551 Đánh giá hiệu quả của mô hình MDFA của tác giả xây dựng so với các phần
5.5.2Một số tuỳ chỉnh của mô hình đề xuất
Mô hình thu nhận, chuẩn hoá, phân tích v lƣu trữ dữ liệu điện tim loạn nhịp dạng véc tơ RR tại Việt Nam là giải pháp tổng thế đối với bệnh viện đã có sẵn hệ thống mạng v có đủ các khối thành phần cho phép thu nhận dữ liệu điện tim. Tuy nhiên, trong thực tế khảo sát ở Việt Nam, có khá nhiều nhu cầu sử dụng đặc trƣng của riêng theo thói quen của bác sĩ v điều kiện về cơ sở vật chất của bệnh viện. Mô hình đề xuất này có thể đƣợc cấu hình phù hợp với cá yêu cầu trong thực tế nhƣ:
132
1. Tích hợp một hoặc một số đầu vào nhất định: Trong trƣờng hợp cơ sở y
tế chỉ có 1 vài thiết bị thu nhận tín hiệu điện tim thì các module từ 1 đến 5 đƣợc thể hiện ở dạng tuỳ chọn. Thậm chí máy tính tổng hợp dữ liệu ở module 6 cũng có thể đƣợc sử dụng chung với các máy tính của các module từ 1 đến 5 Điều này sẽ giúp tiết kiệm không gian của bệnh viện cũng nhƣ thống nhất về dữ liệu thu nhận.
2. Hỗ trợ nhập dữ liệu điện tim từ xa qua mạng bệnh viện hoặc mạng internet: Đối với các bệnh viện có hỗ trợ hệ thống mạng ổn định tốc độ
cao thì đội ngũ bác sĩ, k thuật viên có thể thu nhận dữ liệu từ mạng bệnh viện hoặc qua môi trƣờng internet. Quá trình trao đổi dữ liệu này có thể là một chiều hoặc hai chiều, hỗ trợ thu nhận dữ liệu từ bên ngoài hệ thống vào bệnh viện hoặc trả kết quả từ bệnh viện tới các đơn vị khác hoặc cho bệnh nhân qua môi trƣờng internet. Tuỳ chọn này tiềm ẩn nhiều rủi ro về an toàn thông tin và các chính sách y tế, do đó các cơ sở y tế cần đƣợc tƣ vấn k khi thực hiện.
3. Mô hình chay với máy tính duy nhất cho cả quá trình thu nhận, xử lý và lưu trữ: Tuỳ chọn n y đƣợc áp dụng cho mô hình cơ sở y tế quy mô
nhỏ nhƣ phòng khám hoặc phòng chức năng chuy n biệt Khi đó các module từ 1 đến 7 đƣợc tích hợp vào thành một module duy nhất với 1 máy tính cấu hình đủ mạnh. Máy tính này làm các nhiệm vụ kết nối với thiết bị để đọc dữ liệu, tổng hợp và chuẩn hoá dữ liệu, phân tách phức hợp QRS để tạo véc tơ RR, thực hiện phân tích MDFA và xuất kết quả ra máy in. Mô hình này nhỏ gọn những cũng có nhiều hạn chế về khả năng xử lý thông tin và mức độ dự phòng sự cố đối với dữ liệu.
4. Hỗ trợ xuất dữ liệu tính toán trên một máy tính cấu hình yếu hoặc dữ liệu báo cáo qua mạng internet: Tuỳ chọn n y cho phép các cơ sở y tế
cùng đội ngũ bác sĩ có thể chia sẻ các kết quả MDFA đã tính toán của bệnh nhân đến một phòng chức năng khác ở trong hoặc ngoài bệnh viện. Máy tính đọc và xem kết quả không yêu cầu cấu hình cao và chỉ cần đạt tiêu chuẩn máy tính văn phòng bình thƣờng Điều quan trọng cần lƣu ý trong trƣờng hợp này là tính pháp lý của việc chia sẻ dữ liệu và mức độ an toàn thông tin bệnh nhân.
5. Tương thích với các phần mềm chuyên dụng khác: Quá trình kết nối với
các module từ 1 đến 5 đòi hỏi module 6 phải thực sự đồng bộ v tƣơng thích với các module từ 1 đến 5 Để tƣơng thích đƣợc thì phải thực hiện kết nối thông qua phần mềm của hãng cung cấp thiết bị hoặc thông qua chuẩn quốc tế nhƣ HL7 về chia sẽ thông tin, giao thức kết nối dữ liệu. Tuỳ chọn này sẽ đƣợc cấu hình tuỳ theo điều kiện cụ thể của các cơ sở y tế cũng nhƣ sự hỗ trợ của các nhà cung cấp thiết bị.
133
6. Tích hợp với các phần mềm quản lý thông tin bệnh viện và trả kết quả online cho bệnh nhân: Quá trình n y đòi hỏi module 6, module 7 phải có tính mở rộng, có thể phát triển để kết nối sâu với hệ thống mạng bệnh viện nhƣ HIS,LIS,RIS,PACS nhằm trao đổi thông tin bệnh nhân cũng nhƣ các kết quả tính toán.
KẾT LUẬN CHƢƠNG 5
Trong Chƣơng 5 tác giả đã trình b y mô hình thu nhận, chuẩn hoá, phân tích
và lưu trữ dữ liệu điện tim loạn nhịp dạng véc tơ RR tại Việt Nam bao gồm 8 module, một phần mềm xử lý và 6 biến thể tuỳ chọn khác nhau. Mô hình này khắc phục các khó khăn về thu nhận, chuẩn hoá, tổng hợp phân tích v lƣu trữ dữ liệu điện tim của bệnh nhân.
Các mô hình thu nhận và xử lý tín hiệu điện tim trên thế giới đã đƣợc chuẩn hoá th nh các quy định và tiêu chuẩn chung Chúng quy đinh rất cụ thể các lựa chọn khác nhau về quá trình thu nhận tín hiệu, phƣơng pháp hiển thị, phân tích lƣu trữ dữ liệu Trong đó dạng chuẩn véc tơ RR của tín hiệu loạn nhịp tim l cơ bản nhƣng rất quan trọng khi phản ảnh đƣợc các thông số sóng về bệnh nhân. Véc tơ RR cho phép lƣu trữ trong thời gian dài và phù hợp với khả năng đáp ứng của về cơ sở hạ tầng cũng nhƣ trang thiết bị của Việt Nam. Các mô hình thu nhận, xử lý v lƣu trữ tín hiệu điện tim loạn nhịp hiện nay tại Việt Nam cũng nhƣ tr n thế giới đều có những đặc điểm ri ng nhƣng còn hạn chế về khả năng mở rộng kết nối với hệ thống thông tin bệnh viện v lƣu trữ dữ liệu.
Tác giả đề xuất xây dựng mô hình tổng hợp cho phép thực hiện kết nối thu nhận với 5 dạng đầu vào khác nhau và với dữ liệu từ mạng bệnh viện hoặc Internet. Các đề xuất về quy trình cũng nhƣ giải thuật thực hiện tổng hợp dữ liệu điện tim, trích chọn dữ liệu sóng điện tim, phân tích phức hợp QRS, chuẩn hoá dữ liệu điện tim từ nhiều nguồn khác nhau về dạng véc tơ RR, phân tích tín hiệu điện tim dƣới dạng véc tơ RR bằng phƣơng pháp MDFA do tác giả đề xuất ở Chƣơng 4, in ấn các kết quả v lƣu trữ vào mạng bệnh viện.
Phần mềm tính toán xử lý tự động dữ liệu điện tim loạn nhịp cho phép xử lý tự động chuỗi tín hiệu điện tim đầu vào ở một số định dạng khác nhau, sau đó vẽ các biểu đồ véc tơ và cũng nhƣ tƣơng quan giữa hai thông số này. Dữ liệu phân tích về và sẽ l cơ sở giúp cho bác sĩ v k thuật viên có thể loại bỏ nhanh các khoảng véc tơ RR ít li n quan đến loạn nhịp tim và tập trung v o phân tích đánh giá các vùng loạn nhịp khác. Quá trình tính toán và thử nghiệm với 151 véc tơ RR do
134
tác giả tổng hợp tại Việt Nam cho kết quả khả quan. Từ 75 mẫu véc tơ ổn định, tác giả trích chọn đƣợc 18 trƣờng hợp đặc trƣng v trong số số 16 trƣờng hợp trùng với các nhận xét đánh giá của bác sĩ
Bên cạnh đó, tác giả đƣa ra 6 tuỳ chọn cho mô hình cho phép các cơ sở y tế có thể triển khai mô hình thu nhận, chuẩn hoá, phân tích v lƣu trữ dữ liệu điện tim loạn nhịp dạng véc tơ RR tại Việt Nam một cách linh động và hiệu quả nhất. Các tuỳ chọn này cho phép Tích hợp một hoặc một số đầu vào nhất định, Hỗ trợ nhập dữ liệu điện tim từ xa qua mạng bệnh viện hoặc mạng internet, Thực hiện với máy tính duy nhất cho cả quá trình thu nhận, xử lý v lƣu trữ, Hỗ trợ xuất dữ liệu tính toán trên một máy tính cấu hình yếu hoặc dữ liệu báo cáo qua mạng internet, Tƣơng thích với các phần mềm chuyên dụng khác và Tích hợp với các phần mềm quản lý thông tin bệnh viện và trả kết quả online cho bệnh nhân.
Ng y nay ngƣời ta nói nhiều đến hiệu quả của việc thăm khám v điều trị. Do đó, ngƣời thầy thuốc nên sử dụng tối ƣu các phƣơng tiện cận lâm sàng sao cho vừa có hiệu quả và tối thiểu hoá chi phí. Quá trình ứng dụng Xây dựng mô hình thu nhận,
chuẩn hoá, phân tích và lưu trữ dữ liệu điện tim loạn nhịp dạng véc tơ RR tại Việt Nam sẽ tạo điều kiện nâng cao hiệu quả cho quá trình khám chữa bệnh liên quan đến tim và tiết kiệm tối đa t i nguy n, chi phí
135
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
Luận án đã thực hiện nghiên cứu về phức hợp QRS và véc tơ RR của điện tim nhằm phân tích và xử lý tín hiệu điện tim loạn nhịp theo phƣơng pháp phân tích động tín hiệu động đa trị (MDFA). Luận án đƣợc thực hiện tại cả Việt Nam và M với lƣợng dữ liệu lớn và sự hỗ trợ chuyên sâu của các chuy n gia đến từ M , Nga, Đức v các nƣớc có nền y học phát triển khác. Tác giả thu nhận và tổng hợp dữ liệu từ 4 bệnh viện tại Việt Nam và M , 1 trung tâm nghiên cứu h ng đầu về loạn nhịp tim tại M và 1 tiêu chuẩn quốc tế về dữ liệu điện tim loạn nhịp CAST.
Quá trình thu nhận dữ liệu tại Việt Nam đƣợc thực hiện trên hệ thống Holter tại Viện Tim Mạch Bệnh Viện Bạch Mai, Bệnh Viện Tim Hà Nội, Bệnh Viện Tim Đông Đô với 151 trƣờng hợp điển hình trong số gần 1000 mẫu khảo sát. Tại M , quá trình thu nhận đƣợc thực hiện trên hệ thống theo dõi tín hiệu bệnh nhân thông qua hệ thống BedmasterEX với 30 trƣờng hợp điển hình, trên bộ dữ liệu 1495 bệnh nhân tại phòng thí nghiệm Washington University School of Medicine Heart Rate Variability Laboratory, Division of Cardiology, 13th floor Northwest Tower, 660 S. Euclid Ave. Saint Louis, Missouri 63110 và trên hệ thống CAST với 734 trƣờng hợp điển hình.
Dữ liệu đƣợc chuẩn hoá dữ liệu điện tim từ nhiều nguồn khác nhau về định dạng véc tơ RR đồng nhất. Véc tơ RR n y đƣợc xử lý thông qua phƣơng pháp MDFA để đƣa ra các kết quả tính toán, dự đoán sớm các triệu chứng bệnh lý. Từ đó tác giả tổng hợp, xây dựng và phát triển mô hình thu nhận tổng hợp dữ liệu, phân tích chẩn đoán sớm các bệnh lý tại Việt Nam. Dữ liệu n y đã đƣợc tác giả chia sẻ trên PhysioNet cho các cộng sự và các nhà nghiên cứu tại Việt Nam.
Luận án đề xuất cải thiện phƣơng pháp phân tách phức hợp QRS và véc tơ RR của các tác giả Pan, Hamilton và Tompkins. Tác giả cũng tập trung nghiên cứu phát triển giải thuật MDFA (phân tích khử khuynh hƣớng động tín hiệu động đa trị) nhằm có thể đánh giá đƣợc sự biến đổi tín hiệu điện tim loạn nhịp của bệnh nhân chi tiết và cụ thể theo hai tiêu chí về thời gian 20 phút hoặc theo số lƣợng 1000 nhịp tim. Quá trình đánh giá cho đƣợc số liệu cụ thể, chính xác và còn đƣợc biểu diễn trực quan trên biểu đồ phân bố mức độ loạn nhịp.
Từ cơ sở dữ liệu tổng hợp đƣợc và các cải tiến giải thuật QRS và MDFA, tác giả thực hiện xây dựng mô hình thu nhận, xử lý, phân tích và trợ giúp chẩn đoán sớm các triệu chứng về loạn nhịp tim Mô hình n y đã đƣợc thử nghiệm với 151 bệnh
136
nhân tim mạch tại ba bệnh viện lớn ở Việt Nam đạt độ chính xác 89% những kết quả chẩn đoán sớm.
Các đóng góp chính của luận án nhƣ sau:
KQ1) Nghiên cứu về tín hiệu điện tim loạn nhịp [B i báo 6] v các phƣơng pháp phân tích tín hiệu điện tim loạn nhịp trong các miền thời gian [bài báo 7], miền tần số [Bài báo 3,10] và miền phi tuyến [Bài báo 1, 2, 4,10,16]. Thống nhất chuẩn lƣu trữ dữ liệu điện tim loạn nhịp từ nhiều thiết bị và nhiều nguồn khác nhau, từ đó lựa chọn véc tơ RR làm chuẩn dữ liệu lƣu trữ tín hiệu điện tim loạn nhịp. Tác giả đã thống nhất v lƣu trữ đƣợc 2410 dữ liệu khác nhau của các bệnh nhân tại M và Việt Nam.
KQ2) Đề xuất cải thiện giải thuật phân tách phức hợp QRS tự động thông qua điều chỉnh và th m v o đó các module: Tích hợp các nguồn dữ liệu vào khác nhau; Quy chuẩn các đỉnh tín hiệu; Lựa chọn các phức hợp QRS; Dịch chuyển cửa sổ; Thiết lập ngƣỡng đỉnh Q,R,S; Chuẩn hoá v điều chỉnh các véc tơ [RR] nhằm có thể đƣa ra quy trình tính toán đối với các định dạng dữ liệu điện tim từ nhiều nguồn khác nhau. tạo cơ sở xây dựng véc tơ dữ liệu RR của tín hiệu điện tim với thời gian đo l n đến 72 giờ. Các kết quả n y đã đƣợc công bố tại hội nghị REV2013 [Bài báo 12] và tạp chí quốc tế [Bài báo 11].
KQ3) Đề xuất phát triển giải thuật MDFA để có thể tính toán chi tiết giá trị thông số MDFA cho chuỗi 1000 tín hiệu RR và cho các khoảng thời gian 20 phút. Lựa chọn đƣợc số mẫu cho mỗi khoảng tín hiệu cần đƣợc phân tích, đi kèm với các khuyến nghị về số nhịp RR tối thiểu và tối đa trong mỗi khoảng tín hiệu. Từ đó xây dựng quy trình phân tách tín hiệu điện tim theo các khoảng thời gian 20 phút hoặc 1000 nhịp RR để từ đó xây dựng thuật toán tính toán DFA cho các mẫu tín hiệu thu đƣợc Đồng thời tác giả cũng đƣa đƣợc ra khuyến nghị về thời gian lấy mẫu tín hiệu tối thiểu và số nhịp RR tối thiểu để đảm bảo quá trình tính toán DFA đƣợc hợp lý. Các kết quả n y đã đƣợc trình bày và công bố tại hội nghị REV2013 [Bài báo 12,13,14,15] và một số tạp chí nƣớc ngoài khác.
KQ4) Đề xuất mô hình thu nhận dữ liệu điện tim tại các bệnh viện của Việt Nam bao gồm các tiến trình nhƣ: Thực hiện thu nhận và tổng hợp dữ liệu điện tim từ các nguồn khác nhau, Trích chọn sóng điện tim, Phân tách phức hợp QRS, Thực hiện khử khuynh hƣớng động tín hiệu động đa trị đối với véc tơ RR dữ liệu điện tim loạn. Từ đó thực hiện lƣu trữ và phân tích thông qua các công cụ toán học, hỗ trợ các quá trình nghiên cứu chuyên sâu về điện tim loạn nhịp và nhu cầu khám chữa bệnh của nhân
137
dân. Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng mô hình mạng không dây cho tín hiệu điện tim đƣợc trình bày ở [Bài báo 8, 9, 13].
Hƣớng phát triển tiếp theo của Luận án là cải thiện chất lƣợng phần mềm, ghi nhận thêm các triệu chứng lâm s ng trƣớc điều trị nhằm cải thiện khả năng chẩn đoán sớm các bệnh về tim của hệ thống đối với các bệnh nhân tại Việt Nam, đặc biệt là các bệnh nhi nhỏ tuổi hạn chế về khả năng giao tiếp cũng nhƣ biểu cảm trạng thái cơ thể. Xây dựng phần mềm tự động tính toán và hỗ trợ chẩn đoán sớm các bệnh li n quan đến tim, phục vụ cho đội ngũ y bác sĩ Nâng cấp cơ sở dữ liệu chia sẻ tr n PhysioNet l n dung lƣợng 100GB để có thể chia sẻ dữ liệu theo tiêu chuẩn quốc tế. Xây dựng một máy chủ riêng theo mô hình PhysioNet tại Việt nam để lƣu trữ và phân tích chẩn đoán trực tuyến các tín hiệu y sinh học.
138
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
[1]Hoang ChuDuc, Phyllis K. Stein, and Hung PhamManh, "Effect of Calculation
Algorithm on Heart Rate Variability by Chaos Theory," International Journal of Electronics and Electrical Engineering, Vol. 1, No. 3, pp. 145-148, September 2013. doi: 10.12720/ijeee.1.3.145-148
[2] Hoang ChuDuc, Thuan NguyenDuc, and Trung PhamDinh, "Effect of
Respiration in HRV Analysis using Chaos Theory", Journal of Medical and Bioengineering vol. 2, no. 1, pp.49-51, 2013. doi: 10.12720/jomb.2.1.49-51
[3]Hoang ChuDuc and Thuan NguyenDuc, “Information from graphical analysis
of heart rate variability using chaos theory”, International Journal of Science and Research (IJSR) (Vol.2, No. 1), India Online ISSN: 2319-7064, 2013, 03, Page : 20- 23
[4]Hoang ChuDuc, Thuan NguyenDuc, Hung PhamManh and Dung NguyenViet,
“Detecting congestive heart rate variability failure using pointcaré trend analysis plot”, International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics (IJBBB, ISSN: 2010-3638), 2003, 08
[5]Hoang ChuDuc and Thuan NguyenDuc, “Measurement of Heart Rate
Variability by Methods based on Chaos Theory”, International Journal of Science and Research (IJSR) (Vol.2, No. 3), India Online ISSN: 2319-7064, 2013, 04, Page : 236 – 239
[6]Hoang ChuDuc, Kien NguyenPhan and Dung NguyenViet, “A Review of Heart