Đặ t v ấn đề
Xác định nhóm máu là rất quan trọng trong truyền máu, vì vậy việc xét nghiệm nhóm máu trước khi truyền là bắt buộc Để giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian, các xét nghiệm thường được thực hiện bằng thiết bị tự động, nhưng chúng lại có chi phí cao Nghiên cứu này giới thiệu một thiết bị cơ bản, đánh dấu bước đầu tiên cho một nguyên mẫu rẻ và nhanh hơn Hệ thống này áp dụng các kỹ thuật xử lý hình ảnh và phương pháp kiểm tra gelcard để xác định nhóm máu hiệu quả.
Xác định nhóm máu là bước quan trọng trước khi truyền máu để tránh những hậu quả nghiêm trọng, thậm chí có thể gây tử vong Hiệp hội truyền máu quốc tế (ISBT) công nhận 30 hệ thống nhóm máu, trong đó ABO và Rh là hai hệ thống phổ biến nhất Nhóm máu ABO bao gồm A, B, AB và O, với nhóm A, B và AB có kháng nguyên tương ứng trên bề mặt hồng cầu, trong khi nhóm O không có kháng nguyên nào Hệ thống Rh xác định nhóm máu dựa trên sự hiện diện hay vắng mặt của yếu tố Rhesus trên các tế bào hồng cầu; nếu có yếu tố Rh, nhóm máu là dương tính, ngược lại là âm tính Theo hai hệ thống này, có tổng cộng 8 nhóm máu: A Rh+, A Rh-, B Rh+, B Rh-, AB Rh+, AB Rh-, O Rh+, và O Rh-.
, B Rh +, B Rh-, AB Rh +, AB Rh-, O Rh +, O Rh- Các xét nghiệm kháng nguyên
A, B, D (Rh) được thực hiện cho xác định nhóm máu [3]
Gần đây, nhiều phương pháp đã được phát triển để xác định nhóm máu, chủ yếu dựa vào tương tác giữa kháng nguyên và kháng thể Kết quả của sự tương tác này được coi là dương tính nếu xảy ra hiện tượng ngưng kết hồng cầu và âm tính nếu không Phương pháp đầu tiên được sử dụng là phương pháp Slide, trong đó ba giọt máu được nhỏ lên các lam riêng biệt, sau đó kháng nguyên A, B, D được nhỏ lên và nhóm máu được xác định dựa vào sự kết dính.
Phương pháp kiểm tra gelcard yêu cầu ba thiết bị chính: máy ly tâm, máy ủ và thiết bị đọc gelcard, nhưng chi phí của chúng rất cao Hiện nay, nhiều kỹ thuật viên tại bệnh viện thường sử dụng phương pháp phát hiện nhóm máu trực quan thay vì thiết bị đọc gelcard, dẫn đến hàng trăm ca truyền máu sai sót gây tử vong mỗi năm Hơn nữa, việc phân tích lượng mẫu lớn tiêu tốn nhiều thời gian và cần sự chú ý đặc biệt từ người lấy mẫu Nghiên cứu này nhằm phát triển một hệ thống kiểm tra gelcard hiệu quả, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.
M ụ c tiêu nghiên c ứu, đối tượ ng và ph ạm vi đề tài
- Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh trong xác định nhóm máu sử dụng gelcard
- Tìm hiểu lý thuyết, cơ chế của phương pháp phân loại nhóm máu
- Nguyên lý thu nhận và xử lý hình ảnh
- Xây dựng thuật toán và viết chương trình
Ý nghĩa của đề tài
- Nhằm vận dụng kỹ thuật xử lý hình ảnh vào định danh nhóm máu, giúp cho việc phân loại được nhanh chóng, chính xác và thuận tiện hơn.
- Tiết kiệm chi phí nhập khẩu so với các thiết bịnước ngoài
Việc phát triển phần mềm và thiết bị không chỉ giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình phân tích mẫu phẩm mà còn nâng cao khả năng kiểm soát, đồng thời giảm thiểu các thao tác so với phương pháp thủ công.
N ộ i dung nghiên c ứ u
Trong đề tài tác giả nghiên cứu các nội dung sau:
• Tìm hiểu lý thuyết, cơ chế của phương pháp phân loại nhóm máu
• Nguyên lý thu nhận và xử lý hình ảnh
• Xây dựng thuật toán và viết chương trình
K ế t qu ả d ự ki ế n
- Sản phẩm cụ thể là một thiết bịđịnh danh nhóm máu sử dụng công nghệ xử lý hình ảnh iii
Hình 1.1: Các kháng thể a, b, c chống lại kháng nguyên X 2
Hình 1.2: Hình ảnh Gelcard được ứng dụng trong lâm sàng 18
Hình 1.3: Card định nhóm máu ABO và Rho(D) 1 phương pháp sử dụng huyết thanh mẫu (a), Card định nhóm máu 2 phương pháp huyết thanh mẫu và hồng cầu mẫu (b) 20
Hình 1.4 Mức độngưng kết có thểthu được tại các cột Gelcard [2] 21
Hình 1.5 Gelcard sử dụng để kiểm tra sự hòa hợp máu 22
Hình 1.6 Gelcard AHG để sàng lọc định danh kháng thể bất thường 24
Hình 2.1: Hệ thống định danh nhóm máu bằng phương pháp Gelcard tự động (a),
Thiết bị định danh nhóm máu bán tựđộng (b) 27
Hình 2.2: Cấu trúc phần cứng của máy phân tích nhóm máu tựđộng 28
Hình 2.3: Hình ảnh máy phân tích bán tựđộng 29
Hình 2.4: Sơ đồ khối tổng quan của thiết bị nghiên cứu 30
Hình 2.5: Cấu tạo một gelcard 32
Hình 2.6: Kích thước của Gelcard 32
Hình 2.7: Vịtrí đặt camera thu ảnh gelcard 33
Hình 2.8: Camera thu ảnh gelcard 33
Hình 2.9: Camera thu ảnh Qrcode được sử dụng 35
Hình 2.10: Cách thức bố trí các linh kiện trong thiết bị 36
Hình 2.11 Sơ đồ tổng quan phần mềm 37
Hình 2.12 Lược đồ chung của phần mềm quản lý 38
Hình 2.13 Form thông tin bệnh nhân 38
Hình 2.14 Bảng CSDL bệnh nhân 39
Hình 2.15 Sơ đồ xử lý ảnh Qrcode-Barcode 40
Hình 2.16 Lưu đồ xử lý ảnh phát hiện ngưng kết 41
Hình 2.17 Hình ảnh sau quá trình tách vùng quan tâm toàn cục 42
Hình 2.18 Vùng quan tâm cục bộ 42
Hình 2.19 Lưu đồlưu trữ dữ liệu 44 iv
Hình 3.1 Vị trí lắp đặt 2 camera 45
Hình 3.2 Hình ảnh thân vỏ và bố trí bên trong hệ thống 46
Hình 3.3 Hình ảnh thu được từ camera 2 47
Hình 3.4 Hình ảnh gelcard thu trực tiếp từ camera 48
Hình 3.5 Hình ảnh trích xuất vùng quan tâm toàn cục 49
Hình 3.6 Vùng quan tâm cục bộ 49
Hình 3.7 Ảnh thu được sau khi phân ngưỡng 50
Hình 3.8 Hình ảnh sau khi chuyển sang thang màu xanh lá 50
Hình 3.9 Ảnh thang xám của gelcard 50
Hình 3.10 Ảnh được lấy ngưỡng và chuyển sang nhị phân 51
Hình 3.11 Ảnh nhị phân sau phép Dilate và Erode 51
Hình 3.12 Hình ảnh xác định ngưng kết và trọng tâm của nó 51
Hình 3.13 Kết quảquá trình xác định mức ngưng kết 52
Hình 3.14 Kết quảđịnh danh nhóm máu 54
Hình 3.15 Hình ảnh các kết quảđịnh danh nhóm máu 54
Hình 3.16 Giao diện đăng nhập chương trình 55
Hình 3.17: Giao diện màn hình Menu 55
Hình 3.18 Giao diện đăng ký thông tin bệnh nhân 56
Hình 3.19 Giao diện tra cứu kết quảđịnh danh theo mã barcode 56
Hình 3.20: Giao diện chức năng tìm kiếm theo tên bệnh nhân 57
Hình 3.21 Mức độ chính xác của thiết bịtrong quá trình xác định ngưng kết 58
Hình 3.22 Độ chính xác của thiết bị trong phân loại nhóm máu 58 v
Bảng 1.1: Các kháng nguyên và kháng thể hệ máu ABO 7
Bảng 1.2: Kết quả của phương pháp phiến đá cho hệ ABO 13
Bảng 1.3: Kết quả của phương pháp ống nghiệm cho hệ ABO 16
Bảng 1.4 Kết quảđịnh danh nhóm máu hệ ABO sử dụng Gelcard [3] 21
Bảng 1.5 Kết quảđịnh danh nhóm máu hệ Rh(D) sử dụng Gelcard [3] 21
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật cả Camera thu ảnh Gelcard 34
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của Camera thu Qrcode 35
Bảng 3.1 Bảng phân loại định danh nhóm máu ABO/Rh 53
LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊ NH DANH NHÓM MÁU
Chương 1 sẽ giới thiệu về đặc điểm của các nhóm máu cơ bản như ABO và Rh, đồng thời trình bày các phương pháp và quy trình xác định nhóm máu hiệu quả.
Cơ sở lý thuyết về kháng nguyên, kháng thể
Kháng nguyên là các chất xâm nhập vào cơ thể người, được hệ thống miễn dịch nhận diện và kích thích sản xuất kháng thể Kháng thể là các protein được tạo ra nhằm tiêu diệt vi khuẩn có hại và bảo vệ cơ thể khỏi các sinh vật lạ.
Trên màng hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu tồn tại các protein kháng nguyên, và những kháng nguyên này khác nhau giữa các cá nhân Các kháng nguyên liên quan tạo thành các hệ thống được gọi là hệ thống nhóm máu Mỗi hệ thống bao gồm những nhóm người mang cùng loại kháng nguyên, tức là những người cùng nhóm máu Do đó, có các hệ thống nhóm hồng cầu, nhóm bạch cầu, nhóm tiểu cầu, cùng với các hệ thống nhóm kháng nguyên protein huyết tương.
M ột số đặc điểm kháng nguyên nhóm máu
Các kháng nguyên nhóm hồng cầu là protein trên màng hồng cầu, được tổng hợp từ các gen trên nhiễm sắc thể Những gen này tập hợp thành hệ thống và sự phối hợp giữa các gen trong hệ thống tạo ra các tính trạng, hay còn gọi là nhóm máu.
[1] Ví dụngười nhóm máu AB là do có cả gen A và gen B
Các kháng nguyên nhóm máu có khảnăng kích thích sinh kháng thể và có một sốđặc điểm
Kháng nguyên hút và kháng nguyên bị che lấp là hai loại kháng nguyên quan trọng trong cơ thể Một số kháng nguyên, như kháng nguyên hệ Lewis, không do tế bào sản xuất mà được thể hiện trên màng tế bào từ môi trường huyết tương Những kháng nguyên này có vai trò quan trọng trong các phản ứng miễn dịch và có thể ảnh hưởng đến sự nhận diện của hệ miễn dịch đối với các tế bào khác.
2 nguyên khác bị che lấp (kháng nguyên ẩn) và phải dùng biện pháp xử lý với men tiêu protein mới có thể phát hiện được bằng kháng thểtương ứng
Kháng nguyên có thể được chia thành hai loại: kháng nguyên bộ phận và kháng nguyên phối hợp Mỗi kháng nguyên chứa nhiều vị trí hoạt động, được gọi là quyết định kháng nguyên, có khả năng kích thích cơ thể sinh ra các loại kháng thể khác nhau Chẳng hạn, khi kháng nguyên X xâm nhập vào cơ thể, nó sẽ kích thích sản xuất các kháng thể chống lại A, B và C.
Hình 1.1: Các kháng thể a, b, c chống lại kháng nguyên X
Hai kháng nguyên kết hợp với hai kháng thể đặc hiệu khác nhau có thể tạo ra một cấu trúc mới, được gọi là kháng nguyên phối hợp, và được xác định bởi một kháng thể thứ ba.
Phản ứng chéo xảy ra khi hai kháng nguyên khác nhau nhưng chia sẻ một hoặc nhiều quyết định kháng nguyên giống nhau, dẫn đến việc kháng thể của kháng nguyên này phản ứng với kháng nguyên kia.
- Kháng nguyên phổ biến: Một số kháng nguyên trên hồng cầu người nhưng cũng rất phổ cập trong tự nhiên
M ột số đặc điểm của kháng thể nhóm máu
Kháng nguyên nhóm máu có khả năng kích thích cơ thể sản xuất kháng thể khi thiếu chúng Sau khi tiếp xúc với kháng nguyên, cơ thể sẽ tạo ra kháng thể miễn dịch, chủ yếu là IgG hoặc IgM Đặc biệt, kháng thể hồng cầu xuất hiện ngay từ khi mới sinh mà không cần qua quá trình miễn dịch cụ thể, được gọi là kháng thể tự nhiên Có hai loại kháng thể chính là kháng thể tự nhiên và kháng thể miễn dịch.
Kháng thể tự nhiên là các globulin miễn dịch có nguồn gốc chưa được xác định rõ ràng, xuất hiện ngay từ khi trẻ mới ra đời mà không cần kích thích cụ thể Chúng có thể được hình thành do sự hiện diện của các kháng nguyên phổ biến trong tự nhiên, đặc biệt là từ vi khuẩn, kích thích hệ miễn dịch từ sớm Một số kháng thể tự nhiên, như IgM, luôn tồn tại trong suốt cuộc đời và bao gồm các kháng thể chống A, chống B, và chống A + B, hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ lạnh (4°C) trong môi trường nước muối.
Kháng thể miễn dịch xuất hiện sau khi có kích thích miễn dịch, thường do các yếu tố như mang thai nhiều lần và truyền máu Các kháng thể này, như kháng thể chống Rh, chống Kel, và chống Duffy, chủ yếu là IgG, hoạt động ở nhiệt độ 37 độ C và không gây ngưng kết, đòi hỏi các phương pháp đặc biệt để phát hiện Khả năng tạo kháng thể miễn dịch có sự khác biệt giữa các cá thể và theo từng loại kháng nguyên nhóm máu; một số cá thể có khả năng miễn dịch cao hơn, trong khi một số khác dường như được bảo vệ và ít phản ứng miễn dịch, tuy nhiên cơ chế của hiện tượng này vẫn chưa được làm rõ.
Các hệnhóm máu cơ bản
Lịch sử phát hiện, đặc điểm hệ máu ABO
Phát hiện ra hệ ABO là một cống hiến lớn cho ngành huyết học và truyền máu
Năm 1900, Landsteiner phân loại hồng cầu thành 3 nhóm A, B và O dựa trên sự hiện diện của kháng nguyên Đến năm 1902, Decastello và Sturli phát hiện nhóm máu thứ tư - nhóm AB Nhóm máu ABO đặc trưng bởi việc huyết thanh của mỗi người chứa các kháng thể tự nhiên chống lại kháng nguyên không có trên hồng cầu của họ, và những kháng thể này tồn tại suốt đời.
- Người không có kháng nguyên A trên hồng cầu (nhóm B và nhóm O) sẽ có kháng thể chống A trong huyết thanh
- Người không có kháng nguyên B trên hồng cầu (nhóm A và nhóm O) sẽ có kháng thể chống B trong huyết thanh
- Người có cả kháng nguyên A và B (nhóm máu AB) sẽ không có kháng thể trong huyết thanh
- Người không có kháng nguyên A, không có kháng nguyên B trên hồng cầu (nhóm O) thì trong huyết thanh có cả kháng thể chống A và chống B
Do đặc điểm này, người ta sử dụng hai phương pháp đểđịnh nhóm máu hệ ABO
- Phương pháp xác định kháng nguyên bằng huyết thanh mẫu (phương pháp Beth-Vincent)
- Phương pháp xác định kháng thể trong huyết thanh bằng cách dùng hồng cầu mẫu (phương pháp Simonin).
Tỷ lệ các nhóm ở Việt Nam là: nhóm A khoảng 21,2%, nhóm B khoảng 30,1%, nhóm O khoảng 42,1%, nhóm AB khoảng 6,6% [1]
Khoảng 80% quần thể được phát hiện có chất kháng nguyên tương tự kháng nguyên trên hồng cầu trong huyết thanh và dịch tiết Điều này có nghĩa là người thuộc nhóm A không chỉ có kháng nguyên A trên hồng cầu mà còn có thể có chất kháng nguyên A trong huyết thanh và dịch tiết Tương tự, các nhóm B và AB cũng có những kháng nguyên tương ứng trong cơ thể.
Hệ thống ABO bao gồm hai loại kháng nguyên chính là A và B, và sự hiện diện của chúng trên màng hồng cầu sẽ xác định nhóm máu của mỗi người.
B cũng có một số biến tướng
Các biến tướng của kháng nguyên A
Nhóm máu A được chia thành hai loại kháng nguyên A1 và A2, được xác định vào năm 1911 Điều này có nghĩa là nhóm A thực chất bao gồm hai nhóm con là A1 và A2, tương ứng với hai alen khác nhau.
THIẾ T K Ế THI Ế T B Ị
Chương 2 trình bày các phân tích, lựa chọn các mô hình thiết kế bao gồm cả phần cứng và phần mềm
Phân tích mô hình thiết kế tổng quan
Phương pháp định danh nhóm máu bằng Gelcard đang dần thay thế các phương pháp truyền thống như phiến đá và ống nghiệm nhờ vào tốc độ xử lý nhanh, độ chính xác cao và khả năng lưu trữ kết quả trên hệ thống thông tin Hiện nay, trên thị trường có hai dòng thiết bị định danh nhóm máu bằng Gelcard: tự động (auto) và bán tự động (semi-auto).
Hình 2.1: Hệ thống định danh nhóm máu bằng phương pháp Gelcard tựđộng (a),
Thiết bịđịnh danh nhóm máu bán tựđộng (b)
Máy phân tích nhóm máu tự động được thiết kế để thực hiện toàn bộ quy trình xác định nhóm máu, với 5 hệ thống chính được phát triển nhằm nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong việc xác định nhóm máu.
28 thống thêm mẫu bệnh phẩm, hệ thống ủ, hệ thống ly tâm, hệ thống đọc quang học và hệ thống điều khiển điện như được thể hiện trong Hình 2.2
Hình 2.2: Cấu trúc phần cứng của máy phân tích nhóm máu tựđộng
Máy phân tích nhóm máu tự động hoạt động dựa trên 5 hệ thống chính: thêm mẫu bệnh phẩm, ủ, ly tâm, đọc quang học và điều khiển điện Chu trình phân tích bao gồm các bước như đục lỗ bao thẻ, thêm mẫu, ủ, ly tâm và nhận dạng kết quả Thiết bị này mang lại độ chính xác cao với tốc độ xét nghiệm lên tới 120 mẫu/giờ Tuy nhiên, do chi phí sản phẩm cao và yêu cầu đồng bộ với hệ thống y tế số hóa, việc triển khai máy phân tích nhóm máu tự động tại các cơ sở y tế Việt Nam vẫn còn hạn chế.
Thiết bị phân tích nhóm máu bán tự động đang ngày càng phổ biến tại các cơ sở y tế Việt Nam, bên cạnh các thiết bị tự động hoàn toàn Với quy trình sử dụng gelcard, kỹ thuật viên sẽ nhỏ mẫu bệnh phẩm và đánh dấu thông tin bệnh nhân, sau đó gelcard được ly tâm để tăng tốc độ phản ứng Kết quả sẽ được xử lý, hiển thị và lưu trữ trên màn hình của máy phân tích Thiết bị này có khả năng đọc kết quả chính xác và tương thích với các máy móc hiện có tại bệnh viện, như máy ly tâm và máy ủ, giúp giảm chi phí đầu tư vận hành.
Sản phẩm phân tích nhóm máu bán tự động, như hình 2.3, hiện đang có mặt trên thị trường với thiết kế nhỏ gọn Bên ngoài sản phẩm được trang bị khe đặt gelcard và cổng kết nối giao tiếp với máy tính, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.
Hình 2.3: Hình ảnh máy phân tích bán tựđộng
Nghiên cứu cấu tạo của máy phân tích nhóm máu bán tự động cho thấy nguyên lý hoạt động dựa trên việc thu nhận ảnh và xử lý các mức ngưng kết của cột gelcard Tại các cơ sở y tế Việt Nam, việc đánh dấu thông tin mẫu bệnh phẩm vẫn được thực hiện thủ công, với kỹ thuật viên ghi tên trực tiếp lên gelcard, do đó việc bố trí một camera chỉ thu nhận mặt chứa mã code và hình ảnh gelcard là không phù hợp.
Mặt khác, so với thiết kế của nhóm nghiên cứu trước (Trần Anh Tú, Đặng Xuân
Nhóm nghiên cứu đã đề xuất giải pháp sử dụng motor xoay để thực hiện đồng thời 4 gelcard trong một lần chạy thiết bị Tuy nhiên, khảo sát tại các bệnh viện tuyến huyện cho thấy số lượng mẫu cần thực hiện trong ngày không nhiều, dẫn đến việc chờ đủ số lượng mẫu gây tốn thời gian Việc lắp một gelcard và để trống ba vị trí còn lại có thể gây mất cân bằng đĩa quay, dẫn đến rung lắc và sai số trong kết quả Hơn nữa, nhóm nghiên cứu trước đó đã sử dụng camera fisheye để thu nhận hình ảnh gelcard, nhưng nhận thấy rằng việc này làm tăng thời gian xử lý và chi phí Do đó, tôi quyết định lựa chọn mô hình thiết kế sử dụng một gelcard và camera webcam thông thường để đạt được mục tiêu của đề tài.
Gelcard định danh nhóm máu có thiết kế đặc biệt với mặt trước hiển thị thứ tự tên buồng phản ứng ngưng kết của các kháng nguyên nhóm máu, bao gồm A, B, D, Ctl, A, B, D, Ctl.
Gelcard DG gel Confirm P của Griflols được thiết kế với 8 cột phản ứng kháng nguyên nhóm máu, cho phép xác định được cho 2 bệnh nhân Mặt sau của sản phẩm cung cấp thông tin quan trọng như mã số Barcode, tên loại gelcard, số lot và hạn sử dụng.
Qua việc phân tích cấu trúc thẻ gelcard và nghiên cứu nhu cầu tại các cơ sở y tế ở Việt Nam, thiết bị định danh nhóm máu bằng phương pháp gelcard đã được triển khai Thiết bị này sử dụng đồng thời hai camera để thu nhận thông tin một cách hiệu quả.
Gelcard có hai mặt chứa thông tin bệnh nhân, mã code và hình ảnh các cột ngưng kết Camera 1 và camera 2 được đặt đối diện nhau qua thẻ gelcard, trong đó camera 1 ghi nhận mặt trước và camera 2 ghi nhận mặt sau Việc đặt ngược thứ tự mặt gelcard sẽ dẫn đến kết quả không chính xác từ thiết bị.
Sơ đồ khối tổng quan của thiết bịđược trình bày tại Hình 2.4
Hình 2.4: Sơ đồ khối tổng quan của thiết bị nghiên cứu
Kỹ thuật viên sử dụng máy tính để đăng nhập vào hệ thống thiết bị, thiết lập kết nối và khởi động chương trình Hệ thống đèn cung cấp ánh sáng trung tính, tách biệt với ánh sáng bên ngoài, nhằm đảm bảo quá trình thu nhận ảnh diễn ra hiệu quả Sau khi nhận lệnh từ máy tính, thiết bị xử lý trung tâm ngay lập tức mở luồng nhận dữ liệu.
Thiết bị thu ảnh Gelcard sử dụng hai camera để thu thập thông tin cần thiết cho việc xác định nhóm máu Camera số 1 ghi lại hình ảnh mặt trước của Gelcard, bao gồm các cột gel và thông tin bệnh nhân do kỹ thuật viên ghi tay Camera số 2 chụp mã code ở mặt sau, chứa thông tin về loại Gelcard Hai camera này gửi hình ảnh về thiết bị xử lý trung tâm, nơi diễn ra phân tích ảnh để xác định mức độ ngưng kết của các cột gel Kết quả cuối cùng sẽ được gửi về phần mềm trên máy tính để hoàn tất quá trình định danh nhóm máu.
Cách thức bố trí Gelcard và kích thước
Phương pháp gelcard sử dụng các thẻ chứa buồng phản ứng nhỏ (microtubes) với gel Sephadex, tạo ra pha nửa lỏng, nửa rắn Gel Sephadex gắn kháng huyết thanh tại vị trí nhỏ hồng cầu, trong khi vị trí nhỏ huyết tương không gắn kháng huyết thanh Khi xét nghiệm, hồng cầu mẫu nhóm A và B được thêm vào các microtubes tương ứng Sau khi ủ và ly tâm, nếu có hiện tượng ngưng kết, hồng cầu sẽ giữ lại trên cột gel, cho thấy phản ứng ngưng kết dương tính; ngược lại, nếu không có ngưng kết, hồng cầu sẽ di chuyển xuống đáy microtube, cho thấy phản ứng ngưng kết âm tính.
Nguyên lý của kỹ thuật xác định nhóm máu hệ ABO dựa trên phản ứng ngưng kết Có hai phương pháp chính để xác định nhóm máu, đó là huyết thanh mẫu và hồng cầu mẫu.
KẾ T QU Ả TH Ự C T Ế
Trong chương 3 sẽ trình bày về các kết quả thực tế của việc thiết kế thiết bị từ lắp ráp linh kiện đến các quá trình xử lý
Lắp ráp linh kiện trên thiết bị
Thiết bị sử dụng hai camera với các mục đích khác nhau, được lắp đặt tại vị trí riêng biệt Camera thu ảnh gelcard được đặt ở giữa hệ thống, cách mặt sàn 8 cm, nhằm thu nhận hình ảnh chính xác của các cột gel Trong khi đó, camera thu ảnh QRcode được đặt đối diện camera gelcard, cách gelcard 4 cm, giúp thu ảnh hai mặt của gelcard đồng thời nhờ tính năng lấy nét tự động Cả hai camera đều được kết nối trực tiếp với máy tính xử lý qua cáp USB.
Hình 3.1 Vị trí lắp đặt 2 camera
L ắp đặt Gelcard và khung vỏ
Gelcard được đặt trên giá cách camera 1 thu nhận hình ảnh cột gel 7.6 cm, với chiều cao giá là 5.7 cm Tầm bìa nền trắng kích thước 22x16.6 cm được đặt cách mắt camera 1 21.2 cm để lấp đầy khung hình 640x480 pixel Để thu nhận ảnh gelcard hiệu quả và tránh nhiễu từ bên ngoài, gelcard và camera được đặt trong khung vỏ thiết bị, cách biệt với ánh sáng môi trường Khung vỏ được thiết kế hình hộp chữ nhật với kích thước 40 x
28 x 24 cm Khung vỏ của thiết bị được thể hiện như hình 3.2
Hình 3.2 Hình ảnh thân vỏ và bố trí bên trong hệ thống
Hệ thống đèn Led được lắp đặt tại nắp của thiết bị nhằm tối ưu hóa quá trình thu nhận ảnh Gelcard Thiết bị sử dụng loại đèn Led thanh 12V, cung cấp ánh sáng trung tính, giúp cải thiện hiệu quả hoạt động.
Khung vỏ của thiết bị được thiết kế với bìa mô hình trắng, giúp tối ưu hóa việc ngăn chặn ánh sáng nhiễu trong quá trình thu nhận ảnh Nắp trên có bản lề, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đóng mở khi đưa gelcard vào để xử lý.
Kết quả xử lý ảnh
Quá trình xử lý ảnh diễn ra trên máy tính với Python 3.9, sử dụng ngôn ngữ lập trình Python và giao diện được thiết kế bằng PyQt5.
K ết quả xứ lý ảnh QRcode
Camera 2 chụp ảnh mặt sau của gelcard, nơi có chứa mã QR/Barcode của nhà sản xuất, và gửi thông tin về bộ xử lý trung tâm Camera sẽ ghi lại các bức ảnh với kích thước phù hợp.
Hình ảnh có độ phân giải 1024x720 pixel sẽ được gửi đến bộ xử lý trung tâm, nơi sử dụng thư viện pyzbar để phát hiện mã code trên các thẻ Kết quả trả về bao gồm vị trí của mã code trong ảnh, loại mã code (QR code hoặc Barcode) và chính mã code đó Sau khi mã code được nhận diện, nó sẽ được giải mã theo mã hóa UTF-8 để lấy thông tin của thẻ.
Hình 3.3 thể hiện hình ảnh thu nhận từ Camera 2 và kết quảđọc Barcode
Hình 3.3 Hình ảnh thu được từ camera 2 và kết quảđọc Qrcode/Barcode
Hình 3.3 trình bày mặt sau của gelcard với mã code có kích thước 300x200 Qua quá trình xử lý hình ảnh và giải mã, chuỗi ký tự thu được là ‘718310220120299709’, cho biết thẻ gelcard sử dụng định dạng CODE128, lot 21012.02, và có hạn sử dụng đến tháng 10 năm 2022.
K ết quả xử lý ảnh phát hiện ngưng kết
Sau khi khởi động chương trình phân loại nhóm máu và thực hiện lệnh "start" để khởi tạo camera, hình ảnh đầu tiên thu được từ camera số 1 có kích thước 640 x.
Để phát hiện các mức ngưng kết, trước tiên cần xác định và cắt vùng quan tâm toàn cục, bao gồm khu vực chứa các buồng phản ứng, nhãn dán tên kháng thể tương ứng từng cột gel và thông tin bệnh nhân Hình 3.5 minh họa quá trình trích xuất vùng quan tâm toàn cục.
Hình 3.4 Hình ảnh gelcard thu trực tiếp từ camera
Bằng cách bố trí và lắp đặt các linh kiện theo hướng dẫn, kích thước vùng quan tâm toàn cục được xác định là 524 x 303 pixel, với tọa độ hai điểm góc là (58, 127) và (582, 430) Ảnh vùng quan tâm này cung cấp đầy đủ thông tin về các cột gel và mẫu bệnh phẩm được kỹ thuật viên đánh dấu, phục vụ cho toàn bộ quá trình xử lý.
Hình 3.5 Hình ảnh trích xuất vùng quan tâm toàn cục
Sau khi xác định vùng quan tâm toàn cục, việc xác định mức ngưng kết của các cột gel trở nên dễ dàng hơn khi tách ra vùng quan tâm cục bộ Vùng này chỉ bao gồm hình ảnh của 6 cột gel với kích thước 524 x 127 pixel, như thể hiện trong Hình 3.6 Để thuận tiện cho việc quan sát và phân tách các mức ngưng kết, vùng quan tâm cục bộ được tăng sáng.
Hình 3.6 Vùng quan tâm cục bộ
Hình ảnh sau khi tăng sáng cho thấy rõ hơn bản chất màu của các mức ngưng kết, so với hình ảnh vùng quan tâm cục bộ trước đó Trước khi tăng sáng, các mức ngưng kết màu bị lẫn do nền tối, nhưng sau khi tăng sáng, chúng trở nên nổi bật hơn so với vùng nền xung quanh.
Trong quá trình làm nổi bật màu sắc, chúng ta chuyển đổi ảnh sang miền HSV và thực hiện phân ngưỡng dựa trên giá trị S (độ xám) Để làm nổi bật vị trí ngưng kết so với nền, ta sử dụng thang xám từ 0 đến 255 Kết quả là các cột ngưng kết sẽ nổi bật hơn so với phần nền Các điểm ảnh có giá trị dưới ngưỡng sẽ có độ xám lớn nhất, trong khi các điểm ảnh trên ngưỡng sẽ có độ xám nhỏ nhất.
Sau khi áp dụng phương pháp phân ngưỡng, hình ảnh thu được cho thấy các phần nền có giá trị xám thấp chuyển thành màu xám trắng Những khu vực có giá trị vượt ngưỡng được làm nổi bật với màu vàng và xanh nhạt, trong khi các khối ngưng kết được tăng cường với sắc đỏ nổi bật.
