Sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ đang biến những điều không thể trở thành có thể. Trong đó lĩnh vực y tế là một trong những mảnh đất màu mỡ ứng dụng rộng rãi nhiều thành tựu công nghệ mới. Với những thành tựu của khoa học vũ trụ, người ta có thể đi đến bất cứ đâu mà không cần bản đồ, và giờ đây công nghệ tiên tiến đó đã được ứng dụng hữu hiệu trong y học, đặc biệt là trong phẫu thuật phức tạp, đem lại nhiều hiệu quả cho người bệnh.

Từ định vị toàn cầu bằng vệ tinh

Sự ra đời của hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) đã làm thay đổi diện mạo của công nghệ vũ trụ. Đây là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo. Trong cùng một thời điểm, ở một vị trí trên mặt đất, nếu xác định được khoảng cách đến ba vệ tinh (tối thiểu) thì sẽ tính được tọa độ của vị trí đó. GPS được thiết kế và bảo quản bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, nhưng chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi người trên thế giới sử dụng nó miễn phí, bất kể quốc tịch.

Tính năng định vị của vệ tinh đã được ứng dụng trong các ca phẫu thuật được điều khiển bởi máy tính.
Hiện nay, các cường quốc mạnh như Mỹ, Nga, liên minh châu
Âu... đều có một hệ thống các vệ tinh nhân tạo có khả năng định vị đa dạng, quay theo quỹ đạo của trái đất, được dùng trong quân sự để tìm mục tiêu, trong giao thông đường không, đường thuỷ, đường bộ, trong công nghệ viễn thông... Các hệ thống vệ tinh nổi tiếng như GPS của Mỹ, GLONASS của Nga và Galileo của Liên minh châu Âu có tọa độ chính xác cao, khoảng cách từ mặt đất đến vệ tinh là vài chục nghìn km nhưng sai số không quá vài mét. Xe hơi hiện nay thường được trang bị hệ định vị để được hướng dẫn đến nơi đến chốn, người lái xe không cần nhìn bản đồ. Nhờ định vị toàn cầu của vệ tinh mà những nhà thám hiểm ở những nơi hẻo lánh cũng có thể được cứu trợ kịp thời, các vụ cháy rừng cũng được phát hiện và dập tắt nhanh chóng. Và những đồng hồ nguyên tử của hệ định vị còn cung cấp giờ chính xác cho các nhà thiên văn để họ quan sát các thiên thể. Việt Nam cũng đã có công trình ứng dụng công nghệ GPS để đo đạc bản đồ và cũng vừa phóng thành công vệ tinh Vinasat1.

Các hệ thống dẫn đường (Navigation) truyền thống hoạt động dựa trên các trạm phát tín hiệu vô tuyến điện. Các máy thu GPS ngày nay cực kì chính xác, nhờ vào thiết kế nhiều kênh hoạt động song song của chúng. Các máy thu 12 kênh song song nhanh chóng khóa vào các quả vệ tinh khi mới bật lên và chúng duy trì chắc chắn liên hệ này, thậm chí trong tán lá rậm rạp hoặc thành phố với các toà nhà cao tầng. Tình trạng nhất định của khí quyển và các nguồn gây sai số khác có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của máy thu GPS. Các máy thu GPS có độ chính xác trung bình trong vòng 15 mét. Các máy thu mới hơn với khả năng WAAS (hệ tăng vùng rộng, Wide Area Augmentation System) có thể tăng độ chính xác trung bình tới dưới 3 mét.

Đến những ứng dụng phẫu thuật hiện đại

Hệ thống dẫn hướng hình ảnh (navigation) trong phẫu thuật thần kinh là một ứng dụng mô phỏng chức năng định vị của các vệ tinh nhân tạo. Chính từ tính năng định vị kỳ diệu của vệ tinh nhân tạo mà các nhà khoa học đã ứng dụng nó sản xuất ra hệ thống định vị trong phẫu thuật thần kinh, hệ thống này cũng được lắp đặt trong quá trình phẫu thuật, quay xung quanh vị trí cần mổ (như đầu) để xác định chính xác các vị trí cần phẫu thuật nằm sâu trong não.

Phẫu thuật viên luôn luôn thấy được vị trí của các dụng cụ chính xác đến từng milimét, nhờ hệ thống tin học được sử dụng để phẫu thuật. Đó chính là phẫu thuật điều khiển bởi máy tính. Việc phẫu thuật hộp sọ sẽ không còn phải phụ thuộc nhiều vào tay nghề, kinh nghiệm và đặc biệt là khả năng “tưởng tượng” của phẫu thuật viên nữa.

Với lợi thế của thiết bị này, rất nhiều bệnh lý thần kinh có chỉ định phẫu thuật, để hạn chế những tai biến và giảm tối đa vết mổ, số ngày điều trị, giảm sự đau đớn cho bệnh nhân. Khi sử dụng hệ thống máy định vị dẫn hướng hình ảnh, sẽ giúp cho bác sĩ định vị chính xác vị trí của các tổ chức bệnh trong não bộ hay cột sống cần phải xử trí, kể cả vị trí tổn thương đó nằm sâu trong não hoặc rất nhỏ. Không có hệ thống này, các bác sĩ sẽ phải rạch một đường lớn để mở hộp sọ nếu đó là các bệnh như u não, não úng thủy, dị dạng mạch máu não, chảy máu não, bệnh Alzheimer...

Các lợi ích của kỹ thuật định vị

- Giảm kích thước các đường rạch da và xương, ít gây tổn thương các cấu trúc giải phẫu nhạy cảm (không cần thiết phải cạo tóc bệnh nhân trước phẫu thuật).

- Cuộc phẫu thuật đạt được hiệu quả cao hơn và ít tổn thương nhất cho não.

- Giảm nguy cơ tai biến phẫu thuật, cải thiện các bước hậu phẫu và kết quả là giảm thời gian nằm viện.

- Với bất kể tiên lượng nào của bệnh nhân thì phẫu thuật bằng hệ thống định vị thần kinh cũng an toàn hơn và chính xác hơn so với các phương pháp thông thường khác.

Ngoài phẫu thuật thần kinh thì có thể ứng dụng hệ thống này trong phẫu thuật khớp gối, khớp háng, các bệnh lý phức tạp ở răng hàm mặt, tai mũi họng. Muốn thực hiện tốt kỹ thuật này, các phẫu thuật viên phải là người sử dụng tốt máy tính, kết hợp tốt cảm giác về hình ảnh trên máy và kỹ thuật mổ. Các phim cộng hưởng từ (MRI) phải có hình ảnh chất lượng cao, độ phân dải ảnh trong khoảng 512 * 512 megapixels, độ dày của lát cắt từ 2-3mm.

Những năm gần đây, ở các nước như Nhật Bản, Mỹ và Ấn Độ đã bắt đầu đưa vào sử dụng hệ thống “hoa tiêu” này trong phẫu thuật. Riêng tại Ấn Độ có khoảng hơn 2.000 trường hợp bệnh lý thần kinh được phẫu thuật nhờ hệ thống này, ca bệnh nhỏ nhất là một bệnh nhi 2 tuổi bị u não. Nhờ có hệ thống dẫn hướng hình ảnh đã giúp các bác sĩ xử trí được nhiều ca bệnh khó, phức tạp như các bệnh nhân bị khối u vùng thân não. Vì tính chất định vị của nó nên không có chống chỉ định cho bất kỳ một trường hợp nào.

Ứng dụng hệ thống định vị (Navigation System) trong phẫu thuật tại khoa ngoại  Bệnh viện Đại học Y Hà Nội

TS. Kiều Đình Hùng cho biết: "Trong phẫu thuật sọ não, bảo vệ các nhu mô não lành là việc hết sức quan trọng. Ngoài việc đòi hỏi các kỹ năng của người phẫu thuật viên, các tiến bộ kỹ thuật ứng dụng trong phẫu thuật cũng góp phần rất lớn để tạo thành nên thành công trong những trường hợp tổn thương ở sâu, khó, có liên quan nhiều đến cấu trúc não quan trọng. Hệ thống dẫn hướng hình ảnh có rất nhiều ứng dụng và Bệnh viện Đại học y Hà Nội sẽ tiếp tục khai thác các ứng dụng của hệ thống này trong thời gian tới, trong các lĩnh vực phẫu thuật cột sống, chấn thương chỉnh hình và đặc biệt là u não, dị dạng mạch máu não và động kinh. Với hệ thống dẫn hướng hình ảnh được sử dụng tại Bệnh viện Đại học y Hà Nội thì chắc chắn kết quả điều trị của các bệnh này sẽ tốt hơn rất nhiều.Trả lại cho bệnh nhân về cuộc sống bình thường trong xã hội."

Hệ thống dẫn hướng hình ảnh bao gồm 2 phần: phần mềm máy tính và bộ phận cảm biến hồng ngoại kết hợp với nhau cho phép xác định vị trí giải phẫu của não và nhận biết vị trí này trên những hình ảnh chẩn đoán bệnh (MRI, CT – Scanner) của bệnh nhân. Những hình ảnh MRI, CTScan của bệnh nhân có thể chuyển qua hệ thống. Phần mềm sẽ tái tạo những dữ liệu hình ảnh (của bệnh nhân) lên màn hình theo giải phẫu với nhiều tương quan khác nhau (hình ảnh cắt ngang – axial, đứng dọc – sagittal, cắt dọc – coronial, chéo – oblique) và hình ảnh 3 chiều. Trong quá trình định vị, hệ thống nhận biết vị trí của đầu và đường đi của dụng cụ phẫu thuật trên tất cả các mặt cắt được chọn lựa trên màn hình. Phẫu thuật viên có thể tạo kế hoạch một hay nhiều đường đi tới thương tổn trước khi phẫu thuật và quá trình giả lập theo những đường đi này. Ứng dụng còn có thể thấy trong quá trình phẫu thuật vị trí thực đang phẫu thuật và những liên quan với đường đi được giả lập trước khi phẫu thuật, giúp hướng dẫn phẫu thuật viên đi theo đường đi đã lập sẵn. Giúp phẫu thuật viên đánh giá chính xác vị trí cần phẫu thuật trước và trong lúc mổ. Các bệnh nhân mổ bằng hệ thống Navigation đưa lại kết quả tốt, với đường mổ chính xác, vết mổ nhỏ, các thương tổn não tối thiểu, cuộc mổ tiến hành nhanh chóng, giảm thời gian gây mê. 
 
.