Một đề xuất ứng dụng PLM để nâng cao sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu trong quá trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép các bộ phận giả

Bài viết Một đề xuất ứng dụng PLM để nâng cao sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu trong quá trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép các bộ phận giả phân tích và đưa ra một giải pháp dựa trên tiếp cận PLM (Quản lý vòng đời sản phẩm) để giải quyết các vấn đề gặp phải. Các giải pháp sau đó được đưa vào phần mềm PLM Audros để minh họa các chức năng của hệ thống.

Ngô Thanh Nghị, Tào Quang Bảng, Bùi Hệ Thống 42 MỘT ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG PLM ĐỂ NÂNG CAO SỰ HỢP TÁC VÀ CHIA SẺ DỮ LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH ĐIỀU TRỊ BỆNH NHÂN CẦN CẤY GHÉP CÁC BỘ PHẬN GIẢ A PROPOSITION OF APPLYING PLM APPROACH FOR SUPPORTING COLLABORATIONS AND DATA SHARING IN THE TREATMENT PROCESS REQUIRING PROSTHESIS IMPLANTATION Ngô Thanh Nghị 1* , Tào Quang Bảng , Bùi Hệ Thống Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; * ntnghi@dut.udn.vn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Y tế lĩnh vực phức tạp quan trọng, cần phải liên tục cải tiến nâng cao chất lượng xã hội ngày Nghiên cứu vấn đề có liên quan đến hợp tác chia sẻ liệu lĩnh vực y tế, tập trung vào trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép phận giả (prosthesis) Quá trình gồm nhiều thành phần tham gia, lĩnh vực y tế (y tá, bác sĩ chụp X quang, bác sĩ phẫu thuật…) lĩnh vực kỹ thuật (các kỹ sư thiết kế phận giả, nhà sản xuất…) Bài báo phân tích đưa giải pháp dựa tiếp cận PLM (Quản lý vòng đời sản phẩm) để giải vấn đề gặp phải Các giải pháp sau đưa vào phần mềm PLM Audros để minh họa chức hệ thống Abstract - Medical sector is one of the complex domains that needs continuous improvement and enhancement of it quality in current society This paper points out the problem in medical field relative to collaboration and data sharing, focus on the patient treatment process requiring prosthesis implantation This treatment process includes many stakeholders in both medical domain (nurse, radiologist, medical doctor, surgeon…) and engineering domain (design engineer, producer…) The research analyzes and describes a solution based on PLM (Product Lifecycle Management) approach to solve the problems in the treatment process Then all solutions will be implemented into Audros PLM software to demonstrate the functions of system Từ khóa - PLM; chia sẻ liệu; hợp tác; trình điều trị; Audros Key words - Product Lifecycle Management (PLM); data sharing; collaboration; treatment process; Audros Giới thiệu Hiện nay, lĩnh vực y tế trọng, đặc biệt chất lượng sống người ngày nâng cao Nhìn chung, lĩnh vực y tế chia làm nhóm chính: Khám bệnh, điều trị, chăm sóc sức khỏe cấp thuốc Trong giới hạn nghiên cứu tập trung vào lĩnh vực điều trị cần phẫu thuật cấy ghép phận giả (prosthesis) vào bệnh nhân Quá trình điều trị bệnh nhân cần phẫu thuật cấy ghép phận giả trình phức tạp, gồm nhiều gia i đoạn nhiều thành phần tham gia Q trình điều trị tóm tắt Hình [1] Hình ảnh sau chụp phân tích bác sĩ đưa hướng điều trị Nếu cần cấy ghép lên người bệnh nhân việc thiết kế chế tạo phận giả phù hợp tiến hành kỹ sư thiết kế nhà sản xuất bên Việc chế tạo sử dụng vài cơng nghệ như: Đúc, gia công máy CNC, công nghệ in 3D [2, 3] Trước tiến hành cấy ghép, phải kiểm tra bác sĩ phẫu thuật, việc kiểm tra đảm bảo thành cơng tồn q trình điều trị [4] Nếu thơng số đáp ứng, trình cấy ghép tiến hành bác sĩ phẫu thuật Giai đoạn cuối trình điều trị hồi sức phục hồi chức Hình Quá trình điều trị bệnh nhân Sau tiến hành số kiểm tra bệnh nhân ban đầu bác sĩ tổng quát, bệnh nhân định chụp CT MRI tùy thuộc vào loại bệnh để dễ dàng chẩn đoán Những hạn chế phương pháp đề xuất 2.1 Những hạn chế q trình điều trị Độ xác thời gian hồn thành cơng đoạn ảnh hưởng lớn đến thành cơng tồn q trình điều trị Một yếu tố ảnh hưởng lớn hợp tác chia sẻ liệu thành phần tham gia Tuy nhiên, chưa có giải pháp tối ưu để thực hợp tác chia sẻ liệu Ngày nay, chủ yếu sử dụng mạng nội ad-hoc, e-mail phương tiện thông tin liên lạc để giải Việc hay dẫn đến lỗi chậm trình xử lý liệu kết nối bên [5] 2.2 Phương pháp nghiên cứu Từ hạn chế đưa Mục 2.1, báo đưa giải pháp giải vấn đề dựa tiếp cận PLM (Product Lifecycle Management) Tất liệu, thông ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 18, NO 5.1, 2020 43 Hình Giải pháp dựa tiếp cận PLM tin đưa vào Hub PLM Hình Với giải pháp này, thành phần tham gia truy cập tất giai đoạn q trình điều trị Họ đưa nhận xét, góp ý, điều chỉnh đồng thời nắm bắt tiến độ toàn trình điều trị bệnh nhân Từ cải thiện hợp tác chia sẻ liệu, nâng cao độ xác rút ngắn thời gian hồn thành tồn q trình điều trị 2.3 Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) Quan hệ vòng đời sản phẩm Vòng đời sản phẩm bao gồm pha [6]: Giai đoạn bắt đầu (BOL) bao gồm giai đoạn lên ý tưởng, thiết kế, chế tạo sản phẩm; Giai đoạn (MOL) bao gồm phân phối, lắp đặt, bảo trì sản phẩm; Giai đoạn cuối (EOL) gồm trình loại bỏ, hủy tái chế thể Hình Hình Ba pha vòng đời sản phẩm Thuật ngữ PLM chấp nhận rộng rãi có nhiều định nghĩa khác phụ thuộc vào quan điểm tác giả Một khái niệm phổ biến, PLM tiếp cận tích hợp, quản lý tất liệu, thơng tin sản phẩm, q trình kỹ thuật ứng dụng có liên quan xuyên suốt tồn giai đoạn vịng đời sản phẩm từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc [7, 8] Hình Các liên kết vịng đời bệnh vịng đời prosthesis Từ q trình điều trị bệnh nhân Hình 1, ta nhận vịng đời riêng biệt: Vòng đời bệnh (disease lifecycle) vòng đời prosthesis Mỗi vòng đời gồm nhiều giai đoạn khác tạo thành vịng kín Các giai đoạn vịng Ngơ Thanh Nghị, Tào Quang Bảng, Bùi Hệ Thống 44 đời có liên quan với giai đoạn vòng đời Mối liên hệ minh họa liên kết từ L1 đến L6 Hình Các liên kết thể có hợp tác, chia sẻ trao đổi liệu giai đoạn liên quan Để hiểu rõ chất liên kết này, chúng phân tích chi tiết theo thành phần khác bao gồm: Các bên tham gia, thông tin trao đổi, trình liên quan, u cầu cơng cụ sử dụng Hình • ModelShape: Tạo lớp, thuộc tính quan hệ chúng, tạo tài khoản, vai trò quyền truy cập cho thành viên tham gia • View designer: Thiết kế giao diện lớp theo thuộc tính tạo • SE manager: Tạo lifecycle, quản lý thư mục tập tin • Audros Applet: Xây dựng workflow, hệ thống hoạt động theo workflow • AWS creation: Các thành phần tham gia nhập liệu, thơng tin thơng qua module Các chức hệ thống tóm tắt biểu đồ Use case Hình Cơ phân thành nhóm chính: • Cập nhật truy xuất liệu bệnh nhân; • Cập nhật truy xuất liệu prosthesis; • Hỗ trợ định; • Quản lý thơng báo Hình Các thành phần q trình điều trị Sự phân tích liên kết vịng đời bệnh vòng đời prosthesis quan trọng để hiểu chất hợp tác trao đổi liệu thành phần tham gia cơng cụ sử dụng q trình điều trị bệnh nhân Như liên kết L1, sau bác sĩ phân tích, kiểm tra chẩn đoán bệnh dựa liệu y tế, họ định bệnh nhân có cần prosthesis cho q trình điều trị hay khơng Quyết định gởi đến kỹ sư thiết kế, họ phân tích liệu y tế thiết kế prosthesis cho bệnh nhân Liên kết L1 minh họa hợp tác bác sĩ tổng quát kỹ sư thiết kế Nó phân tích chi tiết thành phần sau: • Các bên tham gia : Bác sĩ tổng quát, kỹ sư thiết kế, chuyên gia prosthesis; • Thơng tin trao đổi: Quyết định điều trị; • Q trình liên quan: Q trình chẩn đốn, q trình thiết kế; • Các u cầu: Các đặc tính prosthesis; • Cơng cụ sử dụng: Mail, doc manager, phần mềm phân tích hình ảnh y tế Tương tự cho liên kết khác, từ ta hiểu chi tiết liên kết L1 đến L6 đại diện cho mối quan hệ vòng đời bệnh vòng đời prosthesis Trong phần tiếp theo, đề xuất dựa PLM đưa vào phần mềm PLM Audros để kiểm tra kết đạt Sử dụng phần mềm PLM để minh họa kiểm tra kết Nghiên cứu sử dụng phần mềm PLM Audros để kiểm tra kết Đây phần mềm phổ biến thị trường, có module cần thiết đáp ứng yêu cầu hệ thống: Thiết lập hợp tác chia sẻ liệu thành phần tham gia, tái sử dụng tài nguyên, theo dõi lịch sử thay đổi sản phẩm … Một số module chức sau: Hình Biểu đồ Use case Mỗi Use-case mô tả chi tiết biểu đồ (UML sequence diagram), Hình thể vai trò “Design engineer” từ lúc bắt đầu đến kết thúc q trình thiết kế Nó cho thấy, hợp tác thông qua PLM kỹ sư thiết kế, chuyên gia nhà sản xuất prosthesis Sau nhận thông báo, kỹ sư thiết kế đăng nhập vào hệ thống PLM với tài khoản cho trước để tạo đối tượng “prosthesis” Hình Họ chuyển hình ảnh y tế sang định dạng STL để dễ dàng chỉnh sửa thiết kế phần mềm CAD Việc thiết kế phải dựa theo yêu cầu bác sĩ đặc điểm riêng bệnh nhân Bản thiết kế đưa vào hệ thống PLM Hình 9, cuối hệ thống thơng báo cho bác sỹ phẫu thuật chuyên gia Nếu thơng số đáp ứng thơng báo gởi đến nhà sản xuất để chuẩn bị bước ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 18, NO 5.1, 2020 45 Hình Từ trình thiết chế tạo prosthesis thành phần tham gia, góp phần rút ngắn thời gian nâng ca o độ xác tồn q trình điều trị Lời cảm ơn: Bài báo tài trợ Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng với đề tài có mã số T201902-04 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Giao diện PLM đối tượng “Prosthesis” Hình Đính kèm file CAD 3D Audros Kết luận Nghiên cứu hạn chế cịn tồn đọng q trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép phận giả Vấn đề có liên quan đến trao đổi thơng tin hợp tác thành phần tham gia vào trình điều trị Nhờ ưu điểm vượt trội PLM, giải pháp dựa theo PLM đưa để giải vấn đề Nghiên cứu sử dụng phần mềm PLM Audros để minh họa kiểm chứng lại kết nghiên cứu Kết cho thấy, hệ thống nâng cao hợp tác chia sẻ liệu [1] A L Jardini, M A Larosa, R M Filho, C A D C Zavaglia, L F Bernardes, C S Lambert, et al., "Cranial reconstruction: 3D biomodel and custom-built implant created using additive manufacturing”, Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery, vol 42, 2014, pp 1877-1884 [2] A Azari and S Nikzad, "The evolution of rapid prototyping in dentistry: a review”, Rapid Prototyping Journal, vol 15, 2009, pp 216-225 [3] K Subburaj, C Nair, S Rajesh, S Meshram, and B Ravi, "Rapid development of auricular prosthesis using CAD and rapid prototyping technologies”, International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, vol 36, 2007, pp 938-943 [4] N Tukuru, S M Ahmed, and S Badami, "Rapid prototype technique in medical field”, Research J Pharm and Tech, 2008 [5] R Bibb, D Eggbeer, and A Paterson, "5 - Case Studies”, in Medical Modelling (Second Edition), R Bibb and D E Paterson, Eds., ed Oxford: Woodhead Publishing, 2015, pp 99-472 [6] D Kiritsis, A Bufardi, and P Xirouchakis, "Research issues on product lifecycle management and information tracking using smart embedded systems”, Advanced Engineering Informatics, vol 17, 2003, pp 189-202 [7] R Sudarsan, S J Fenves, R D Sriram, and F Wang, "A product information modeling framework for product lifecycle management”, Computer-Aided Design, vol 37, 2005, pp 13991411 [8] A Saaksvuori and A Immonen, "Product lifecycle management systems”, in Product Lifecycle Management, ed Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2008, pp 27-44 (BBT nhận bài: 25/3/2020, hoàn tất thủ tục phản biện: 04/5/2020) ... đọng q trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép phận giả Vấn đề có liên quan đến trao đổi thơng tin hợp tác thành phần tham gia vào trình điều trị Nhờ ưu điểm vượt trội PLM, giải pháp dựa theo PLM. .. nhận xét, góp ý, điều chỉnh đồng thời nắm bắt tiến độ toàn trình điều trị bệnh nhân Từ cải thiện hợp tác chia sẻ liệu, nâng cao độ xác rút ngắn thời gian hồn thành tồn q trình điều trị 2.3 Quản lý... gia cơng cụ sử dụng q trình điều trị bệnh nhân Như liên kết L1, sau bác sĩ phân tích, kiểm tra chẩn đoán bệnh dựa liệu y tế, họ định bệnh nhân có cần prosthesis cho q trình điều trị hay khơng