Một đề xuất ứng dụng PLM để nâng cao sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu trong quá trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép các bộ phận giả

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Một đề xuất ứng dụng PLM để nâng cao sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu trong quá trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép các bộ phận giả phân tích và đưa ra một giải pháp dựa trên tiếp cận PLM (Quản lý vòng đời sản phẩm) để giải quyết các vấn đề gặp phải. Các giải pháp sau đó được đưa vào phần mềm PLM Audros để minh họa các chức năng của hệ thống.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Một đề xuất ứng dụng PLM để nâng cao sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu trong quá trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép các bộ phận giả

42 Ngô Thanh Nghị, Tào Quang Bảng, Bùi Hệ Thống MỘT ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG PLM ĐỂ NÂNG CAO SỰ HỢP TÁC VÀ CHIA SẺ DỮ LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH ĐIỀU TRỊ BỆNH NHÂN CẦN CẤY GHÉP CÁC BỘ PHẬN GIẢ A PROPOSITION OF APPLYING PLM APPROACH FOR SUPPORTING COLLABORATIONS AND DATA SHARING IN THE TREATMENT PROCESS REQUIRING PROSTHESIS IMPLANTATION Ngô Thanh Nghị 1* , Tào Quang Bảng 1 , Bùi Hệ Thống 2 1 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; * ntnghi@dut.udn.vn 2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Y tế là một lĩnh vực phức tạp và quan trọng, nó cần phải Abstract - Medical sector is one of the complex domains that liên tục được cải tiến và nâng cao chất lượng trong xã hội ngày needs continuous improvement and enhancement of it quality in nay. Nghiên cứu này chỉ ra các vấn đề có liên quan đến sự hợp tác current society. This paper points out the problem in medical field và chia sẻ dữ liệu trong lĩnh vực y tế, tập trung chính vào quá trình relative to collaboration and data sharing, focus on the patient điều trị bệnh nhân cần cấy ghép các bộ phận giả (prosthesis). Quá treatment process requiring prosthesis implantation. This treatment trình này gồm rất nhiều thành phần tham gia, cả trong lĩnh vực y tế process includes many stakeholders in both medical domain (y tá, các bác sĩ chụp X quang, bác sĩ phẫu thuật…) và lĩnh vực kỹ (nurse, radiologist, medical doctor, surgeon…) and engineering thuật (các kỹ sư thiết kế bộ phận giả, nhà sản xuất…). Bài báo này domain (design engineer, producer…). The research analyzes and phân tích và đưa ra một giải pháp dựa trên tiếp cận PLM (Quản lý describes a solution based on PLM (Product Lifecycle vòng đời sản phẩm) để giải quyết các vấn đề gặp phải. Các giải Management) approach to solve the problems in the treatment pháp sau đó được đưa vào phần mềm PLM Audros để minh họa process. Then all solutions will be implemented into Audros PLM các chức năng của hệ thống. software to demonstrate the functions of system. Từ khóa - PLM; chia sẻ dữ liệu; hợp tác; quá trình điều trị; Audros Key words - Product Lifecycle Management (PLM); data sharing; collaboration; treatment process; Audros 1. Giới thiệu [1]. Hình ảnh sau khi chụp sẽ được phân tích bởi bác sĩ và Hiện nay, lĩnh vực y tế rất được chú trọng, đặc biệt khi đưa ra các hướng điều trị tiếp theo. Nếu cần cấy ghép lên chất lượng cuộc sống của con người ngày càng nâng cao. người bệnh nhân thì việc thiết kế và chế tạo bộ phận giả Nhìn chung, lĩnh vực y tế có thể được chia làm 4 nhóm phù hợp sẽ được tiến hành bởi các kỹ sư thiết kế và nhà sản chính: Khám bệnh, điều trị, chăm sóc sức khỏe và cấp xuất bên ngoài. Việc chế tạo này có thể sử dụng một vài thuốc. Trong giới hạn nghiên cứu này chỉ tập trung vào lĩnh công nghệ như: Đúc, gia công trên máy CNC, công nghệ vực điều trị cần phẫu thuật cấy ghép các bộ phận giả in 3D [2, 3]. Trước khi tiến hành cấy ghép, nó phải được (prosthesis) vào bệnh nhân. kiểm tra bởi bác sĩ phẫu thuật, việc kiểm tra này đảm bảo sự thành công của toàn bộ quá trình điều trị [4]. Nếu mọi Quá trình điều trị bệnh nhân cần phẫu thuật cấy ghép thông số được đáp ứng, quá trình cấy ghép sẽ được tiến bộ phận giả là một quá trình phức tạp, gồm rất nhiều gia i hành bởi bác sĩ phẫu thuật. Giai đoạn cuối cùng của quá đoạn và nhiều thành phần tham gia. Quá trình điều trị này trình điều trị là hồi sức và phục hồi chức năng. có thể được tóm tắt như trên Hình 1. 2. Những hạn chế và phương pháp đề xuất 2.1. Những hạn chế trong quá trình điều trị Độ chính xác và thời gian hoàn thành của mỗi công đoạn ảnh hưởng rất lớn đến sự thành công của toàn bộ quá trình điều trị. Một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đó là sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu của các thành phần tham gia. Tuy nhiên, hiện chưa có giải pháp tối ưu để thực hiện sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu này. Ngày nay, chủ yếu sử dụng mạng nội bộ ad-hoc, e-mail hoặc các phương tiện thông tin liên lạc để giải quyết. Việc này hay dẫn đến lỗi và chậm trong quá trình xử lý dữ liệu và kết nối giữa các bên [5]. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Hình 1. Quá trình điều trị bệnh nhân Từ những hạn chế đưa ra ở Mục 2.1, bài báo này đưa ra Sau khi tiến hành một số kiểm tra bệnh nhân ban đầu một giải pháp giải quyết vấn đề dựa trên tiếp cận PLM bởi bác sĩ tổng quát, bệnh nhân sẽ được chỉ định chụp CT (Product Lifecycle Management). Tất cả các dữ liệu, thông hoặc MRI tùy thuộc vào loại bệnh để dễ dàng chẩn đoán
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 18, NO. 5.1, 2020 43 Hình 2. Giải pháp dựa trên tiếp cận PLM tin được đưa vào một Hub PLM như trên Hình 2. Với giải 3. Quan hệ giữa các vòng đời sản phẩm pháp này, các thành phần tham gia có thể truy cập được tất cả các giai đoạn trong quá trình điều trị. Họ có thể đưa ra các nhận xét, góp ý, điều chỉnh đồng thời có thể nắm bắt được tiến độ của toàn bộ quá trình điều trị bệnh nhân. Từ đó có thể cải thiện được sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu, nâng cao độ chính xác và rút ngắn thời gian hoàn thành của toàn bộ quá trình điều trị. 2.3. Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) Vòng đời sản phẩm bao gồm 3 pha [6]: Giai đoạn bắt đầu (BOL) bao gồm giai đoạn lên ý tưởng, thiết kế, chế tạo sản phẩm; Giai đoạn giữa (MOL) bao gồm phân phối, lắp đặt, bảo trì sản phẩm; Giai đoạn cuối (EOL) gồm quá trình loại bỏ, hủy và tái chế như được thể hiện trên Hình 3. Hình 3. Ba pha của vòng đời sản phẩm Thuật ngữ PLM được chấp nhận rộng rãi và có nhiều định nghĩa khác nhau phụ thuộc vào quan điểm của mỗi tác giả. Một trong những khái niệm phổ biến, PLM là một tiếp Hình 4. Các liên kết giữa vòng đời bệnh và vòng đời prosthesis cận tích hợp, quản lý tất cả các dữ liệu, thông tin của sản Từ quá trình điều trị bệnh nhân ở Hình 1, ta có thể nhận phẩm, các quá trình kỹ thuật và các ứng dụng có liên quan ra 2 vòng đời riêng biệt: Vòng đời bệnh (disease lifecycle) xuyên suốt toàn bộ các giai đoạn của vòng đời sản phẩm từ và vòng đời prosthesis. Mỗi vòng đời gồm nhiều giai đoạn lúc bắt đầu đến lúc kết thúc [7, 8]. khác nhau tạo thành một vòng kín. Các giai đoạn của vòng
44 Ngô Thanh Nghị, Tào Quang Bảng, Bùi Hệ Thống đời này có liên quan với giai đoạn của vòng đời kia. Mối • ModelShape: Tạo ra các lớp, thuộc tính và quan hệ liên hệ này được minh họa bằng 6 liên kết từ L1 đến L6 giữa chúng, tạo tài khoản, vai trò và quyền truy cập như trên Hình 4. Các liên kết này thể hiện có sự hợp tác, cho mỗi thành viên tham gia. chia sẻ và trao đổi dữ liệu giữa các giai đoạn liên quan. • View designer: Thiết kế giao diện của các lớp theo Để hiểu rõ hơn bản chất của các liên kết này, chúng sẽ các thuộc tính đã được tạo ra. được phân tích chi tiết theo 5 thành phần khác nhau bao • SE manager: Tạo ra các lifecycle, quản lý các thư gồm: Các bên tham gia, thông tin trao đổi, quá trình liên mục và tập tin. quan, các yêu cầu và công cụ sử dụng như trên Hình 5. • Audros Applet: Xây dựng các workflow, hệ thống sẽ hoạt động theo các workflow này. • AWS creation: Các thành phần tham gia có thể nhập dữ liệu, thông tin thông qua module này. Các chức năng chính của hệ thống được tóm tắt bằng biểu đồ Use case như trên Hình 6. Cơ bản được phân thành 4 nhóm chính: • Cập nhật và truy xuất dữ liệu bệnh nhân; • Cập nhật và truy xuất dữ liệu của prosthesis; • Hỗ trợ các quyết định; • Quản lý các thông báo. Hình 5. Các thành phần chính trong quá trình điều trị Sự phân tích các liên kết giữa vòng đời bệnh và vòng đời prosthesis là rất quan trọng để hiểu được bản chất của sự hợp tác và trao đổi dữ liệu giữa các thành phần tham gia và giữa các công cụ được sử dụng trong quá trình điều trị bệnh nhân. Như trong liên kết đầu tiên L1, sau khi các bác sĩ phân tích, kiểm tra và chẩn đoán bệnh dựa trên các dữ liệu y tế, họ sẽ quyết định rằng bệnh nhân có cần prosthesis cho quá trình điều trị hay không. Quyết định này sẽ được gởi đến kỹ sư thiết kế, họ sẽ phân tích dữ liệu y tế và thiết kế prosthesis cho bệnh nhân. Liên kết L1 minh họa sự hợp tác giữa bác sĩ tổng quát và kỹ sư thiết kế. Nó được phân tích chi tiết ra 5 thành phần như sau: • Các bên tham gia : Bác sĩ tổng quát, kỹ sư thiết kế, chuyên gia về prosthesis; • Thông tin trao đổi: Quyết định điều trị; • Quá trình liên quan: Quá trình chẩn đoán, quá trình thiết kế; • Các yêu cầu: Các đặc tính của prosthesis; Hình 6. Biểu đồ Use case • Công cụ sử dụng: Mail, doc manager, phần mềm Mỗi Use-case sẽ được mô tả chi tiết trong biểu đồ tuần phân tích hình ảnh y tế. tự (UML sequence diagram), như trên Hình 7 thể hiện vai Tương tự cho những liên kết khác, từ đó ta có thể hiểu trò của “Design engineer” từ lúc bắt đầu đến khi kết thúc chi tiết hơn các liên kết L1 đến L6 đại diện cho các mối quá trình thiết kế. Nó cho thấy, sự hợp tác thông qua PLM quan hệ giữa vòng đời bệnh và vòng đời prosthesis. Trong giữa kỹ sư thiết kế, các chuyên gia và nhà sản xuất phần tiếp theo, các đề xuất dựa trên PLM sẽ được đưa vào prosthesis. phần mềm PLM Audros để kiểm tra các kết quả đạt được. Sau khi nhận được thông báo, kỹ sư thiết kế sẽ đăng nhập vào hệ thống PLM với tài khoản cho trước để tạo ra 4. Sử dụng phần mềm PLM để minh họa và kiểm tra một đối tượng “prosthesis” như trên Hình 8. Họ sẽ chuyển kết quả các hình ảnh y tế sang định dạng STL để dễ dàng chỉnh sửa Nghiên cứu này sử dụng phần mềm PLM Audros để và thiết kế trên các phần mềm CAD. Việc thiết kế phải dựa kiểm tra các kết quả. Đây là một phần mềm phổ biến trên theo các yêu cầu của bác sĩ và đặc điểm riêng của từng bệnh thị trường, nó có những module cần thiết đáp ứng các yêu nhân. Bản thiết kế sẽ được đưa vào hệ thống PLM như trên cầu của hệ thống: Thiết lập sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu Hình 9, cuối cùng hệ thống sẽ thông báo cho bác sỹ phẫu giữa các thành phần tham gia, tái sử dụng tài nguyên, theo thuật và các chuyên gia. Nếu các thông số được đáp ứng dõi lịch sử thay đổi của sản phẩm … Một số module chức thì thông báo sẽ được gởi đến nhà sản xuất để chuẩn bị các năng chính như sau: bước tiếp theo.
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 18, NO. 5.1, 2020 45 Hình 7. Từ quá trình thiết kế đến chế tạo prosthesis của các thành phần tham gia, góp phần rút ngắn thời gian và nâng ca o độ chính xác của toàn bộ quá trình điều trị. Lời cảm ơn: Bài báo này được tài trợ bởi Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng với đề tài có mã số T2019- 02-04. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A. L. Jardini, M. A. Larosa, R. M. Filho, C. A. D. C. Zavaglia, L. F. Bernardes, C. S. Lambert, et al., "Cranial reconstruction: 3D Hình 8. Giao diện PLM của đối tượng “Prosthesis” biomodel and custom-built implant created using additive manufacturing”, Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery, vol. 42, 2014, pp. 1877-1884. [2] A. Azari and S. Nikzad, "The evolution of rapid prototyping in dentistry: a review”, Rapid Prototyping Journal, vol. 15, 2009, pp. 216-225. [3] K. Subburaj, C. Nair, S. Rajesh, S. Meshram, and B. Ravi, "Rapid development of auricular prosthesis using CAD and rapid prototyping technologies”, International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, vol. 36, 2007, pp. 938-943. [4] N. Tukuru, S. M. Ahmed, and S. Badami, "Rapid prototype technique in medical field”, Research J. Pharm. and Tech, 2008. Hình 9. Đính kèm file CAD 3D trong Audros [5] R. Bibb, D. Eggbeer, and A. Paterson, "5 - Case Studies”, in Medical Modelling (Second Edition), R. Bibb and D. E. Paterson, Eds., ed Oxford: Woodhead Publishing, 2015, pp. 99-472. 5. Kết luận [6] D. Kiritsis, A. Bufardi, and P. Xirouchakis, "Research issues on Nghiên cứu đã chỉ ra được những hạn chế còn tồn đọng product lifecycle management and information tracking using smart trong quá trình điều trị bệnh nhân cần cấy ghép các bộ phận embedded systems”, Advanced Engineering Informatics, vol. 17, 2003, pp. 189-202. giả. Vấn đề có liên quan đến sự trao đổi thông tin và hợp [7] R. Sudarsan, S. J. Fenves, R. D. Sriram, and F. Wang, "A product tác giữa các thành phần tham gia vào quá trình điều trị. Nhờ information modeling framework for product lifecycle những ưu điểm vượt trội của PLM, các giải pháp dựa theo management”, Computer-Aided Design, vol. 37, 2005, pp. 1399- PLM đã được đưa ra để giải quyết vấn đề này. Nghiên cứu 1411. cũng đã sử dụng phần mềm PLM Audros để minh họa và [8] A. Saaksvuori and A. Immonen, "Product lifecycle management kiểm chứng lại các kết quả nghiên cứu. Kết quả cho thấy, systems”, in Product Lifecycle Management, ed Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2008, pp. 27-44. hệ thống đã nâng cao được sự hợp tác và chia sẻ dữ liệu (BBT nhận bài: 25/3/2020, hoàn tất thủ tục phản biện: 04/5/2020)