Bệnh viện Ung bướu TP.HCM đưa AI vào lập kế hoạch xạ trị

Trong vòng ba tháng, bệnh viện đã ứng dụng thành công phần mềm Raysearch tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để lập kế hoạch xạ trị cho khoảng 30 ca bệnh ung thư đầu cổ.

Rút ngắn thời gian và tăng độ chính xác trong điều trị

Hệ thống lập kế hoạch xạ trị tích hợp AI do một đơn vị đối tác phát triển và đặt tại Bệnh viện Ung bướu TP.HCM - nơi đầu tiên tại Việt Nam triển khai phần mềm này. Hệ thống được xây dựng và lưu trữ dữ liệu bởi các chuyên gia xạ trị hàng đầu thế giới, ứng dụng tại khoảng 1.000 bệnh viện, trung tâm ung thư toàn cầu. Trong đó, 10 trong 15 bệnh viện thuộc top đầu thế giới đã sử dụng.

Xạ trị là phương pháp dùng bức xạ ion hóa để tiêu diệt tế bào ung thư, thông qua việc làm tổn thương DNA của tế bào ung thư. Ước tính khoảng 70% bệnh nhân ung thư cần được điều trị xạ trị.

Theo TS.BS Lâm Đức Hoàng - Trưởng Khoa Xạ trị Đầu cổ, Tai mũi họng, Hàm mặt - Bệnh viện Ung bướu TP.HCM, mỗi ngày bệnh viện tiếp nhận hàng trăm lượt xạ trị ung thư đầu cổ dẫn đến áp lực quá tải. Điều này đặt vấn đề cho việc áp dụng một công cụ hỗ trợ lập kế hoạch xạ trị một cách tối ưu hóa, nhanh chóng và hiệu quả đó là AI.

Một bệnh nhân, sau khi có kết quả chụp CT, dữ liệu sẽ được tải vào máy tính, AI sẽ phân tích và nhanh chóng đưa ra kết quả xác định cấu trúc trong vòng vài phút cho từng trường hợp, trong khi bác sĩ phải mất tới 4 giờ đồng hồ mới làm xong.

Thông qua tính năng "học máy" (machine learning) và "học sâu" (deep learning), các mô hình AI có thể tự động xác định vùng cơ quan, cấu trúc đồng bộ cùng lúc trên tất cả các lát cắt hình ảnh với độ chính xác và tốc độ vượt trội so với việc vẽ contour (khoanh vùng) theo thứ tự trên từng lát cắt của con người.

Các dữ liệu về kế hoạch xạ trị tốt nhất của các chuyên gia xạ trị hàng đầu đã được xây dựng và lưu trữ trong kho dữ liệu của hệ thống, sẽ được AI tích hợp lại, phân tích và áp dụng một cách nhanh nhất và hợp lý nhất cho các bệnh nhân mới.

"Với phần mềm Raysearch, quá trình xác định thể tích cơ quan lành được thực hiện trong vòng 2 - 3 phút, rút ngắn rất nhiều so với thời gian kéo dài 2 - 4 giờ như trước đây. Khi kiểm tra lại, hầu hết AI vẽ có sự tương đồng cao với bác sĩ", bác sĩ Hoàng cho biết.

AI có thể hỗ trợ trong việc tính toán và lập kế hoạch rất nhiều kĩ thuật như: xạ trị 3D quy ước, xạ trị điều biến liều (IMRT) và xạ trị điều biến liều thể tích (VMAT), thậm chí xạ trị proton, hạt nặng.

Thuật toán AI dựa trên tối ưu hóa không chỉ tính toán liều lượng mà còn điều chỉnh góc chiếu tia, cường độ và hướng đi của chùm tia bức xạ để đảm bảo liều cao nhất được phân bổ vào vùng thể tích đích, trong khi liều cho các cơ quan lành được giảm thiểu tối đa.

Ngoài ra, phần mềm AI có thể đồng bộ với nhiều dòng máy khác nhau, phù hợp cho các cơ sở có nhiều dòng máy xạ như Bệnh viện Ung bướu TP.HCM. Các kế hoạch có thể được thiết kế tự động trên các dòng máy cùng lúc, sau đó so sánh chất lượng của các kế hoạch với nhau, nhằm chọn ra kết quả tốt nhất về liều lượng.

Cũng theo bác sĩ Hoàng, AI còn có thể theo dõi diễn tiến của cấu trúc vùng đầu cổ, thể tích bướu trong suốt quá trình xạ trị. Phần mềm có tích hợp với công nghệ tiên tiến khác như hướng dẫn hình ảnh. Các hệ thống AI có thể cập nhật liên tục hình ảnh trong quá trình điều trị. Các thuật toán AI có khả năng phân tích hình ảnh Cone beam CT trong thời gian thực, giúp bác sĩ phát hiện những thay đổi nhỏ trong cấu trúc khối u hoặc sự lan rộng của bệnh.

Sau đó, hệ thống tự động tích hợp so sánh với hình ảnh lúc mô phỏng, phân tích sự thay đổi về liều xạ thực tế bệnh nhân đã nhận. Nhờ đó, các phác đồ điều trị có thể được điều chỉnh kịp thời, tăng hiệu quả điều trị và giảm thiểu các biến chứng tiềm ẩn.

Ba lợi ích từ việc ứng dụng AI trong xạ trị ung thư

Việc ứng dụng AI trong chăm sóc sức khỏe nói chung và xạ trị nói riêng mang lại nhiều hiệu quả vượt trội.

Đầu tiên, AI giảm gánh nặng về thời gian cho bác sĩ. Thay vì phải làm việc 4 giờ đồng hồ trên máy, bác sĩ có thể dành thời gian chăm sóc bệnh nhân, hội chẩn, nghiên cứu khoa học,… Ngoài ra, việc ứng dụng AI giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho các bệnh nhân, rút ngắn thời gian chờ đợi lập kế hoạch xạ trị từ 5-10 ngày giảm xuống còn 2-3 ngày.

Thứ hai, theo bác sĩ Hoàng, với ứng dụng phần mềm AI này, các bác sĩ xạ trị tại Bệnh viện Ung bướu TP.HCM có thể kết nối và truy cập vào phần mềm của bất kỳ thiết bị nào ở các địa phương khác.

"Điều này vô cùng thuận lợi vì giúp bác sĩ có thể lập kế hoạch xạ trị, hội chẩn lựa chọn phương án tốt nhất, theo dõi bệnh nhân dù ở bất kỳ vị trí làm việc nào hoặc có thể lập kế hoạch xạ trị từ xa các ca khó ở tuyến dưới. Do đó, phần mềm AI này có triển vọng ứng dụng trong công tác chỉ đạo tuyến, liên kết vùng", bác sĩ Hoàng cho biết.

Thứ ba, AI học hỏi từ kho dữ liệu do các chuyên gia hàng đầu về xạ trị ung thư trên thế giới đóng góp, những người tạo nên các hướng dẫn và đồng thuận về cách khoanh vùng (contour) xác định thể tích cơ quan, vì thế các cấu trúc được vẽ bởi AI sẽ có tính tương hợp cao nhất với các chuyên gia, kèm theo độ nhất quán cao. Từ đó giúp tăng cường độ chính xác trong quá trình lập kế hoạch và thực hiện xạ trị.

Không chỉ vậy, AI khắc phục một số khuyết điểm chủ quan của con người như khả năng tập trung, làm việc liên tục dễ bị chi phối, thiếu nhất quán 100% giữa các bác sĩ xạ trị, khả năng lập kế hoạch không đồng bộ của con người. Do đó, AI giúp hạn chế xảy ra nguy cơ sai sót trong chuỗi quy trình xạ trị phức tạp, điều này rất dễ mắc phải bởi con người.