NO! DUNG:
Đề tài mã số KC.01.14 a  -—~-
XÂY DỰNG PHẦN MỀM ỨNG DỤNG CSDL ĐA PHƯƠNG TIỆN PHỤC VỤ GIẢNG DẠY, HUẤN LUYỆN
VÀ HỖ TRỢ DỮ LIỆU MULTIMEDIA TRONG CHẨN
DOAN CAC BENH DA LIEU
CẤP QUẦN LÝ: Nhà nước
CƠ QUAN CHỦ TRÌ: Viện Công nghệ THông tin, đại học quốc gia Hà Nội CƠ QUAN THỰC HIỆN:
Viện Công nghệ Thông tin, đại học quốc gia Hà nội Trung tâm công nghệ Hội tụ đa Phương tiện
Viện khoa học giáo dục, Bộ GD & ĐT Khoa Toán tin, Đại học KHTN
Bộ môn Y học Hạt nhân, Đại học Y khoa Hà nội
Viện da liễu Trung Ương
Công ty Amec
CHỦ NHIỆM DE TAI: PGS TSKH Nguyễn Cát Hồ
NHÁNH ĐỀ TÀI Y TẾ: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện trong lĩnh vực
y té
CHU NHIEM ĐỀ TÀI NHÁNH: Th.s Nguyễn Thu Anh
Trang 2Đề tài KC.01.14 nhánh y tế Các nội dung trong quyển gồm
1.Xây dựng và thiết kế CSDL y tế hỗ trợ trong giảng- dạy bệnh gia liễu 2 Mô hình dữ liệu và giải pháp chuẩn hoá ngữ nghĩa ngôn ngữ 3 Giải pháp tìm kiếm trên hệ cơ sở dữ liệu ảnh 4 Hệ nhập và tìm kiếm ảnh bệnh da liễu |
5 Giải pháp hệ hỗ trợ giảng dạy y tế
6 Hệ phần mềm hỗ trợ chẵn đoán dựa trên hình ảnh
7 Quy trình sử dụng công nghệ đa phương tiện trong hỗ
Trang 3NOI DUNG:
Đề tài mã số KC.01.14
a a
XAY DUNG VA THIET KE CSDL Y TE HO TRO TRONG
GIANG DAY BENH DA LIEU
CAP QUAN LY: Nha nuéc
CO QUAN CHU TRI: Viện Công nghệ THông tin, đại học quốc gia Hà Nội CƠ QUAN THỰC HIỆN:
Viện Công nghệ Thông tin, đại học quốc gia Hà nội Trung tâm công nghệ Hội tụ đa Phương tiện
Viện khoa học giáo dục, Bộ GD & ĐT Khoa Toán tin, Đại học KHẨN
Bộ môn Y học Hạt nhân, Đại học Y khoa Hà nội Viện da liễu Trung Ương
Công ty Amec
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: PGS TSKH Nguyễn Cát Hồ
NHÁNH ĐỀ TÀI Y TẾ: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện trong lĩnh vực y té
CHU NHIEM ĐỀ TÀI NHÁNH: Th.s Nguyễn Thu Anh
Trang 51 ĐẶT VẤN ĐỀ
Mục đích của tài liệu này là nhằm khảo sát sơ bộ, bước đầu thu thập và phân tích
nhu cầu thông tin của người dùng, xác định rõ phạm vi của chuyên đề “Xây dựng và thiết kế CSDL y tế hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu với thông tin mô tả bằng ngôn ngữ
1.1 Xuất xứ và ý nghĩa thực tiễn của chuyên đề
Trong y học, nhiệm vụ cao cả của người thầy thuốc là cứu người Để có thể tìm ra phương pháp điều trị cho người bệnh thì điều quan trọng nhất là phải xác định xem người bệnh mắc bệnh gì (thuật ngữ gọi là chấn đoán bệnh) càng sớm càng tốt vì nếu chậm, bệnh có thể biến chứng, gây ra những hậu quả khôn lường
Tuy nhiên, có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới kết luận chân đoán của người thầy thuốc:
« Trước hết là do chính bản thân người thầy thuốc (yếu tố chủ quan), thể hiện ở vốn
kiến thức, tài năng nghề nghiệp cũng như kinh nghiệm thực tế tích luỹ được Chẳng
hạn, có người sờ được gan to nhưng có người lại không phát hiện được Có thầy
thuốc không nghe được tiếng phổi bất thường mới xuất hiện ở từng người bệnh
e _ Về khách quan, không thể không tính đến sự đa dạng của các loại bệnh, nhất là các bệnh mới xuất hiện Kế đó là ảnh hưởng do độ chính xác của các trang thiết bị y tế
(như máy nội soi, máy chụp X-quang v.v ) Sau cùng là sự phối hợp của người
bệnh với các bác sỹ trong quá trình thăm khám
Rõ ràng nếu bệnh không được phát hiện sớm, chẩn đoán nhằm hoặc sai (ma phan
lớn do chủ quan, hoặc thiếu kinh nghiệm), điều trị không kịp thời, không xử trí đúng
v.v đều có thể làm căn bệnh trầm trọng hơn, thậm chí dẫn đến tử vong Chính vì thế mà đối với những ca bệnh phức tạp, cần phải hội chấn để có thể xác định chính xác hơn
Qua thực nghiệm, trên cơ sở một để tài khoa học khác về lĩnh vực “Tin học trong y
£È”, bằng phương pháp thống kê tốn học chúng tơi đã rút ra kết luận rằng, trong quá
trình đào tạo các cán bộ y tế, với sự trợ giúp của máy tính thì độ chính xác cửa kết luận
chẳn đoán sẽ cao hơn
Trang 6
Xây dựng và thiất kế hệ CSDL y tế hỗ trợ trong giảng day bénh da liễu "
Ở đây, cần phải nhắn mạnh khái niệm “2rợ giúp của máy tính trong giảng dạy” là sự hỗ trợ về hình ảnh bệnh học nhằm làm tăng tính trực quan của bài giảng, giúp học
viên tiếp thu nhanh hơn, hiệu quả hơn Bởi khi so sánh với phương pháp truyền thống,
phương pháp đào tạo huấn luyện có sự trợ giúp của máy tính không chỉ giúp các bác sỹ
trẻ cũng nhu sinh viên y khoa (ngay từ khi còn ngồi trên giảng đường) tích luỹ được
nguồn kinh nghiệm và kiến thức quý báu của các thé hệ đi trước (những chuyên gia y tế
đầu ngành), mà còn nâng cao được kỹ năng nghề nghiệp và độ chính xác khi chấn đoán Nhìn chung, ở hầu hết các chuyên ngành y, ảnh có vai trò rất quan trọng khi giảng
dạy Riêng với chuyên khoa da liễu, phải thấy như cầu vẻ hình ảnh là cực kỳ cần thiết,
hơn bất cứ ngành nào
Bởi trước hết, biểu hiện lâm sàng của các bệnh da liễu khá phức tạp và phong phú,
khi chẵn đoán có thể nhằm lẫn giữa các bệnh ngoài đa Do đó, néu muén chan đoán các
bệnh đa liễu thi chi có cách dựa vào lâm sàng, tức là dựa vào các tốn thương trên da là
chủ yếu, còn các khâu khác (như xét nghiệm vỉ khuẩn, tế bào ) trong đa số trường hợp chỉ đóng vai trò hỗ trợ
Phương pháp giảng lâm sàng là một mình chứng cụ thể cho điều đó Bên cạnh các
bài giảng lý thuyết trên giảng đường y khoa cung cấp cho sinh viên nền tảng khoa học cơ bản, cơ sở thì đây là phương pháp giảng trên ca bệnh cụ thể Phương pháp này tỏ ra vô cùng hiệu quả, nhất là với những thực tập sinh (sinh viên sắp tốt nghiệp, vừa ra
trường hoặc các y, bác sỹ trẻ học việc sau đại học chưa có nhiều kinh nghiệm)
Tóm lại, việc hỗ trợ bằng các hình ảnh bệnh học điển bình cho công tác giảng dạy, huấn luyện là một nhu cầu rất bức thiết trong ngành da liễu
Như vậy, có thể thấy rằng theo đà phát triển của công nghệ thì việc ứng dụng công
nghệ multimedia vào hỗ trơ giảng dạy bệnh da liễu là hướng đi đúng, không chỉ gián
tiếp đem lại lợi ích thiết thực trong công tác chăm sóc sức khoẻ cộng đồng, mà còn thúc
đây nền Công nghệ thông tin nói riêng, đồng thời đóng góp cho sự phát triển khoa học
công nghệ của nước nhà nói chung
1.2 Mục tiêu, phạm vi của chuyên đề
Mục tiêu của chuyên đề này là xẩy dựng và thiết kế CSDL y tế hỗ trợ trong giảng
Trang 7>
>
2
Xây dựng một hệ CSDL có khả năng thu thập, lưu trữ và quản lý các dữ liệu mẫu (tài nguyên multimedia) được sử dụng làm tư liệu phục vụ giảng dạy về bệnh da
aX
lieu
Cho phép mô tả bằng ngôn ngữ trên các hình ảnh được lựa chọn, nhằm thẻ hiện rõ
những đặc trưng bệnh học về căn bệnh tương ứng
Cung cấp chức năng tra cứu, tìm kiếm thông tin không chính xác, không chắc
chắn (hay mờ), hoặc theo nội dung
Phát triển khối chức năng đào tạo có hỗ trợ hình ảnh, cho phép giảng viên soạn giáo
án (từ lập dàn ý, sau đó tìm tư liệu mỉnh hoạ, rồi tổ chức thành bài giảng, cho đến thiết kế mẫu bài giảng v.v ), hoặc giảng bài theo giáo án đã soạn từ trước
Đóng gói sản phẩm và chuyển giao cho Viện Da Liễu để thử nghiệm và phục vụ cho giảng dạy, đào tạo và hỗ trợ chân đoán bệnh da liễu
KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI
2.1 Chiến lược thực hiện Me we Ẳ, Og at we
Luôn tham khảo ý kiến chuyên gia trong việc thu thập tri thức, phương pháp giải quyết các bài toán đặc thù để đưa ra giải pháp hệ thống khả thi, có tính khoa học cao, và hơn nữa là phù hợp với thực tế sử dụng
Các nghiệp vụ phân tích, thiết kế và cai dat đều sử dụng kỹ thuật hướng đối tượng
(Object-Orientation) là chính: từ quy trình phát triển phần mềm, cũng như phương pháp luận, công cụ sử dụng, cho tới ngôn ngữ lập trình
Tạo lập môi trường làm việc nhóm thực sự, kết hợp với các công cụ hiện đại nhằm tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng, đúng tiến độ, và không vượt quá ngân sách
đã định ban đầu
Tiến hành các hoạt động quản lý đầy đủ, chặt chẽ: từ khâu lên kế hoạch, phân công nhiệm vụ, và giám sát, cho đến kiểm tra, cũng như đánh giá kết quả
Tế chức công việc khoa học đảm bảo mối gắn kết trong tập thể khoa học (dé khi cần các cá nhân biết phải phối hợp với ai) và đuy trì được sự thông suốt trong thực hiện
chuyên đề
Trang 8
Xây dựng và thiết kế hệ CSDL y tá hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu "
+» Để định rõ trách nhiệm, cần phải phân công về mặt công việc rõ ràng, cụ thé: Ai?
Làm gì? Khi nào? Thời hạn hoàn thành? Tiêu chuẩn đánh giá?
2.2 Quy trình phát triển phần mềm
Từ góc độ công việc, những công việc sau đây sẽ được tiến hành
~_ Mơ hình hố chức năng nghiệp vụ
- _ Thu thập yêu cầu
- _ Phân tích và Thiết kế
- Cai dat
- Kiểm tra
-_ Triển khai
Quy trình phát triển ở đây là một quy trình
(i) lặp (xoáy tron ốc) và tăng trưởng;
(ii) nhấn mạnh vào việc tạo ra và duy trì các mô hình (thay vì các tài liệu) giàu
về ngữ nghĩa, đủ để biểu diễn về hệ thống cần xây dựng;
(1i) — lấy kiến trúc hệ thống làm trung tâm;
(iv) hướng người dùng
Nếu nhìn từ khía cạnh thời gian, thì quá trình thực hiện chuyên đề sẽ được chia
thành 4 giai đoạn kế tiếp nhau kể từ khi bắt đầu thực hiện chuyên để cho tới khi kết
thúc:
- Tiép cận: Tìm hiểu hệ thống; hình thành ngữ cảnh ứng dụng: tiêu chuẩn thành
Trang 9- _ Chuyển giao: là bước chuyên từ môi trường phát triển/lập trình sang môi trường
người dùng cuối; kết hợp chỉnh sửa hệ thống, sửa lỗi, hoặc hoàn thiện một số
chức năng còn chậm trễ,
2.3 Các mốc chính trong chuyên đề
Chuyên đề này sẽ được chia thành 4 giai đoạn (kế từ thời điểm bắt đầu cho tới khi
kết thúc) như sau:
> Giai đoan l; Thu thập đủ tư liệu để viết “Tài liệu về yêu cầu nghiệp vụ” và hoàn
thành “Tài liệu đặc tả chức năng hệ thống”, tiếp đến thiết kế “Mô hình mẫu
(prototype) về giao diện người dùng”
> Giai đoan 2: Phân tích bài toán, thiết kế và xây dựng giải pháp
> Giai đoan 3: Phát triển và cài đặt các module phần mềm
> Giai đoạn 4: Triển khai thử nghiệm tới người sử dụng cuỗi Đóng gói sản phẩm Bàn
giao kết quả cuối cùng cho Ban chủ nhiệm đề tài
3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG
3.1 Quy trình khám chữa bệnh
Thông thường, một quy trình chẵn đoán tiêu biểu thường diễn ra theo các bước sau:
Bước |: Người thầy thuốc khám lâm sàng cho bệnh nhân nhằm tìm ra các biểu
hiện của bệnh Trong lĩnh vực da liễu thì chủ yếu là quan sát bằng mắt thường Nếu
quan sát lâm sàng cẩn thận cả từ phía bác sỹ và từ phía bệnh nhân thì có thể cung cấp
thông tin chính xác đáng hơn về mặt lâm sàng
Kết quả của bước này sẽ là manh mối để sau đó chuyển sang Bước 2
Bước 2: Từ các dấu hiệu về bệnh học (các triệu chứng biểu hiện trên người bệnh)
người thầy thuốc đưa ra kết luận ban đầu, thuật ngữ chuyên môn gọi là chẵn đoán lâm sàng (còn được coi là chẩn đoán lúc vào viện)
Lúc đó sẽ trả lời được là bệnh gì? xác định rõ tổn thương ở đâu và mức độ tổn thương? Ở giai đoạn nào? Rằng đã đưa đến những biến chứng gì chưa? v.v Chủ yếu
mang tính chất dự đoán sơ bộ
Trang 10
Xây dựng và thiết kế hệ CSDL y tế hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu "
Bước 3: Lúc này gọi là chắn đoán phân biệt, tức là loại bỏ các khả năng có thế mắc các bệnh khác (có một số dấu hiệu hoặc triệu trứng tương tự) bằng dấu hiệu đặc
hiệu tìm thấy Bởi trong y học, mỗi bệnh đều có một “2iềw chuẩn vàng” cho phép phân
biệt các bệnh với nhau mặc dù có thể có một số biểu hiện lâm sàng tương đối giống nhau
Bước 4: Lúc này gọi là chẳn đoán xác định (hay xác định chấn đoán), tức là khẳng định dự đoán lâm sảng Đôi khi có thể có khó khăn nên người bác sỹ lâm sàng
chưa thể đưa ra kết luận cuối cùng (chân đoán xác định) Trong trường hợp đó, cần thực
hiện thêm những thử nghiệm thăm dò (Bước 5)
Một khi đã có kết luận cuối cùng về bệnh thì ta đã có thể chuyển sang Bước 6
Bước 5: Tiến hành làm các xét nghiệm cận lâm sàng cần thiết để có thêm thông
tin về căn bệnh mà bằng mắt hoặc thăm khám thông thường không thể phát hiện ra Ví
dụ như: xét nghiệm máu, nước tiểu, hay chụp X-quang, chụp hình phóng xạ chẳng hạn
v.v Nhiều bệnh da Hễu yêu cầu phải làm sinh thiết để khẳng định chân đoán
Quay lại Bước 4
Trang 11- quan sat -nghe - hoi - kham: so, nan, ngui ® I _“ “
[- Ton thuong co bạn — - Ton co ban
fi Tham kham "kham XÁC Ketqua ]- Treu chung lam sang
ban dau tham kham ˆ ae hieu kem theo
Chan doan |: ‘ian lam sang ~ ere “> — — —}|Dudoan so bo À £ Chandoan ` Á phanbiet } Nit i
< du bang Z⁄ Xet nghiem can ` hnNG chung [khong ] \ lam sang [00] Vv ( Chan doan xac `, N dinh /
VW - Khoi benh (co tien trien tot, tinh trang Ny
£ Dieu tri N benh do dan, suc khoe hoi phuc, vara ¡ \ ) vien) j - Chuyen vien uy _- — †-hoac Chet (tu vong) i TS @
3.2 Dữ liệu mẫu về bệnh học da liễu
Đúng như dự đoán, từ kết quả thu thập các dữ liệu mẫu về bệnh học trong lĩnh vực
bệnh da liễu cho thấy số lượng dữ liệu mẫu là rất phong phú, và khá đa dạng Qua công
tác khảo sát sơ bộ, điều đó thể hiện rõ mức độ phức tạp vẻ cầu trúc thông tin, và ngay cả
trong kiểu dữ liệu trên thực tế Cụ thẻ là:
Trang 12
Xây dựng và thiết kế hệ CSDL y lồ hỗ trợ trong gidng dạy bệnh da liễu "
Trong ngành da liễu, muốn chân đoán được bệnh thì phải cần cứ vào các kết quả thăm khám như: (ï) Tên thương cơ bản và dấu hiệu kèm theo; (ii) Triệu chứng lâm sàng kèm theo; (i1) và Xét nghiệm cận lâm sàng
Tuy nhiên, cần lưu ý những điểm sau:
Đối với bệnh phong (leprosy), có 4 thể bệnh khác nhau tương ứng với sự khác biệt về các dạng thương tén co ban Trong chuyên môn, người ta phân loại bệnh
phong thành các thể: bát định (I: Indeterminate), cở (T: Tuberculoid), rung gian (B: Borderline), va u (L: Lepromatous)
Còn với nhóm các bệnh lây truyền qua đường tinh duc (STD: Sexuall
Transmitted Diseases) thi lai cé tới hơn 10 bệnh mà chủ yếu là: giang mai
(syphils), /4u (gonorrhea), hạ cam, u hat bẹn (donovanose), hột xoài (nicolas-
favre), éc-pét sinh duc (genital herpes), sài mào gà (genital wart), rận mu
(pediculosis pubis), và ghé (scabies) Đó là chưa kế HIV-AIDS
Nhưng giữa các bệnh và ngay cả trong bản thân từng bệnh lại còn có sự phân chia theo các cách khác nhau Ví dụ: bệnh giang mai có 2 cách phân loại, thứ nhất là theo thể bệnh (theo cách này thì có 3 thể khác nhau), thứ hai là theo giai đoạn (mà theo cách này lại chia thành 2 loại nữa, và đặc điểm của từng loại cũng khác
nhau) Trong khi đó bệnh lậu lại phân loại theo đối tượng lây nhiễm (nam, nữ), hoặc cơ quan bị nhiễm bệnh và bị tổn thương (VD: ở mắt)
Các tổn thương cơ bản được thể hiện rõ hơn bởi nhiều đặc điểm Ví dụ: hình
dạng, độ bằng phẳng, mức độ thâm nhiễm, màu sắc, kích thước, số lượng, ranh
giới với vùng da lành v.v Và với mỗi bệnh (thậm chí trên từng thể bệnh) khác
nhau lại có nhiều đặc điểm không giếng nhau
Nói chung, từng điểm đặc trưng của mỗi dạng tổn thương được mộ tậ bằng ngôn ngữ Có khi có cầu trúc (tức là thông tin có thể chuẩn hoá), có trường hợp
là ngôn ngữ tự nhiên (không xác định/tuỳ ý), nhưng cũng có lúc vừa nhận dang
di liệu kiểu số lại vừa nhận giá trị ngôn ngữ (chẳng hạn, khi mô tả về “số lượng
tổn thương” phát hiện được trên hình ảnh đa liễu, miễn giá trị có thể nói là
SH 825, “3%, “4” hay “nhiều”, hoặc “tương đối nhiều”, tuỳ vào từng trường
Trang 13- Để thể hiện đầy đủ hơn về từng loại tốn thương, không có cách gì rõ rằng hơn là các ảnh về bệnh học tương ứng thu thập được Ngược lại, cũng có thể nói rằng
mỗi ảnh là một thể hiện trực quan về một tập các đặc trưng bệnh học của một
thé bệnh tương ứng Vì vậy, để minh hoạ cho một bệnh da liễu nào đó, có thể có
nhiều ảnh khác nhau được thu thập Hơn nữa, mỗi ánh lại được chụp trên một ca bệnh cụ thể nên ngồi thơng tin mô tả kèm theo, nó còn mang thêm thông tin về giai đoạn bệnh (VD: khởi phát, toàn phát, giai đoạn cuối, hay đã chuyển sang biến chứngldi chứng)
Tóm lại, dữ liệu về các bệnh da liễu nói chung có cầu trúc tương đối phức tạp Vậy, để xây dựng CSDL y tế hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu, cần phải giải quyết ba vấn
đề sau đây trong thiết kế CSDL:
e Một là, phải đảm bảo kiến trúc dữ liệu trong sáng, dễ hiểu, đơn giản nhưng tính linh hoạt cao, khi cần cho phép thay đổi dễ dàng mà không mắt nhiều công sức
Do đó, giải pháp về hệ thống thông tin phải thật tổng quát, không những có thể
áp dụng cho các bệnh da liễu mà còn có thể thay đổi để đáp ứng những bệnh có
tính đặc thù khác
e Hai là, tiến hành chuẩn hố thơng tin sao cho việc thao tác trên các dữ liệu thuận lợi
«e - Ba là, phải đề xuất ra các phương thức tính toán, xử lý, đủ linh hoạt để thao tác
trên nhiều kiểu dữ liệu khác nhau
3.3 Vai trò của ảnh bệnh học trong giảng dạy về
bệnh da liễu
Trước khi bước lên bục giảng trình bày về kiến thức y học nói chưng, cũng như về
một bệnh cụ thé nào đó, giảng viên cần soạn giáo án Vì đây là bài giãng nhằm cung
cấp cho học viên nền tảng khoa học cơ bản, cơ sở nên có thể thấy nó có tính lý thuyết
rất cao, lấy mục đích giới thiệu là chính Những giáo cụ mà giảng viên cần kết hợp sử
dụng là biểu đồ, bảng số liệu, hình ảnh v.v
Một buổi lên lớp như thế thường diễn ra trong môi trường học đường, là noi ma
cùng một lúc giảng viên có thể truyền đạt kiến thức cho nhiều học viên (nhưng cũng chỉ
tối đa là 75 người để đảm bảo chất lượng đào tạo)
Trang 14
Xây dựng và thiết kế hệ CSDL y tế hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu "
Trong quá trình giảng về bệnh da liễu cho sinh viên y khoa, ngoài việc mô tả, phân
tích những đặc trưng về bệnh học của căn bệnh tương ứng, người giảng viên cần giúp
học viên chân đoán phân biệt bệnh đó với những bệnh khác cũng có một số triệu chứng hoặc biểu hiện giống hoặc tương đối nhau Để làm được điều này, phải là giáo cụ trực
quan, tức là những ví dụ, những dẫn chứng cụ thể mang tính thực tế cao, nhìn thấy
được, cảm thấy được, thậm chí có thể sờ thấy,
Lý tưởng nhất là có thể giảng trong buổi đi thực tế: khi đó, giảng viên (thường là
các chuyên gia, hoặc bác sỹ có nhiều năm kinh nghiệm) sẽ giảng tại người bệnh (thuật ngữ gọi là “giảng lâm sàng”), tập trung phân tích làm rõ thực tiễn sinh động và đa dạng của căn bệnh, tức là chú trọng kỹ năng thực hành mặc dù vẫn nhắc lại một phần lý thuyết cho học viên
Học phải đi đôi với hành Chính vì vậy, khi một giảng viên được bộ môn phân công
hướng dẫn sinh viên thực tập, bao giờ cũng cần chọn một ca bệnh cụ thể, và trên ca
bệnh đó phải mang nhiễu đặc trưng của bệnh Nếu không sẽ phải tìm nhiều ca bệnh đẻ
minh hoa Do đó, phương pháp giảng lâm sàng này không phải lúc nào cũng có thể thực
hiện được theo kế hoạch lựa chọn từ trước
Hơn nữa, với bệnh da liễu thì hầu hết các điểm đặc trưng (về thương tổn cơ bản)
đều có thể thể hiện qua ảnh, nên ta có thể hỗ trợ cho bài giảng bằng ảnh chụp chất lượng
cao (độ phân giải lớn) Và như vậy, vừa nâng cao được chất lương bài giảng đo có thé
chọn lọc những ảnh tiêu biểu nhất, vừa đem lại hiéu quả về kinh tế (Vì, thứ nhất, chỉ cần soạn một lần là có thể sử dụng nhiều lần; thứ bai, tiết kiệm được thời gian tìm kiếm ca bệnh tiêu biểu mà đôi khi không gặp được trong thực tế như kế hoạch dé ra Ví dụ: giảng bài về “/á cấp” nhưng không có bệnh nhân đó vào thời điểm sinh viên đến học;
thứ ba, cho phép tận dụng được tri thức chuyên gia; thứ tư, có thể áp dụng vào môi trường giảng đường hoặc thay thé phương pháp giảng lý thuyết truyền thống.)
Ngoài ra, nếu chọn ảnh làm giáo cụ để giảng dạy thì sẽ hiệu quả hơn nếu vừa giới
thiệu về đặc trưng về bệnh học qua ảnh, vừa so sánh với ảnh của một bệnh khác mà nếu
không chú ý sẽ bị nhằm lẫn (chẩn đoán nhằm), đỡ gây phiền hà cho bệnh nhân (nhất là
trong trường hợp phải cởi quần áo trước mặt nhiều người, hoặc tránh bị lạnh), còn học
Trang 153.4 Các yêu cầu về chất lượng kỹ thuật
Do yêu cầu sản phẩm làm ra phải có phổ sử dụng tương đối rộng, khi thiết kế phải làm cho kiến trúc của hệ thống thật đơn gián nhưng vững, linh hoạt, khả
chuyến, và quan trọng hơn cả là có tính mở cao (cho phép thay di, nâng cấp,
bảo trì đễ dàng)
v_ Với đặc điểm của môi trường sử dụng là không chuyên nghiệp nên sản phẩm
phần mềm cần có giao diện tương tác với người dùng (UI) đơn giản, thuận tiện
để đảm bảo tính hữu dụng cao khi khai thác trí thức trong sản phẩm
4 PHAN TICH SO BO
4.1 Người sử dụng
Phân này tập trung làm rõ “Người dùng hệ thống là những ai?”, “Họ sử dụng hệ để
làm gì, nói cách khác họ nhận được lợi ích gì từ các chức năng mà hệ thống cung cấp?” nhằm mơ hình hố tổng thể về hệ thống chuan bi éC 23 Soan Giao An { “ Sten top Giang Vien Oo er `“
Giang Bai Sinh Vien
Hình 4.1.1 — Mô hình giảng dạy tập trung trên giảng đường đại học
4.2 Các chức năng hệ thống
Xuất phát từ nhu cầu về ảnh trong giảng day, ta thấy hệ thống phải có.khả năng
thao tác trên đữ liệu ảnh Cụ thê là phải có các chức năng xử lý ảnh như
Trang 16
Xây dựng và thiết kế hệ CSOL y tắ hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liẫu " - Phong anh (zoom) : toàn phân hay bộ phận (tức là cho phép chon | vung nào đó để phóng to lên) -_ Chinh độ tương phản - Va cắt theo độ sáng (histogram)
- Đồng thời cho phép hiển thị ảnh chất lượng cao, ở nhiều chế độ và góc nhìn
khác nhau, giúp học viên phân biệt được các bệnh khác nhau bằng cách so sánh sự giếng nhau một số triệu chứng lâm sàng (thé hiện trên ảnh) giữa các bệnh, sau đó rút ra đặc trưng của bệnh
4.3 Lược đồ các lớp đối tượng
a) Thông tin bệnh học da liễu
Sau khi tiến hành thu thập các đữ liệu mẫu về bệnh học, tập trung vào 2 loại bệnh đa liễu (bệnh phong và các bệnh lây nhiễm qua đường tình dục), chúng tôi đề xuất ra
một mô hình các lớp sau đây nhằm thể hiện các đối tượng chính và quan hệ của chúng
Phân loại bệnh phong trước tiên phải dựa trên cơ sở lâm sàng, tức là trên cái mà
thầy thuốc lâm sàng thực sự nhìn thấy, có nghĩa là người thầy thuốc phải xem xét tất
cả các thương tổn da có trên cơ thể người bệnh Vì vậy, có thể thấy mỗi một bệnh có
một hoặc nhiều biểu hiện lâm sàng (ở đây chính là các thương tốn cơ bản trên da), và
triệu chứng kèm theo (VD: giảm hay mắt cảm giác) -do một thương tốn thường gây ra
một hoặc nhiều triệu chứng khác nhau, nói cách khác thương tổn là nguồn gốc của
triệu chứng (VD: thương tổn “mề đay” gây ra triệu chứng “ngứa”, thương tổn “viêm”
lam cho da “tay đô” v.v )
Ổenbenh ) i Benh Da Lieu | co bieu hien lam sang | Thuong Ton Da | ——————
Trang 17Hình 4.3.1 ~ Mô hình thông tin bệnh học da liễu
Một điểm quan trọng cần lưu ý là biểu hiện lâm sàng của bệnh da liễu khá phức
tạp và phong phú, nếu không cẩn trọng có thể nhằm lẫn với nhiều bệnh ngoài đa hoặc
bệnh khác như: có thể nhằm bệnh phong với lang ben, ung thư tế bào đáy, vảy nến, ú
sùi dạnh nấm (mycusis fungoides), hội chứng hông ban nut., bénh Leishmaniasis, hoc
nhằm giang mai 3 với w tuyển bã, lậu mắt với viêm kết mạc trẻ sơ sinh do nắm ~| Benh Da Lieu \ 0 —————¬ benh co ton thuong gan gong chlamydia Hình 4.3.2 — Phân biệt các bệnh có tốn thương gân giống bệnh phong Thuong TonDa | vi tñ xuat hien i &pdien fich &do lon &hinh dang &&kich thuoc @ soluong mau sac
cach sap xep
Ñdac diem bo den
Trang 18Xây dựng và thiết kế hộ CSDL y ló hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu " b) Phong học | "The Benh | | gom Andyss Model) ST [ | | | | The Cu [ The Bat Dinh | The Trung Gian | | The Mang | Hinh 4.3.4 — Bén thé chinh cda bénh phong Thuong Ton Da ch C3] 9h, |,
Hình 4.3.5 ~ Các dạng thương tôn của bệnh phong
Trang 19: Thuong Ton Da ` {from Analy sis Mode! : pop ———— 1 ị cel peed i pb pe
| Sang „ ; Sung Hach | Daoban | |MangNiem, , San | Gom |
Trang 20Xây dựng và thiết kế hộ CSDL y tá hỗ trợ trong giáng dạy bệnh da liẫu "
Cấu hình của client chi cin có Web browser hiểu Java như Internet Explorcr, Netscape Navigator hay Opera v.v Khi đó, hệ điều hành trên client có thể là Microsoft Windows, Linux hoặc Unix cũng được Thực chất đây 14 mét “thin
client” ttre 14 nó chỉ phải xử lý mã HTML để hiện thị thành giao diện người dùng, còn nhiệm vụ xử lý hoặc tính toán với khối lượng lớn sẽ tập trung về cho
server,
Còn phía server, sẽ phân tầng thành các thành phan sau: (i) Web server: hiểu
Java, dùng để xử lý các yêu cầu (request) từ client gửi đến bằng giao thức HTTP; (ii) Application server: la trung tam đầu não của hệ thống, được cải đặt
bằng nhiều module có các chức năng xử lý những bài toán đặc thù, trong đó có
01 module (gọi là Persistence Layer) tương tác với database server; (iii)
Database server: có chức năng thao tác trực tiếp lên CSDL, cung cấp các dịch vụ lưu trữ thông tin dài hạn và truy xuất thông tin cho application server
Như vậy đây chính là các thành phần phần mềm chạy trên server Tuỳ theo mức độ
phức tạp và nhu cầu tính toán nhiều hay ít mà ta sẽ cài đặt từng thành phân lên các
máy chủ riêng rẽ hoặc tích hợp trên cùng một máy chủ Application Server Web server \ Database À Server Medical [Database
Hinh 5.1.2 — Cấu trúc của khối xử lý trung tâm
5.2 Công cụ và môi trường phát triển
Từ kinh nghiệm thực tế ứng dụng, chúng tôi lựa chọn và sử dụng các công cụ phần mềm hiện đại nhất vào quy trình phát triển phần mềm, phục vụ việc triển khai và quản
lý chuyên để này Đó là
Trang 21
- Microsoft Project: trg giúp trong quản lý dự án
- Rational Rose: công cụ để mơ hình hố hệ thống (phân tích bài toán, thiết kế
giải pháp)
- Borland JBuilder7: được chọn làm môi trường lập trình Java
- Rational ClearCase: công cụ quản trị tài nguyên (mã nguồn, tài liệu ) dùng
chung, cho phép tạo lập môi trường làm việc nhóm
- JUnit: céng cy ding dé kiém tra các module bing ky thuat “unit testing” - JDO: lam module trung gian anh xa tir luge đồ lớp sang lược đồ quan hệ thực
thể khi cần thao tác lên CSDL
- _ Visio: thể hiện lược đồ CSDL quan hệ
5.3 Các giải pháp công nghệ - kỹ thuật
Căn cứ vào phổ sử dụng của hệ CSDL y tế về bệnh da liễu, cũng như trình độ công
nghệ, chúng tôi dự kiến phát triển hệ thống trên nền tảng Web/Intranet Bởi nếu biết
khai thác công nghệ ta sẽ có các ưu thế sau:
*_ Hỗ trợ môi trường mạng phân tán
*_ Dễ dàng nâng cấp khi cần, vì phía client không phải cài đặt cdc module riêng
(chi cần trình duyệt Web) nên khi nâng cấp hoặc sửa đổi hệ thống thì chỉ cần
tiến hành phía server mà thôi
v⁄_ Tăng tính khả chuyển cho toàn bộ hệ thống, vì một khi nền tảng là Web thì kết
quả của việc thiết kế và xây dựng giao diện cho người dùng chỉ là các trang
HTML Trong trường hợp đó, sẽ không bị phụ thuộc vào nền (cả phần cứng và
phần mềm) vì hầu hết các hệ điều hành nỗi tiếng và phổ dụng hiện nay đều có
các browser hiểu HTML và Java
Thứ hai, chúng tôi sử dụng MySQL làm đatabase server với nhiều thế mạnh:
- MySQL là hệ quan tri CSDL quan hệ, hỗ trợ ngôn ngữ SQL
- day là phần mềm mã nguồn mở, có kiến trúc client/server, giao tiếp qua TCP/IP
có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau
Trang 22
Xây dựng và thiết kề hệ CSDL y tổ hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu "
- có khả năng tích hợp với Application server viết bằng lava (thông qua trình
điều khiển CSDL tương ứng viết cho Java)
Thứ ba, chúng tôi chọn Tomcat lam web server vi:
- _ Tomcat là phần mềm mã nguồn mở trong dự án Jarkarta, hoàn toàn viết bằng
Java
- _ Tomcat vừa có thể chạy như một web server độc lập, vừa có thể tích hợp (plug- in) vào IIS (Microsoft), Apache (Netscape) hoặc Websphere (IBM) -là những web server mạnh nhất trên thế giới hiện nay
- _ gọn nhẹ, đòi hỏi ít tài nguyên hệ thống, hỗ trợ JSP 1.2
5.4 Giải pháp cho CSDL mờ
a) Vẫn đề metadata trong CSDL, bệnh da liễu
Từ đặc điểm các dữ liệu của bệnh da liễu, ta thấy hầu hết thuộc tính các lớp đối
tượng (nhất là về thương tổn) đều mô tả dưới dạng ngôn ngữ Rõ ràng đối với những dữ
liệu có dạng như vậy, nếu ta dùng mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ thuần tuý (chỉ thao tác
trên những kiểu đữ liệu thông thường như con số, text, ngày ) thì rất khó biểu diễn và
xử lý, thậm chí nếu không thiết kế đúng sẽ không thẻ thực hiện các phép so sánh, tìm
kiếm tưởng rất đơn giản nhu “Tim cde bệnh có tốn thương gần giống với bệnh phong" hay “Tìm những hình ảnh mô tả viền của bờ tôn thương hơi dốc”
Vậy bằng cách nào có thể giải quyết được vấn đề trên?
b) Thiết kế module xử lý thông tin ngôn ngữ
Dé thao tác và xử lý các dữ liệu dưới dạng ngôn ngữ như trên chúng tôi đề xuất ra
giải pháp: tìm cách chuẩn hố những mơ tả ngôn ngữ này thành một cấu trúc đại số (tức 1a str dung dai số gia từ để mô hình hố biến ngơn ngữ), từ đó tính toán trên các giá trị
ngôn ngữ này
Trang 23* Do các tiên đề của đại số gia tử được rút ra từ các nghiên cứu có tính trực
giác về các gia tử ngôn ngữ, cho nên nó có khả năng phản ánh tốt cầu trúc tự nhiên của các biến ngôn ngữ,
© Bai sé gia tử là một cấu trúc đại số tốt, đủ giảu để mơ hình hố mối quan hệ
ngữ nghĩa giữa các khái niệm mờ, ngữ nghĩa của khái niệm mờ được biểu
diễn bởi một thành tổ trong một cấu trúc đại số thích hợp
e _ Ta không cần phải biến đổi các giá trị chân lý của các trí thức thành các con
số một cách chủ quan, mà có thể tính toán trực tiếp trên các giá trị ngôn
ngữ
Cấu trúc khối chức năng cho tính toán trên giá trị ngôn ngữ đã được chúng tôi xây dựng sẵn (đóng gói trong một module) dựa trên lý thuyết đại số gia từ như sau: Structures LinguisticVariable > LinguisticValue PositveGenerator ị —1 i NegatineGeneratr | _ Ganerator Hình 5.3.1 ~ Biểu đỗ lớp cho module đại số gia tử
©) Xây dựng mơ hình CSDL có thông tin mô tâ bằng ngôn ngữ
Dựa trên khối chức năng tính toán trên các giá trị ngôn ngữ (sử dụng đại số gia
tử), chúng tôi đã xây dựng một mô hình cơ sở đữ liệu tổng quát cho phép thao tác trên các thông tin mô tả ngôn ngữ Mô hình CSDL, đó bao gồm hai phan:
Trang 24
Xây dựng và thiết kế hệ CSDL y tế hỗ trợ trong giảng day bénh da liễu "
- Cơ sở dữ liệu quan hệ: đề lưu trữ thông tin, đây là một CSDL quan hệ theo
mô hình truyền thống nhưng các thông tin có thể được lưu trữ ở dạng mờ về
ngữ nghĩa
- Metadata: chita dt ligu, thong tin để cho phép có thé thao tác với các giá trị
ngôn ngữ dựa trên đại số gia tử, thực ra đây cũng chính là một CSDL quan
hệ lưu trữ thông tin về các đại số gia tử AZe(adz:a được xây dựng như sau: Database Table Fietd DbiD L- ToD = aD
Name a : Name ! D Name
Description | DbiD Contains TpIID
greece ened fay ~- 2 n-ne : * Generator LinguisticVariabie Hedge GD ood FID L HD i i Posie isPositive 1 Ewpsint :
Cùng với để xuất trên chúng tôi đã tiến hành xây dựng một module về đại số gia tử
có khả năng lượng hoá một giá trị ngôn ngữ, và tỉnh khoảng cách giữa hai giá trị ngôn ngữ
Để tính toán trên các miền giá trị của môt biến ngôn ngữ nào đó, thì người sử dụn: chỉ cần xác định các tham số của đai số gia tử tương ứng Nói cách khác, bộ tham số
này chính là đầu vào để hình thành lên đại số gia tử Ta có thể mô hình quá trình thao
tác tính toán trên biểu đồ sau:
Xac dinh bien ngon ngu poe
or To | Xacdinh tap ¡
Xay dung dai so giatu + © thams0_ Ì
seb ‘
Thao tac tren cac gia tri
ngon ngu gona Pin toan | oe ' So sanh |
Trang 25d) Cài đặt cơ chế tính toán
- Để tính được khoảng cách giữa hai mệnh dé bat ky dựa trên lý thuyết về đại
số gia tử thì việc trước tiên là ta phải lượng hố được giá trị ngơn ngữ của
từng mệnh đề đó
- Muốn lượng hoá được giá trị ngôn ngữ của một mệnh đề thì phải xác định được nó thuộc vào biến ngôn ngữ nào Vì nếu chỉ căn cứ vào gid tri “rat cao”
thì không thể định lượng được giá trị, bởi không rõ ở đây đang muốn nói là “Tuổi rất cao” hay “Lương rất cao”? Rõ ràng hai ngữ cảnh khác hắn nhau
Muốn vậy, phải gắn với một biến ngôn ngữ nhất định, thì mới có cơ sở để tính toán
- Dé tinh toán được một giá trị ngôn ngữ của một biến ngôn ngữ xác định thì
trước hết ta phải xây dựng được cấu trúc đại số gia tử mơ hình hố cho biến
ngôn ngữ đó
- Dựa vào cấu trúc của Đại số gia tử đã xây đựng cho biến ngôn ngữ và cấu
trúc của chính giá trị ngôn ngữ của biến ngôn ngữ ta sẽ lượng hoá được giá trị ngôn ngữ này theo công thức đệ quy được trình bày ở phần lý thuyết
Muốn tạo ra được một đại số gia tử thì ta cần xác định được bộ tham số của nó gồm: điểm trung hoà (w), phần tử sinh âm (negativeG), phần tử sinh dương
(positiveG), tập các gia tử (Hedges)
Trang 26
Xây dựng và thiết ká hộ CSOL y tế hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu " Am — peAlgebra | | crealeNegativeG () addliledge(Hedge) PO
Sau đó, quá trình lượng hoá một giá trị ngôn ngữ (trong ngữ cảnh cụ thể, tức là đã
gắn với một biến ngôn ngữ nhất định) sẽ rất đơn giản:
- Phân giải (parsing) cấu trúc của một cụm từ thành giá trị ngôn ngữ có cau trúc (gồm chuỗi gia tử và phần tử sinh thích hợp) Trong trường hợp Đại số
gia tử tương ứng khơng đốn nhận được mệnh đề trên thì sẽ khơng thể lượng hố giá trị ngôn ngữ đó
- Tiến hành lượng hoá giá trị ngôn ngữ đó theo thuật toán vQ (được cài đặt đệ quy theo công thức tinh v )
Var: Wal: ing uisticV arable Linguistic V aiue
createA Linguistic V alue(S tring)
Trang 27
5.3 Giải pháp CSDL đối tượng - quan hệ
a) Bai toán thực tẾ
Hầu hết các môi trường phát triển ứng dụng đều có các cơ chế, chiến lược đề tiếp
cận tới các mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ Các cơ chế thông dụng nhất bao gồm chuẩn ODBC của Microsoft và JDBC cho Java Hiện này các môi trường phát triển hướng đối tượng đều hỗ trợ việc xây dựng và đóng gói các thư viện lớp cho những chuẩn này
Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của các thư viện lớp này là chúng thường quá phức
tạp và cồng kênh đồng thời việc truy cập tới dữ liệu cũng rất thủ công Trong khi đó đối với một ứng dụng đã được thiết kế hoàn chỉnh theo mô hình hướng đối tượng thì các
yêu cầu thao tác đối với dữ liệu chỉ đơn giản la delete, save, va retreive
Nhu cầu đặt ra phải có chiến lược nhằm tóm lược phương thức tiếp cận tới CSDL,
giúp cho những người phát triển ứng dụng chỉ phải tập trung vào những công việc
chính Nghĩa là các lớp truy cập CSDL cung cấp cho người lập trình ứng dụng một giao
diện đơn giản cho phép họ thao tác với CSDL Đó chính la ly do dé phát triển module thao tác cơ sở dữ liệu
Module nay thông qua một từ điển đữ liệu để lấy các thông tin can thiết để xác định
anh xạ giữa các đối tượng và các bảng trong CSDL Khi các ứng dụng thay đối thì bản
thân module không cần phải thay đổi theo, hơn nữa ngay cả khi CSDL hay thâm chí là Hệ quản trị CSDL thay đổi thì chỉ cần thay đổi thông tin trong từ điển dữ liệu mà thôi Đó chính là cách mà ta cần tiếp cận tới
b) Các chiến lược ánh xạ
Để xây dựng được Module đó điều quan trọng là phải tìm được chiến lược ánh xạ giữa các đối tượng và các bảng trong CSDL
Ánh xạ các thuộc tính vào các cét
Thuộc tính của một lớp có thể được ánh xạ vào một hay nhiều cột trong cơ sở dữ
liệu quan hệ, tuy nhiên cũng có trường hợp thuộc tính không cần ánh xạ vào cột nào cả
Ví dụ, lớp À có thuộc tính là tinhTong dùng cho mục đích tính toán và không cần phải ghi vào CSDL thi việc ánh xạ nó vào một cột nào đó là vô nghĩa
Trang 28
Xây dựng và thiết kế hệ CSDL y tá hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liẫu "
Hơn nữa, khi thuộc tính đơn của một đối tượng lại cũng là đối tượng thì rõ rằng
thuộc tính đó cũng có thể được ánh xạ vào nhiều cột trong CSDL
Ánh xa các lớp vào các bảng
Các lớp sẽ được ánh xạ vào các bảng, tuy nhiên ánh xạ này thường không phải là ánh xạ trực tiếp Chỉ có những CSDL quá đơn giản thì mới có được ánh xạ 1-1 gitta các
lớp và các bảng Khi cơ sở dữ liệu phức tạp hoặc giữa các lớp có một cấu trúc thừa kế
thì rõ rằng giữa các bảng và các lớp chưa chắc đã có được ánh xạ một một
Ở đây ta xem xét một số chiến lược ánh xạ thực hiện cho cấu trúc thừa kế của các lớp trong cơ sở dữ liệu quan hệ Xét cầu trúc thừa kết sau: ai đạa2 | Ea no Sez ———1]
Ba giải pháp chính để ánh xạ thừa kế vào trong cơ sở dữ liệu quan hệ là:
Sử dụng một bảng cho tất cả các lớp trong cầu trúc thứ bậc: Ảnh xạ tập các lớp có
thứ bậc đó vào trong một bảng, tất cả các thuộc tính của các lớp đều được lưu trữ vào trọng cùng một bảng SABC old al a2 b1 b2 c1 c2 objectType
Sử dụng một bảng cho một lớp thực: Mỗi bảng sẽ bao gồm cả thuộc tinh của lớp thể
Trang 29Cc B oiD OID al al a2 a2 c1 b1 œ2 b2
Sử dụng một bảng cho một lớp: Tương ứng mỗi lớp ta sẽ tạo ra một bảng, thuộc
tính của bảng này sẽ bao gồm thuộc tính của lớp đó và OID - sử dụng để đặc tả tính duy
nhất của đối tượng trong CSDL quan hệ old a1 a2 objectType isa Isa olD c1 Ánh xa các quan hệ
Không chỉ xây dựng ánh xạ giữa các lớp vào các bảng mà ta còn phải xác định ánh
xạ của các quan hệ giữa các đối tượng Quan hệ giữa các đối tượng bao gồm hai dạng
quan hệ chính là association và aggregation
Quan hệ trong CSDL quan hệ được thể hiện thơng qua khố ngồi (foreign key) Khố ngồi là một (hay nhiều) thuộc tính dữ liệu xuất hiện trong một bảng mà nó lại là
khoá hoặc tập con của khoá của một bảng khác
Để mô tả một quan hệ một - một hay một quan hệ một - nhiều ta chỉ việc cho bảng
này chứa khoá của một bảng khác, Đối với quan hệ nhiều nhiều thì sẽ được tách làm hai
quan hệ một - nhiều và nhiều - một,
Trang 30
Xây dựng và thiết kế hệ CSDL y tế hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liẫu "
©) Cơ chế tương tác CSDL thông qua tầng Persistence Layer
Mô hình thao tác CSDL có thể được xây dựng theo chiến lược ánh xạ thứ ba, nghĩa
là mỗi đối tượng được ánh xạ vào một bảng vì chiến lược này là chiến lược tiếp cận tốt
nhất đến mô hình CSDL đối tượng — quan hệ Mo hinh cac doi tuong Module thao tac CSDL
5.4 Mô hình triển khai sản phẩm phần mềm
Mô hình này thể hiện cấu hình môi trường chạy hệ CSDL y tế Các máy tính trong
Trang 31NỘI DUNG: Dé tai ma s6 KC.01.14 ~==== & -—~- MƠ HÌNH DỮ LIỆU VÀ GIẢI PHÁP CHUẨN HOÁ NGỮ NGHĨA NGÔN NGỮ CẤP QUẦN LÝ: Nhà nước
CƠ QUAN CHỦ TRÌ: Viện Cơng nghệ THơng tin, đại học quốc gia Hà Nội CƠ QUAN THỰC HIỆN:
Viện Công nghệ Thông tin, đại học quốc gia Hà nội
Trung tâm công nghệ Hội tụ đa Phương tiện Viện khoa học giáo dục, Bộ GD & ĐT
Khoa Toán tin, Đại học KHTN
Bộ môn Y học Hạt nhân, Đại học Y khoa Hà nội Viện da liễu Trung Ương
Công ty Amec
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: PGS TSKH Nguyễn Cát Hồ
NHÁNH ĐỀ TÀI Y TẾ: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đa phương tiện trong lĩnh vực
yiế
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI NHÁNH: Th.s Nguyễn Thu Anh
Trang 32Giải pháp chuẩn hố dữ liệu ngơn ngữ
Mục lục
Trang
I Dữ liệu ngữ nghĩa ngôn ngữ 3
Il Giái pháp chuẩn hoá dữ liệu ngữ nghĩa ngôn ngữ 4
HI Quan hệ tương tự giữa các thuộc tính 7
IV Đại số gia tử : 14
Trang 331 Dữ liệu ngữ nghĩa ngôn ngữ
Dữ liệu ngữ nghĩa ngôn ngữ là dữ liệu mà giá trị các thuộc tính của dữ liệu đó ở dạng ngôn ngữ Một số dữ liệu ngữ nghĩa ngôn ngữ dạng đơn giản
có thể được đưa về các dạng dữ liệu đơn giản như kiểu số, kiểu logic, kiểu
text cho phép có thể lưu trữ, so sánh, tính toán được Tuy nhiên dữ liệu
ngôn ngữ mà cần đưa ra giải pháp chuẩn hoá ở đây là đữ liệu ngôn ngữ dạng
phức tạp, mô tả theo ngôn ngữ tự nhiên rất khó đưa về các đạng dữ liệu đơn
giản, mà cụ thể ở đây là các đữ liệu mô tả về bệnh học da liễu
Sau quá trình khảo sát, kết quả thu thập các dữ liệu mẫu về bệnh học trong lĩnh vực bệnh da liễu cho thấy số lượng dữ liệu mẫu là rất phong phú, và khá đa dạng Cụ thể là:
Trong ngành đa liễu, muốn chẳn đoán được bệnh thì phải căn cứ vào các
kết quả thăm khám như: (¡) Tôn thương cơ bản và dấu hiệu kèm theo; (ii) Triệu chứng lâm sàng kèm theo; (1ï) Xét nghiệm cận lâm sàng
-_ Các tốn thương cơ bán được thể hiện bởi nhiều đặc điểm Ví dụ: hình dang, độ bằng phẳng, mức độ thâm nhiễm, màu sắc, kích thước, số lượng, ranh giới với vùng da lành v.v Và với mỗi bệnh (thậm chí trên từng thể bệnh) khác nhau lại có nhiều đặc điểm không giống nhau
- _ Nói chung, từng điểm đặc trưng của mỗi dạng tôn thương được mô tả bằng ngôn ngữ Có khi có cấu trúc (tức là thông tin có thể chuẩn hoá), có trường hợp là ngôn ngữ tự nhiên (không xác định/tuỳ ý), nhưng cũng có lúc vừa nhận dạng dữ liệu kiểu số lại vừa nhận giá trị ngôn
ngữ (chang hạn, khi mô tả về “ mức độ thâm nhiễm” miền giá trị có
.-
thê là “nông”, “sáu”, “hơi sâu”, “rất nông” hay khi mô tả về “số
Trang 34
Giải pháp chuẩn hoá đã liệu ngôn ngữ
lượng tôn thương” phát hiện được trên hình ảnh da liễu, miền giá trị có thể nói là “J”, “2°, “3°, “4° hay “nhiễu”, hoặc “tương đối nhiễu”, tuỳ vào từng trường hợp cụ thé
-_ Để thể hiện đầy đủ hơn về từng loại tổn thương, không có cách gì rõ ràng hơn là các ảnh về bệnh học tương ứng thu thập được Ngược lại, cũng có thể nói rằng mỗi ảnh là một thể hiện trực quan về một tập các đặc trưng bệnh học của một thể bệnh tương ứng Vì vậy, để minh
hoạ cho một bệnh da liễu nào đó, có thể có nhiều ảnh khác nhau được thu thập Hơn nữa, mỗi ảnh lại được chụp trên một ca bệnh cụ thé
niên ngồi thơng tin mơ tả kèm theo, nó còn mang thêm thông tin về giai đoạn bệnh (VD: khởi phát, toàn phát, giai đoạn cuối, hay đã chuyên sang biến chứnglải chứng)
Tóm lại, dữ liệu về các bệnh đa liễu nói chung có cấu trúc tương đối phức tạp Vậy, để xây dựng CSDL y tế hỗ trợ trong giảng dạy bệnh da liễu, cần phải có giải pháp để chuẩn hoá dữ liệu ở dạng ngữ nghĩa ngôn ngữ sao
cho việc lưu trữ, so sánh, thao tác trên các dữ liệu thuận lợi
II Giải pháp chuẩn hoá dữ liệu ngữ nghĩa ngôn ngữ
Qua phân tích và thống kê, chúng tôi đã xác định được các thuộc tính mô
tả bệnh của các ảnh (khoảng hơn 20 thuộc tính) Có những thuộc tính chỉ
Trang 35các giả trị trong các tập vô hạn không đếm được, chẳng hạn như được mô tả
bằng ngôn ngữ tự nhiên
Qua quá trình nghiên cứu các thuộc tính của ảnh, cùng với sự tham gia giúp đỡ của các chuyên gia y tế, chúng tôi đã phân tích 20 thuộc tính cùng với miễn giá trị của chúng Bảng dưới liệt kê các thuộc tính và miễn giá trị
đã được phân tích
Stt | Thuộc tính Miền giá trị
1 VỊ TRÍ - _ Miền giá trị ngôn ngữ {mặt, chân, tay } thường (sites of lesion) là các giá trị rõ, mô tả xác định các vị trí trên cơ
thê người Nên để là giá tri text
2 KÍCH THƯỚC - Miền giá trị cơ sở: (1, 2, 10} cm
ˆ Miền giá trị ngôn ngữ: {nhỏ, lớn, .} có thể biểu dién dudi dang hai phan tt sinh
3 TINH CHAT - Miền giá trị ngôn ngữ: {rắn, mém, mong} (characteristic)
4 DO MONG BE MAT |- Mién gid tri ngôn ngữ {mọng,}
RANH GIỚI SO VỚI |- Miền giá trị ngôn ngữ (bằng phẳng, nổi cao, hơi DA LANH XUNG cao } có thể chuẩn hoá được về dạng hai phần
QUANH tử sinh
(boundary)
6 RANH GIỚI VỚI DA |- Miền giá trị ngôn ngữ {có, không, rõ, mở, } tất LÀNH khó chuẩn hoá về dạng hai phần tử sinh Nếu như
bỏ hai giá trị “có” và “khơng” thì việc chuẩn hố dé dàng hơn khi chỉ nói vê độ rõ của ranh giới 7 MỨC ĐỘ THÂM - Mién giá trị ngôn ngữ (có, không, sâu, néng, }
NHIEM rất khó chuẩn hoá về dạng hai phân tử sinh Nếu như bỏ hai giá trị “có” và “không” thì việc chuẩn hoá dé dang hơn
8 MAU SAC - Giá trị cụ thể có thể nhận: trắng (bạc màu), hông, hong nhạt, đỏ nhạt, đỏ, đỏ thâm, màu đồng, dat
Trang 36
Giải pháp chuẩn hoá đã liêu ngôn ngữ
đỏ, dat trang, dái thâm, trăng như sữa, vàng, vàng xanh, lấy đỏ, đỏ tươi, sân đó, giả mạc trắng hơi xanh, màu sẫm, xám, trắng đục, nâu, tiết đen Nhận định: rất phức tạp trong việc chuẩn hoá dé đưa về dạng hai phân tử sinh Có nhiêu phân tử sinh chỉ màu sắc
9 THAY DOI MAU Gia tri cy thé có thể nhận: không thay đổi màu SẮC da, giảm sắc tố, mắt sắc tô, tăng sắc tố
10 |SÓ LƯỢNG Miễn giá trị cơ sở {1, 2, 3, .(chưa xác định max)}
Miền giá trị ngôn ngữ {í, nhiều } có thể chuân hoá về dạng hai phần tử sinh
11 BO BONG BE MAT Miền giá trị ngôn ngữ (bóng, rất bóng } có thể chuẩn hoá về dạng hai phần tử sinh
12_ | ĐỘ KHÔ BẺMẶT Miền giá trị ngôn ngữ {khô, hơi khô, ướt .} có thê chuân hoá về dạng hai phân tử sinh
13 | ĐỘRỤNG LÔNG BÊ|- Miền giá trị ngôn ngữ {it, nhiều, .} có thể MAT chuẩn hoá được về dạng hai phần tử sinh
14 TÍNH CHÁT TỔN trần, mém, mong}
THUONG
15 | THUONG TON KEM |- Mién gié tri ng6n ngit {Viém day than kinh ngoai THEO biên, tàn tật} đôi với bệnh phong chi thay co hai
thương tôn này Nên có thê đề là dạng mô tả /exf
16 | CÁC BỆNH CÓ THÊ |- Miễn giá trị là tên các bệnh (bạch biến, lang ben,
NHAM LAN chàm khô, Hac lao, U hat hinh nhan ly tam, K té bao gai, K té bao day, Cu giang mai, Sarcoidose,
Viém da do anh nang, Lupus do, Vay nến, Viêm mao mach, Di ung thuốc, Hội chứng Sweet, Mai
đỏ, Viêm bì cơ, Hematodermie }
17 CÁCH XẮP XÉP Miền giá trị ngôn ngữ {déi xứng, có khuynh
(BO TRI) hướng đôi xứng} miền gìá trị của thuộc tinh nay co rat it giá trị
18 TRIEU CHUNG Mién giá trị ngôn ngữ {mat cam giác, giam cam KEM THEO giác} đôi với bệnh phong chỉ có hai giá trị nay
Trang 37
19 HÌNH ẢNH SINH - Miền giá trị ngôn ngữ: mô tả đặc điểm của hình THIẾT ảnh nếu được sinh thiết -> nên để là miền mô tả
Sree text
20 DAC DIEM BO - Mién giá trị ngôn ngữ mô tả đặc điểm của bờ
VIÊN viền {chỗ rõ chỗ không, độ dốc của bờ viễn } - rất khó chuẩn hoá về dạng có hai phần tử sinh
Các thuộc tính của ảnh có miễn giá trị mô tả được chia thành các loại sau:
- Miền giá trị mô tả là giá trị rõ - Miễn giá trị mô tả được mô tả tự do - Mién giá trị mô tâ là các thuộc tính mờ
Với hai miền giá trị đầu việc lưu trữ, thao tác, tìm kiếm thông tin trên các thuộc tính dữ liệu là không khó với các cấu trúc dữ liệu và các phép tính phép tính thông thường hay sử dụng các search engine đã được trình bày trong báo cáo về search engine
Với các thuộc tính có miền giá trị mô tả là giá trị mờ, chúng tôi đã đưa ra giải pháp là sử dụng quan hệ mờ (quan hé tuong tu - similarity relationship)
và đại số gia tử (hedge algebra) dé biểu diễn miền giá trị của các thuộc tính
này
IH Quan hệ tương tự giữa các thuộc tính 1 Khái niệm cơ bản
Logic mờ (fuzzy logic) có mối liên kết gần gũi với lý thuyết tập mờ (fuzzy set theory — do Zadeh đề xuất vào năm 1965) và là tổng quát hoá từ
logic hai trị cô điển Đặc điểm nỗi bật của lý thuyết tập mờ là khả năng diễn
đạt được lượng thông tin không chắc chắn trong suy nghĩ của con người và tính chủ quan theo cách tương đối chính xác Lý thuyết tập mờ đã chứng minh được sức mạnh của nó trong việc giải quyết các thông tin không chắc chăn trong các hệ chuyên gia, hệ điêu khiên và các lĩnh vực khác
Trang 38
Giải pháp chuẩn hoá dữ liệu ngôn ngữ
Một tập mờ con F bao gồm các đối tượng e 7, trong đó Ữ là tập vũ trụ,
có hàm thành viên đặc trưng là ;, với /ø: Ư — [0, L] /œ (1) biểu diễn mức
độ thành viên của phần tử e trong tập mờ F Dưới đây là ví dụ về các
hàm thành viên của tập mờ “tall”, “average” và “short” average tall Membership degree T T T t T T T 140 145 150 155 160 165 170 180 185 190 195 200 Height (cm)
Một vẫn đề cơ bản của mô hình cơ sở đữ liệu mờ là việc xử lý với các
quan hệ tương tự Với mỗi thuộc tính mờ, chúng ta cần xác định miền giá trị
mờ và quan hệ tương tự Quan hệ tương tự là một quan hệ mờ mà nó chỉ ra mức độ mạnh yếu của các quan hệ giữa từng cặp phần tử trong miền giá trị
D, và thoả mãn các điều kiện phản xạ, đối xứng và bắc cầu sau:
Cho x, y,z €D; Ta có:
Tinh phan xa (reflexivity) 44(x, x) = 1
Tính đối xứng (symmetry) /¿(x, y) = /+¿(y, X)
Tính bắc cầu (transitivity) 4,(x, z2) > Max{Min[(%x, y), /u(y, Z2)]} Vy, ED;
Ta thấy rằng quan hệ tương tự là sự tổng quát hoá của quan hệ tương
đương Thật vậy, quan hệ đồng nhất được thay thế bằng quan hệ tương tự được khai báo rõ ràng, quan hệ đồng nhất chính là một trường hợp đặc biệt
Trang 39
của quan hệ tương tự Trong một miền cho trước D,, quan hệ tương tự /⁄(%, y) là ánh xạ của từng cặp phần tử trong miễn giá trị vào đoạn [0, 1] Bang
sau đây là ví dụ về miền và quan hệ tương tự của thuộc tính mờ màu sắc vết thương (colors) mau sac = {d6 sam, dé tuoi, đỏ nhạt, đỏ hồng, hồng, hồng nhạt} mau sac đó |đỏtươi | đỏnhạt | đỏ hong héng sam héng nhat dé sam 1.0 0.8 0.6 0.4 0 0 đỏ tươi 0.8 1.0 0.6 0.4 0 0 đỏ nhạt 06 | 0.6 1.0 0.4 0.2 0.2 đỏ hồng 0.4 0.4 0.4 1.0 0.6 0.4 héng 0 0.2 0.2 0.6 1.0 0.8 hồng nhạt 0 0 0 0.4 0.8 1.0
Độ mờ có thể có ở 3 mức khác nhau trong cơ sở dữ liệu hướng đối tượng mờ Các mức này là mức thuộc tính (attribute level), mức đối tượng/ lớp (object/ class) va mức lớp/ lớp cha (class, superclass) Dưới đây chúng tôi sẽ mô tả độ mờ trong từng mức
Các ma trận tương tự được sử dụng để biểu diễn quan hệ giữa các thuộc
tính mờ Miền giá tri , kí hiệu là đom, là tập các giá trị mà các thuộc tính có thể nhận, mà không cần quan tâm đến lớp mà thuộc tính phụ thuộc Khoảng
giá trị của thuộc tính, kí hiệu là rng, là tập các giá trị cho phép mà một thành
viên của lớp, là một đối tượng, có thể nhận cho một thuộc tính Nói chung thi rng C đom Ví dụ thuộc tính kích thước trên da có miền giá trị là từ 0 đến 40 cm Lớp kích thước vết thương da liễu có khoảng đường kính là từ 0.1 đến 10 cm Như vậy khoảng cho từng thuộc tính của lớp là tập con của miền
Trang 40
Giải pháp chuẩn hoá dữ liệu ngôn ngữ
giá trị mờ Ta kí hiệu khoảng của thuộc tính a; của lớp C là rngc(aj, trong đó
a,c AHr(C) = { an, đ;, , đ„} Chúng ta nhóm các đối tượng giống nhau vào một lớp và thiết lập tính mờ ở các quan hệ đối #ượng/ lớp và lớp/ lớp cha Chúng ta có thé tạo ra công thức cho hàm thành viên của đối tượng ø; trong lớp € với các thuộc tính 4#r(C) Ÿ nghĩa của tính mờ được mở rộng trong
quan hệ của đối tượng với lớp tạo ra đối tượng đó Một đối tượng thuộc về một lớp với một mức độ thuộc Dựa vào độ quan trọng của độ thích hợp và
khoảng giá trị thuộc tính, chúng ta có thể định nghĩa hàm thành viên của đối
tượng ø; trong C như sau:
He(0,)= gLf (RLV (a,,C), INC(ng, (4,)/0,(4;)))}
trong dé RLV(a;, C) la dé thich hop của thuộc tính ø; với lớp C, và INCfứrng.(a/oœ(aj) là mức độ bao gồm của các giá trị thuộc tính của ø; trong khoảng chính thức của z, trong lớp C Mức độ bao gồm xác định độ mở rộng
của tính tương tự giữa giá trị (hoặc tập các giá trị) trong tử số Hàm ƒ biểu
diễn hàm tích hợp với n thuộc tinh trong lớp và ø là liên kết giữa đối ượng
và mức lớp/ lớp cha (các hàm f va g có thể được thừa kế từ lớp cha hoặc
được định nghĩa trong lớp cục bộ) Giá trị RLV(ø, C) có thể do người sử dụng cung cấp hoặc theo một tính toán khác Một vài trường hợp có thể áp dụng tính giá trị của INC(rng.(a)/o,(a))
2 Mức thuộc tính
Ở mức thuộc tính, có nhiều kiểu giá trị thuộc tính không chắc chắn khác nhau Kiểu không chắc chắn quan tâm ban đầu là thông tin sẵn có, nhưng ở dạng mô tả, và được đề cập như là giá trị mờ
Ví dụ: giá trị của thuộc tính kích thước vết thương đa liễu được gọi là