Đề tài ứng dụng vạn vật kết nối internet trong lĩnh vực y tế

NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGÂN HÀNG TP HỒ CHÍ MINHKHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

-TIỂU LUẬN CUỐI KỲ

Môn: Nhập môn ngành Hệ thống thông tin quản lí

LỜI MỞ ĐẦU

MỤC LỤC

1 Giới thiệu chung: 2 Nội dung chính:

2.1 Định nghĩa:

2.1.1 Định nghĩa về Internet of Things:

Internet of Things (viết tắt: IoT) hay còn được gọi là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc gọi tắt là Vạn vật kết nối Cụm từ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999 Ông là một nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp không dây dùng sóng radio) cũng như một số loại cảm biến khác, nhằm để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết cũng như sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc mang tính kết nối IoT sau đó cũng được dùng nhiều trong các ấn phẩm đến từ các hãng và nhà phân tích Theo Wikipedia: IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện và Internet.

Cho đến năm 2013, tổ chức Global Standards Initiative on Internet of Things (IoT-GSI) định nghĩa IoT là "hạ tầng cơ sở toàn cầu phục vụ cho xã

hội thông tin, hỗ trợ các dịch vụ (điện toán) chuyên sâu thông qua các vật thể (cả thực lẫn ảo) được kết nối với nhau nhờ vào công nghệ thông tin và truyền thông hiện hữu được tích hợp."

Internet of Things có tiềm năng thay đổi thế giới, giống như cách mà Internet đã làm thay đổi cuộc sống của chúng ta IoT về định nghĩa vẫn chưa có khái niệm chuẩn giải thích đầy đủ cho nó Nhưng, có thể hiểu đơn giản IoT là khái niệm dùng để chỉ việc mọi vật được kết nối với nhau qua mạng Internet, trong đó người dùng có thể chia sẻ, trao đổi, khai thác dữ liệu và kiểm soát các thiết bị của mình qua mạng Internet chỉ bằng một thiết bị trung gian thông minh.

2.1.2 Định nghĩa về IoT trong y tế - chăm sóc sức khoẻ:

IoT là một mạng lưới các thiết bị được kết nối và giao tiếp với nhau Một trong những ứng dụng có thể nói là được mong chờ nhất khi IoT xuất hiện đó là việc cải thiện hệ thống chăm sóc sức khoẻ con người IoT có tiềm năng to lớn trong ngành “Công nghiệp chăm sóc sức khoẻ”, thường hay gọi là IoMT (Internet of Medical Things) Những ứng dụng trong lĩnh vực này giúp nâng cao chất lượng chăm sóc sức khoẻ giảm thiểu căng thẳng cho các chuyên gia y tế, giúp bệnh nhân có thể điều trị ngay tại nhà mà không cần đến bệnh viện

Trong ngành y tế, IoT hỗ trợ bác sỹ điều trị những bệnh mãn tính, khởi phát biến chứng đột ngột, khó phòng ngừa như: tim mạch, đột qụy ngày càng tăng IoT giải quyết vấn đề thu thập dữ liệu bệnh nhân, tự động hóa ghi nhận thông tin bệnh nhân và tình trạng bệnh thông qua các thiết bị điện tử Các cảm biến sẽ thu thập thông tin về tình trạng sinh lý được gắn trên bệnh nhân, thu thập thông tin 24/7 Thông tin này được lưu trữ qua điện toán đám mây, phân tích dữ liệu, gửi kết quả cho nhân viên y tế để đánh giá tình trạng bệnh Bằng cách này, chúng ta loại bỏ được việc nhân viên y tế định kỳ theo dõi, giảm được chi phí, mặt khác bệnh nhân được theo dõi sát sao trong suốt quá trình điều trị

2.2 Đặc tính cơ bản của Internet of Things:

Tính kết nối liên thông: Bất kì một điều gì, vật gì, hay máy móc, các thiết bị đều có khả năng kết nối với nhau thông qua mạng lưới thông tin và cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể.

Những dịch vụ liên quan đến “Thing”: bảo vệ quyền riêng tư, nhất quán giữa Virtual Thing và Physical Thing,… Để có thể cung cấp dịch vụ này, đòi hỏi cả phần mềm và phần cứng cũng có sự thay đổi so với những vật truyền thống.

Tính không đồng nhất: Các thiết bị trong IoT không có sự đồng nhất bởi nó có phần cứng khác nhau, network khác nhau Các thiết bị giữa các network có thể tương tác với nhau nhờ sự liên kết của các network đó.

Có quy mô lớn: Sẽ có một số lượng rất lớn các thiết bị, máy móc, được quản lý và giao tiếp với nhau Số lượng này lớn hơn nhiều so với số lượng máy tính kết nối Internet hiện nay Số lượng các thông tin được truyền bởi thiết bị sẽ lớn hơn nhiều so với được truyền bởi con người.

Thay đổi linh hoạt: Số lượng và trạng thái của thiết bị điện tử, máy móc có thể thay đổi tự động Ví dụ: ngủ vả thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị đã thay đổi, và tốc độ đã thay đổi,… hoặc có thể thay đổi tuỳ vào cách chúng ta muốn.

2.3 Ưu điểm và nhược điểm của Internet of Things trong y tế:

IoT đã tạo ra bước chuyển đổi đột phá lớn trong ngành y khoa, nhanh chóng trở nên phổ biến, đặc biệt là các hệ thống chăm sóc sức khoẻ IoT được xem như là một cách sống, một cuộc sống thông minh hơn và an toàn hơn, ứng dụng của nó rất được khuyến khích trong các cơ sở y tế Tuy nhiên, việc chuyển đổi kỹ thuật số trong chăm sóc sức khoẻ không phải là không có mối đe doạ Nên việc phải cân nhắc như thế nào về tất cả các lợi thế và bất lợi của việc triển khai các hệ thống IoT trong chăm sóc sức khoẻ để có thể lập kế hoạch tối đa hoá các ưu điểm trong khi đó giảm thiểu các nhược

điểm Điểm chung của các giải pháp phần mềm chăm sóc sức khoẻ rất khó để đánh giá cao vì công nghệ hứa hẹn sẽ làm cho các dịch vụ chăm sóc sức khoẻ hiệu quả hơn và giảm bớt gánh nặng cho các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khoẻ trong bối cảnh dân số già và sự gia tăng số lượng các bệnh mãn tính.

Ưu điểm:

Giám sát từ xa: luôn là sản phẩm mà người dùng mong đợi Đặc biệt là công nghệ LoRa (Long Range) kết hợp với nền tảng mã nguồn mở Thingsboard Hệ thống đề xuất có khả năng thu thập dữ liệu về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân (như nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và tín hiệu điện tâm đồ), phân tích dữ liệu dựa trên thuật toán được tích hợp và đưa ra cảnh báo chính xác, phù hợp với tình trạng thực tế của bệnh nhân, có thể chẩn đoán bệnh, điều trị bệnh và cứu sống trong trường hợp khẩn cấp IoT giải quyết vấn đề thu thập dữ liệu bệnh nhân, tự động hóa ghi nhận thông tin bệnh nhân và tình trạng bệnh thông qua các thiết bị điện tử Các cảm biến sẽ thu thập thông tin về tình trạng sinh lý được gắn trên bệnh nhân, thu thập thông tin 24/7 Thông tin này được lưu trữ qua điện toán đám mây, phân tích dữ liệu, gửi kết quả cho nhân viên y tế để đánh giá tình trạng bệnh Bằng cách này, chúng ta loại bỏ được việc nhân viên y tế định kỳ theo dõi, giảm được chi phí, mặt khác bệnh nhân được theo dõi sát sao trong suốt quá trình điều trị.

Kết nối đầu cuối: Các thiết bị của IoT được tích hợp với các bộ cảm biến, bộ xử lý của máy tính và những phần mềm có thể tương tác với nhau Dữ liệu từ những thiết bị được kết nối sẽ truyền tới các thiết bị khác tạo thành một quá trình được gọi là M2M (machine -to-machine) Các thiết bị sẽ tự hoạt động trong hầu hết các khâu và sẽ kết nối trực tiếp với nhau mà không cần tới sự can thiệp của con người Mỗi thiết bị đều có khả năng chuyển tiếp dữ liệu ngược lại với mô hình mạng tập trung, trong đó đa phần dữ liệu sẽ được đẩy về một thiết bị trung tâm để được xử lý/ chuyển tiếp (như các bộ định tuyến hay máy chủ) IoT có thể tự động hóa quy trình chăm sóc bệnh nhân bằng việc hỗ trợ cung cấp các giải pháp chăm sóc sức khỏe di động và các công nghệ mới khác, cũng như các các cơ sở chăm sóc sức khỏe thế hệ tiếp theo IoT cho phép khả năng tương tác, giao tiếp giữa

máy với máy, trao đổi thông tin và di chuyển dữ liệu giúp cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe hiệu quả.

Phân loại và phân tích dữ liệu: Do ứng dụng thời gian thực nên các thiết bị chăm sóc sức khỏe chỉ trong một thời gian ngắn đã có lượng dữ liệu khổng lồ, vì thế việc lưu trữ và quản lý trở nên khó khăn nếu không có ứng dụng lưu trữ trên đám mây Ngay cả đối với các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe để có được dữ liệu từ nhiều thiết bị và nhiều nguồn khác nhau và phân tích thủ công cũng rất khó khăn Các thiết bị IoT có thể thu thập, báo

cáo và phân tích dữ liệu theo thời gian thực và cắt giảm nhu cầu lưu trữ dữ liệu thô Hơn nữa, các hoạt động chăm sóc sức khỏe cho phép các tổ chức y tế có được các phân tích chăm sóc sức khỏe quan trọng và hiểu biết dựa trên dữ liệu giúp tăng tốc quá trình ra quyết định và ít bị sai sót hơn Kết hợp với các thiết bị tích hợp đeo tay, các chuyên gia chăm sóc sức khoẻ có thể truy cập vào một lượng lớn các dữ liệu giúp phân tích xu hướng chăm sóc sức khoẻ và đo lường tác động của các loại thuốc hay tình trạng sức khoẻ cụ thể Theo dõi và cảnh báo: Cảnh báo kịp thời là rất quan trọng trong trường các tình huống đe dọa tính mạng Các thiết bị IoT y tế thu thập dữ liệu quan trọng và chuyển dữ liệu đó đến bác sĩ để theo dõi thời gian thực, đồng thời gửi thông báo cho mọi người ở các bộ phận quan trọng thông qua ứng dụng di động và các thiết bị được liên kết khác Các báo cáo và cảnh báo đưa ra ý kiến có cơ sở về tình trạng của bệnh nhân, không phân biệt địa điểm và thời gian Nó cũng giúp đưa ra quyết định đúng và cung cấp điều trị kịp thời Do đó, IoT cho phép cảnh báo, theo dõi và giám sát theo thời gian thực, cho phép điều trị thực hành, độ chính xác tốt hơn, sự can thiệp của bác sĩ và cải thiện kết quả chăm sóc bệnh nhân hoàn chỉnh.

Hỗ trợ y tế từ xa: Trong trường hợp khẩn cấp, bệnh nhân có thể liên hệ với bác sĩ ở cách xa nhiều km bằng ứng dụng di động thông minh Với các giải pháp di động trong chăm sóc sức khỏe, các bác sĩ có thể ngay lập tức kiểm

tra bệnh nhân và theo dõi tình trạng bệnh của bệnh nhân dù ở bất kì nơi đâu thông qua thiết bị y tế kết nối với IoT IoT sẽ cải thiện sự chăm sóc của bệnh nhân trong bệnh viện Do đó, sẽ giảm bớt áp lực về nhân lực trong ngành chăm sóc sức khỏe.

Giảm chi phí cho sức khoẻ: Tính khả dụng của dữ liệu thời gian thực thông qua các thiết bị đeo giúp khả năng giám sát bệnh nhân từ xa tốt hơn, bác sĩ và người quản lý chăm sóc không chỉ chăm sóc tốt hơn cho bệnh nhân mà còn giúp giảm chi phí chăm sóc sức khỏe tổng thể Bác sĩ và các nhà quản lý chăm sóc có thể hướng dẫn người bệnh từ xa, không cần phải gặp trực tiếp người bệnh để thảo luận về một trường hợp cụ thể; vì vậy IoT đã giảm chi phí chăm sóc sức khỏe và cũng giúp đẩy nhanh việc cung cấp dịch vụ chăm sóc.

Mặc dù Internet of Things có thể mang lại lợi ích lớn cho chăm sóc sức khỏe, nhưng vẫn còn những thách thức lớn cần giải quyết trước khi triển khai toàn diện Các mối đe dọa và bất lợi của việc sử dụng các thiết bị được kết nối trong chăm sóc sức khỏe như sau

Nhược điểm:

Bảo mật và quyền riêng tư: Vấn đề bảo mật là một trong những thách thức lớn nhất khi sử dụng IoT trong y tế Trong IoT, rất nhiều “Things” sẽ được kết nối với nhau Chính điều này làm tăng mối nguy trong bảo mật, chẳng

hạn như bí mật thông tin bị tiết lộ, xác thực sai, hay dữ liệu bị thay đổi hay làm giả Hơn nữa tất cả các “Things” đều có chủ sở hữu và người sử dụng của nó Các dữ liệu thu thập được từ các “Things” có thể chứa thông tin cá nhân liên quan chủ sở hữu hoặc người sử dụng nó Các hệ thống IoT cần bảo vệ sự riêng tư trong quá trình truyền dữ liệu, tập hợp, lưu trữ, khai thác và xử lý Bảo vệ sự riêng tư không nên thiết lập một rào cản đối với xác thực nguồn dữ liệu.

Chi phí cao: Thiết kế, độ bền, bản quyền dữ liệu,… đòi hỏi chi phí khá cao khi sản xuất các thiết bị IoT, điều này làm giảm độ phủ sóng của công nghệ hiện đại này, chỉ một bộ phận người dùng có thể tiếp cận và thường xuyên sử dụng chúng Bên cạnh đó, phần cứng và phần mềm của thiết bị thường đi chung với nhau, người dùng chưa thể tự do kết hợp thiết bị của mình với công ty khác hoặc phần mềm khác đã được cải tiến Các thiết bị thường được đồng bộ nên khi thay chi tiết lẻ rất phức tạp Để thực hiện thành công phát triển ứng dụng IoT và để đạt được tối ưu hóa toàn bộ, nếu không có hiệu quả về mặt chi phí thì IoT sẽ luôn nằm ngoài tầm với của mọi người, trừ những người thuộc tầng lớp có mức sống cao và chi phí thực hiện tại bệnh viện và đào tạo nhân viên khá cao.

Tích hợp nhiều thiết bị và giao thức: Không có sự đồng thuận nào về các giao thức và tiêu chuẩn IoT, vì vậy các thiết bị được sản xuất bởi các nhà

sản xuất khác nhau có thể không hoạt động tốt với nhau, làm phức tạp và cản trở quá trình tổng hợp dữ liệu Việc thiếu tính đồng nhất ngăn cản sự tích hợp toàn diện của IoT, do đó hạn chế hiệu quả tiềm năng của nó.

Quá tải và độ chính xác dữ liệu: Không chỉ tổng hợp dữ liệu rất khó khăn do các thiết bị IoT sử dụng các giao thức và tiêu chuẩn truyền thông khác nhau, độ chính xác của dữ liệu là một vấn đề cần được cân nhắc, bởi các thiết bị IoT thông minh có thể không chính xác tuyệt đối Ngoài ra, do khối lượng dữ liệu được thu thập bởi các thiết bị IoT rất lớn, dẫn đến việc các chuyên gia sẽ khó khăn trong việc phân tích dữ liệu, điều này ảnh hưởng đến chất lượng của việc ra quyết định Hơn nữa, mối quan tâm này đang tăng lên khi ngày càng nhiều thiết bị được kết nối, thu thập dữ liệu.

Rủi ro khi bị lỗi: Lỗi trong phần cứng hoặc thậm chí mất điện có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của các cảm biến và thiết bị được kết nối đặt các hoạt động chăm sóc sức khỏe vào nguy cơ rất lớn Ngoài ra, việc bỏ qua cập nhật phần mềm theo lịch trình có thể còn nguy hiểm hơn so với bỏ qua kiểm tra bác sĩ.

2.4 Liên hệ thực tế

Hiện nay các thiết bị đeo đã rất phổ biến, ngoài các chức năng cơ bản như một thiết bị giải trí, chúng còn có khả năng đo đạc nhịp tim và huyết áp, hỗ trợ kết nối và truyền thông tin về trung tâm Các thiết bị đo đạc đường huyết

nhỏ gọn có thể xách tay khi ở nhà hay đi du lịch cũng là một phương tiện có thể giúp thu thập chỉ số đường huyết của người bệnh và truyền về trung tâm Với những thiết bị như vậy, các đơn vị y tế có thể cung cấp dịch vụ theo dõi và chăm sóc tốt hơn cho các bệnh nhân.

2.5 Đề xuất giải pháp

Ứng dụng IoT - Bước đột phá trong y tế thông minh Công nghệ IoT (Internet of Thing) đã làm thay đổi đáng kể ngành công nghiệp chăm sóc sức khỏe bằng cách thay đổi cách mà các thiết bị và ứng dụng để người dùng kết nối và tương tác với nhau trong cung cấp các dịch vụ chăm sóc sức khỏe Tích hợp điện toán đám mây và Blockchain là hướng phát triển trong tương lai có thể mang lại những đột phá chưa từng có trong các dịch vụ y tế, sự kết hợp giữa IoT và theo dõi bệnh nhân từ xa với thời gian thực cho phép bệnh nhân quyền kiểm soát và chủ động theo dõi tình trạng sức khỏe của mình Nền tảng công nghệ IoT sẽ cho phép các bác sĩ dễ dàng theo dõi dữ liệu về tình hình sức khỏe của bệnh nhân theo thời gian thực.

Gần đây, một số công trình nghiên cứu đã chứng minh có thể giám sát tình trạng sức khỏe của bệnh nhân từ xa bằng cách sử dụng các công nghệ kỹ thuật sinh học tiên tiến kết hợp với một thiết bị nhúng IoT Các cảm biến sinh học không xâm lấn hứa hẹn điều trị bệnh nhân theo thời gian thực đảm bảo tính kịp thời trong chăm sóc, tăng cường tuân thủ điều trị và cải thiện

kết quả sức khỏe Điển hình như các cảm biến dựa trên vật liệu có thể co giãn cho phép đo các chỉ số sinh học không xâm lấn thay vì phải sử dụng các phương pháp xâm lấn thông thường như sử dụng kim tiêm, hoặc phải sử dụng các bảng bo mạch cứng, kết nối đầu cuối và kết nối nguồn điện Hiện nay, với đột phá này và đáp ứng nhu cầu theo dõi sức khỏe không xâm lấn, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các chất phân tích thay thế cho mẫu máu như nước mắt, nước tiểu, mồ hôi và nước bọt.

Một trong những điển hình của "sức khoẻ thông minh" là kính áp tròng thông minh được tích hợp với cảm biến glucose, với thiết bị này, có thể theo dõi mức glucose trong nước mắt thay vì theo dõi đường huyết Mặc dù tranh luận vẫn còn tiếp tục về mối tương quan giữa nồng độ glucose trong nước mắt với nồng độ glucose trong máu Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để phát triển cảm biến glucose cho nước mắt, do những lợi thế to lớn của việc không xâm lấn và liên tục, khiến chúng trở thành một lựa chọn tiềm năng hấp dẫn thay vì xét nghiệm máu Một ví dụ khác, một số thiết bị đeo được tích hợp các cảm biến mồ hôi để theo dõi liên tục, không xâm lấn các dấu ấn sinh học trong mồ hôi Cảm biến mồ hôi có thể cho phép đo thời gian thực của các chất chuyển hóa của bệnh nhân và chất điện giải.

Tất cả các nền tảng này có khả năng gửi thông tin thời gian thực bằng điện thoại thông minh hoặc gửi trực tiếp lên đám mây Hiện nay, các thiết bị theo