Đồ án: Xử lý dữ liệu y tế và xây dựng ứng dụng hỗ trợ chẩn đoán bệnh

Tài liệu đồ án nghiên cứu xử lý dữ liệu y tế, xây dựng ứng dụng hỗ trợ chẩn đoán bệnh bằng Machine Learning. Phân tích giải pháp và công nghệ.

• Tác giả: Dương Hiển Thế
• Người hướng dẫn: Th.S Phan Trung Hiếu
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Phần mềm
• Đề tài: Ứng dụng AI hỗ trợ chẩn đoán bệnh chính xác
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng AI hỗ trợ chẩn đoán bệnh

Trong era cách mạng công nghiệp 4.0, trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (Machine Learning) đã trở thành những công nghệ quan trọng nhất. Ứng dụng AI hỗ trợ chẩn đoán bệnh là một giải pháp tiên tiến giúp người dùng chẩn đoán tình trạng sức khỏe chính xác trước khi mua thuốc. Công nghệ này kết hợp xử lý dữ liệu y tế với các thuật toán machine learning để phân tích triệu chứng và đưa ra những gợi ý y khoa hữu ích. Đề tài này được thực hiện tại Trường Đại học Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, nhằm nghiên cứu phương pháp xử lý thông tin dữ liệu y tế một cách hiệu quả và phát triển nền tảng ứng dụng hỗ trợ chẩn đoán bệnh thực tế.

1.1. Định nghĩa và tầm quan trọng của AI trong y tế

AI trong y tế là ứng dụng của các công nghệ trí tuệ nhân tạo để phân tích dữ liệu y tế, hỗ trợ chẩn đoán bệnh và cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe. Machine Learning cho phép các hệ thống tự động học từ dữ liệu và nhận dạng các mẫu bệnh lý phức tạp. Tầm quan trọng của công nghệ này nằm ở việc giảm sai sót chẩn đoán, tiết kiệm thời gian và chi phí cho người bệnh.

1.2. Nhu cầu thực tế của ứng dụng chẩn đoán bệnh trực tuyến

Hiện nay, khi người dùng mua thuốc trực tuyến trên các website thương mại điện tử, họ gặp khó khăn trong việc lựa chọn thuốc phù hợp với bệnh của mình. Ứng dụng chẩn đoán bệnh giải quyết nhu cầu này bằng cách cung cấp gợi ý y khoa dựa trên xử lý dữ liệu thông minh. Điều này giúp người dùng tự hiểu rõ tình trạng sức khỏe trước khi tìm kiếm phương pháp điều trị.

II. Nền tảng công nghệ và kiến trúc hệ thống

Để xây dựng ứng dụng AI hỗ trợ chẩn đoán bệnh, nhóm đã lựa chọn các công nghệ hiện đại và phù hợp. ReactJS được sử dụng làm frontend framework vì khả năng xây dựng giao diện người dùng linh hoạt và tái sử dụng. Hệ thống được thiết kế theo kiến trúc client-server, đảm bảo việc xử lý dữ liệu diễn ra an toàn trên backend. Cơ sở dữ liệu được tối ưu hóa để lưu trữ thông tin y tế của người dùng một cách bảo mật. Virtual DOM của React giúp cải thiện hiệu suất ứng dụng và trải nghiệm người dùng. Kiến trúc này cho phép ứng dụng có khả năng mở rộng cao, dễ dàng tích hợp các mô hình machine learning mới.

2.1. ReactJS thư viện xây dựng giao diện

ReactJS là thư viện JavaScript mã nguồn mở được phát triển bởi Facebook, dùng để xây dựng thành phần giao diện có thể tái sử dụng. Không phải một framework hoàn chỉnh, ReactJS là một thư viện linh hoạt cho phép developer kiểm soát kiến trúc ứng dụng. Virtual DOM của React tối ưu hóa việc cập nhật giao diện, giúp ứng dụng phản ứng nhanh với các thay đổi dữ liệu.

2.2. Xử lý dữ liệu y tế và Machine Learning

Xử lý dữ liệu y tế là bước quan trọng trong ứng dụng chẩn đoán. Dữ liệu từ người dùng (triệu chứng, tiền sử bệnh) được chuẩn hóa và phân tích bằng các thuật toán machine learning. Các mô hình này được huấn luyện trên tập dữ liệu y tế lớn để nhận dạng các mẫu bệnh lý và đưa ra gợi ý chẩn đoán chính xác.

III. Tính năng chính của ứng dụng Website Medi Good

Website Medi-Good được phát triển nhằm cung cấp giải pháp toàn diện cho việc mua thuốc trực tuyến kết hợp với chẩn đoán bệnh bằng AI. Ứng dụng cung cấp nhiều tính năng hữu ích cho người dùng và quản trị viên. Hệ thống chẩn đoán bệnh thông qua khung chat tương tác là tính năng nổi bật, cho phép người dùng nhập các triệu chứng và nhận gợi ý y khoa tức thì. Ngoài ra, website còn cung cấp quản lý đơn hàng toàn diện, xem bài blog có nội dung y tế hữu ích, và quản lý sản phẩm với danh mục thuốc được phân loại rõ ràng. Chat trực tiếp với admin giúp người dùng giải đáp các thắc mắc.

3.1. Chẩn đoán bệnh thông qua khung chat thông minh

Khung chat chẩn đoán sử dụng AI để tương tác với người dùng, hỏi về triệu chứng và tiền sử bệnh. Hệ thống phân tích các thông tin này bằng machine learning để đưa ra gợi ý chẩn đoán chính xác. Đây là tính năng độc đáo giúp Website Medi-Good khác biệt so với các nền tảng bán thuốc truyền thống.

3.2. Quản lý sản phẩm đơn hàng và nội dung

Ứng dụng cho phép người dùng xem và đặt hàng sản phẩm thuốc một cách dễ dàng. Quản lý đơn hàng cung cấp trạng thái giao hàng thời gian thực. Quản lý blog giúp cung cấp nội dung y tế hữu ích cho người dùng. Quản lý sản phẩm dành cho admin giúp cập nhật danh sách thuốc và giá cả một cách hiệu quả.

IV. Kết quả và hướng phát triển trong tương lai

Sau 14 tuần nghiên cứu và phát triển, nhóm đã hoàn thành ứng dụng Web Medi-Good với tính năng chẩn đoán bệnh dựa trên AI. Ứng dụng đã được triển khai thành công với giao diện thân thiện người dùng, hệ thống bảo mật dữ liệu tốt, và hiệu suất cao. Kết quả đạt được bao gồm việc tích hợp machine learning vào quy trình chẩn đoán bệnh, cung cấp gợi ý y khoa chính xác cho người dùng. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng phát triển trong tương lai, như mở rộng cơ sở dữ liệu y tế, cải thiện độ chính xác của mô hình AI, tích hợp API của các cơ sở y tế lớn, và phát triển ứng dụng mobile để tiếp cận người dùng rộng hơn.

4.1. Các kết quả và thành tựu đạt được

Nhóm đã xây dựng thành công một nền tảng ứng dụng hoàn chỉnh kết hợp bán hàng online với chẩn đoán bệnh thông minh. Hệ thống AI có khả năng phân tích triệu chứng và đưa ra gợi ý y khoa với độ chính xác cao. Giao diện người dùng được tối ưu hóa cho trải nghiệm tốt nhất. Bảo mật dữ liệu người dùng được bảo vệ theo các tiêu chuẩn hiện đại.

4.2. Các hướng phát triển và cải thiện tiếp theo

Hướng phát triển tiếp theo bao gồm mở rộng dữ liệu huấn luyện cho các mô hình machine learning, tích hợp với bệnh viện để có dữ liệu y tế thực tế, phát triển ứng dụng mobile trên iOS và Android, cải thiện giao diện dựa trên phản hồi người dùng, và triển khai tính năng mới như tư vấn bác sĩ trực tuyến.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng Quan. Nền tảng ứng dụng. Chương 2: Phân tích và thiết kế hệ thống. Danh sách tính năng.

Sơ đồ liên kết màn hình (Site map). Cơ sở dữ liệu. Kiến trúc hệ thống. Chương 3: Tổng kết.

Kết quả đạt được. Hướng phát triển. Cài đặt và sử dụng. Bảng phân công công việc.

76 TÀI LIỆU THAM KHẢO. ReactJS là gì? React (Hay ReactJS, React.js) là một thư viện Javascript mã nguồn mở để xây dựng các thành phần giao diện có thể tái sử dụng. Nó được tạo ra bởi Jordan Walke, một kỹ sư phần mềm tại Facebook. Người bị ảnh hưởng bởi XHP (Một nền tảng thành phần HTML cho PHP).

React lần đầu tiên được triển khai cho ứng dụng Newsfeed của Facebook năm 2011, sau đó được triển khai cho Instagram. Nó được mở mã nguồn (open-sourced) tại JSConf US tháng 5 năm 2013. Hiện nay, thư viện này nhận được rất nhiều sự quan tâm đến từ cộng đồng. Nó đang được bảo trì (maintain) bởi Facebook và Instagram, cũng với sự đóng góp của cộng đồng các lập trình viên giỏi trên Thế giới.

Hệ sinh thái của React React JS thường được mô tả như là một thư viện JavaScript. Đôi khi là cả một framework JavaScript. Vậy cụ thể nó là gì? Hay là cả hai? Nhóm chuyên môn ở Skillcrush định nghĩa React JS là một thư viện JavaScript, không phải một framework. Sự khác biệt giữa thư viện JavaScript (như React) và các framework JavaScript (như Angular) là: Các developer sẽ áp dụng code trong thư viện vào một lệnh cụ thể, rồi yêu cầu nó.

Đối với framework, nó tạo một khung sắp xếp trang web hay ứng dụng. Rồi sau đó cung cấp các khu vực dành riêng cho framework code. Để dễ hiểu hơn, hãy tưởng tượng code từ thư viện JavaScript là đồ nội thất, trang trí cho một căn nhà đã được xây. Còn framework chính là một bản mẫu mà ta dựa vào để xây dựng căn nhà.

React JS thường bị nhầm là một framework vì hệ sinh thái mạnh mẽ, cùng khả năng mở rộng lớn. Do đó người ta xem nó như một thư viện JavaScript rất linh hoạt. Nên nhớ, khi sử dụng React JS để build website hay UI ứng dụng web: 5 - Ta có thể truy cập vào Snippet của React code và các thành phần (như các block của React code, dùng để tạo các phần cụ thể của giao diện người dùng). - Có thể sử dụng JSX để trực tiếp tác động vào DOM.

- Một Virtual DOM, giúp cải thiện đáng kể hiệu năng website. Nhưng trên hết, React JS có mã nguồn mở, nên ai cũng có thể tải xuống và sửa đổi miễn phí. Do đó, kích thước thư viện React có thể tăng theo cấp số nhân với vô vàn các tiện ích, add-on khác nhau. Đặc trưng cơ bản của ReactJS Nếu như trước kia muốn thay đổi một thành phần nào đó trên web đòi hỏi chúng ta phải thực hiện thao tác với DOM.

Tuy nhiên với ReactJS được phát triển công nghệ Virtual DOM thì vấn đề được giải quyết tốt. Virtual DOM là công nghệ khi sử dụng giúp ứng dụng có khả năng hoạt động ổn định và mượt mà ngay cả khi cần thay đổi thành phần của website liên tục với một trang web lớn, có nhiều thành phần phức tạp. Đối với ReactJS còn sử dụng một dạng cú pháp mở rộng dành riêng cho Javascript sở hữu tên gọi là JSM. Nhờ có JSM thì thay bằng việc phải viết cú pháp cho Javascript vô cùng phức tạp thì lúc này cú pháp sẽ trở nên gọn gàng, đơn giản hơn rất nhiều.

Nó giúp công việc phát triển web của mỗi chúng ta được thực hiện thuận lợi, hiệu quả với độ chính xác cao hơn. Lý do nên chọn reactjs - Dễ dàng để học Từ những đánh giá, nhận xét của cộng đồng có thể thấy ReactJS khá dễ dàng để tìm hiểu, tiếp cận và học tập. Với nguồn tài liệu phong phú, đầy đủ cùng những hướng dẫn chi tiết thì làm quen, hay học thành thạo là điều mà mỗi chúng ta có thể đạt được khi thực sự đam mê, yêu thích và dành thời gian để nghiên cứu. 6 Từ tài liệu được cung cấp thì tìm hiểu, thực hành theo không quá khó khăn.

Trong điều kiện đã có sẵn nền tảng về Javascript thì việc bắt đầu có thể thực hiện chỉ sau vài ngày ngắn ngủi tìm hiểu và nắm bắt các kiến thức liên quan. - Tái sử dụng nhiều thành phần Đặc trưng nổi bật của ReactJS khi dùng chính là việc tập trung vào giải quyết tầng view nên thành phần giúp tạo ra ứng dụng chính là component. Đồng thời mỗi chức năng của ReactJS sẽ được phân chia ra thành từng component khác nhau để sử dụng hiệu quả. chính điều này tạo điều kiện cho chúng ta có thể tái sử dụng, cũng tránh được tình trạng lặp code có khả năng xuất hiện.

- Nhiều công cụ hỗ trợ Một ưu điểm nổi bật, một lợi ích không thể bỏ qua khi sử dụng ReactJS chính là việc nó có rất nhiều công cụ hỗ trợ khác nhau. Từ công cụ kiểm tra tối ưu ứng dụng, hay công cụ debug,… khi được sử dụng hợp lý giúp quá trình phát triển web, hay ứng dụng của chúng ta được thực hiện đạt kết quả cao, nhanh chóng và đơn giản hơn. - Cộng đồng người dùng đông đảo Tốc độ phát triển mạnh mẽ, được hoàn thiện cao cùng với độ phổ biến được khẳng định thì ReactJS giúp người dùng dễ dàng tìm kiếm được sự hỗ trợ khi cần thiết. Đồng thời việc tìm kiếm thông tin để giải đáp cho những thắc mắc của người dùng cũng trở nên đơn giản hơn rất nhiều.

Sở hữu cộng đồng phát triển đông đảo, mạnh mẽ với thư viện được hoàn thiện tốt, tối ưu tối đa để sử dụng sẽ hỗ trợ cho người dùng khi ứng dụng ReactJS tốt hơn. Tương lai phát triển của ReactJS Facebook và nhóm phát triển ReactJS đã thể hiện những cam kết nâng cao hiệu quả hơn nữa cho ReactJS. Đây là điều rất quan trọng khi các đối thủ như VueJS đang thể hiện tham vọng bám đuổi sát sao. Và những mong đợi dưới đây hy vọng sẽ được ReactJS cải tiến ở các phiên bản tiếp theo: 7 Cộng đồng ReactJS trông đợi phương pháp render mới.

Ví dụ, ReactJS team có thể xây dựng thêm cú pháp phân đoạn vào JSX mà không cần key. Các Developer cũng trông đợi phát triển quy trình xử lý lỗi. Trước đây, khi lỗi runtime xuất hiện trong lúc render, ReactJS xử lý khá vụng về. Developer phải refresh trang như thông thường.

Ở phiên bản hiện tại, các lỗi vẫn sẽ đưa vô các component hoặc lifecycle method. Mặc dù điều này giúp ngăn render các data lỗi, nhưng không phải là ý tưởng tốt cho UX. Tăng cường server-side rendering. Mặc dù ReactJS phiên bản mới nhất đã tăng cường điều này, có cải tiến về tốc độ và lý tưởng cho streaming, nhưng vẫn còn mang tính quảng bá là chủ yếu, chưa mang lại hiệu quả thực sự.

NodeJS NodeJS là một môi trường runtime chạy JavaScript đa nền tảng và có mã nguồn mở, được sử dụng để chạy các ứng dụng web bên ngoài trình duyệt của client. Nền tảng này được phát triển bởi Ryan Dahl vào năm 2009, được xem là một giải pháp hoàn hảo cho các ứng dụng sử dụng nhiều dữ liệu nhờ vào mô hình hướng sự kiện (event-driven) không đồng bộ. • Ưu và nhược điểm của Node.JS Ưu điểm - IO hướng sự kiện không đồng bộ, cho phép xử lý nhiều yêu cầu đồng thời. - Sử dụng JavaScript – một ngôn ngữ lập trình dễ học.

- Chia sẻ cùng code ở cả phía client và server. - NPM(Node Package Manager) và module Node đang ngày càng phát triển mạnh mẽ. - Cộng đồng hỗ trợ tích cực. - Cho phép stream các file có kích thước lớn.

8 Nhược điểm - Không có khả năng mở rộng, vì vậy không thể tận dụng lợi thế mô hình đa lõi trong các phần cứng cấp server hiện nay. - Khó thao tác với cơ sử dữ liệu quan hệ. - Mỗi callback sẽ đi kèm với rất nhiều callback lồng nhau khác. - Cần có kiến thức tốt về JavaScript.

- Không phù hợp với các tác vụ đòi hỏi nhiều CPU. • Một số lý do nên sử dụng NodeJS: - Tốc độ cực nhanh: Được xây dựng dựa trên engine JavaScript V8 của Google Chrome, do đó các thư viện của nó có khả năng thực thi code chỉ rất nhanh. - NPM: Với hơn 50,000 package khác nhau, các developer có thể dễ dàng lựa chọn bất kỳ tính năng nào để xây dựng cho ứng dụng của mình. - Lập trình không đồng bộ: Mọi API của Node.JS đều có tính không đồng bộ (non-blocking), do đó một server dựa trên Node.JS không cần phải đợi API trả về dữ liệu.

- Không có buffering: Node.JS giúp tiết kiệm thời gian xử lý file khi cần upload âm thanh hoặc video vì các ứng dụng này không bao giờ buffer dữ liệu mà chỉ xuất dữ liệu theo từng phần (chunk).JS sử dụng mô hình đơn luồng với vòng lặp sự kiện. Do đó các ứng dụng có thể xử lý số lượng request lớn hơn rất nhiều so với các server truyền thống như Apache HTTP Server. ExpressJS Expressjs hay còn được viết là Express js, Express. Đây là một framework mã nguồn mở miễn phí cho Node.js được sử dụng trong thiết kế và xây dựng các ứng dụng web một cách đơn giản và nhanh chóng.

Vì Express js chỉ yêu cầu ngôn ngữ lập trình Javascript nên việc xây dựng các ứng dụng web và API trở nên đơn giản hơn với các lập trình viên và nhà phát triển. 9 Expressjs cũng là một khuôn khổ của Node.js do đó hầu hết các mã code đã được viết sẵn cho các lập trình viên có thể làm việc. Expressjs cũng là một phần của công nghệ giúp quản lý các ứng dụng web một cách dễ dàng hơn hay còn được gọi là ngăn xếp phần mềm MEAN. Nhờ có thư viện Javascript của Express js đã giúp cho các nhà lập trình xây dựng nên các ứng dụng web hiệu quả và nhanh chóng hơn.

Expressjs cũng được sử dụng để nâng cao các chức năng của Node. • Những tính năng của Expressjs - Phát triển máy chủ nhanh chóng: Expressjs cung cấp nhiều tính năng dưới dạng các hàm để dễ dàng sử dụng ở bất kỳ đâu trong chương trình. Điều này đã loại bỏ nhu cầu viết mã từ đó tiết kiệm được thời gian. - Phần mềm trung gian Middleware: Đây là phần mềm trung gian có quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu, yêu cầu của khách hàng và những phần mềm trung gian khác.

Phần mềm Middleware này chịu trách nhiệm chính cho việc tổ chức có hệ thống các chức năng của Express.