Công nghệ quét mặt đỉnh cao của Trung Quốc: Nâng cao khái niệm 'diện chẩn' trong Đông y lên một tầm cao mới

Công nghệ cho phép các bác sĩ nhìn thấy nhiều hơn cả mắt của Hoa Đà, Biển Thước và Trương Trọng Cảnh tổng hợp.

Người Trung Quốc có câu: 'Khi có bệnh ở ngũ tạng, tất cả đều sẽ hiện thị trên khuôn mặt'. Các thầy thuốc Đông Y của họ đã dành hàng thế kỷ chỉ để phát hiện những khác biệt tinh tế trên khuôn mặt của người mắc bệnh so với người khỏe mạnh.

Họ gọi đó là phương pháp 'diện chẩn', có nghĩa là nhìn mặt đoán bệnh.

Chẳng hạn, khi một thầy thuốc nhìn vào hai má bệnh nhân và thấy sắc hồng chuyển sang màu xám, kinh nghiệm nói với họ rằng đó có thể là dấu hiệu của bệnh thận. Ngược lại, cánh mũi bình thường trở nên ửng đỏ là dấu hiệu điển hình của bệnh dạ dày.

Ấn đường, vùng da giữa hai lông mày, xanh xao báo hiệu bệnh về máu. Trong khi đó, nhân trung, điểm hõm giữa mũi và miệng, chuyển đen nghĩa là bệnh nhân đang mắc phải vấn đề rất nghiêm trọng, có thể là ung thư.

Trước đây, độ chính xác của 'diện chẩn' chủ yếu phụ thuộc vào kinh nghiệm chủ quan của các thầy thuốc. Nhưng hiện nay, với sự xuất hiện của các cảm biến, camera và công nghệ quét khuôn mặt 3D rất tinh vi, các nhà khoa học Trung Quốc đã có thể đưa phương pháp của họ lên một tầm cao mới.

Các công nghệ này cho phép bác sĩ nhìn thấy nhiều hơn cả mắt của Hoa Đà, Biển Thước và Trương Trọng Cảnh tổng hợp. Sau đó, các thuật toán học máy AI có thể được áp dụng để phân tích các dữ liệu mới này.

Diện chẩn có thể trở thành một phương pháp chẩn đoán bệnh hiện đại, dựa trên dữ liệu khách quan chứ không còn là niềm tin mơ hồ vào những dòng y thư cổ xưa nữa.

Xây dựng một bản đồ cho khuôn mặt

'Khuôn mặt con người chứa đựng rất nhiều thông tin phong phú', giáo sư Jing-Dong J. Han từ Đại học Bắc Kinh cho biết. 'Bằng công nghệ chụp ảnh nhiệt hồng ngoại, chúng ta có thể thu thập được 897 điểm dữ liệu trên khuôn mặt. Công nghệ tái tạo hình ảnh khuôn mặt 3D thậm chí có thể nâng con số lên tới 7.200 điểm'.

Trong nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Cell Metabolism, giáo sư Han và các đồng nghiệp đã phát triển một phương pháp khai thác dữ liệu khuôn mặt này để dự báo bệnh tật cho con người.

Việc thu thập ảnh chụp khuôn mặt của 2.811 tình nguyện viên trong độ tuổi từ 21-88 đã được tiến hành. Tất cả đều là người gốc Hán sống tại tỉnh Hắc Long Giang, phía Đông Bắc Trung Quốc.

Một thuật toán sau đó sẽ đánh dấu 54 điểm đặc trưng trên khuôn mặt. Các điểm này tạo thành một bản đồ gồm 897 vùng hình tam giác chia làm 4 cụm: Cụm 1 là khu vực má dưới. Cụm 2 là vùng mũi đi liền với miệng. Cụm 3 là vùng trán, mắt và má trên. Cụm 4 là vùng khóe mắt.

Một camera hồng ngoại đã được dùng để ghi nhận nhiệt độ trên khuôn mặt của các tình nguyện viên.

Dữ liệu sau đó được chuẩn hóa và so sánh với các xét nghiệm chi tiết của tình nguyện viên, bao gồm chỉ số BMI, huyết áp, đường huyết, nồng độ tiểu cầu, bạch cầu, số lượng tế bào miễn dịch…

Thói quen ăn uống, ngủ và tập thể dục của các tình nguyện viên cũng được ghi nhận. Một số còn được thực hiện thêm các xét nghiệm gene như giải trình tự RNA.

Các nhà khoa học phát hiện được gì?

Dựa trên bộ dữ liệu này, giáo sư Han đã đào tạo một thuật toán học máy AI để phát hiện những thay đổi nhiệt độ khuôn mặt, liên quan đến tuổi tác, sinh học và các bệnh lão hóa như cao huyết áp và tiểu đường.

Ví dụ, nhiệt độ ở vùng má dưới (cụm 1) thường tăng theo tuổi tác và tuổi sinh học của mỗi người. Ngược lại, nhiệt độ ở vùng mũi (cụm 2) giảm nhanh hơn các vùng khác trên khuôn mặt.

Điều này có nghĩa là những người có mũi ấm hơn và vùng xung quanh mắt mát hơn có thể trông trẻ hơn so với tuổi thật của họ. Trái lại, nhiệt độ ở vùng trán và má trên (cụm 3) tăng theo tuổi tác và khóe mắt (cụm 4) giảm dần theo thời gian.

Tuổi sinh học càng lớn, nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến lão hóa càng cao, các nhà khoa học cho biết. Họ đã phát hiện điều này nhờ vào mô hình máy học tự động xử lý và phân tích bản đồ nhiệt khuôn mặt của con người.

Ví dụ, những người mắc chứng rối loạn chuyển hóa trong nghiên cứu thường có nhiệt độ ở vùng mắt cao hơn so với những người khỏe mạnh, cùng tuổi và giới tính.

Những người có huyết áp cao thường thể hiện nhiệt độ tăng ở vùng mắt và má. Nam giới bị tăng huyết áp thường có mũi lạnh hơn so với nam giới bình thường.

Khi các nhà khoa học sử dụng dữ liệu nhiệt độ khuôn mặt để ước tính tuổi sinh học của con người, họ nhận thấy những người già hơn 6 tuổi so với tuổi thật có nguy cơ cao hơn để mắc bệnh tiểu đường.

Nghiên cứu cho thấy bản đồ nhiệt khuôn mặt của một người có thể dự đoán được nhiều chứng rối loạn chuyển hóa như tiểu đường và bệnh gan nhiễm mỡ với độ chính xác trên 80%.

'Bản đồ nhiệt khuôn mặt chặt chẽ liên quan đến các bệnh chuyển hóa, trong khi các mô hình chụp ảnh khuôn mặt trước đây không thể dự đoán được những tình trạng này', giáo sư Han cho biết.

'Chúng tôi hy vọng có thể áp dụng công nghệ chụp ảnh nhiệt khuôn mặt trong các cơ sở y tế lâm sàng, vì nó có tiềm năng đáng kể trong việc chẩn đoán và can thiệp sớm vào bệnh'.

Nâng cao Đông Y lên một tầm cao mới

Thực tế, nghiên cứu của giáo sư Han không phải là công trình đầu tiên, nơi công nghệ được áp dụng để hỗ trợ cho các phương pháp y học cổ truyền của Trung Quốc.

Năm 2021, một nghiên cứu được đăng trên tạp chí Springer chỉ ra rằng thị giác máy tính và công nghệ thực tế ảo (AR) có thể tự động nhận diện các 'điểm lỗi' trên khuôn mặt bệnh nhân, từ các vùng có sắc da bất thường đến các vết mụn để hỗ trợ chẩn đoán dựa trên lý thuyết Đông Y cổ điển.

Năm 2023, một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers in Bioengineering and Biotechnology cho thấy công nghệ nhận diện hình ảnh và kỹ thuật học sâu AI có thể được sử dụng để tìm kiếm và phân loại thảo dược y học cổ truyền.

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Han trước đây đã phát triển một mô hình quét không dựa trên bản đồ nhiệt mà chỉ sử dụng mô hình 3D khuôn mặt để dự đoán bệnh tật.

Mô hình này cho thấy rằng khi khóe mắt sụp xuống, mũi to ra, nọng cằm chảy xệ và khoảng cách giữa hai mắt tăng lên, có thể bạn đang tích tụ các phản ứng gây viêm trong cơ thể, làm tăng nguy cơ mắc ung thư.

Một nghiên cứu tổng quan được đăng trên tạp chí Computers in Biology and Medicine vào tháng 3 đã đánh giá việc các nhà khoa học Trung Quốc đang áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến, bao gồm trí tuệ nhân tạo (AI), vào y học cổ truyền Trung Quốc để nâng cao sự phát triển của nó.

Lĩnh vực này trước đây dựa vào các lý thuyết tương đối mơ hồ và phụ thuộc vào kinh nghiệm cá nhân của từng thầy thuốc, thiếu các tiêu chuẩn chính xác. Trong khi đó, lượng thông tin cần thiết để chẩn đoán rất lớn và phức tạp, đòi hỏi các thầy thuốc phải sử dụng tất cả các giác quan khi khám bệnh, điều này có thể gây mất nhiều thời gian và tăng thêm gánh nặng cho họ.

Các công nghệ như nhóm của giáo sư Han không chỉ giúp các bác sĩ thu thập thông tin chính xác hơn và khách quan hơn mà còn hỗ trợ họ xử lý thông tin theo tiêu chuẩn chung. Đây là sự kết hợp hoàn hảo giữa y học hiện đại và các lý thuyết bí truyền trong hệ thống Đông Y Trung Quốc, đã được tích lũy qua hàng ngàn năm.