CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
4.2 Một số hình ảnh về hệ thống
Sản phẩm của đề tài gồm có 2 thiết bị đƣợc tích hợp cảm biến nhịp tim và cảm biến nhiệt độ (dành cho bệnh nhân) và 1 thiết bị thu thập thông số đƣợc kết nối với máy tính và hiển thị trên màn hình máy tính (dành cho bác sỹ).
Hình 4.1-Module giám sát thông số nhịp tim và nhiệt độ cơ thể bệnh nhân.
95
Kết quả thu thập từ mỗi bệnh nhân sẽ liên tục đƣợc truyền về máy tính bác sỹ. Màu hiển thị các giá trị nhịp tim và nhiệt độ có màu xanh (hình 4.2) nếu giá trị nhiệt độ và nhịp tim nằm trong khoảng bình thường 60bmp - 100bmp [24].
Hình 4.2-Kết quả hiển thị trên màn hình máy tính của bác sỹ điều trị.
Trong trường hợp nhiệt độ cơ thể của bệnh nhân có dấu hiệu bất thường, màu hiển thị các thông số cơ thể sẽ thay đổi để báo hiệu cho bác sỹ điều trị biết. Trong trường hợp thông số nhịp tim, nhiệt độ cao hơn ngưỡng bình thường, màu hiển thị sẽ chuyển sang màu đỏ (hình 4.3). Ngƣợc lại, nếu các thông số thu thập đƣợc thấp hơn thì màu hiển thị sẽ chuyển sang cảnh báo màu vàng.
Hình 4.3-Cảnh báo hiển thị khi thân nhiệt của bệnh nhân cao hơn mức bình thường.
96 4.3 Đá iá kết quả thử nghiệm hệ thống
Hệ thống đƣợc hoạt động thử nghiệm tại Phòng cấp cứu - Trung tâm Y tế Thành phố Thái Nguyên để kiểm nghiệm và đánh giá các kết quả của các thiết bị cảm biến tích hợp. Quá trình kiểm nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ sau:
Đối với cảm biến nhiệt độ của thiết bị, việc kết quả đánh giá kiểm nghiệm đƣợc thực hiện bằng phương pháp so sánh kết quả thu thập được với nhiệt kế y tế tại Trung tâm Y tế - Thành phố Thái Nguyên. Kết quả đo đƣợc sau nhiều lần tiến hành đạt độ chính xác tương đương so với kết quả của nhiệt kế y tế.
Hình 4.4-Kết quả thực nghiệm trên màn hình máy tính của hệ thống
Để đánh giá kết quả đo lường thiết bị cảm biến nhịp tim của hệ thống, bệnh nhân đƣợc gắn đồng thời đầu dò nhịp tim của Monitor theo dõi bệnh nhân đa thông số (Model NIHON KOHDEN BSM-2301K); Nhẫn đo nhịp tim Idoc Neway Lifetech (Đài Loan) và đầu dò cảm biến nhịp tim của hệ thống. Trong phép đo thử nghiệm, kết quả sẽ đƣợc so sánh với thiết bị Monitor theo dõi bệnh nhân của Trung tâm Y tế (thiết bị này đạt độ chính xác cao và đƣợc hiện đang sử dụng trong quá trình điều trị bệnh nhân tại các bệnh viện), Kết quả thử nghiệm đƣợc thể hiện trong bảng 2.
97
Hình 4.5-Kết quả đo lường thử nghiệm với thiết bị Monitor BSM-2301K
Lần thực hiện
Monitor BSM- 2301K (bpm) (xi1)
Idoc Neway Lifetech (bmp) (xi2)
Thiết bị của hệ thống (bpm) (xi3)
Độ khác biệt đo lường (di1 = xi1 -
xi2)
Độ khác biệt đo lường (di2 = xi1 -
xi3)
1 70 62 70
8 0
2 76 67 75
9 1
3 80 66 80
14 0
4 80 66 79
14 1
5 80 63 80
17 0
6 81 67 81
14 0
7 85 66 83
19 2
8 88 66 88
22 0
9 85 66 85
19 0
98
10 81 62 79
19 2
11 87 66 87
21 0
12 90 66 89
24 1
Độ lệch chuẩn
trung bình 16,67 0,58
Độ sai lệch MSE1
2 2 1
1
1 1 ( )
i n
i i
i x x
S n
17,33
Độ sai lệch MSE2
2 3 1
1
2 1 ( )
i n
i i
i x x
S n
0,96
Bảng 4.1-Kết quả kiểm nghiệm thiết bị cảm biến nhịp tim của hệ thống.
Phân tích kết quả thông qua tính toán độ khác biệt và độ sai lệch MSE [25]:
- Cột 1: Số thứ tự thực hiện của quá trình kiểm nghiệm.
- Cột 2: Kết quả đo lường ứng với mỗi lần thực hiện (ứng với i = 1, 2, 3, 4...) đối với Monitor theo dõi bệnh nhân đa thông số (Model NIHON KOHDEN BSM- 2301K).
- Cột 3: Kết quả đo lường ứng với mỗi lần thực hiện đối với Nhẫn đo nhịp tim Idoc Neway Lifetech.
- Cột 4: Kết quả đo lường ứng với mỗi lần thực hiện đối với đầu dò cảm biến nhịp tim của hệ thống.
- Cột 5: Độ khác biệt giữa các kết quả đo lường (di1 = xi1 - xi2) giữa thiết bị Model NIHON KOHDEN BSM-2301K và sản phẩm Idoc Neway Lifetech trong 12 lần thực hiện đo.
- Cột 6: Độ khác biệt giữa các kết quả đo lường (di2 = xi1 - xi2) giữa thiết bị Model NIHON KOHDEN BSM-2301K và thiết bị của hệ thống trong 12 lần thực hiện đo.
99
- Độ lệch chuẩn trung bình là trung bình của các giá trị sai khác trong 12 lần đo thử nghiệm.
- Độ sai lệch MSE (Mean Squared Error) [26]: Sai số bình phương trung bình là độ sai lệch trung bình là trung bình của các giá trị sai lệch trong 12 lần đo thử nghiệm Nhận xét: Kết quả đo của sản phẩm hệ thống đạt đƣợc kết quả đo gần chính xác so với thiết bị Model NIHON KOHDEN BSM-2301K. Kết quả đo của Idoc Neway Lifetech có độ sai lệch khá cao so với thiết bị Model NIHON KOHDEN BSM- 2301K.
4.4 Hướng dẫn sử dụng hệ thống
Bước 1: Đƣa đầu dò cảm biến nhịp tim của thiết bị vào ngón tay trỏ của bệnh nhân, đồng thời kẹp đầu dò nhiệt độ vào nách của bệnh nhân. (Thực hiện tương tự với các bệnh nhân khác).
Hình 4.6-Thực hiện thao tác với các đầu dò cảm biến trên cơ thể bệnh nhân.
Bước 2: Kiểm tra lại các kết nối vật lý của thiết bị với máy tính của bác sỹ, bật nguồn cung cấp để hệ thống hoạt động.
Bước 3: Chạy phần mềm ICTU Healthy trên nền tảng của Windows XP/Windows 7.
Bước 4: Chọn nút Kiểm tra để chọn cổng COM đƣợc sử dụng kết nối với thiết bị của hệ thống.
100
Bước 5: Chọn nút Kết nối để kết quả hiển thị trên màn hình theo dõi.
Hình 4.7-Kết quả hiển thị trên màn hình theo dõi của bác sỹ điều trị.
4.5 Đá iá kết quả đạ đƣợc
Đề tài đi vào nghiên cứu mạng cảm biến không dây với chuẩn ZigBee từ đó đưa ra phương án thiết kế hệ thống giám sát thông số cơ thể bệnh nhân để phục vụ trong việc theo dõi, điều trị của bác sỹ. Đánh giá kế quả đạt đƣợc của hệ thống nhƣ sau:
Hệ thống giám sát đƣợc thông số thân nhiệt, nhịp tim của bệnh nhân và liên tục gửi kết quả về máy tính của bác sỹ điều trị qua mạng cảm biến không dây. Đồng thời, hệ thống cũng cảnh báo chính xác khi phát hiện những tín hiệu xấu trên cơ thể bệnh nhân để bác sỹ có những biện pháp xử lý kịp thời.
Chi phí sản xuất, thiết đầu dò nhịp tim của hệ thống thấp hơn so với 2 thiết bị còn lại, đảm bảo tính kinh tế cho hệ thống.
101
Hệ thống cho phép bác sỹ có thể theo dõi tình hình sức khỏe của đồng thời nhiều bệnh nhân, qua đó thuận tiện trong việc đánh giá quá trình điều trị của bệnh nhân.
Thiết bị của hệ thống nhỏ gọn và thuận tiện trong quá trình sử dụng.
Chương trình thiết kế trên máy tính đơn giản, tương thích với các hệ điều hành WindownXP, Windown 7... Giao diện thân thiện thuận tiện cho quá trình theo dõi của bác sỹ.
.
102
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, những ứng dụng về công nghệ thông tin và công nghệ điện tử đã đƣợc đƣa vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống, đặc biệt là những ứng dụng đƣợc thiết kế nhằm mục đích chăm sóc sức khoẻ cho con người. Sự ra đời của công nghệ mạng cảm biến không dây đã mang lại những thành quả lớn lao đối với đời sống xã hội nói chung và ngành y tế nói riêng. chung của nhiều nước trên thế giới, nó đáp ứng được yêu cầu theo dõi, giám sát những thông số khác nhau trong cơ thể con người như: Thông số nhiệt độ cơ thể, huyết áp, nhịp tim... và phản hồi chính xác những thông số này tới thiết bị theo dõi của bác sỹ để phục vụ tốt hơn quá trình điều trị cho bệnh nhân.
Kết quả đạ đƣợc củ đề tài:
Khái quát về mạng cảm biến không dây nhƣ khái niệm, giao thức, định tuyến và ứng dụng, đặc biệt là ứng dụng trong lĩnh vực y tế.
Thiết kế module cảm biến nhịp tim dựa trên trên mạch cảm biến SPO2 bằng hồng ngoại.
Lập trình truyền thông và lập trình ghép nối hệ thống sử dụng vi điều khiển PIC16F877a, lập trình điều khiển với cảm biến nhiệt độ DS18B20.
Lập trình giao diện hệ thống trên nền tảng của Windows XP/Windows 7.
Thiết kế mô hình hệ thống cảm biến dựa trên chuẩn ZigBee, từ đó xây dựng hệ thống giám sát thông số nhịp tim, nhiệt độ và truyền thông dựa trên chuẩn Zigbee (Kết quả nghiên cứu đƣợc đăng tải trong kỷ yếu IFMBE của nhà xuất bản Springer và trình bày tại Hội nghị quốc tế về sự phát triển của ngành Kỹ thuật y sinh tại Việt Nam lần thứ 5).. Đây là một mô hình mạng cảm biến nhỏ có khả năng áp dụng và triển khai thực tế.
Một số ƣớng phát triển củ đề tài:
103
- So với các thiết bị đƣợc kiểm nghiệm, sản phẩm của hệ thống có khả năng tích hợp thêm nhiều tính năng khác nhƣ đo huyết áp, độ dẫn điện của da và thậm chí là cả nồng độ oxy trong máu...
- Mở rộng quy mô ứng dụng của hệ thống tùy theo nhu cầu của thực tế.
- Nghiên cứu các phương pháp định tuyến mới phù hợp, hiệu quả trong mạng cảm biến không dây để triển khai đề tài tại những bệnh viện lớn.
- Xây dựng giao tiếp với điện thoại di động trên nền tảng Android để tăng tính linh hoạt và hiệu quả của hệ thống.
Sản phẩm ứng dụng công nghệ mạng cảm biến không dây trong điều trị và chăm sóc sức khỏe bệnh nhân sẽ nâng cao hiệu quả quá trình điều của bác sỹ cho các bệnh nhân, bên cạnh đó góp phần giải quyết nhu cầu rất lớn của xã hội hiện nay.
Sản phẩm ứng dụng triển khai sẽ làm giảm suất đầu tƣ thiết bị của các bệnh viện (do giá thành thấp hơn nhập ngoại), giảm nhập siêu góp phần thực hiện chính sách Quốc gia về trang thiết bị y tế của chính phủ. Đồng thời nhiệm vụ cũng sẽ góp phần thúc đẩy đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao cho ngành thiết bị y tế.