng cho khả năng tích hợp cảm biến sinh học này thông qua triển khai ba điện cực và cảm biến chuyển động sáu trục theo dõi liên tục chuyển động mắt.
Hệ thống phát hiện điện thế nhỏ được tạo ra từ chuyển động mắt (chênh lệch điện thế giữa giác mạc và võng mạc) để đánh giá cả trạng thái mệt mỏi tinh thần và thể chất.
Dữ liệu điện đồ nhãn cầu này được truyền tới ứng dụng điện thoại thông minh để phân tích với lộ trình phát triển tương lai hướng tới định lượng mức độ tập trung và chẩn đoán bệnh thoái hóa thần kinh.
Ý nghĩa lâm sàng vượt xa kết quả phát hiện mệt mỏi đơn thuần.
Các mô hình chuyển động mắt bất thường có thể chỉ ra giai đoạn đầu của các tình trạng như bệnh Parkinson, đa xơ cứng hoặc suy giảm nhận thức.
Do đó có khả năng can thiệp sớm hơn khi các phương pháp điều trị có hiệu quả cao nhất.
Ví dụ: Tại Đại học Tokyo, nhóm nghiên cứu đã sử dụng JINS MEME để theo dõi 200 tài xế xe tải đường dài trong 6 tháng.
Hệ thống phát hiện được 87% các trường hợp buồn ngủ trước khi tài xế tự nhận thức được, kích hoạt cảnh báo âm thanh và rung động.
Kết quả cho thấy giảm 62% tai nạn liên quan đến mệt mỏi so với nhóm đối chứng không sử dụng thiết bị.
Nghiên cứu song song về cảm biến dựa trên kính áp tròng cho thấy một biên giới khác: giám sát áp lực nội nhãn để quản lý bệnh tăng nhãn áp.
Các hệ thống cảm biến thu nhỏ này có thể cung cấp dữ liệu đo nhãn áp liên tục, thay thế các phép đo lâm sàng định kỳ bằng hồ sơ áp suất toàn diện ghi lại biến đổi theo ngày và mô hình đáp ứng thuốc.
Đối với bệnh nhân tăng nhãn áp, khả năng này có thể thay đổi quản lý bệnh bằng cách tạo điều kiện điều chỉnh điều trị chính xác và phát hiện sớm tiến triển bệnh trước khi mất thị lực không thể hồi phục xảy ra.
Đáng chú ý nhất, MSG đóng vai trò là cổng giao diện quan trọng cho các hệ thống cấy ghép sinh học.
Hệ thống mắt sinh học Phoenix99 dùng một camera thu nhỏ gắn trên kính thông minh chụp các cảnh hình ảnh.
Sau đó bộ xử lý hình ảnh tích hợp chuyển đổi hình ảnh này thành tín hiệu điện, và truyền không dây tới đơn vị thu dưới da.
Bộ thu này kích thích một mảng điện cực trên võng mạc nhân tạo.
Vì thế kích hoạt trực tiếp các tế bào thần kinh võng mạc còn lại để mô phỏng chức năng tế bào cảm quang và khôi phục một phần thị lực cho bệnh nhân thoái hóa võng mạc.
Kính thông minh không chỉ trở thành thiết bị hiển thị mà còn là cổng đầu vào cảm giác cho toàn bộ hệ thống phục hồi chức năng thần kinh.
Ví dụ: Tại Bệnh viện Mắt Moorfields ở London, 15 bệnh nhân mù do thoái hóa võng mạc sắc tố đã được cấy ghép hệ thống Argus II kết hợp kính thông minh.
Sau 12 tháng huấn luyện, 80% bệnh nhân có thể nhận diện đường viền vật thể lớn, 60% phân biệt được ánh sáng và bóng tối và 3 bệnh nhân thậm chí đọc được các chữ cái in đậm kích thước lớn.
Một bệnh nhân 68 tuổi chia sẻ có thể tự đi bộ trong nhà mà không cần gậy trợ giúp lần đầu tiên sau 15 năm.
Quỹ đạo công nghệ từ màn hình gắn đầu ngoại vi hướng tới các cảm biến tích hợp mắt như kính áp tròng thông minh cho thấy một sự tiến hóa rõ ràng.
Đó là hướng tới các mô hình giám sát sinh trắc học liên tục, không xâm lấn, độ chính xác cao.
Sự phát triển này tạo điều kiện cho các mô hình giám sát sức khỏe chủ động và chiến lược quản lý bệnh mãn tính trước đây không thể thực hiện được.
Tuy nhiên thu thập và xử lý liên tục dữ liệu sinh trắc học cực kỳ nhạy cảm (thông tin nhận dạng cá nhân và thông tin sức khỏe được bảo vệ) thông qua các thiết bị này đồng thời làm tăng các thách thức về bảo mật và tuân thủ quy định.
Vì vậy đòi hỏi mã hóa mạnh mẽ, giao thức xử lý dữ liệu an toàn và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về quyền riêng tư chăm sóc sức khỏe như HIPAA và GDPR.
Lĩnh vực ứng dụng
| Lĩnh vực ứng dụng | Chức năng cốt lõi | Lợi ích đạt được | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Phẫu thuật chính xác | Hiển thị dữ liệu 3D, tín hiệu sinh học, xác định ranh giới khối u | Giảm thiểu sai sót, giảm phẫu thuật lặp lại, phát hiện khối u 1mm | Augmedics xvision (Cột sống), Kính phát hiện ung thư |
| Telemedicine & Cấp cứu | Truyền video, dữ liệu bệnh nhân thời gian thực cho chuyên gia từ xa | Cứu sống trong cấp cứu, giảm tải bệnh viện, tiết kiệm nguồn lực | Microsoft HoloLens (Dự án Bạch Mai) |
| Quản lý dữ liệu, Điều dưỡng | Ghi nhận và truy cập hồ sơ bệnh án điện tử (EHR) rảnh tay | Giảm công việc giấy tờ, tăng thời gian chăm sóc bệnh nhân (tiết kiệm 1/2 ngày làm việc) | Google Glass Enterprise (Hỗ trợ điều dưỡng) |
| Chẩn đoán và giám sát | Tích hợp cảm biến sinh học, theo dõi cử động mắt, nhãn áp | Giám sát liên tục mệt mỏi/căng thẳng, chẩn đoán sớm bệnh lý mắt | JINS MEME (Theo dõi mệt mỏi), Kính áp tròng cảm biến |
Sản phẩm và nhà sản xuất nổi tiếng
Microsoft HoloLens tiên phong cho thực tế hỗn hợp
Microsoft HoloLens được đánh giá là chuẩn mực vàng trong công nghệ thực tế hỗn hợp (Mixed Reality – MR).
Nó nổi bật với khả năng kết hợp liền mạch nội dung ba chiều dạng hologram với môi trường vật lý thực tế.
Khả năng này đã tạo nên sự thay đổi đột phá trong lĩnh vực y tế, đặc biệt là những tình huống đòi hỏi hiểu biết về không gian và hình ảnh hóa cấu trúc giải phẫu.
Hệ thống cảm biến tinh vi cùng công nghệ lập bản đồ không gian tiên tiến giúp các chuyên gia y tế tương tác với dữ liệu y khoa phức tạp theo những cách mà màn hình hai chiều truyền thống không thể thực hiện được.
Trong giáo dục và đào tạo lâm sàng, HoloLens đã cách mạng hóa cách thức sinh viên y khoa và bác sĩ nội trú học các thủ thuật phức tạp.
Công nghệ này giúp người học hình dung các cấu trúc giải phẫu theo không gian ba chiều, thực hành kỹ thuật phẫu thuật trong môi trường mô phỏng và tích lũy kinh nghiệm với các ca bệnh hiếm gặp mà không gây rủi ro cho bệnh nhân.
Phương pháp học tập đắm chìm này đẩy nhanh quá trình tiếp thu kỹ năng và cải thiện khả năng ghi nhớ so với các phương pháp giảng dạy truyền thống.
Chúng đặc biệt hữu ích cho những cơ sở y tế có hạn chế trong việc tiếp cận xác thực hoặc thiết bị chuyên dụng.
Ví dụ: Tại Trường Y thuộc Đại học Case Western Reserve, sinh viên sử dụng HoloLens để khám phá hệ thống tuần hoàn dưới dạng hologram 3D, quan sát cách máu lưu thông qua tim từ mọi góc độ, thậm chí “bước vào” bên trong các buồng tim để hiểu rõ cấu trúc van tim.
Đó là điều mà đọc sách giáo khoa hay xem video không thể thực hiện được.
Ứng dụng khám chữa bệnh từ xa của nền tảng này đã cho thấy tác động đáng kể trong việc mở rộng khả năng tiếp cận chuyên gia cho các khu vực thiếu thốn dịch vụ y tế.
Sự hợp tác giữa Microsoft và Bệnh viện Bạch Mai tại Việt Nam là minh chứng điển hình cho tiềm năng này.
Từ đó tạo điều kiện cho các cuộc hội chẩn từ xa trong đó bác sĩ chuyên khoa có thể hướng dẫn các bác sĩ địa phương thực hiện các thủ thuật phức tạp theo thời gian thực.
Tương tự, hệ thống NURAS sử dụng công nghệ HoloLens để hỗ trợ các can thiệp có sự hướng dẫn của chuyên gia vượt qua rào cản địa lý.
Vì vậy nhân rộng năng lực chuyên môn và cải thiện kết quả điều trị cho bệnh nhân ở những nơi có nguồn lực hạn chế.
Google Glass Enterprise Edition 2 tối ưu lâm sàng
Google Glass đi tiên phong trong phân khúc kính thông minh và tiếp tục phát triển với các ứng dụng chuyên biệt cho ngành y tế qua phiên bản Enterprise Edition 2.
Phiên bản này khắc phục nhiều hạn chế của các thế hệ trước hướng đến người tiêu dùng với công suất xử lý được nâng cấp.
Thời lượng pin kéo dài đủ cho cả ca làm việc và khả năng quay video cải thiện – những yếu tố thiết yếu cho việc lưu trữ hồ sơ y tế.
Tích hợp Google Assistant tạo điều kiện truy xuất thông tin qua giọng nói.
Do đó giúp bác sĩ lâm sàng tiếp cận dữ liệu bệnh nhân, tài liệu tham khảo y khoa và danh sách kiểm tra thủ thuật mà không làm gián đoạn môi trường vô trùng hoặc tương tác với bệnh nhân.
Đặc tính rảnh tay của Google Glass Enterprise Edition 2 giải quyết một thách thức cốt lõi trong môi trường lâm sàng: nhu cầu tiếp cận thông tin trong khi vẫn duy trì sự tập trung vào chăm sóc bệnh nhân.
Phẫu thuật viên có thể xem lại các nghiên cứu hình ảnh trong khi thực hiện thủ thuật, điều dưỡng có thể xác minh liều lượng thuốc mà không cần rời khỏi giường bệnh.
Hơn nữa nhân viên cấp cứu có thể tham khảo hướng dẫn quy trình trong khi thực hiện các can thiệp cứu sống.
Khả năng tiếp cận thông tin liền mạch này giảm tải nhận thức, giảm thiểu sai sót, và cải thiện hiệu quả quy trình làm việc trong nhiều tình huống lâm sàng khác nhau.
Ví dụ: Tại Bệnh viện Beth Israel Deaconess thuộc Đại học Harvard, các bác sĩ cấp cứu đeo Google Glass có thể quét mã QR trên vòng tay bệnh nhân để ngay lập tức xem tiền sử dị ứng thuốc, kết quả xét nghiệm gần nhất, và các chẩn đoán trước đó.
Tất cả chỉ trong vài giây mà không cần chạm vào máy tính hay điện thoại.
Ngoài hiển thị thông tin theo thời gian thực, khả năng ghi hình của thiết bị tạo ra cơ hội giá trị cho cải tiến chất lượng và giáo dục.
Các thủ thuật có thể được ghi lại từ góc nhìn của bác sĩ lâm sàng, tạo nên tài liệu đào tạo chân thực và hỗ trợ đánh giá hiệu suất khách quan.
Tài liệu ghi hình góc nhìn thứ nhất đặc biệt có giá trị cho giảng dạy các kỹ năng thao tác phức tạp, điều tra các sự kiện bất lợi và chia sẻ thực hành tốt nhất trong toàn hệ thống y tế.
Augmedics xvision Spine System nâng tầm phẫu thuật
Augmedics đã khẳng định vị thế là nhà phát triển hàng đầu các hệ thống điều hướng phẫu thuật thực tế tăng cường với sản phẩm xvision Spine System.
Công nghệ này đánh dấu sự chuyển đổi mô hình trong phẫu thuật cột sống khi cung cấp cho phẫu thuật viên “tầm nhìn tia X”.
Đó là khả năng hình dung giải phẫu bệnh nhân và dụng cụ phẫu thuật thông qua hướng dẫn hologram phủ lên trong quá trình phẫu thuật thực tế.
Hệ thống đã hoàn thành hơn 10.000 ca phẫu thuật cột sống hỗ trợ AR, chứng minh cả hiệu quả lâm sàng lẫn sự chấp nhận của phẫu thuật viên.
Hệ thống xvision giải quyết các thách thức quan trọng trong phẫu thuật đặt dụng cụ cột sống, nơi độ chính xác cấp milimet là yếu tố thiết yếu cho an toàn và kết quả điều trị bệnh nhân.
Các phương pháp truyền thống dựa vào chụp X quang định kỳ.
Vì vậy khiến bệnh nhân và nhóm phẫu thuật tiếp xúc với bức xạ tích lũy trong khi chỉ cung cấp xác minh từng đợt về vị trí dụng cụ.
Ngược lại, xvision cung cấp hình ảnh liên tục, thời gian thực về các cấu trúc giải phẫu tương quan với dụng cụ phẫu thuật mà không có bức xạ, giúp điều hướng tự tin hơn qua giải phẫu cột sống phức tạp.
Ví dụ: Tại Bệnh viện Johns Hopkins, các phẫu thuật viên sử dụng xvision đã giảm thời gian phẫu thuật cố định đốt sống trung bình từ 180 phút xuống còn 120 phút, đồng thời tăng độ chính xác đặt vít từ 92% lên 99.1%, và quan trọng nhất là giảm tỷ lệ phẫu thuật sửa chữa từ 5.2% xuống chỉ còn 0.8%.
Dữ liệu kết quả lâm sàng cho thấy những cải thiện có thể đo lường được về độ chính xác phẫu thuật, giảm thời gian phẫu thuật và giảm tỷ lệ phẫu thuật sửa chữa so với các kỹ thuật điều hướng thông thường.
Đối với hệ thống y tế, những cải thiện này chuyển hóa thành lợi ích hữu hình như ít biến chứng hơn giúp giảm thời gian nằm viện và chi phí tái nhập viện, trong khi hiệu quả được cải thiện làm tăng công suất phẫu thuật.
Công nghệ này cũng san bằng sự khác biệt về chuyên môn.
Do đó giúp các phẫu thuật viên ít kinh nghiệm đạt được kết quả gần tương đương với các chuyên gia có khối lượng ca mổ cao.
JINS MEME thúc đẩy giám sát sinh trắc học
JINS đã tạo nên sự khác biệt với cách tiếp cận kính thông minh tập trung vào giám sát sinh lý liên tục thay vì hiển thị thông tin hay điều hướng.
Nền tảng JINS MEME tích hợp ba điện cực và cảm biến sáu trục theo dõi chuyển động mắt với độ chính xác đáng chú ý.
Vì vậy giúp đánh giá không xâm lấn tình trạng mệt mỏi tinh thần và thể chất.
Cách tiếp cận sinh trắc học giải quyết những lo ngại ngày càng tăng về kiệt sức nghề nghiệp, suy giảm nhận thức và suy giảm hiệu suất trong các công việc quan trọng về an toàn trên khắp ngành y tế và các ngành nghề đòi hỏi cao khác.
Công nghệ theo dõi chuyển động mắt nằm dưới JINS MEME khai thác các mối tương quan đã được thiết lập rõ ràng giữa các mô hình vận động mắt và trạng thái nhận thức.
Những thay đổi tinh tế trong chuyển động mắt nhanh, tần suất chớp mắt và tính ổn định ánh nhìn cung cấp các chỉ báo sớm về mệt mỏi trước khi có nhận thức chủ quan hoặc suy giảm hiệu suất xảy ra.
Đối với nhân viên y tế đối mặt với lịch làm việc căng thẳng và trách nhiệm ra quyết định quan trọng, hệ thống cảnh báo sớm có thể ngăn ngừa sai sót y khoa, giảm kiệt sức, và hỗ trợ can thiệp trước khi sự kiệt quệ ảnh hưởng đến an toàn bệnh nhân.
Ví dụ: Bệnh viện Đại học Tokyo đã triển khai JINS MEME cho các y tá ca đêm trong khoa chăm sóc đặc biệt. Hệ thống phát hiện dấu hiệu mệt mỏi nguy hiểm sớm hơn 45-60 phút so với khi bản thân y tá nhận ra, kích hoạt cảnh báo để điều chỉnh công việc hoặc nghỉ ngơi ngắn, giúp giảm 37% sai sót dùng thuốc trong ca đêm.
Nghiên cứu đang tiếp tục của JINS mở rộng vượt ra ngoài giám sát mệt mỏi để bao gồm đánh giá chú ý và phát hiện bệnh thoái hóa thần kinh.
Khả năng nhận diện thiếu hụt chú ý có thể nâng cao hỗ trợ quyết định lâm sàng, cảnh báo bác sĩ khi tải nhận thức vượt ngưỡng an toàn.
Trong khi đó, phân tích chuyển động mắt cho thấy triển vọng trong phát hiện sớm các bệnh như Parkinson và Alzheimer.
Do đó có thể hỗ trợ can thiệp trong giai đoạn tiền triệu chứng khi liệu pháp có thể phát huy hiệu quả tối đa.
Những phát triển này định vị JINS MEME như một nền tảng sức khỏe dự phòng chứ không đơn thuần là công cụ giám sát hiệu suất.
eSight phục hồi chức năng thị lực
eSight đã tạo ra thị trường ngách chuyên biệt khi phát triển kính thông minh dành riêng cho những người bị mất thị lực trung tâm.
Đây là một nhóm dân số truyền thống ít được phục vụ bởi các công nghệ hỗ trợ phổ thông.
Thiết bị sử dụng các thuật toán độc quyền để ghi lại, xử lý và tối ưu hóa thông tin thị giác theo thời gian thực.
Ngoài ra còn điều chỉnh độ tương phản, lọc màu, phóng đại và độ sáng theo các khiếm khuyết thị giác cụ thể của từng người dùng.
Cách tiếp cận cá nhân hóa này giúp nhiều người dùng lấy lại thị lực chức năng cho các hoạt động sinh hoạt hàng ngày, đọc và tương tác xã hội.
Mất thị lực trung tâm, thường do thoái hóa hoàng điểm, bệnh võng mạc tiểu đường hoặc bệnh Stargardt.
Chúng ảnh hưởng sâu sắc đến khả năng tự chủ và chất lượng cuộc sống mặc dù thị lực ngoại vi vẫn được bảo tồn.
Các công cụ hỗ trợ truyền thống như kính lúp và trình đọc màn hình chỉ cung cấp chức năng hạn chế và không thể tái tạo trải nghiệm thị giác tự nhiên.
Cách tiếp cận của eSight duy trì thị giác hai mắt và chuyển động đầu tự nhiên trong khi tăng cường cảnh quan thị giác bằng công nghệ máy tính.
Do đó bảo tồn sự kết nối của người dùng với môi trường theo những cách mà các giải pháp chỉ dựa trên phóng đại không thể đạt được.
Ví dụ: Bệnh nhân lớn tuổi bị thoái hóa hoàng điểm giai đoạn cuối, chỉ còn thị lực ngoại vi mờ nhạt. Sau khi sử dụng eSight, bà có thể đọc tin nhắn từ con cháu trên điện thoại, xem khuôn mặt cháu nội lần đầu tiên sau 3 năm và thậm chí tự nấu ăn lại được.
Đây là những việc tưởng chừng đã mất vĩnh viễn.
Ý nghĩa về phục hồi chức năng vượt xa người dùng cá nhân đến hệ thống y tế và dịch vụ xã hội.
Với khả năng phục hồi thị lực chức năng, eSight giảm sự phụ thuộc vào người chăm sóc, trì hoãn nhu cầu chăm sóc tại cơ sở, và hỗ trợ tiếp tục làm việc cũng như tương tác xã hội.
Đối với các nhà cung cấp dịch vụ y tế quản lý dân số già với tỷ lệ mắc bệnh thoái hóa hoàng điểm do tuổi tác ngày càng tăng, kê đơn eSight đại diện cho một can thiệp hiệu quả về chi phí giúp cải thiện kết quả trong khi giảm yêu cầu hỗ trợ dài hạn.
RealWear đáp ứng khám chữa bệnh từ xa
Mặc dù RealWear tập trung thị trường chính vào các ứng dụng công nghiệp, kính thông minh bền chắc, rảnh tay của công ty đã được chấp nhận rộng rãi trong các môi trường y tế, bao gồm sử dụng bởi 41 trong số 100 công ty Fortune.
Độ bền vượt trội, vận hành bằng lệnh giọng nói và các tính năng cộng tác của thiết bị đáp ứng các nhu cầu cụ thể trong môi trường y tế từ tư vấn khám chữa bệnh từ xa đến bảo trì thiết bị y sinh và kiểm soát chất lượng sản xuất dược phẩm.
Trong các ứng dụng khám chữa bệnh từ xa, thiết bị RealWear giúp các chuyên gia y tế nhìn thấy chính xác những gì nhà cung cấp dịch vụ tuyến đầu nhìn thấy.
Vì vậy tạo điều kiện cho hướng dẫn chuyên môn trong các thủ thuật phức tạp hoặc đánh giá chẩn đoán.
Các bệnh viện vùng nông thôn và cơ sở chăm sóc khẩn cấp đặc biệt hưởng lợi từ khả năng này.
Họ được tiếp cận chuyên môn chuyên khoa mà nếu không có sẽ đòi hỏi phải chuyển bệnh nhân hoặc hoàn toàn không có.
Thiết kế rảnh tay đảm bảo các bác sĩ lâm sàng duy trì kỹ thuật vô trùng và tập trung vào bệnh nhân trong khi nhận hỗ trợ từ xa.
Đây là những lợi thế quan trọng trong các tình huống cấp cứu nhạy cảm về thời gian.
Ví dụ: Tại một trạm y tế vùng cao, bác sĩ trẻ đeo RealWear được bác sĩ tim mạch tại thành phố hướng dẫn từng bước xử lý ca nhồi máu cơ tim cấp từ đọc điện tâm đồ, tiêm thuốc tiêu sợi huyết đúng liều, đến giám sát triệu chứng.
Do đó đảm bảo cứu sống bệnh nhân mà không cần mất 4 giờ đường để chuyển viện.
Di sản công nghiệp của nền tảng mang lại những lợi ích bất ngờ trong quản lý cơ sở y tế và các ứng dụng kỹ thuật y sinh.
Bảo trì, hiệu chuẩn và khắc phục sự cố thiết bị y tế có thể được thực hiện với sự hỗ trợ từ xa của nhà sản xuất.
Vì vậy giảm thời gian ngừng hoạt động của thiết bị và loại bỏ các chuyến thăm dịch vụ tốn kém.
Trong sản xuất dược phẩm và thiết bị y tế, RealWear hỗ trợ các quy trình đảm bảo chất lượng, tuân thủ quy trình vận hành tiêu chuẩn.
Ngoài ra còn cung cấp đào tạo chuyên môn trong khi duy trì độ chặt chẽ về tài liệu được yêu cầu bởi các khung pháp lý.
Tính linh hoạt trên các trường hợp sử dụng lâm sàng và vận hành làm cho RealWear trở thành nền tảng ngày càng có giá trị khi các tổ chức y tế tìm cách tối đa hóa lợi nhuận từ đầu tư công nghệ.
Có thể bạn quan tâm
Liên hệ
Địa chỉ
Tầng 3 Toà nhà VNCC 243A Đê La Thành Str Q. Đống Đa-TP. Hà Nội

