Hệ thống tự động thu nhận, xử lý dữ liệu bệnh án điện tử và ứng dụng tại Việt Nam

- VŨ DUY HẢI HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG THU NHẬN, XỬ LÝ DỮ LIỆU BỆNH ÁN ĐIỆN TỬ VÀ ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2012 MỞ ĐẦU Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.
- Thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu trong quản lý thông tin bệnh viện.
- Thu nhận và quản lý dữ liệu xét nghiệm trên nền webserver ứng dụng trong bệnh viện điện tử.
- Lý do chọn đề tài luận án Đối với các nước phát triển, việc nghiên cứu và triển khai ứng dụng mô hình xử lý dữ liệu bệnh án theo xu hướng điện tử hóa và chuẩn hóa dữ liệu đã đạt những kết quả rất khả quan.
- Các phương pháp phân tích, đánh giá và xây dựng mô hình xử lý, hiệu quả của quy trình điện tử hóa dữ liệu bệnh án đã được nghiên cứu chi tiết để phù hợp với yêu cầu thực tế và mục tiêu cụ thể của từng Quốc gia.
- Dữ liệu được điện tử hóa mà các bệnh viện tại Việt Nam hiện nay thực hiện chưa phải là thành phần dữ liệu quan trọng nhất và lớn nhất trong y tế.
- Thành phần dữ liệu cốt lõi và cần thiết nhất - Đó là dữ liệu bệnh án của bệnh nhân thì hầu hết vẫn chưa được xử lý tại các cơ sở y tế.
- Các ứng dụng mới chỉ tập trung vào phần thông tin bệnh viện và các dữ liệu bệnh án đơn giản.
- Quy trình điện tử hóa vẫn còn rời rạc, đơn lẻ, chưa thành hệ thống, chưa tuân theo những chuẩn dữ liệu trong y tế mà thế giới đang dùng.
- Với những luận cứ nêu trên, nghiên cứu sinh đã lựa chọn thực hiện đề tài này với mục đích nghiên cứu lựa chọn các phương pháp khảo sát, đánh giá thực trạng tại các cơ sở y tế, đề xuất quy trình tự động điện tử hóa dữ liệu bệnh án, đánh giá chất lượng dữ liệu bệnh án sau quy trình điện tử hóa.
- Từ đó đề xuất mô hình hệ thống xử lý dữ liệu bệnh án ứng dụng các chuẩn của thế giới với cấu trúc bệnh án điện tử đa phương tiện được thu nhận tự động từ các thiết bị điện tử y tế.
- Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của luận án là hệ thống tự động thu nhận và xử lý dữ liệu bệnh án điện tử đa phương tiện từ đầu ra của các thiết bị điện tử y tế.
- Đo lường thực nghiệm và đánh giá kết quả với mục tiêu là lựa chọn được mô hình hệ thống tự động thu nhận và xử lý dữ liệu bệnh án điện tử thích hợp có thể áp dụng trong điều kiện của Việt Nam, đáp ứng các chuẩn của thế giới.
- Mục tiêu của luận án - Đề xuất phương pháp khảo sát hiện trạng cơ sở hạ tầng và điều kiện triển khai ứng dụng quy trình điện tử hóa dữ liệu bệnh án, nguồn sinh dữ liệu bệnh án điện tử, khả năng thu nhận và xử lý dữ liệu bệnh án.
- Lựa chọn phương pháp đánh giá và đánh giá chất lượng các dạng dữ liệu bệnh án điện tử điển hình sau khi thu nhận và xử lý như: dữ liệu dạng hình ảnh, dữ liệu dạng video, dữ liệu dạng DICOM, dữ liệu dạng sóng và dữ liệu dạng chữ, số.
- Xây dựng mô hình hệ thống xử lý dữ liệu bệnh án ứng dụng các chuẩn của thế giới với cấu trúc bệnh án điện tử đa phương tiện được thu nhận tự động từ các thiết bị điện tử y tế có thể ứng dụng trong điều kiện và yêu cầu của Việt Nam.
- Cấu trúc luận án: Gồm 4 chương nội dung: Chương 1: Tổng quan về xử lý thông tin y tế và đề xuất các phương pháp đánh giá quá trình điện tử hóa dữ liệu bệnh án.
- Chương 2: Thiết bị sinh dữ liệu bệnh án điện tử và đánh giá hiện trạng tại các bệnh viện.
- Chương 3: Xây dựng hệ thống tự động thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử từ các thiết bị y tế và đánh giá chất lượng dữ liệu sau thu nhận.
- Chương 4: Đề xuất mô hình hệ thống tự động thu nhận, xử lý dữ liệu bệnh án điện tử đa phương tiện và đánh giá khả năng ứng dụng tại Việt Nam.
- Chương 1: Tổng quan về xử lý thông tin y tế và đề xuất các phương pháp đánh giá quá trình điện tử hóa dữ liệu bệnh án 1.1.
- Tổng quan về xử lý thông tin y tế Dữ liệu bệnh án của bệnh nhân cũng ngày càng đa dạng về chủng loại và phức tạp về cấu trúc.
- Tiêu biểu là những dữ liệu bệnh án dạng 3 hình ảnh, video và âm thanh (như siêu âm, nội soi, X quang, CT-Scanner, MRI.
- Quy trình xử lý dữ liệu bệnh án theo phương pháp truyền thống là thực hiện việc thu thập, lưu trữ và quản lý thông tin bằng sổ sách, giấy tờ và phim ảnh.
- Việc thu thập dữ liệu bệnh án chủ yếu được thực hiện thông qua ghi chép của nhân viên y tế, kết quả chẩn đoán và phác đồ điều trị của bác sỹ, in ấn kết quả đo lường từ các thiết bị điện tử y tế tạo ra.
- Tuy nhiên, theo thời gian, khối lượng sổ sách và phim ảnh lưu trữ dữ liệu bệnh án sẽ tăng lên rất nhanh.
- Để khắc phục những hạn chế trong quy trình xử lý dữ liệu bệnh án theo phương pháp truyền thống, xử lý dữ liệu bệnh án theo phương pháp điện tử hóa dữ liệu đang là xu hướng phát triển trong những năm gần đây trên thế giới [33,34].
- Đánh giá khả năng ứng dụng quy trình điện tử hóa dữ liệu bệnh án theo phương pháp tự động thu nhận từ thiết bị y tế 1.2.1.
- Mục đích đánh giá Việc đánh giá quá trình điện tử hóa dữ liệu bệnh án bao gồm 2 mục đích: Một là đánh giá chất lượng dữ liệu bệnh án điện tử sau khi thu nhận và xử lý trên máy tính từ các thiết bị y tế có đảm bảo các yêu cầu về độ trung thực của dữ liệu bệnh án trong y tế hay không.
- Hai là đánh giá khả năng triển khai ứng dụng quy trình xử lý dữ liệu bệnh án theo hướng điện tử hóa dữ liệu tại các bệnh viện thông qua việc phân tích hiện trạng thiết bị sinh dữ liệu bệnh án điện tử, hiện trạng xử lý dữ liệu bệnh án và cơ sở hạ tầng về công nghệ thông tin và truyền thông.
- Các phương pháp đánh giá • Phương pháp phân tích thống kê theo phiếu điều tra khảo sát Trong phương pháp này, kết quả đánh giá sẽ dựa vào việc phân tích thống kê dữ liệu thu được từ các phiếu điều tra khảo sát thực tế tại các cơ sở y tế để làm cơ sở cho những định hướng nghiên cứu và triển khai ứng dụng mô hình xử lý dữ liệu bệnh án cho phù hợp.
- 4 • Phương pháp đánh giá chất lượng dữ liệu bệnh án sau thu nhận từ thiết bị y tế Trong phương pháp này, việc đánh giá chất lượng dữ liệu bệnh án sau khi điện tử hóa sẽ được thực hiện bằng cách so sánh chất lượng một cách định lượng giữa dữ liệu bệnh án sau quá trình thực hiện điện tử hóa và nhận được trên máy tính với dữ liệu bệnh án gốc được lưu trữ trong bộ nhớ của chính các thiết bị y tế.
- Đối với dữ liệu bệnh án dạng hình ảnh, video và DICOM: Đối với dữ liệu bệnh án dạng hình ảnh, video và DICOM, dữ liệu sau khi thực hiện tự động thu nhận tại các cổng đầu ra của thiết bị sẽ là những file hình ảnh, video hoặc ảnh DICOM được lưu trữ và hiển thị trên máy tính.
- Đồng thời, dữ liệu bệnh án gốc được tạo ra từ các thiết bị điện tử y tế tương ứng sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ của thiết bị và có thể ghi ra đĩa CD/DVD khi cần.
- Giá trị chấp nhận được của PSNR trong xử lý dữ liệu hình ảnh và video công nghiệp là khoảng từ 30dB đến 35dB.
- Đối với dữ liệu ảnh y tế tạo ra từ các thiết bị như siêu âm, nội soi, kính hiển vi điện tử, CR, DR…, yêu cầu đối với PSNR là từ 35-40dB.
- Đối với dữ liệu ảnh y tế tạo ra từ các thiết bị như CT, MRI, PET, SPECT…, yêu cầu đối với PSNR là từ 45-50dB [13,52.
- Đối với dữ liệu bệnh án dạng đồ họa, dạng chữ và số: Đối với dữ liệu bệnh án dạng đồ họa, chữ và số, dữ liệu sau khi thu nhận và xử lý sẽ có dạng file dữ liệu để lưu trữ trên cơ sở dữ liệu.
- Phương pháp đề xuất để đánh giá độ chính xác kết quả của quy trình thu nhận cho những dạng dữ liệu bệnh án loại này là so sánh trực tiếp giữa các dữ liệu bệnh án gốc trên màn hình hiển thị của thiết bị hoặc trên giấy in kết quả và dữ liệu sau xử lý trên máy tính sau mỗi lần thu nhận để phân tích, đánh giá sai số.
- Đánh giá hiện trạng ứng dụng quy trình xử lý thông tin y tế theo hướng điện tử hóa dữ liệu tại các bệnh viện Nghiên cứu sinh đã tiến hành khảo sát 20 bệnh viện tiêu biểu trên phạm vi cả nước về các loại thông tin y tế, dạng dữ liệu bệnh án (hình ảnh, video, đồ họa, chữ số…) đã được điện tử hóa, các loại thiết bị sinh dữ liệu bệnh án, cơ sở mạng thông tin được trang bị… Kết quả khảo sát được minh họa như trên hình 1.1 và 1.2.
- Biểu đồ đánh giá tỷ lệ điện tử hóa dữ liệu bệnh án tại các bệnh viện khảo sát Theo đó, thành phần dữ liệu về dược được điện tử hóa cao nhất, đạt 80%.
- Tiếp theo là các thành phần dữ liệu về tài chính, thông tin nhập viện và viện phí.
- 40% bệnh viện đã điện tử hóa thành phần dữ liệu bệnh án của bệnh nhân, có 2 dạng dữ liệu bệnh án được điện tử hóa là dạng chữ, số (100%) và dạng hình ảnh (37,5.
- Các dạng dữ liệu bệnh án phức tạo như: video, âm thanh, đồ họa, DICOM thì chưa có cơ sở nào thực hiện.
- Chương 2: Thiết bị sinh dữ liệu bệnh án điện tử và đánh giá hiện trạng tại các bệnh viện 2.1.
- Đặt vấn đề Dữ liệu bệnh án của bệnh nhân là thành phần dữ liệu phức tạp, đa dạng và chiếm tỷ trọng cao nhất trong thông tin y tế.
- Các định dạng 6 dữ liệu bệnh án chính hiện nay được thể hiện qua các dạng như: hình ảnh (siêu âm, nội soi, X quang, cắt lớp điện toán, cộng hưởng từ.
- Định dạng dữ liệu bệnh án điện tử dạng tương tự Dữ liệu bệnh án dạng tương tự chủ yếu được tạo ra từ các thiết bị tạo ảnh y tế như siêu âm, nội soi và kính hiển vi điện tử.
- Tuy nhiên, hiện tại ở Việt Nam, các cơ sở y tế đa phần vẫn đang sử dụng các thiết bị siêu âm thế hệ cũ với chuẩn dữ liệu đầu ra dạng video tương tự.
- Vì vậy, đây là vấn đề cần có giải pháp để thu nhận và chuyển đổi sang dữ liệu số để ứng dụng trong mô hình bệnh án điện tử.
- Sơ đồ cấu trúc tiêu biểu của thiết bị tạo ảnh siêu âm thế hệ mới trong y tế với nhiều chuẩn dữ liệu tại đầu ra: Video, audio, DICOM, VGA, RGB Về nguyên tắc, dữ liệu hình ảnh sau thu nhận từ đầu ra của thiết bị càng giống với dữ liệu hình ảnh gốc trên thiết bị thì sẽ càng tốt hay chất lượng dữ liệu sau thu nhận sẽ càng cao.
- Quy trình so sánh, đánh giá chất lượng dữ liệu được thực hiện theo các tham số của dữ liệu hình ảnh gốc bao gồm: Nếu là dữ liệu hình ảnh đa mức xám: (1) Kích thước ảnh gốc: m x n pixels, với m là số hàng, n là số cột.
- 7 (3) Ma trận ảnh nmxmxmxnxxxnxxxnmI (2.1) Nếu là dữ liệu hình ảnh màu: (1) Kích thước ảnh gốc: m x n pixels, với m là số hàng, n là số cột.
- Định dạng dữ liệu bệnh án điện tử dạng số 2.3.1.
- Dữ liệu dạng ảnh từ thiết bị chụp CT-Scanner Sơ đồ cấu trúc tiêu biểu của thiết bị chụp CT và định dạng dữ liệu đầu ra được mô tả như trên hình 2.3.
- Sơ đồ cấu trúc tiêu biểu của thiết bị chụp CT-Scanner Việc chuẩn hóa dữ liệu tại đầu ra cũng đã được các nhà sản xuất thống nhất thông qua chuẩn giao tiếp DICOM với kết nối là RJ45.
- Với những thiết bị chụp CT thế hệ cũ, chuẩn giao tiếp dữ liệu số tại đầu ra tùy thuộc vào từng nhà sản xuất như DVI, LPT hay USB và được gọi chung là dạng Non-Dicom (vị trí điểm N trong sơ đồ hình 2.3).
- Từ đó, việc kết nối để thu nhận dữ liệu hình ảnh CT sẽ chủ yếu được thực hiện thông qua giao tiếp DICOM.
- Dữ liệu dạng ảnh từ thiết bị chụp MRI Sơ đồ cấu trúc tiêu biểu của thiết bị MRI và định dạng dữ liệu đầu ra được mô tả như trên hình 2.5.
- Sơ đồ cấu trúc tiêu biểu của thiết bị chụp MRI Đối với dữ liệu ảnh chụp MRI, do là công nghệ tạo ảnh mới nên hầu hết các nhà sản xuất đều đã tích hợp sẵn chuẩn giao tiếp dữ liệu đầu ra theo chuẩn DICOM để dễ dàng giao tiếp với máy tính.
- Dữ liệu dạng đồ họa từ thiết bị chẩn đoán chức năng Sơ đồ cấu trúc điển hình của thiết bị tạo dữ liệu bệnh án dạng đồ họa - Máy đo điện tâm đồ ECG kỹ thuật số và định dạng dữ liệu đầu ra được mô tả như trên hình 2.10.
- Sơ đồ cấu trúc tiêu biểu của thiết bị điện tâm đồ kỹ thuật số Dữ liệu điện tâm đồ sau quá trình đo lường từ bệnh nhân sẽ được hiển thị và lưu trữ tạm thời trên thiết bị.
- Kết quả này cũng có thể được in trên giấy để làm hồ sơ bệnh án cho bệnh nhân và cũng được dùng làm dữ liệu gốc để so sánh, đánh giá với dữ liệu sau thu nhận.
- Để cung cấp chức năng thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử, các nhà sản xuất thường tích hợp cổng giao tiếp dữ liệu số dạng RS232 tại đầu ra của thiết bị.
- Từ dữ liệu trong các gói tin này, thiết bị ngoại vi sẽ thu nhận và tái tạo lại dạng dữ liệu bệnh án điện tâm đồ của bệnh nhân.
- Cấu trúc khung dữ liệu tại đầu ra của thiết bị điện tâm đồ CSN601 của hãng Choicemmed Theo đó, mỗi khung dữ liệu tại đầu ra của thiết bị sẽ gồm 12bytes.
- Byte 2 là byte định nghĩa dữ liệu trong khung.
- Byte 3 định nghĩa dữ liệu dạng số.
- Byte 4 đến byte 11 định nghĩa dữ liệu dạng sóng.
- Dữ liệu dạng bản tin từ thiết bị xét nghiệm kỹ thuật số Sơ đồ cấu trúc của thiết bị xét nghiệm huyết học tiêu biểu được mô tả như trên hình 2.12.
- Sơ đồ cấu trúc của thiết bị xét nghiệm huyết học tiêu biểu Sau khi có kết quả xét nghiệm, dữ liệu thường là các giá trị chữ và số sẽ được lưu trữ và hiển thị lại trên máy.
- Dữ liệu của mỗi kết quả xét nghiệm này sẽ được gửi tới đầu ra dưới dạng bản tin.
- Căn cứ theo dữ liệu trong bản tin này, thiết bị ngoại vi sẽ thu nhận và phân tích lại dạng dữ liệu xét nghiệm của bệnh nhân.
- Đánh giá hiện trạng thiết bị sinh dữ liệu bệnh án điện tử tại các bệnh viện của Việt Nam Dựa theo phương pháp phân tích thống kê theo phiếu điều tra khảo sát từ 20 bệnh viện tiêu biểu như đã trình bày trong chương 1.
- Kết quả khảo sát về hiện trạng nguồn thiết bị tạo dữ liệu bệnh án điện tử của các bệnh viện được tóm tắt như sau: Trung bình tại mỗi 10 bệnh viện khảo sát có 47,85 thiết bị tạo dữ liệu bệnh án dạng đồ họa (cao nhất).
- 24,5 thiết bị tạo dữ liệu bệnh án dạng chữ, số.
- 16,65 thiết bị tạo dữ liệu bệnh án dạng hình ảnh, video và thấp nhất là số thiết bị tạo dữ liệu bệnh án dạng DICOM 5,95 thiết bị.
- Chuẩn giao tiếp đầu ra dạng RS232 chiếm tỷ lệ đa số trên các thiết bị tạo dữ liệu bệnh án dạng đồ họa và chữ, số.
- Chương 3: Xây dựng hệ thống tự động thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử từ các thiết bị y tế và đánh giá chất lượng dữ liệu sau thu nhận 3.1.
- Đề xuất xây dựng quy trình tự động thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử dạng tương tự Sơ đồ thuật toán cho quy trình tự động thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử dạng tương tự từ thiết bị tạo ảnh có chuẩn giao tiếp kết nối được mô tả như trên hình 3.1.
- Theo đó, dữ liệu bệnh án điện tử dạng tương tự bao gồm hình ảnh, video và audio tương tự từ các thiết bị tạo ảnh có chuẩn giao tiếp kết nối sẽ được môđun mạch phần cứng thu nhận và chuyển đổi sang dạng dữ liệu số.
- Dữ liệu số này sau đó được gửi lên máy tính để phần mềm thực hiện quá trình định dạng, tái tạo, hiển thị và lưu trữ.
- Đề xuất sơ đồ khối cho quy trình tự động thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử dạng tương tự từ thiết bị tạo ảnh có chuẩn giao tiếp kết nối để chuyển đổi sang dạng số trên máy tính Phương án để thực hiện quy trình đề xuất bao gồm 2 nội dung chính.
- Thiết kế chế tạo môđun phần cứng thu nhận và chuyển đổi dữ liệu bệnh án điện tử dạng hình ảnh, video tương tự sang dạng số.
- Xây dựng phần mềm xử lý trên máy tính để định dạng, tái tạo và lưu trữ dữ liệu bệnh án điện tử dạng hình ảnh, video số.
- Sơ đồ thiết kế chi tiết mạch thu nhận và chuyển đổi dữ liệu bệnh án điện tử dạng video tương tự sang dạng số Hình 3.4.
- Mạch thu nhận và chuyển đổi dữ liệu bệnh án điện tử dạng video tương tự sạng dạng số Hình 3.8.
- Giao diện phần mềm tự động thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử dạng hình ảnh và video tương tự từ thiết bị siêu âm chẩn đoán Đánh giá chất lượng dữ liệu bệnh án điện tử sau thu nhận Đối với dữ liệu ảnh đa mức xám, nghiên cứu sinh đã thực hiện thu nhận và đánh giá trên 3 thiết bị siêu âm chẩn đoán đen trắng 2D, mỗi thiết bị thu nhận ngẫu nhiên 20 hình ảnh của 20 bệnh nhân khác nhau.
- Trên bảng 3.1 minh họa một số kết quả thu nhận dữ liệu hình ảnh đa mức xám của thiết bị AcusonX300-Siemens.
- Trong đó, giao diện hình 3.9a là để tính cho dữ liệu hình ảnh và giao diện hình 3.9b là để tính cho dữ liệu video.
- Giao diện phần mềm tính PSNR cho dữ liệu hình ảnh Hình 3.9b.
- Giao diện phần mềm tính PSNR cho dữ liệu video Bảng 3.1 Một số kết quả thu nhận hình ảnh đa mức xám và hình ảnh gốc của thiết bị AcusonX300-Siemens TT 1 2 3 4 5 Ảnh gốc Ảnh thu nhận Sử dụng phần mềm tính giá trị PSNR đã xây dựng, nghiên cứu sinh đã thực hiện tính toán cho các cặp hình ảnh và video cần đánh giá.
- Biểu đồ thể hiện xu hướng biến thiên giá trị PSNR đối với 20 cặp dữ liệu hình ảnh siêu âm đa mức xám thu nhận được trên máy tính và dữ liệu hình ảnh gốc nhận được từ ổ ghi đĩa CD của 3 thiết bị khảo sát là: Logig100, SSD1000 và AcusonX300.
- Đối với dữ liệu ảnh màu, video màu, nghiên cứu sinh cũng đã thực hiện thu nhận và đánh giá trên 2 thiết bị siêu âm chẩn đoán màu phổ biến hiện nay là thiết bị AccuvixXQ-Medison tại Phòng khám Sản phụ khoa Hà Nội và thiết bị EUB6000-Hitachi tại Phòng khám 13 Việt Nhật.
- Trên bảng 3.5 minh họa một số khung hình là kết quả thu nhận dữ liệu video màu của thiết bị AccuvixXQ-Medison.
- Biểu đồ thể hiện xu hướng biến thiên giá trị PSNR từ dữ liệu của thiết bị siêu âm màu 3D AccuvixXQ được thể hiện trên hình 3.11.
- Biểu đồ thể hiện xu hướng biến thiên giá trị PSNR đối với 20 cặp khung hình của 5 đoạn video màu thu nhận được trên máy tính và dữ liệu video gốc nhận được từ ổ ghi đĩa CD của thiết bị siêu âm màu 3D AccuvixXQ.
- Đề xuất xây dựng quy trình tự động thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử dạng số 3.2.1.
- Đề xuất quy trình tự động thu nhận dữ liệu bệnh án điện tử dạng ảnh số theo chuẩn DICOM Trên hình 3.15 mô tả sơ đồ quy trình tự động thu nhận dữ liệu hình ảnh dạng số theo chuẩn DICOM.
- Dữ liệu số tại đầu ra của các

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt