Kết nối và truyền dữ liệu từ mạch đo thông số sinh tồn đến bệnh án điện tử

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Kết nối truyền liệu từ Mạch đo thông số sinh tồn đến Bệnh án điện tử ĐÀO TIẾN ĐẠT Daotiendat.CB190175@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Y Sinh Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thu Vân Trường: Điện – Điện tử HÀ NỘI, 2021 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Kết nối truyền liệu từ Mạch đo thông số sinh tồn đến Bệnh án điện tử ĐÀO TIẾN ĐẠT Daotiendat.CB190175@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Y Sinh Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thu Vân Trường: Điện – Điện tử HÀ NỘI, 2021 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Đào Tiến Đạt Đề tài luận văn: Kết nối truyền liệu từ Mạch đo thông số sinh tồn đến Bệnh án điện tử Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử y sinh Mã số SV: CB190175 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 31/12/2021 với nội dung sau: - Chỉnh sửa số hình vẽ cịn mờ - Chỉnh sửa lại lỗi chế - Chỉnh sửa lại Form Luận văn theo quy định Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ĐỀ TÀI KẾT NỐI VÀ TRUYỀN DỮ LIỆU TỪ MẠCH ĐO THÔNG SỐ SINH TỒN ĐẾN BỆNH ÁN ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô trường Đại học Bách khoa thầy Bộ mơn Kỹ thuật Y Sinh tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm thời gian nghiên cứu học tập nhà trường Luận văn kết làm việc đặc biệt ý kiến đóng góp, dẫn nhiệt tình TS Nguyễn Thu Vân Được làm việc cơ, với đức tính giảng viên, nhà nghiên cứu trẻ, cô gương mà noi theo cơng việc nghiên cứu để hồn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè quan nơi công tác, người giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi học tập nghiên cứu Tóm tắt nội dung luận văn Các thông số sinh tồn thông số sinh học bệnh nhân cần đo, lưu trữ theo dõi thường xuyên, số bệnh nhân cần theo dõi liên tục bệnh nhân cấp cứu, bệnh nhân hồi sức Hơn nữa, việc theo dõi lưu trữ liệu cần phải dễ dàng truy cập phải quản lý xác Do bệnh án điện tử đáp ứng yêu cầu Mục đích đề tài nghiên cứu xây dựng phương pháp hệ thống kết nối truyền liệu từ mạch đo thông số sinh tồn đến bệnh án điện tử Đầu tiên, mạch đo thông số sinh tồn thiết kế chế tạo Sau đó, tín hiệu sinh học, bao gồm nhịp tim, SPO2, nhiệt độ… mã hóa lưu trữ MySQL Tiếp theo, liệu hiển thị bệnh án điện tử Bệnh án điện tử xây dựng giao diện app desktop ngơn ngữ Visual Basic có khả cài đặt dễ dàng Kết thu nghiên cứu có nhiều hướng phát triển, tích hợp với hãng monitor theo dõi bệnh nhân để đưa thông số sinh tồn đến bệnh án điện tử, kết hợp vào bệnh án điện tử bệnh viện xây dựng sở liệu truyền liệu thông số sinh tồn bệnh nhân, trở thành hệ thống thơng tin theo dõi quản lý thông số sinh tồn bệnh nhân mắc bệnh truyền nhiễm chẳng hạn COVID-19… HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.1.1 1.2 Quy tắc đo thông số sinh tồn Các thông số sinh tồn người 1.2.1 Nhiệt độ 1.2.2 Huyết áp 1.2.3 Nhịp tim 1.2.4 Nhịp thở 1.2.5 Độ bão hoà Oxy máu SpO2 1.3 Bệnh án điện tử 10 1.3.1 Các khái niệm 10 1.3.2 Vai trò bệnh án điện tử 12 1.3.3 Xu hướng bệnh án điện tử Việt Nam 14 1.4 Cơ sở lý thuyết phương pháp đo thông số sinh tồn 15 1.4.1 Phương pháp đo nhiệt độ 15 1.4.2 Phương pháp đo SpO2 15 1.4.3 Phương pháp đo nhịp tim 17 1.5 Kết luận chương 17 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐO THƠNG SỐ SINH TỒN 18 2.1 Mơ tả sơ ý tưởng 18 2.2 Công cụ thiết kế mạch 19 2.3 Thiết kế phần cứng 20 2.3.1 Nghiên cứu lựa chọn cảm biến 21 2.3.2 Thiết kế khối vi xử lý 26 2.3.3 Thiết kế khối truyền liệu 30 2.3.4 Thiết kế khối nguồn 31 2.4 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 34 2.5 Sơ đồ mạch mô .35 2.6 Phân tích thiết kế chương trình điều khiển 35 2.6.1 Nhiệm vụ chương trình điều khiển 35 2.6.2 Lựa chọn ngôn ngữ môi trường phát triển 36 2.6.3 Một số hàm sử dụng chương trình điều khiển 37 2.7 Đánh giá độ xác mạch đo số sinh tồn .39 2.7.1 Sai số hệ thống 39 2.7.2 So sánh số mạch đo với thiết bị chuẩn 39 2.8 Kết luận chương 43 CHƯƠNG PHẦN MỀM BỆNH ÁN ĐIỆN TỬ .44 3.1 Mô tả sơ phần mềm .44 3.2 Phân tích thiết kế hệ thống 44 3.3 Công cụ thiết kế phần mềm .45 3.3.1 Ngôn ngữ Visual Basic .45 3.3.2 Hệ quản trị sở liệu SQL Server 47 3.4 Thiết kế xây dựng sở liệu 49 3.4.1 Mơ hình quan hệ .49 3.4.2 Các bảng liệu .50 3.5 Thiết kế giao diện phần mềm 53 3.5.1 Giao diện .53 3.5.2 Giao diện thông tin bệnh nhân 54 3.5.3 Các giao diện khác 55 3.6 Kết luận chương 59 CHƯƠNG KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ CHẠY THỬ NGHIỆM 60 4.1 Cài đặt chương trình 60 4.1.1 Giao diện đăng nhập 60 4.1.2 Giao diện .60 4.1.3 Giao diện đăng ký bệnh nhân 60 4.1.4 Giao diện thông tin bệnh nhân 61 4.1.5 Giao diện thơng tin phịng bệnh 63 4.1.6 Giao diện nhân viên y tế 63 4.1.7 Giao diện bệnh nhân xuất viện 64 4.2 Chạy thử nghiệm 65 4.3 Kết luận kiến nghị 70 4.3.1 Kết luận chung 70 4.3.2 Hướng phát triển đề tài 70 4.3.3 Kiến nghị đề xuất 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bệnh án điện tử Oguntoye(https://commons.wikimedia.org/) 11 Hình 1.2 Hình ảnh minh hoạ nguyên lý đo SpO2 16 Hình 1.3 hình minh hoạ deoxy HB Oxy Hb 16 Hình 1.4 Hình ảnh minh hoạ nồng độ SPO2 16 Hình 2.1 Giao diện website Easy EDA .19 Hình 2.2 Sơ đồ khối toàn mạch 21 Hình 2.3 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 22 Hình 2.4 Cảm biến MAX30100 24 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến Max30100 25 Hình 2.6 Hình ảnh minh hoạ cách hoạt động giao tiếp I2C 26 Hình 2.7 Sơ đồ chân ESP32 27 Hình 2.8 Sơ đồ mạch nguyên lý khối vi xử lý 29 Hình 2.9 Sơ đồ thuật tốn chương trình điều khiển 30 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp 31 Hình 2.11 IC LM7805 32 Hình 2.12 Khối nguồn 5V 32 Hình 2.13 IC HT7333 33 Hình 2.14 Khối nguồn 3.3V 33 Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý mạch đo thơng số sinh tồn 34 Hình 2.16 Hình ảnh mạch mơ 35 Hình 2.17 Sơ đồ chức chương trình điều khiển 36 Hình 2.18 Giao diện Arduino IDE 37 Hình 2.19 Hình ảnh minh họa vị trí đo số sinh tồn 38 Hình 2.20 Nhiệt kế thủy ngân .40 Hình 2.21 Kết đo nhiệt độ nhiệt kế thủy ngân DS18B20 mẫu .40 Hình 2.22 Máy đo nồng độ bão hoã Oxy máu SpO2 Lk87 41 Hình 2.23 Kết đo SpO2 nhịp tim Lk87 Max30100 mẫu 41 Hình 3.1 Mơ hình quan hệ bảng liệu 50 Hình 3.2 Bố cục giao diện đăng nhập 53 Hình 3.3 Bố cục giao diện phần mềm 53 3.5.3.5 Giao diện Staff info Hình 3.8 Giao diện thơng tin nhân viên 58 3.5.3.6 Giao diện View checkout Hình 3.9 Giao diện xem danh sách bệnh nhân xuất viện 3.6 Kết luận chương Phần mềm quản lý thiết kế thành cơng Visual Studio 2021, có đầy đủ chức yêu cầu đặt Chi tiết phần mềm trình bày chương 59 CHƯƠNG KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ CHẠY THỬ NGHIỆM 4.1 Cài đặt chương trình 4.1.1 Giao diện đăng nhập Hình 4.1 Giao diện đăng nhập 4.1.2 Giao diện Sau đăng nhập vào hệ thống, giao diện phần mềm có hình ảnh Hình 4.2 Hình 4.2 Giao diện 4.1.3 Giao diện đăng ký bệnh nhân Trong giao diện đăng ký bệnh nhân bao gồm số thông tin bệnh nhân kèm theo số nhịp tim, SpO2 nhiệt độ (Temp), ba số đo 60 đăng ký Trước đo, phần cứng mạch đo thông số sinh tồn kết nối với phần mềm thông qua button “connect”; sau đó, chọn “Run” để thực phép đo để cập nhật kết đo lên phần mềm Sau nhập thơng tin có kết đo, chọn “File”  “Save” để lưu thông tin lên database Hình 4.3 Giao diện đăng ký bệnh nhân 4.1.4 Giao diện thông tin bệnh nhân Khi cần kiểm tra thông tin bệnh nhân, chọn ID bệnh nhân tương ứng, thông tin hiển thị trường giao diện Hình 4.4 61 Hình 4.4 Giao diện thơng tin bệnh nhân Ngồi ra, phần mềm cho phép chỉnh sửa thông tin bệnh nhân cách dễ dàng Chọn bệnh nhân muốn sửa thông tin, nhập thông tin cần chỉnh sửa hình, sau chọn “Update” Khi muốn xố bệnh nhân chọn “Delete” Phần mềm hỗ trợ tìm kiếm thơng tin bất nhân thông qua “Patient ID” “Name” Người dùng xuất liệu file Excel cần chỉnh sửa chi tiết thông qua “File”  “Save as Excel” 62 4.1.5 Giao diện thơng tin phịng bệnh Giao diện cung cấp số thông tin phòng bệnh loại phòng, số phòng, giá cả, trạng thái phòng bệnh Phòng bệnh trống giường hay phịng có bệnh nhân điều trị Tab RoomInfo cịn q trình hồn thiện để cung cấp chi tiết nhiều thơng tin Hình 4.5 Thơng tin phịng bệnh 4.1.6 Giao diện nhân viên y tế Cửa sổ Staff Information tương tự cửa sổ Patient information, cho phép thêm thông tin nhân viên y tế Các thông tin cửa sổ Họ tên, 63 giới tính, vị trí cơng tác, thơng tin liên hệ, địa Thơng tin cung cấp có tài khoản quản trị Hình 4.6 Giao diện nhân viên y tế 4.1.7 Giao diện bệnh nhân xuất viện Cửa sổ Patient Checkout cho phép nhập thông tin bệnh nhân xuất viện lưu vào sở liệu để phục vụ truy xuất cần thiết Ngồi thơng tin bệnh nhân, cửa sổ cung cấp thêm số thông tin liên quan khác như: 64 ngày nhập viện, ngày xuất viện, loại bệnh, đơn thuốc, giá thuốc, tổng chi phí điều trị Hình 4.7 Giao diện bệnh nhân xuất viện 4.2 Chạy thử nghiệm Sau cài đặt phần mềm, kết nối phần cứng với máy tính, lần chạy thử nghiệm kiểm tra tính phần mềm phần cứng có đáp ứng yêu cầu đặt hay không thực Hình 4.8 đến Hình 4.14 minh hoạ kết chạy thử 65 Hình 4.8 Cửa sổ nhập thơng tin bệnh nhân Đầu tiên, kết nối phần cứng với máy tính qua cổng USB, chạy phần mềm, đăng nhập thơng tin admin, chọn menu “Patient Resign” xuất cửa sổ Hình 4.8 Nhập thơng tin bệnh nhân ô cho phép Để đo thông số sinh tồn, chọn cổng com để kết nối, chọn “connect”, chọn “Run” để đo thông số sinh tồn Sau chọn “Run” chờ khoảng 10 giây để mạch đo thực q trình đo Sau chọn file  Save để lưu liệu lên database Hình 4.9 Hình ảnh thơng báo lưu thơng tin bệnh nhân 66 Hình 4.10 Cửa sổ thông tin bệnh nhân lưu Cửa sổ cho phép cập nhật, tìm kiếm xóa thơng tin bệnh nhân cần chỉnh sửa 67 Hình 4.11 Cửa sổ nhập thông tin bệnh xuất viện trước sau chọn “Add” Hình 4.12 Cửa sổ thơng tin phịng bệnh trước sau cập nhật thơng tin 68 Hình 4.13 Cửa sổ tìm kiếm thơng tin bệnh nhân viện trước sau nhập thông tin tìm kiếm Hình 4.14 Cửa sổ sở liệu phần mềm 69 4.3 Kết luận kiến nghị 4.3.1 Kết luận chung Trên sở nghiên cứu chạy thử nghiệm, sản phẩm thiết kế có đặc điểm sau: • Các thơng số sinh tồn cập nhật lên bệnh án bệnh nhân dễ dàng; • Loại bỏ q trình viết tay, giảm thao tác nhân viên y tế; • Hệ thống giúp bệnh viện giảm chi phí cho việc lưu hồ sơ giấy bệnh nhân Truy xuất thơng tin bệnh nhân dễ dàng phần mềm; • Khi hoạt động, thiết bị đo thông số sinh tồn, trung bình thời gian đo 30 giây Thời gian đo cải thiện thay đổi cảm biến đo nhiệt độ loại đo nhiệt xạ 4.3.2 Hướng phát triển đề tài Các công nghệ sử dụng hệ thống phần cứng phần mềm chưa phải mới, tính tới thời điểm tại, bệnh án điện tử chưa tự động cập nhật thông số sinh tồn người bệnh Sản phẩm đề tài có tính ứng dụng cao, hữu ích thực tế Trong tương lai, mạch đo thông số sinh tồn nâng cấp thêm tính đo nhịp thở, huyết áp vẽ biểu đồ số này, truyền liệu lên sở liệu thông qua kết nối wifi Về phần mềm, thêm tính cho phép người bệnh đăng nhập hệ thống để xem thông tin thân số thơng tin hữu ích khác 4.3.3 Kiến nghị đề xuất Căn vào thực tiễn từ khảo sát thực tế, thấy việc phát triển thiết bị đo thông số sinh tồn gửi liệu lên bệnh án điện tử cho sở y tế, người bệnh khả thi • Bệnh nhân tự động đo liệu tự động gửi lên bệnh án điện tử bệnh nhân đó; 70 • Giảm thời gian, công sức nhân viên y tế, hạn chế việc lưu trữ hồ sơ giấy Vì thế, sản phẩm cần thử nghiệm phòng khám sở y tế để kiểm tra độ hiệu tính phần mềm 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ y tế, “Triển khai bệnh án điện tử theo Thông tư số 46/2018/TT-BYT Bộ Y tế”, 17/01/2020 [2] ESP32 datasheet, Version 3.8, ESPRESSIF SYSTEMS [3].https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/nhip-tim-chuan-labao-nhieu/ truy cập lần cuối ngày 17/12/2021 [4].https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/suc-khoe-tongquat/tan-so-tho-la-gi-chi-so-o-muc-nao-la-binh-thuong/ truy cập lần cuối ngày 17/12/2021 [5] S S Yesman, S A Mamilov, M M Asimov and A I Gisbreht, “noninvasive methods of measuring oxygen saturation in venous blood” Journal of Applied Spectroscopy, Vol 78, No 3, July, 2011 (Russian Original Vol 78, No 3, May–June, 2011 [6] https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/hoi-dap-bac-si/nhiet-do-o-tung-vung-conguoi/ truy cập lần cuối ngày 17/12/2021 [7] Trung tâm đào tạo đạo tuyến Bạch Mai, “Kỹ thuật đo dấu hiệu sinh tồn” , http://bmmc.edu.vn/537/print-article.bic [8] N x b Y học, Sinh lý học, no Bộ Y tế, pp 88-89, 2011 [9] P T N V N V C Trần Thị Tuyết Chi, Khảo sát thay đổi thân nhiệt người bệnh gây mê phẫu thuật ổ bụng, pp 63-66, 2014 [10] B C F a W J Ivayla I Geneva, Normal Body Temperature: A Systematic Review, US National Library of Medicine, 2019 Apr [11] Ayu Jati Puspitasari, Deshinta Famella, M Sulthonur Ridwan and M Khoir, “Design of low-flow oxygen monitor and control system for respiration and SpO2 rates optimization”, Journal of Physics Conference Series, January 2020 [12] M T Tamam, A J Taufiq and A Kusumawati, “ Design a system of measurement of heart rate, oxygen saturation in blood and body temperature with non-invasive method”, International Conference on Engineering and Applied Technology (ICEAT), October 2018 [13] Elizabeth C Murphy, Frederick L Ferris, III, and William R O’Donnell, “An Electronic Medical Records System for Clinical Research and the EMR–EDC Interface”, Invest Ophthalmol Vis Sci 2007 October 72 ... monitor theo dõi bệnh nhân để đưa thông số sinh tồn đến bệnh án điện tử, kết hợp vào bệnh án điện tử bệnh viện xây dựng sở liệu truyền liệu thơng số sinh tồn bệnh nhân, trở thành hệ thống thông tin... dựng phương pháp hệ thống kết nối truyền liệu từ mạch đo thông số sinh tồn đến bệnh án điện tử Đầu tiên, mạch đo thông số sinh tồn thiết kế chế tạo Sau đó, tín hiệu sinh học, bao gồm nhịp tim,... luận văn: Đào Tiến Đạt Đề tài luận văn: Kết nối truyền liệu từ Mạch đo thông số sinh tồn đến Bệnh án điện tử Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử y sinh Mã số SV: CB190175 Tác giả, Người hướng dẫn khoa