Xây dựng hệ thống giám sát bệnh nhân qua mạng cảm biến không dây

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Tất liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Phạm Công Chi SVTH: Phạm Công Chi GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận MỤC LỤC Trang DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU PHẦN MỞ ĐÀU 10 Lý lựa chọn đề tài 10 Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 11 Phƣơng pháp nghiên cứu 12 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 12 CHƢƠNG CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN 13 1.1 Sinh hóa máu 13 1.2 Nguyên lý phƣơng pháp quang phổ hấp thụ 15 1.2.1 Giới thiệu ánh sáng môi trường 15 1.2.2 Sự hấp thụ ánh sáng 15 1.2.2.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng 15 1.2.2.2 Giải thích theo quan điểm cổ điển 16 1.2.2.3 Định luật Beer-Lambert hấp thụ ánh sáng 16 1.2.2.4 Hệ số hấp thụ 17 1.3 Sử dụng phƣơng pháp thống kê tính sai số quy hồi tuyến tính 18 1.3.1 Giới thiệu 18 1.3.2 Đo đạc sai số 18 1.3.3 Giá trị trung bình 18 1.3.4 Độ lệch chuẩn 19 1.3.5 Phương pháp quy hồi tuyến tính 19 CHƢƠNG CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ 20 2.1 Giới thiệu phƣơng pháp xác định nồng độ 20 2.2 Xác định nồng độ dựa vào Quang phổ kế (Spectrophotomater) 20 2.2.1 Giới thiệu 20 2.2.2 Mối quan hệ nồng độ với độ hấp thụ hệ số truyền qua 20 2.2.3 Tách ánh sáng đơn sắc từ nguồn ánh sáng nhiều thành phần 21 SVTH: Phạm Công Chi GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận 2.2.4 Cách xác định nồng độ 22 2.3 Xác định nồng độ dựa vào điện cực chọn lọc ion 24 2.3.1 Giới thiệu 24 2.3.2 Phương pháp đo 24 2.3.3 Lý thuyết chung 25 2.3.4 Nguyên lý đo 26 CHƢƠNG NGUYÊN LÝ CẤU TẠO THIẾT BỊ XÉT NGHIỆM SINH HÓA 29 3.1 Định nghĩa phân loại thiết bị xét nghiệm sinh hóa 29 3.1.1 Định nghĩa thiết bị xét nghiệm sinh hóa 29 3.1.2 Phân loại thiết bị xét nghiệm sinh hóa 29 3.2 Sơ đồ khối thiết bị xét nghiệm sinh hóa 31 3.2.1 Buồng đo 31 3.2.2 Hệ thống bơm hút 32 3.2.3 Hệ thống quang 32 3.2.4 Hệ thống điều khiển xử lý kết 34 3.2.5 Máy in, hình LCD bàn phím 34 3.2.6 Khối nguồn 34 3.3 Các phƣơng pháp đo dùng thiết bị xét nghiệm sinh hóa 34 3.3.1 Phương pháp đo điểm cuối (End-point) 34 3.3.2 Phương pháp đo hai điểm (Two-point) 35 3.3.3 Phương pháp đo động học (Kinetic) 36 CHƢƠNG GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THIẾT BỊ XÉT NGHIỆM SINH HÓA ADVIA1650 37 4.1 Giới thiệu 37 4.2 Mặt (Top view) 38 4.2.1 Khay mẫu (Sample tray) 38 4.2.2 Kim hút pha loãng mẫu (Dilution probe: DPP) 39 4.2.3 Bộ trộn khay pha loãng (Dilution Mixer: DMIX) 39 4.2.4 Khay pha loãng (Dilution tray: DTT) 40 4.2.5 Hệ thống bơm rửa khay pha loãng (Dilution washer: DWUD) 40 SVTH: Phạm Công Chi GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận 4.2.6 Kim hút mẫu (Sample probe: SPP) 40 4.2.7 Hệ thống bơm rửa khay phản ứng (Reaction tray washer: WUD) 41 4.2.8 Khay phản ứng (Reaction tray: RRV) 42 4.2.9 Hệ thống trộn khay phản ứng (Reaction mixer (MIXR1) reaction mixer (MIXR2)) 42 4.2.10 Bộ kim hút thuốc thử (Reagent probe Reagent probe 2) 43 4.2.11 Khay thuốc thử (RTT1) khay thuốc thử (RTT2) 44 4.2.12 Buồng đo quang phổ (Spectrophotometer) 44 4.3 Mặt trƣớc (Front view) 45 4.3.1 Khoang điện cực chọn lọc 45 4.3.2 Khoang chứa bơm dung dịch đệm dùng cho điện cực chọn lọc 46 4.3.3 Các bơm nằm ngang 46 4.3.4 Các bơm thẳng đứng 47 4.3.5 Đèn thị công tắc thay đổi trạng thái hệ thống 47 4.4 Mặt sau (Rear view) 47 4.5 Các thành phần điện cực chọn lọc 48 4.5.1 Vị trí bơm đệm dung dịch đệm 49 4.5.2 Vị trí dung dịch tham chiếu 49 4.5.3 Vị trí bơm nhu động 49 4.5.4 Các phân bơm đệm 50 4.5.5 Điện cực chọn lọc O-rings 50 4.6 Trạm làm việc (Workstation) 50 4.7 Hệ thống truyền tải máu 51 4.7.1 Các phận băng truyền Rack handler 51 4.7.2 Các phận băng truyền Universal Rack handler 51 4.8 Quá trình đo độ hấp thụ quang phổ kế 51 4.9 Quá trình phân tích sử dụng điện cực chọn lọc ion 53 4.10 Quá trình định chuẩn 53 4.10.1 Quá trình định chuẩn cho điện cực chọn lọc 53 4.10.2 Quá trình định chuẩn hệ thống phân tích quang phổ 54 CHƢƠNG CHƢƠNG TRÌNH SO SÁNH LIÊN KHOA SVTH: Phạm Công Chi 56 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận XÉT NGHIỆM 5.1 Giới thiệu chƣơng trình 56 5.1.1 Sự đời chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm 56 5.1.2 Mục đích chương trình 57 5.1.3 Nguyên tắc thực 58 5.1.4 Các bước thực 58 5.1.5 Đối tượng tham gia nội dung thực chương trình 58 5.2 Phƣơng pháp xử lý số liệu chƣơng trình 59 5.2.1 Giới thiệu chung 59 5.2.2 Phương pháp Robust statistic 59 5.2.2.1 Trung vị Mm 59 5.2.2.2 Độ rộng phần tư Q 60 5.2.2.3 Độ rộng phần tư chuẩn hóa Q 60 5.2.2.4 Số lạc Z (Z-score) 60 5.2.3 Hàm xử lý Excel 60 5.3 Hƣớng dẫn quy trình pha xét nghiệm số sinh hóa 60 5.4 Kết thực chƣơng trình 61 5.4.1 Phương pháp phân tích số liệu tiêu chí đánh giá 61 5.4.2 Kết so sánh Năm 2011 62 5.4.3 Kết so sánh Năm 2012 64 5.4.4 Kết so sánh Năm 2013 67 5.4.5 So sánh theo tỷ lệ kết chấp nhận (Z-score ≤ 2) 70 5.4.6 Phân tích chi tiết tỷ lệ kết không chấp nhận (Z-score ≥ 3) 71 5.5 So sánh kết theo loại máy xét nghiệm sinh hóa 72 BÀN LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 KẾT LUẬN 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 SVTH: Phạm Công Chi GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Hiện tượng hấp thụ ánh sáng 15 Hình 1.2 Quang phổ hấp thụ 17 Hình 1.3 Quang phổ hấp thụ áp suất cao 17 Hình 2.1 Ánh sáng truyền qua dung dịch 20 Hình 2.2 Phổ ánh sáng nhìn thấy 22 Hình 2.3 Xây dựng đường cong chuẩn Methylene Blue 23 Hình 2.4 Cấu tạo điện cực chọn lọc ion 25 Hình 3.1 Sơ đồ khối thiết bị xét nghiệm sinh hóa 31 Hình 3.2 Cấu tạo hệ thống quang máy xét nghiệm sinh hóa 32 Hình 3.3 Cấu tạo loại kính lọc màu 33 Hình 3.4 Đồ thị mô tả phương pháp đo điểm cuối 35 Hình 3.5 Đồ thị mô tả phương pháp đo hai điểm 35 Hình 3.6 Đồ thị mô tả phương pháp đo động học 36 Hình 4.1 Hệ thống xét nghiệm sinh hóa tự động ADVIA 1650 37 Hình 4.2 Biểu diễn cấu tạo phía hệ thống 38 Hình 4.3 Khay mẫu 38 Hình 4.4 Khay pha loãng trộn 39 Hình 4.5 Hệ thống bơm rửa khay pha loãng 40 Hình 4.6 Kim hút mẫu (Sample probe) 41 Hình 4.7 Hệ thống bơm rửa khay phản ứng 41 Hình 4.8 Khay phản ứng (RRV) 42 Hình 4.9 Bộ trộn MIXR1, MIXR2 bể rửa kim hút 43 Hình 4.10 Kim hút thuốc thử RPP1, RPP2 bể rửa kim hút 43 Hình 4.11 Khay thuốc thử RTT1 RTT2 44 Hình 4.12 Mặt trước (Front view) 45 Hình 4.13 Khoang chứa điện cực chọn lọc 46 SVTH: Phạm Công Chi GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Hình 4.14 Khoang chứa bơm dung dịch đệm 46 Hình 4.15 Các bơm nằm ngang 46 Hình 4.16 Các bơm thẳng đứng 47 Hình 4.17 Đèn thị công tắc thay đổi trạng thái hệ thống 47 Hình 4.18 Mặt sau (Rear view) 47 Hình 4.19 Sơ đồ hoạt động hệ thống điện cực chọn lọc 48 Hình 4.20 Vị trí bơm đệm dung dịch đệm 49 Hình 4.21 Vị trí dung dịch tham chiếu 49 Hình 4.22 Bơm nhu động 49 Hình 4.23 Các phận bơm đệm 50 Hình 4.24 Điện cực chọn lọc O-rings 50 Hình 4.25 Mặt trước Workstation mặt sau PC 50 Hình 4.26 Hệ thống băng truyền Rack handler 51 Hình 4.27 Hệ thống băng truyền Universal Rack handler 51 Hình 4.28 Các phận mặt 52 Hình 5.1 Biểu đồ phân loại khoa/ phòng theo Z-score ≤ năm 2011 70 Hình 5.2 Biểu đồ phân loại khoa/ phòng theo Z-score ≤ năm 2012 70 Hình 5.3 Biểu đồ phân loại khoa/ phòng theo Z-score ≤ năm 2013 71 Hình 5.4 Biểu đồ phân tích tỷ lệ kết không chấp nhận 72 Hình 5.5 Biểu đồ so sánh giá trị Z-score trung bình loại máy xét nghiệm 76 SVTH: Phạm Công Chi GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Các số bình thường máu 14 Bảng 2.1 Bước sóng ánh sáng nhìn thấy 21 Bảng 2.2 Độ hấp thụ đo Methylene Blue bước sóng 490 nm 23 Bảng 5.1 So sánh kết xét nghiệm sinh hóa năm 2011 62 Bảng 5.2 So sánh theo tỷ lệ phần trăm kết xét nghiệm năm 2011 63 Bảng 5.3 So sánh kết xét nghiệm sinh hóa năm 2012 65 Bảng 5.4 So sánh theo tỷ lệ phần trăm kết xét nghiệm năm 2012 66 Bảng 5.5 So sánh kết xét nghiệm sinh hóa năm 2013 68 Bảng 5.6 So sánh theo tỷ lệ phần trăm kết xét nghiệm năm 2013 69 Bảng 5.7 Phân loại khoa/ phòng theo tỷ lệ Z-score ≤ 70 Bảng 5.8 Phân loại khoa/ phòng theo tỷ lệ Z-score ≥ 71 Bảng 5.9 So sánh kết xét nghiệm theo loại máy 73 Bảng 5.10 So sánh tỷ lệ loại kết xét nghiệm theo loại máy 74 Bảng 5.11 So sánh Z-score trung bình loại máy 75 SVTH: Phạm Công Chi GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận LỜI NÓI ĐẦU Thiết bị xét nghiệm loại trang bị y tế thiếu sở y tế Nhờ có thiết bị xét nghiệm, xét nghiệm cận lâm sàng dễ dàng thực hiện, qua giúp cho bác sỹ chẩn đoán điều trị bệnh cho bệnh nhân Do yêu cầu kết xét nghiệm cần phải thật xác, có độ tin cậy cao độ lặp lại nên thiết bị xét nghiệm chế tạo với độ xác độ nhạy cao Bởi thiết bị xét nghiệm thường phức tạp bắt buộc phải tuân thủ theo quy trình vận hành sử dụng chi tiết chặt chẽ Bên cạnh mặt kỹ thuật, thiết bị loại yêu cầu phải bào trì, bảo dưỡng thay phụ kiện tiêu hao theo khuyến cáo từ nhà sản xuất Tóm lại, thiết bị xét nghiệm kiểm soát chất lượng chặt chẽ Với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu sâu thiết bị xét nghiệm lựa chọn đề tài Nghiên cứu Thiết bị xét nghiệm Nhưng thiết bị xét nghiệm nhóm máy, bao gồm nhiều loại máy khác nhau, nên để phù hợp với luận văn thạc sỹ, lựa chọn máy xét nghiệm sinh hóa đối tượng nghiên cứu đề tài, loại máy điển hình nhóm thiết bị xét nghiệm Ngoài ra, đề tài giới thiệu thêm chương trình so sánh liên khoa xét nghiệm để kiểm soát chất lượng thiết bị xét nghiệm Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới GS.TS Nguyễn Đức Thuận, Thầy, Cô giáo Bộ môn Công nghệ điện tử Kỹ thuật y sinh - Viện Điện tử Viễn thông Thầy, Cô giáo tham gia giảng dạy thời gian học nghiên cứu đề tài tạo điều kiện tốt cho trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn Xin cảm ơn đồng nghiệp ngành trang thiết bị y tế gia đình, bạn bè khuyến khích, động viên, giúp đỡ thời gian học tập công tác vừa qua SVTH: Phạm Công Chi GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Các xét nghiệm cận lâm sàng xét nghiệm sinh hóa máu, đếm tế bào máu, xét nghiệm miễn dịch, … định thiếu định bác sỹ Trên sở phân tích số xét nghiệm kết hợp với kết chẩn đoán hình ảnh, bác sỹ tìm nguyên nhân bệnh gây bệnh đưa phác đồ chuẩn để điều trị Trước đây, khoa học kỹ thuật chưa phát triển, đặc biệt kỹ thuật điện tử tin học, để làm xét nghiệm này, kỹ thuật viên phải thực cách thủ công sở theo dõi, quan sát phản ứng hóa học xảy ra, sử dụng kính hiển vi để đếm tế bào máu Ngày công việc thực thiết bị đại, công nghệ cao mang lại hiệu lớn chẩn đoán điều trị bệnh cho người Chẳng hạn Thiết bị xét nghiệm sinh hóa dùng để định lượng chất có huyết máu, gọi tắt sinh hóa máu Thiết bị xét nghiệm huyết học dùng để đếm loại tế bào có máu Thiết bị xét nghiệm điện giải dùng để định lượng ion có máu… Một vấn đề đặt độ tin cậy xét nghiệm thực thiết bị Như ta biết nồng độ chất có máu mà có giá trị chẩn đoán nhỏ, cỡ mmol micro lít, đòi hỏi thiết bị xét nghiệm nói chung, thiết bị xét nghiệm sinh hóa nói riêng cần có độ xác độ nhạy cao yêu cầu chặt chẽ quy trình sử dụng Tuy nhiên, cho dù thiết bị có độ xác cao đến mức sau thời gian sử dụng gây sai số định Bởi vậy, việc định kỳ kiểm tra, bảo trì, bảo dưỡng hiệu chuẩn lại thiết bị cần thiết Trong đa số loại thiết bị có chu kỳ kiểm tra dài (3 tháng, tháng 12 tháng) thiết bị xét nghiệm việc kiểm tra hiệu chuẩn phải thực hàng ngày, hàng tuần, chí với thiết bị xét nghiệm điện giải công việc kiểm tra thực hàng Theo quy SVTH: Phạm Công Chi 10 GVHD: GS.TS Nguyễn Đức Thuận Bảng 5.5 So sánh kết xét nghiệm sinh hóa năm 2013 TT Đơn vị 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 DV2 DV3 DV4 DV5 DV6 DV7 DV8 DV9 DV10 DV11 DV12 DV13 DV14 DV15 DV16 DV17 DV18 DV19 DV20 DV21 DV22 DV23 DV24 DV25 DV26 DV27 DV28 DV29 DV30 DV31 Số kết Model máy xét nghiệm chấp sinh hóa tham gia chƣơng trình nhận Năm 2013 (|Z| ≤2) Reflotron HITACHI 917 TC84 AU 400 ProS Saturno 300 AE-3000 HITACHI 902 HITACHI 917 HITACHI 902 HITACHI 917 HITACHI 911 Au 400 HITACHI 902 AU 400 HITACHI 902 Cobas C111 HITACHI 902 HITACHI 917 AU 480 Chemix - 180 HITACHI 911 HITACHI 704 AU400 AU400 AU480 Architech 16200 AU 480 AU640 Beckman Coulter 400 Tổng cộng: SVTH: Phạm Công Chi 10 10 19 19 16 19 19 11 20 16 13 18 20 20 16 19 19 18 16 16 19 20 18 20 17 18 20 20 503 68 Số kết Số kết chấp nhận, không cần lƣu ý chấp nhận (2