Robot y tế có thể nhỏ tới mức “biến mất” trong cơ thể: AI mới theo dõi xuyên 10 cm mô mà không cần X-ray để định vị

Robot y tế càng nhỏ thì càng có thể đi vào những không gian mà dụng cụ thông thường khó tiếp cận. Nhưng khi một robot từ tính chỉ còn ở kích thước milimet và đã nằm sâu trong cơ thể, một câu hỏi cơ bản trở nên khó trả lời: nó đang ở đâu?

Một nhóm tại Đại học Trung văn Hồng Kông (CUHK) vừa công bố một hệ thống theo dõi từ tính dùng AI nhằm giải quyết đúng bài toán này. Công trình, đăng trên Science Robotics ngày 23/9/2026, cho phép định vị robot từ tính không dây cỡ milimet ngay cả khi trường từ mạnh dùng để điều khiển robot vẫn đang hoạt động. Theo CUHK, hệ thống đạt độ chính xác ở mức milimet tại độ sâu tới 10 cm trong mô sinh học và đã được thử nghiệm dẫn đường vòng kín trong cơ thể dê.

Robot càng nhỏ, tín hiệu càng dễ bị chính hệ thống điều khiển “nhấn chìm”

Robot từ tính thu nhỏ thường không mang động cơ, pin hay hệ thống định vị phức tạp trên thân. Thay vào đó, nam châm hoặc cuộn điện từ bên ngoài cơ thể tạo trường từ để kéo, xoay hoặc định hướng robot. Cách tiếp cận này giúp giảm kích thước thiết bị, nhưng tạo ra một nghịch lý kỹ thuật: trường từ dùng để điều khiển mạnh hơn rất nhiều so với tín hiệu từ yếu phát ra từ chính robot.

Với các thiết bị lớn hơn, việc tách hai tín hiệu còn khả thi. Khi kích thước giảm xuống mức milimet, tín hiệu cần theo dõi trở nên quá nhỏ so với nhiễu do hệ thống chấp hành tạo ra. Theo phần tóm tắt của bài báo, đây là lý do theo dõi từ tính trước đó chủ yếu phù hợp với robot ở quy mô centimet.

Các phương pháp hình ảnh y khoa như X-ray fluoroscopy, siêu âm hoặc MRI có thể hỗ trợ theo dõi thiết bị bên trong cơ thể, nhưng mỗi phương pháp đi kèm những ràng buộc riêng về bức xạ, độ phân giải, tốc độ, khả năng bố trí phần cứng và tương thích với hệ thống tạo trường từ. Nhóm CUHK chọn một hướng khác: cố gắng đọc trực tiếp tín hiệu từ của robot trong lúc nó đang được điều khiển.

Hai Transformer làm hai việc khác nhau

Hệ thống kết hợp một mảng cảm biến từ bên ngoài với hai tầng xử lý dựa trên kiến trúc Transformer. Tầng đầu tiên học cách mô hình hóa nhiễu do trường từ điều khiển tạo ra, sau đó lọc thành phần nhiễu này khỏi dữ liệu cảm biến thô. Phần còn lại chứa tín hiệu rất yếu của robot.

Một Transformer không-thời gian tiếp tục đọc tín hiệu đã được lọc trong một cửa sổ thời gian ngắn và ánh xạ chúng thành tọa độ ba chiều của robot. Điểm quan trọng ở đây là AI không “lái robot” theo nghĩa tự đưa ra quyết định y khoa; vai trò cốt lõi của mô hình là khôi phục thông tin vị trí từ dữ liệu từ trường vốn bị nhiễu nặng.

Khi tọa độ được ước tính liên tục, thông tin vị trí có thể đưa trở lại bộ điều khiển. Hệ thống vì thế chuyển từ điều khiển vòng hở — gửi lệnh rồi giả định robot đi đúng hướng — sang điều khiển vòng kín, nơi quỹ đạo thực tế được đo và lệnh điều khiển có thể được hiệu chỉnh trong quá trình di chuyển.

“Xuyên 10 cm mô” thực sự có nghĩa là gì?

CUHK báo cáo khả năng định vị ở độ sâu tới 10 cm trong mô sinh học với độ chính xác ở mức milimet. Con số này đáng chú ý vì cường độ tín hiệu từ của một thiết bị nhỏ giảm nhanh theo khoảng cách, trong khi nhiễu từ môi trường và từ chính cơ cấu chấp hành vẫn tồn tại.

Tuy vậy, 10 cm không nên được hiểu là hệ thống đã chứng minh có thể theo dõi robot ở mọi vị trí trong cơ thể người hoặc qua mọi loại mô. Đây là giới hạn được báo cáo trong các điều kiện thử nghiệm của nghiên cứu. Hiệu năng thực tế còn phụ thuộc kích thước và đặc tính từ của robot, hình học mảng cảm biến, khoảng cách tới cảm biến và mức nhiễu của môi trường.

Không cần X-ray để định vị, nhưng X-ray vẫn xuất hiện trong thí nghiệm

Điểm dễ gây hiểu nhầm nhất là cụm “không cần X-ray”. Hệ thống mới không dựa vào X-ray để tính vị trí của robot; nó dùng các cảm biến từ và mô hình AI. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu vẫn sử dụng X-ray fluoroscopy trong thử nghiệm trên động vật để đối chiếu quỹ đạo ước tính.

Trong mô hình dê, các robot từ tính thu nhỏ được dẫn qua khoang dưới nhện quanh tủy sống và đường mật. Thử nghiệm diễn ra trong môi trường lâm sàng không được che chắn từ, nơi có nhiều nguồn nhiễu thực tế. Theo CUHK, quỹ đạo do hệ thống từ tính ước tính bám sát quan sát từ X-ray.

Vì vậy, kết quả hiện tại cho thấy X-ray có thể không còn cần thiết như tín hiệu định vị liên tục cho chính hệ thống điều khiển. Nó chưa chứng minh rằng mọi quy trình lâm sàng sử dụng robot kiểu này có thể loại bỏ hoàn toàn X-ray.

Từ dẫn đường trong dê tới sử dụng trên người vẫn còn một khoảng cách lớn

Nghiên cứu đã đi xa hơn một demo trên bàn thí nghiệm vì nhóm thực hiện dẫn đường vòng kín in vivo trên động vật lớn và trong môi trường không che chắn từ. Đây là mức kiểm chứng thực tế hơn so với các thử nghiệm chỉ dùng ống dẫn hoặc phantom mô.

Nhưng công trình vẫn là nghiên cứu tiền lâm sàng. Nó chưa chứng minh tính an toàn hay hiệu quả điều trị trên người. Trước khi một hệ thống như vậy có thể trở thành công cụ lâm sàng, còn phải đánh giá độ ổn định qua nhiều giải phẫu và tư thế cơ thể, ảnh hưởng của chuyển động sinh lý, khả năng tương thích với các thiết bị y tế khác, độ tin cậy khi robot nhỏ hơn nữa, cũng như quy trình sản xuất, tiệt trùng và kiểm soát rủi ro.

Điều đáng chú ý nhất của nghiên cứu vì thế không nằm ở việc tạo ra một robot mới. Nhóm CUHK đang giải quyết lớp hạ tầng cảm nhận mà robot thu nhỏ cần để có thể được kiểm soát an toàn: biết chính xác thiết bị đang ở đâu trong lúc chính trường từ dùng để di chuyển nó làm tín hiệu định vị trở nên gần như không thể đọc bằng cách thông thường.

Nguồn: Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aee0592; The Chinese University of Hong Kong.