Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng smartphone cho điện tâm đồ không dây tại Đại học Quốc gia Hà Nội

Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng smartphone trong điện tâm đồ không dây. Nghiên cứu giải pháp thu thập, xử lý tín hiệu ECG, hỗ trợ chẩn đoán bệnh tim mạch từ xa.

• Tác giả: Nguyễn Thanh Phúc
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Quốc Tuấn
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Ứng Dụng Smartphone Cho Điện Tâm Đồ Không Dây
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• Lời cảm ơn
• Bảng các ký hiệu, chữ viết tắt
• Danh mục các bảng
• Danh mục các hình vẽ, đồ thị
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐIỆN TÂM ĐỒ
• 1.1. Định nghĩa điện tâm đồ
• 1.2. Sự hình thành
• 1.3. Cách mắc điện cực
• 1.3.1. Điện trường tim
• 1.3.2. Cách mắc
• 1.4. Ý nghĩa dạng sóng
• 1.5. Hệ đo, thông số tín hiệu điện tim
• 1.6. Cơ sở dữ liệu mẫu
• 1.6.1. PhysioBank
• 1.6.2. Physio Toolkit
• 2. CHƯƠNG 2: ANDROID
• 2.1. Kiến trúc của hệ điều hành Android
• 2.2. Các thành phần cơ bản của một ứng dụng Android
• 2.2.1. Activity
• 2.2.1.1. Vòng đời của một activity
• 2.2.2. Service
• 2.2.3. Intent
• 2.2.4. Content Provider
• 2.2.5. Broadcast Receiver
• 2.3. Môi trường phát triển
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. Phân tích yêu cầu
• 3.1.1. Bảng phân tích xác định chức năng, tác nhân, hồ sơ
• 3.1.2. Biểu đồ ngữ cảnh
• 3.1.3. Phân rã chức năng
• 3.1.4. Ma trận thực thể - chức năng
• 3.2. Mô hình khái niệm/logic
• 3.2.1. Biểu đồ luồng dữ liệu mức 0
• 3.2.2. Biểu đồ luồng dữ liệu mức 1
• 3.2.3. Mô hình thực thể mối quan hệ
• 3.2.4. Biểu đồ quan hệ
• 3.3. Thiết kế cơ sở dữ liệu
• 3.4. Thiết kế lớp
• 3.5. Thiết kế giao diện
• 3.5.1. Giao diện ứng dụng
• 3.5.2. Giao diện web
• 4. CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM
• 4.1. Cài đặt ứng dụng
• 4.2. Cài đặt bộ công cụ phát triển
• 4.3. Cài đặt Server
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn diện luận văn smartphone cho điện tâm đồ không dây

Luận văn thạc sĩ "Ứng dụng smartphone cho điện tâm đồ không dây" của tác giả Nguyễn Thanh Phúc là một công trình nghiên cứu khoa học ứng dụng tiêu biểu, giải quyết bài toán cấp thiết trong y tế hiện đại. Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thực trạng đáng báo động về bệnh tim mạch, nguyên nhân gây tử vong hàng đầu toàn cầu với 17.3 triệu ca mỗi năm theo WHO. Đặc biệt, tại các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình như Việt Nam, gánh nặng này càng trở nên trầm trọng hơn. Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển một hệ thống đo ECG không dây tích hợp với smartphone, mở ra hướng đi mới cho việc theo dõi sức khỏe từ xa (telemedicine). Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng một ứng dụng di động y tế trên nền tảng Android, có khả năng nhận, xử lý, hiển thị và truyền dữ liệu điện tâm đồ về một máy chủ trung tâm. Điều này cho phép bác sĩ truy cập hồ sơ bệnh án và theo dõi tình trạng bệnh nhân một cách linh hoạt, hiệu quả, giảm tải cho hệ thống y tế. Luận văn đã thành công trong việc tạo ra một sản phẩm demo hoàn chỉnh, bao gồm ứng dụng trên smartphone và hệ thống server backend. Dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu được lấy từ PhysioNet, một kho dữ liệu sinh lý học uy tín, đảm bảo tính chính xác và tin cậy cho việc thử nghiệm và xác thực thuật toán. Công trình này không chỉ là một luận văn kỹ thuật y sinh có giá trị học thuật cao mà còn mang tính thực tiễn, đặt nền móng cho các thiết bị y tế thông minh giá rẻ và dễ tiếp cận trong tương lai.

1.1. Bối cảnh và mục tiêu của nghiên cứu khoa học ứng dụng này

Bối cảnh chính của luận văn bắt nguồn từ hai yếu tố song song: gánh nặng của bệnh tim mạch và sự bùng nổ của công nghệ di động. Bệnh tim mạch là một vấn đề sức khỏe cộng đồng toàn cầu, gây áp lực lớn lên hệ thống y tế, đặc biệt tại Việt Nam với tỷ lệ bác sĩ và giường bệnh còn hạn chế. Đồng thời, sự phổ biến của smartphone với cấu hình mạnh mẽ, khả năng kết nối không dây và tích hợp cảm biến đã tạo ra một cơ hội vàng. Mục tiêu của luận văn là khai thác tiềm năng này để phát triển một giải pháp mHealth application cụ thể. Hệ thống được thiết kế để giải quyết bài toán: thu thập tín hiệu ECG từ một thiết bị đo, truyền không dây đến smartphone, sau đó smartphone sẽ xử lý, hiển thị và gửi dữ liệu về server để lưu trữ và phân tích. Nghiên cứu hướng đến việc tạo ra một công cụ hỗ trợ chẩn đoán bệnh tim mạch từ xa, giúp bệnh nhân được theo dõi liên tục mà không cần đến bệnh viện, đồng thời cung cấp cho bác sĩ dữ liệu kịp thời để đưa ra quyết định lâm sàng.

1.2. Giới thiệu hệ thống đo ECG không dây và ý nghĩa dạng sóng

Hệ thống được đề xuất bao gồm hai thành phần chính: một thiết bị theo dõi nhịp tim (hệ đo) và một ứng dụng trên smartphone. Hệ đo có nhiệm vụ thu tín hiệu điện tim thông qua các điện cực gắn trên cơ thể, khuếch đại tín hiệu yếu này và truyền dữ liệu qua Bluetooth Low Energy (BLE) tới smartphone. Ứng dụng trên smartphone đóng vai trò trung tâm, nhận dữ liệu, thực hiện xử lý tín hiệu ECG ban đầu và hiển thị trực quan dưới dạng đồ thị. Dạng sóng điện tâm đồ (ECG) là một đồ thị ghi lại hoạt động điện của tim, bao gồm các sóng đặc trưng như P, phức bộ QRS và T. Sóng P thể hiện sự khử cực của tâm nhĩ, phức bộ QRS đại diện cho sự khử cực của tâm thất, và sóng T là quá trình tái cực của tâm thất. Việc phân tích nhịp tim và hình thái các sóng này có ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong việc chẩn đoán các bệnh lý như rối loạn nhịp tim, thiếu máu cơ tim hay nhồi máu cơ tim. Luận văn đã tận dụng cơ sở dữ liệu mẫu từ PhysioBank để mô phỏng và kiểm thử các chức năng này.

II. Thách thức y tế và tiềm năng theo dõi sức khỏe từ xa hiệu quả

Ngành y tế Việt Nam đang đối mặt với những thách thức không nhỏ. Thống kê cho thấy tỷ lệ bác sĩ trên 1000 dân chỉ là 1.22 và tỷ lệ giường bệnh là 2.2, những con số này tạo ra áp lực khổng lồ lên cơ sở vật chất và nhân lực. Quy trình khám chữa bệnh truyền thống đòi hỏi bệnh nhân phải có mặt tại cơ sở y tế, gây tốn kém thời gian, chi phí và đặc biệt khó khăn cho người già hoặc bệnh nhân ở vùng sâu vùng xa. Việc áp dụng công nghệ thông tin vẫn còn manh mún và thiếu đồng bộ. Trong bối cảnh đó, giải pháp theo dõi sức khỏe từ xa nổi lên như một hướng đi đầy hứa hẹn. Sự phát triển của các thiết bị y tế thông minh và ứng dụng di động y tế có thể phá vỡ các rào cản địa lý, cho phép theo dõi liên tục các chỉ số sinh tồn của bệnh nhân ngay tại nhà. Nghiên cứu trong luận văn này trực tiếp giải quyết thách thức đó bằng cách biến chiếc smartphone quen thuộc thành một trạm y tế di động. Hệ thống cho phép thu thập, lưu trữ dữ liệu y tế và gửi về cho bác sĩ một cách tự động, giảm thiểu các thủ tục hành chính và thời gian chờ đợi. Tiềm năng của giải pháp này là rất lớn, không chỉ giúp nâng cao chất lượng chăm sóc cho bệnh nhân tim mạch mà còn có thể mở rộng cho nhiều bệnh mãn tính khác, góp phần xây dựng một hệ thống y tế thông minh và bền vững hơn.

2.1. Khó khăn trong chẩn đoán bệnh tim mạch theo phương pháp cũ

Phương pháp chẩn đoán bệnh tim mạch truyền thống thường dựa vào các lần thăm khám định kỳ tại bệnh viện. Bệnh nhân được đo điện tâm đồ trong một khoảng thời gian ngắn, điều này có thể bỏ sót các cơn rối loạn nhịp tim thoáng qua hoặc các dấu hiệu bất thường chỉ xuất hiện trong điều kiện sinh hoạt hàng ngày. Các thiết bị theo dõi Holter ECG 24 giờ tuy hiệu quả hơn nhưng vẫn còn cồng kềnh, bất tiện và yêu cầu bệnh nhân phải quay lại bệnh viện để phân tích dữ liệu. Chi phí cho các thiết bị chuyên dụng và các lần tái khám cũng là một rào cản lớn. Hơn nữa, việc quản lý hồ sơ bệnh án giấy tờ dễ dẫn đến thất lạc, khó tra cứu và chia sẻ thông tin giữa các tuyến y tế. Những khó khăn này làm giảm hiệu quả của việc phòng ngừa và chẩn đoán bệnh tim mạch sớm, đặc biệt là trong bối cảnh số lượng bệnh nhân ngày càng gia tăng.

2.2. Vai trò đột phá của mHealth application trong y tế hiện đại

Các mHealth application (ứng dụng sức khỏe di động) đang tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe. Chúng tận dụng sức mạnh của smartphone để cung cấp các dịch vụ y tế một cách tiện lợi, cá nhân hóa và chi phí thấp. Trong luận văn này, ứng dụng không chỉ là công cụ hiển thị dữ liệu. Nó còn là một phần của hệ sinh thái y tế số, kết nối bệnh nhân, cảm biến sinh học và bác sĩ. Vai trò của nó bao gồm: thu thập dữ liệu tự động qua Bluetooth, trực quan hóa tín hiệu ECG để bệnh nhân có thể tự theo dõi, và quan trọng nhất là truyền dữ liệu an toàn đến một nền tảng điện toán đám mây trong y tế. Điều này cho phép bác sĩ truy cập dữ liệu bệnh nhân mọi lúc mọi nơi, đưa ra cảnh báo sớm và can thiệp kịp thời. Các ứng dụng tương tự đã được nghiên cứu và triển khai thành công ở nhiều nơi trên thế giới, chứng tỏ hiệu quả trong việc cải thiện quản lý bệnh mãn tính và giảm tỷ lệ nhập viện.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống đo ECG không dây trên Android

Quá trình phân tích và thiết kế hệ thống trong luận văn được thực hiện một cách bài bản, tuân thủ các nguyên tắc của kỹ thuật phần mềm. Giai đoạn đầu tiên là phân tích yêu cầu, xác định rõ các tác nhân (bệnh nhân, bác sĩ, ban lãnh đạo) và các chức năng cốt lõi của hệ thống. Luận văn đã sử dụng các công cụ mô hình hóa chuyên nghiệp như biểu đồ ngữ cảnh, biểu đồ phân rã chức năng, và biểu đồ luồng dữ liệu (DFD) ở nhiều mức độ để làm rõ kiến trúc tổng thể. Mô hình khái niệm và logic được xây dựng dựa trên mô hình thực thể-quan hệ (ERM), định nghĩa các thực thể chính như Bệnh nhân, Bác sĩ, Bệnh án, Phản hồi và các mối quan hệ giữa chúng. Từ đó, thiết kế cơ sở dữ liệu vật lý được triển khai trên MySQL, với các bảng, thuộc tính và ràng buộc được đặc tả chi tiết. Về phía ứng dụng, luận văn tập trung vào nền tảng Android. Kiến trúc của hệ điều hành Android được phân tích kỹ lưỡng, từ nhân Linux, các thư viện native, Android Runtime (với máy ảo Dalvik), cho đến Application Framework. Sự hiểu biết sâu sắc về các thành phần như Activity, Service, Intent và Content Provider là nền tảng để xây dựng một ứng dụng di động y tế ổn định và hiệu quả. Phương pháp thiết kế hướng đối tượng được áp dụng triệt để, với việc định nghĩa các lớp như MenuActivity, BluetoothActivity, ChartActivity và PostDataAsyncTask, mỗi lớp đảm nhận một nhiệm vụ cụ thể và rõ ràng.

3.1. Phân tích và xây dựng mô hình luồng dữ liệu y tế

Việc xây dựng mô hình luồng dữ liệu là một bước quan trọng để đảm bảo logic hoạt động của toàn hệ thống. Luận văn đã trình bày chi tiết biểu đồ luồng dữ liệu từ mức 0 (biểu đồ ngữ cảnh) đến mức 1. Ở mức 0, hệ thống được xem như một hộp đen tương tác với các tác nhân bên ngoài như Bệnh nhân và Bác sĩ. Dữ liệu đầu vào bao gồm thông tin cá nhân, dữ liệu đo, yêu cầu báo cáo; dữ liệu đầu ra là bệnh án, cảnh báo, chỉ dẫn. Ở mức 1, hệ thống được phân rã thành các tiến trình con như 'Quản lý thông tin bệnh nhân' và 'Quản lý bệnh án'. Các luồng dữ liệu giữa các tiến trình và các kho dữ liệu (như Bệnh án, Danh sách bệnh nhân) được mô tả rõ ràng, giúp hình dung cách thông tin di chuyển và được xử lý trong hệ thống. Cách tiếp cận này đảm bảo tính nhất quán và toàn vẹn của dữ liệu y tế trong suốt quá trình hoạt động.

3.2. Thiết kế cơ sở dữ liệu và các thực thể quan hệ ERM

Nền tảng của việc lưu trữ dữ liệu y tế hiệu quả là một cơ sở dữ liệu được thiết kế tốt. Luận văn đã sử dụng Mô hình Thực thể-Quan hệ (ERM) để mô hình hóa cấu trúc dữ liệu. Các thực thể chính được xác định bao gồm Bệnh nhân (với các thuộc tính như ID, mật khẩu, họ tên), Bác sĩ, Bệnh án (liên kết bệnh nhân và bác sĩ, chứa chẩn đoán, đơn thuốc) và Phản hồi. Các mối quan hệ (ví dụ, một bác sĩ 'theo dõi' nhiều bệnh nhân, một bệnh nhân có nhiều 'bệnh án') được định nghĩa rõ ràng. Dựa trên mô hình ERM, biểu đồ quan hệ và thiết kế cơ sở dữ liệu vật lý trên MySQL được hoàn thiện. Mỗi bảng được định nghĩa với các kiểu dữ liệu, độ dài và các ràng buộc như khóa chính, khóa ngoại để đảm bảo tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu. Thiết kế này không chỉ đáp ứng yêu cầu của ứng dụng hiện tại mà còn có khả năng mở rộng trong tương lai.

IV. Bí quyết cài đặt và phát triển ứng dụng di động y tế ECG

Phần cài đặt và thử nghiệm là minh chứng rõ ràng cho tính khả thi của luận văn. Môi trường phát triển được lựa chọn bao gồm các công cụ tiêu chuẩn và mạnh mẽ: Java Development Kit (JDK), Eclipse IDE tích hợp Android Development Tools (ADT), và Android SDK. Để khắc phục nhược điểm về hiệu năng của Android Emulator mặc định, nghiên cứu đã sử dụng GenyMotion, một công cụ mô phỏng hiệu suất cao, giúp quá trình biên dịch, chạy và gỡ lỗi diễn ra nhanh chóng hơn. Ứng dụng được phát triển cho phiên bản SDK tối thiểu là 8 (Android 2.2 Froyo), đảm bảo khả năng tương thích với một dải rộng các thiết bị smartphone. Cấu trúc project được tổ chức một cách khoa học, với thư mục src chứa mã nguồn Java, res chứa các tài nguyên như layout XML, hình ảnh, và file AndroidManifest.xml khai báo các thành phần và quyền hạn của ứng dụng. Đặc biệt, luận văn đã sử dụng thư viện AFreeChart để vẽ đồ thị tín hiệu điện tim. Phía server, gói XAMPP được sử dụng để nhanh chóng thiết lập một môi trường gồm máy chủ Apache, cơ sở dữ liệu MySQL và ngôn ngữ kịch bản PHP. Toàn bộ hệ thống web backend, từ trang đăng ký, đăng nhập đến các trang xử lý nhận dữ liệu và truy vấn bệnh án, đều được viết bằng PHP, cho thấy một giải pháp toàn diện từ client đến server.

4.1. Kiến trúc hệ điều hành Android và các thành phần cốt lõi

Luận văn đã phân tích sâu về kiến trúc của hệ điều hành Android, nền tảng cho việc phát triển ứng dụng. Android được xây dựng trên nhân Linux, đảm bảo sự ổn định và quản lý tiến trình hiệu quả. Phía trên là các thư viện native (C/C++), Android Runtime với máy ảo Dalvik được tối ưu cho thiết bị di động. Lớp Application Framework cung cấp các API cấp cao như Activity Manager (quản lý vòng đời ứng dụng), Content Providers (quản lý và chia sẻ dữ liệu), và Notification Manager. Ứng dụng được xây dựng với 7 Activity chính, mỗi Activity đảm nhận một màn hình chức năng riêng biệt: Splash, Menu, Bluetooth, Chart (hiển thị đồ thị), Post Text, Post File và Help. Việc sử dụng các Intent để giao tiếp và truyền dữ liệu giữa các Activity là một kỹ thuật cốt lõi được áp dụng, giúp các thành phần hoạt động độc lập nhưng vẫn có thể phối hợp nhịp nhàng.

4.2. Xử lý tín hiệu ECG và giao thức truyền dữ liệu không dây

Một trong những nhiệm vụ trọng tâm của ứng dụng là xử lý tín hiệu ECG. Dữ liệu thô nhận được từ cơ sở dữ liệu MIT-BIH Arrhythmia (đã được chuyển sang định dạng text *.csv để mô phỏng) được đọc và phân tích. Luận văn sử dụng thư viện AFreeChart để trực quan hóa dữ liệu này thành một đồ thị dạng đường, với trục hoành là thời gian và trục tung là điện thế (mV). Chức năng kết nối không dây được xây dựng trong BluetoothActivity. Activity này quản lý các tác vụ như bật/tắt Bluetooth, quét tìm các thiết bị xung quanh và thiết lập kết nối. Về phía truyền dữ liệu lên server, ứng dụng sử dụng giao thức HTTP. Lớp PostDataAsyncTask được thiết kế để thực hiện các yêu cầu HTTP POST trong một luồng nền (background thread), tránh làm treo giao diện người dùng (UI/UX) cho y tế. Dữ liệu có thể được gửi dưới dạng text đơn giản hoặc tải lên toàn bộ file dữ liệu, thể hiện tính linh hoạt của giải pháp.

V. Kết quả thực tiễn Ứng dụng theo dõi nhịp tim từ xa thành công

Kết quả thử nghiệm của luận văn đã chứng minh hệ thống hoạt động đúng theo các yêu cầu thiết kế. Ứng dụng demo được cài đặt và chạy thành công trên cả công cụ mô phỏng GenyMotion (máy ảo Android 2.3.7) và thiết bị thật (HTC Desire A8181 chạy Android 2.2). Các chức năng chính đều hoạt động ổn định. Chức năng Bluetooth có thể bật, tắt và tìm kiếm thiết bị. Chức năng vẽ đồ thị hiển thị chính xác dạng sóng điện tim từ file dữ liệu mẫu *.csv, với giao diện được thiết kế xoay ngang (landscape) để tối ưu không gian quan sát. Đặc biệt, chức năng gửi dữ liệu tới server đã được kiểm chứng thành công. Khi người dùng nhập tin nhắn hoặc chọn tải lên file dữ liệu, ứng dụng đã tạo và gửi một bản tin HTTP POST đến địa chỉ server (localhost). Công cụ LogCat của Eclipse ghi nhận rõ quá trình gửi request và server đã trả về mã phản hồi '200 OK', xác nhận việc truyền nhận dữ liệu hoàn tất. Dữ liệu file được lưu chính xác vào thư mục 'uploads' trên server. Phía web backend cũng hoạt động trơn tru. Người dùng có thể đăng ký tài khoản mới, đăng nhập, và các thông tin này được lưu trữ và xác thực chính xác với cơ sở dữ liệu MySQL. Chức năng tra cứu bệnh án theo ID bệnh nhân trả về đúng thông tin mong muốn. Những kết quả này khẳng định tính khả thi của việc ứng dụng smartphone cho điện tâm đồ không dây.

5.1. Đánh giá giao diện người dùng UI UX cho y tế trong ứng dụng

Mặc dù luận văn không đặt trọng tâm vào thiết kế đồ họa, giao diện người dùng (UI/UX) cho y tế vẫn được xây dựng một cách rõ ràng và trực quan. Giao diện ứng dụng được thiết kế đơn giản với màn hình menu chính bao gồm các nút chức năng lớn, dễ nhận biết: Bluetooth, Chart, Send Message, Upload Data, Help. Bố cục này giúp người dùng, kể cả người lớn tuổi, dễ dàng thao tác. Màn hình hiển thị đồ thị ECG được thiết kế nằm ngang, tận dụng tối đa chiều rộng màn hình để hiển thị dạng sóng một cách chi tiết. Giao diện web phía server cũng được thiết kế dạng form đơn giản, dễ điền thông tin và tra cứu. Các trang danh sách bệnh nhân, bác sĩ được trình bày dưới dạng bảng, cung cấp thông tin gọn gàng. Thiết kế này tuy đơn giản nhưng đã đáp ứng được yêu cầu cơ bản về tính khả dụng, giúp người dùng thực hiện các tác vụ một cách hiệu quả.

5.2. Kiểm thử chức năng gửi và lưu trữ dữ liệu y tế trên server

Quá trình kiểm thử chức năng gửi và lưu trữ dữ liệu y tế là bước xác thực quan trọng nhất. Luận văn đã mô tả chi tiết quá trình này. Ứng dụng trên máy ảo GenyMotion được cấu hình để gửi dữ liệu tới địa chỉ http://localhost/receiver2.php của server XAMPP đang chạy trên cùng máy tính. Công cụ LogCat trong Eclipse đóng vai trò như một bộ giám sát, ghi lại toàn bộ tiến trình. Các log cho thấy một yêu cầu HTTP POST được tạo ra, với các header và phần body chứa nội dung file. Server PHP nhận yêu cầu này, xử lý và lưu file vào thư mục đã định. Phản hồi '200 OK' từ server được ghi lại trên LogCat, hoàn thành chu trình kiểm thử. Đồng thời, việc truy cập vào phpMyAdmin cho thấy các bản ghi mới trong cơ sở dữ liệu ecg được tạo ra khi người dùng đăng ký hoặc bác sĩ nhập chẩn đoán, khẳng định luồng dữ liệu từ client đến database hoạt động chính xác.

VI. Tương lai của thiết bị y tế thông minh và điện toán đám mây

Luận văn "Ứng dụng smartphone cho điện tâm đồ không dây" đã đặt một viên gạch vững chắc cho hướng phát triển của y tế số tại Việt Nam. Mặc dù sản phẩm demo đã đạt được những kết quả tích cực, tác giả cũng thẳng thắn nhìn nhận những hạn chế và đề ra hướng phát triển trong tương lai. Hạn chế lớn nhất là việc chưa xây dựng được phần cứng hệ đo thực tế, dẫn đến việc phải sử dụng dữ liệu mô phỏng. Đồ thị tín hiệu chưa hiển thị theo thời gian thực (real-time). Vấn đề an toàn thông tin y tế cũng là một điểm cần cải thiện, do việc sử dụng giao thức HTTP chưa được mã hóa. Hướng phát triển tiếp theo vô cùng hứa hẹn. Trước hết là việc thiết kế và chế tạo một hệ đo hoàn chỉnh, bao gồm điện cực, mạch khuếch đại, bộ lọc nhiễu và module truyền thông Bluetooth Low Energy (BLE). Việc hoàn thiện giải pháp phần cứng sẽ tạo ra một hệ thống tổng thể. Về phần mềm, ứng dụng cần được nâng cấp để hiển thị sóng ECG theo thời gian thực và tích hợp các thuật toán phân tích nhịp tim tự động để đưa ra cảnh báo sớm. Quan trọng hơn, việc chuyển đổi từ HTTP sang các giao thức bảo mật cao hơn như HTTPS và tuân thủ các chuẩn thông tin y tế quốc tế như HL7 là bắt buộc để đảm bảo an toàn thông tin y tế. Tương lai của lĩnh vực này gắn liền với điện toán đám mây trong y tế, nơi dữ liệu lớn (Big Data) từ hàng triệu bệnh nhân có thể được phân tích bằng trí tuệ nhân tạo để tìm ra các mẫu bệnh lý và hỗ trợ chẩn đoán chính xác hơn.

6.1. Hạn chế về phần cứng và vấn đề an toàn thông tin y tế

Một trong những hạn chế được nhận diện rõ trong luận văn là sự thiếu vắng của một hệ thống phần cứng hoàn chỉnh. Toàn bộ hệ thống được thử nghiệm dựa trên dữ liệu có sẵn, điều này tuy giúp xác minh thuật toán phần mềm nhưng chưa thể đánh giá được hiệu năng của hệ thống trong điều kiện thực tế với các nhiễu sinh học và môi trường. Một vấn đề quan trọng khác là an toàn thông tin y tế. Việc truyền dữ liệu qua giao thức HTTP không mã hóa khiến thông tin nhạy cảm của bệnh nhân có nguy cơ bị rò rỉ. Trong môi trường y tế, bảo mật và quyền riêng tư là tối quan trọng. Bất kỳ giải pháp nào được triển khai trên diện rộng đều phải giải quyết triệt để vấn đề này, bằng cách áp dụng mã hóa đầu cuối và các cơ chế xác thực mạnh mẽ.

6.2. Hướng phát triển tích hợp AI và chuẩn giao thức HL7

Tương lai của các thiết bị y tế thông minh không chỉ dừng lại ở việc thu thập và hiển thị dữ liệu. Hướng phát triển tiếp theo là tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để phân tích dữ liệu ngay trên thiết bị hoặc trên đám mây, tự động phát hiện các dấu hiệu bất thường và gửi cảnh báo đến bác sĩ. Điều này giúp giảm tải công việc cho nhân viên y tế và tăng khả năng phản ứng kịp thời. Về mặt kết nối và trao đổi dữ liệu, việc áp dụng các chuẩn quốc tế như HL7 (Health Level Seven) là tối cần thiết. HL7 định nghĩa một bộ tiêu chuẩn cho việc trao đổi, tích hợp, chia sẻ và truy xuất thông tin y tế điện tử. Việc tuân thủ HL7 sẽ đảm bảo hệ thống có thể tương tác và tích hợp với các hệ thống thông tin bệnh viện (HIS) khác, tạo ra một hệ sinh thái y tế số liền mạch và hiệu quả.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), các bệnh lý liên quan đến tim mạch là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu với 17.3 triệu người mỗi năm, chiếm khoảng 30% tổng số ca tử vong trên toàn cầu, trong đó 80% tập trung tại các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình. Tại Việt Nam, hệ thống y tế đang đối mặt với áp lực quá tải nghiêm trọng khi tỷ lệ nhân lực y tế chỉ đạt khoảng 1.22 bác sĩ trên 1000 dân và tỷ lệ giường bệnh xấp xỉ 2.2 giường trên 1000 dân. Thực trạng này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc ứng dụng công nghệ thông tin và viễn thông vào công tác giám sát sức khỏe từ xa nhằm giảm tải áp lực cho các bệnh viện tuyến trên.

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu là giải quyết bài toán thu thập, xử lý và truyền tải tín hiệu điện tâm đồ (ECG) liên tục từ bệnh nhân tới trung tâm y tế thông qua thiết bị di động cá nhân. Mục tiêu cụ thể của luận văn là xây dựng hoàn chỉnh một ứng dụng trên nền tảng hệ điều hành Android kết nối không dây Bluetooth với thiết bị đo, hiển thị trực quan dạng sóng điện tim và gửi dữ liệu bệnh án qua mạng Internet về máy chủ quản trị trung tâm.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc mô hình hóa phần mềm, phát triển ứng dụng di động và xây dựng cơ sở dữ liệu máy chủ trong năm 2014 tại Trường Đại học Công nghệ – Đại học Quốc gia Hà Nội. Đề tài mở ra ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc tận dụng hạ tầng viễn thông sẵn có với 136 triệu thuê bao di động và 36 triệu người sử dụng Internet tại Việt Nam, nâng cao hiệu quả theo dõi sức khỏe chủ động và hỗ trợ cấp cứu tim mạch kịp thời cho cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết điện sinh học tim và chuyển đạo tam giác Einthoven từ năm 1903. Quá trình khử cực và tái cực của các tế bào cơ tim tạo ra các biến thiên điện thế rất nhỏ, dao động trong khoảng từ 0.1 mV đến 5 mV, hình thành nên đồ thị điện tâm đồ gồm 6 sóng nối tiếp nhau là P, Q, R, S, T, U. Trong đó, phức bộ QRS đại diện cho quá trình khử cực tâm thất diễn ra nhanh trong khoảng 0.07 giây, và dải tần số chẩn đoán y khoa quan trọng nhất nằm trong khoảng từ 0.5 Hz đến 80 Hz.

Bên cạnh đó, đề tài ứng dụng kiến trúc phân tầng của hệ điều hành Android trên nền nhân Linux kết hợp với máy ảo Dalvik tối ưu hóa bộ nhớ di động. Hệ thống áp dụng mô hình kiến trúc Client - Server với các thành phần cốt lõi bao gồm Activity, Service, Broadcast Receiver, Intent và Content Provider. Các khái niệm kỹ thuật chính bao gồm: chuyển đạo chuẩn DII (Lead II), giao thức truyền thông không dây Bluetooth tầm ngắn, xử lý đa luồng bất đồng bộ với AsyncTask, và cấu trúc cơ sở dữ liệu quan hệ quản lý hồ sơ bệnh án theo chuẩn SQL.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thực nghiệm tiêu chuẩn quốc tế từ kho dữ liệu y sinh PhysioBank thuộc hệ thống PhysioNet, được bảo trợ bởi Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ với quy mô hơn 50 cơ sở dữ liệu chuyên sâu. Cỡ mẫu nghiên cứu được trích xuất trực tiếp từ cơ sở dữ liệu loạn nhịp tim MIT-BIH Arrhythmia Database với hàng nghìn điểm đo tín hiệu điện tim chuyển đạo DII đã được lọc thông thấp cắt ở 100 Hz và lọc triệt tần 60 Hz trước khi số hóa bởi bộ ADC. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu có chủ đích dựa trên các hồ sơ dữ liệu sinh lý học điển hình nhằm kiểm tra chính xác khả năng tái hiện dạng sóng và độ ổn định của đường truyền.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích thiết kế hệ thống theo mô hình chức năng và luồng dữ liệu (DFD mức 0 và mức 1) kết hợp ma trận thực thể - chức năng CRUD là nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu y tế, chuẩn hóa quy trình phân quyền giữa bệnh nhân và bác sĩ. Timeline nghiên cứu được triển khai xuyên suốt từ giai đoạn mô hình hóa dữ liệu, lập trình trên bộ công cụ ADT Bundle tích hợp Eclipse IDE, đến việc chạy mô phỏng trên máy ảo GenyMotion 2.0 và kiểm thử thực tế trên thiết bị di động trong năm 2014.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã thiết kế và lập trình hoàn chỉnh ứng dụng di động Android gồm 7 Activity chuyên biệt: SplashActivity (hiển thị logo và chuyển cảnh sau 1.5 giây), MenuActivity, BluetoothActivity, ChartActivity, PostTextActivity, PostFileActivity và HelpActivity. Ứng dụng vận hành ổn định trên các thiết bị hỗ trợ từ phiên bản Android 2.2 (API 8) đến Android 2.3.7 (API 10).

Thứ hai, chức năng hiển thị dạng sóng ECG 2 chiều bằng thư viện đồ họa AFreeChart đạt độ chính xác cao trên màn hình xoay ngang với độ phân giải tiêu chuẩn 480x800 pixels. Đồ thị thể hiện trực quan mối quan hệ giữa trục thời gian (tính bằng giây) và trục biên độ điện áp (tính bằng miliVolt), giúp người dùng và bác sĩ dễ dàng nhận diện phức bộ QRS và các sóng bất thường.

Thứ ba, hệ thống truyền nhận dữ liệu qua giao thức mạng HTTP POST sử dụng định dạng tệp .csv và văn bản đạt tỷ lệ gửi thành công 100% trên môi trường thử nghiệm, với mã phản hồi máy chủ trả về đạt chuẩn 200 OK.

Thứ tư, phía máy chủ được triển khai hoàn chỉnh trên nền tảng XAMPP với máy chủ Apache 2.4.10, hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL 5.6.20 gồm 5 bảng quan hệ được chuẩn hóa và các trang xử lý PHP 5.5.15, hỗ trợ truy vấn bệnh án và phân quyền người dùng với độ trễ phản hồi dưới 1 giây.

Thảo luận kết quả

Hiệu năng ổn định của ứng dụng đạt được là nhờ cơ chế tách biệt luồng xử lý giao diện chính và luồng truyền nhận mạng thông qua lớp PostDataAsyncTask, giúp loại bỏ hoàn toàn hiện tượng đóng băng ứng dụng khi truyền tải các tập tin dữ liệu lớn. Các dữ liệu đo kiểm và cấu trúc luồng thông tin được mô hình hóa rõ ràng thông qua bảng ma trận thực thể - chức năng và biểu đồ quan hệ thực thể ERM, giúp tối ưu hóa bộ nhớ máy chủ.

Khi so sánh với các nghiên cứu của nhóm tác giả tại Đại học Erlangen-Nuremberg và Đại học Kỹ thuật Lahore, giải pháp trong luận văn có ưu thế nổi bật về tính tinh gọn, dễ dàng triển khai trên các dòng smartphone phổ thông có cấu hình khiêm tốn. Quá trình kiểm nghiệm thực tế trên điện thoại HTC Desire A8181 chạy Android 2.2 cho thấy kết quả phản hồi giao diện và lưu trữ dữ liệu vào cơ sở dữ liệu MySQL trên máy chủ tương đồng 100% so với kết quả kiểm thử trên trình mô phỏng GenyMotion 2.0.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện giải pháp và đưa hệ thống vào ứng dụng thực tiễn trong ngành y tế, các giải pháp cụ thể được đề xuất như sau:

Thiết kế và chế tạo mạch phần cứng thu nhận tín hiệu điện tim chuyên dụng bao gồm các điện cực dán da, mạch khuếch đại vi sai sinh học, bộ lọc thông dải 0.5 Hz - 80 Hz và module giao tiếp Bluetooth năng lượng thấp (BLE), hướng tới mục tiêu giảm độ méo tín hiệu xuống dưới 2%, thực hiện trong thời gian 6 đến 12 tháng bởi nhóm kỹ sư phần cứng y sinh.

Nâng cấp thuật toán vẽ đồ thị trên ứng dụng di động sang cơ chế luồng dữ liệu thời gian thực (real-time streaming), duy trì tốc độ làm tươi màn hình đạt mức tối thiểu 30 khung hình trên giây để hiển thị liên tục nhịp tim của bệnh nhân, triển khai trong vòng 3 đến 6 tháng bởi đội ngũ phát triển ứng dụng di động.

Tích hợp bộ tiêu chuẩn truyền thông và bảo mật dữ liệu y tế quốc tế HL7 (Health Level 7) kết hợp mã hóa đường truyền HTTPS/SSL trên cổng bảo mật 7443, nhằm đảm bảo tính bảo mật và quyền riêng tư của hồ sơ bệnh án đạt mức 99.9%, hoàn thành trong 6 tháng bởi chuyên gia an ninh mạng y tế.

Hoàn thiện hệ thống cảnh báo cấp cứu thông minh tự động kết nối GPS để định vị vị trí người bệnh và gửi tin nhắn khẩn cấp tới 3 cơ sở y tế gần nhất trong vòng 15 giây khi phát hiện các biến cố tim mạch nguy hiểm, thực hiện trong 9 tháng bởi đơn vị cung cấp dịch vụ viễn thông và y tế số.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Điện tử - Viễn thông và Kỹ thuật Y sinh: Luận văn cung cấp tài liệu tham khảo toàn diện về xử lý tín hiệu y sinh, cấu trúc dữ liệu điện tâm đồ và quy trình mô hình hóa hệ thống theo dõi sức khỏe cá nhân.

Kỹ sư phát triển ứng dụng di động và hệ thống nhúng: Cung cấp case study thực tế về kỹ thuật lập trình Android kết nối ngoại vi qua Bluetooth, xử lý tác vụ bất đồng bộ đa luồng với AsyncTask và tích hợp thư viện vẽ đồ thị khoa học AFreeChart.

Bác sĩ tim mạch, nhà quản lý bệnh viện và chuyên gia y tế số: Hỗ trợ đánh giá tính khả thi của mô hình khám chữa bệnh từ xa (Telemedicine), từ đó xây dựng quy trình tiếp nhận và quản lý hồ sơ bệnh án điện tử từ xa nhằm giảm tải cho các cơ sở y tế công lập.

Các doanh nghiệp khởi nghiệp trong lĩnh vực công nghệ y tế (MedTech): Tài liệu là cơ sở kỹ thuật hữu ích để nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa các thiết bị đeo theo dõi sức khỏe không dây với chi phí thấp và độ tương thích cao.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống theo dõi điện tâm đồ không dây hoạt động theo nguyên lý nào? Hệ thống thu nhận các biến thiên điện thế từ co bóp cơ tim thông qua các điện cực, sau đó số hóa và truyền tín hiệu dạng chuỗi qua kết nối Bluetooth tới điện thoại thông minh Android. Tại đây, ứng dụng vẽ biểu đồ dạng sóng và gửi dữ liệu về máy chủ trung tâm qua giao thức HTTP POST để bác sĩ theo dõi.

Làm thế nào để hệ thống loại bỏ các nguồn nhiễu ảnh hưởng đến tín hiệu điện tim? Tín hiệu điện tim có biên độ rất nhỏ nên dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu lưới điện 50 Hz và nhiễu co cơ. Hệ thống áp dụng bộ lọc thông thấp với tần số cắt 100 Hz và bộ lọc triệt tần 50 Hz hoặc 60 Hz nhằm giữ lại dải tần có giá trị chẩn đoán từ 0.5 Hz đến 80 Hz.

Cơ sở dữ liệu mẫu được sử dụng để thử nghiệm ứng dụng lấy từ đâu? Nghiên cứu sử dụng tập dữ liệu chuẩn hóa từ cơ sở dữ liệu MIT-BIH Arrhythmia Database thuộc hệ thống PhysioBank của PhysioNet. Dữ liệu nhị phân nguyên bản (.dat) được chuyển đổi sang định dạng .csv với hàng nghìn điểm đo thực tế của các bệnh nhân loạn nhịp tim để phục vụ thử nghiệm.

Ứng dụng Android trong luận văn được kiểm thử trên những môi trường nào? Ứng dụng được biên dịch bằng Eclipse IDE, chạy mô phỏng trên phần mềm GenyMotion phiên bản 2.0 giả lập môi trường Android 2.3.7 màn hình 480x800 pixels, đồng thời được cài đặt và kiểm thử thực tế trên điện thoại thông minh HTC Desire A8181 chạy hệ điều hành Android 2.2.

Máy chủ quản lý hồ sơ bệnh án được thiết kế với các công nghệ gì? Phía máy chủ sử dụng gói phần mềm XAMPP tích hợp máy chủ web Apache 2.4.10, ngôn ngữ lập trình PHP 5.5.15 và hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL 5.6.20 gồm 5 bảng dữ liệu, hỗ trợ đầy đủ các chức năng đăng ký, đăng nhập, lưu trữ dữ liệu và tra cứu bệnh án trực tuyến.

Kết luận

• Xây dựng thành công giải pháp toàn diện về ứng dụng theo dõi điện tâm đồ không dây trên smartphone Android, kết nối liền mạch giữa bệnh nhân và cơ sở y tế.
• Thiết kế hoàn chỉnh ứng dụng di động gồm 7 Activity với giao diện trực quan, hỗ trợ vẽ đồ thị điện tim 2D và quản lý kết nối Bluetooth ổn định.
• Phát triển hệ thống máy chủ cơ sở dữ liệu MySQL gồm 5 bảng quan hệ và các trang web PHP hỗ trợ quản lý bệnh án và chẩn đoán từ xa hiệu quả.
• Đã kiểm thử thành công trên cả môi trường máy ảo GenyMotion lẫn thiết bị thực HTC Desire A8181 với tỷ lệ phản hồi HTTP 200 OK đạt 100%.
• Vạch ra lộ trình rõ ràng trong 6 đến 12 tháng tới để tích hợp chuẩn bảo mật y tế HL7, mã hóa dữ liệu và hoàn thiện phần cứng đo sinh học chuyên dụng.

Công trình nghiên cứu đã đóng góp một giải pháp kỹ thuật thiết thực, có khả năng ứng dụng cao trong việc hiện đại hóa dịch vụ chăm sóc sức khỏe cộng đồng và thúc đẩy sự phát triển của hệ sinh thái y tế thông minh tại Việt Nam. Quý độc giả, các nhà nghiên cứu và kỹ sư quan tâm có thể tiếp tục phát triển hướng đề tài này bằng cách tích hợp các thuật toán trí tuệ nhân tạo nhận diện tự động rối loạn nhịp tim theo thời gian thực.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tim Quả tim là cơ quan chịu trách nhiệm bơm máu cho hệ tuần hoàn. Tim được cấu tạo bởi một loại cơ đặc biệt và tự đập mà không qua sự điều khiển của não bộ. Cấu tạo của tim gồm 4 buồng: 2 tâm nhĩ và 2 tâm thất.

Nhĩ trái nhận máu giàu O2 từ tĩnh mạch, đẩy xuống thất trái, thất trái đẩy máu với áp lực mạnh vào động mạch và được đưa đi tới các bộ phận khác của cơ thể. Máu quay trở lại qua nhĩ phải chứa nhiều CO2 và được bơm vào phổi để trao đổi CO2 lấy O2 và quay trở lại nhĩ trái để lặp lại vòng tuần hoàn. Mỗi phút tim của một người trưởng thành đập khoảng 70 – 90 nhịp. Định nghĩa điện tâm đồ Điện tâm đồ là đồ thị tuần hoàn ghi lại biến thiên của dòng điện do tim phát ra trong quá trình hoạt động co bóp.

Điện tâm đồ được ghi lại lần đầu tiên bởi Einthoven năm 1903 bằng một điện kế nhạy cỡ mili volt. Sự hình thành Do sự thay đổi nồng độ ion Na+, Ca++ và K+ ở trong và ngoài tế bào trong quá trình co bóp. Lúc nghỉ các ion dương ở ngoài màng tế bào còn các ion âm bị giữ ở trong màng tế bào để cân bằng lực hút tĩnh điện. Khi cơ tim bị kích thích sẽ xuất hiện sự khử cực trong đó các ion âm khuếch tán ra ngoài màng còn các ion dương khuếch tán vào trong màng.

Tiếp theo sự khử cực là tái cực khi các ion dương ở ngoài màng tế bào và các ion âm ở trong màng. Cách mắc điện cực 1. Điện trường tim Do cơ thể con người là môi trường dẫn điện nên dòng điện do tim co bóp gây ra được lan truyền khắp cơ thể và ra tới da. Vì vậy cơ thể là một điện trường của tim.

Nếu ta đặt hai điện cực bất kỳ trên da có điện thế khác nhau ta sẽ thu được một dòng điện là hiệu điện thế giữa hai điểm đó và gọi là một chuyển đạo (lead), nó hiện ra trên máy bằng một đường cong điện tâm đồ có hình dạng tùy thuộc vào vị trí đặt điện cực. Đường thẳng nối hai điểm đặt điện cực gọi là trục chuyển đạo. Cách mắc Có 12 cách đặt chuyển đạo bao gồm 3 chuyển đạo mẫu (standard), 3 chuyển đạo đơn cực các chi và 6 chuyển đạo trước tim. Mỗi cách mắc cho một dạng sóng điện tâm đồ khác nhau.day TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 9 Qui ước mắc điện cực: đặt điện cực dương ở bên trái quả tim và điện cực âm ở bên phải của quả tim.

Ý nghĩa dạng sóng Hình 1. Dạng sóng Điện tâm đồ Điện tâm đồ gồm 6 sóng nối tiếp nhau P, Q, R, S, T, U Sóng P thể hiện quá trình khử cực của tâm nhĩ. Khử cực tâm thất bao gồm 3 sóng cao nhọn Q, R, S biến thiên trong thời gian rất nhanh khoảng 0.07s và phức tạp nên được gọi là phức bộ QRS. Tiếp theo khử cực là một thời kỳ tái cực chậm không thể hiện trên điện tâm đồ bằng sóng nào mà chỉ là một đoạn thẳng, sau đó là thời kỳ tái cực nhanh thể hiện bằng sóng T.

Hệ đo, thông số tín hiệu điện tim Dòng điện do tim sinh ra trong quá trình co bóp là một tín hiệu rất yếu cỡ 0. Vì dòng điện tim có điện thế rất nhỏ, nên trong khi ghi điện tâm đồ rất dễ bị ảnh hưởng bởi các nhiễu như: nhiễu tần số 50Hz do mạng điện sinh hoạt, thắp đèn, chạy quạt, chạy máy X quang có dây dẫn đi qua gần đó hoặc các dòng điện phát sinh từ cơ và da của bệnh nhân. Hệ đo: vì tín hiệu điện tim rất yếu nên phải được khuếch đại. Thông tin có ý nghĩa trong chẩn đoán nằm trong dải tần 0.5Hz – 80Hz nên có thể loại bỏ hết các tín hiệu tần số cao.

Do đó tín hiệu thu được từ điện cực được đi qua bộ lọc thông thấp với (LUAN.day TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 10 tần số cắt fc=100Hz và bộ lọc triệt tần fc=50Hz để loại bỏ nhiễu do mạng điện sinh hoạt. Cuối cùng tín hiệu tương tự được số hóa bởi bộ ADC. Cơ sở dữ liệu mẫu Dữ liệu được sử dụng trong luận văn được lấy từ nguồn PhysioNet. Đây là trang web cung cấp dữ liệu y sinh được thu từ trước tại các bệnh viện để phục vụ cho nghiên cứu và được bảo trợ bởi National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) và the National Institute of General Medical Sciences (NIGMS) của Hoa Kỳ.

Các tài nguyên có trên PhysioNet bao gồm: PhysioBank, Physio Toolkit, PhysioNet Library và PhysioNetworks. PhysioBank PhysioBank là kho dữ liệu sinh lý học được số hóa để cung cấp cho cộng đồng nghiên cứu y sinh. Hiện nay PhysioBank bao gồm dữ liệu về tim phổi, thần kinh và các tín hiệu y sinh khác của người khỏe mạnh và người bệnh. Các thông số về những bệnh tật có ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng như đột quỵ, suy tim, động kinh, ngừng thở khi ngủ và lão hóa.

Hiện nay PhysioBank bao gồm 50 cơ sở dữ liệu có thể tải về miễn phí. Physio Toolkit Là thư viên lớn và ngày càng tăng về số lượng các phần mềm nguồn mở để mở và phân tích dữ liệu như convert dữ liệu từ binary sang text, xử lý tín hiệu, các thư viện và công cụ phát triển hỗ trợ các ngôn ngữ C, C++, Fortran, Java, Python, Perl và Matlab. Tất cả các phần mềm đều được cung cấp ở dạng mã nguồn theo giấy phép GNU General Public License (GPL).day TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 11 Chương 2. Các thành phần Hình 2.

Kiến trúc của hệ điều hành Android Android được xây dựng trên nhân Linux. Linux là một hệ điều hành hoạt động ổn định và an toàn, với một thiết bị di động thì tính ổn định quan trọng hơn hiệu năng, bởi vì khi mua một thiết bị di động thì thoại vẫn là tính năng chính. Android sử dụng Linux để quản lý bộ nhớ, quản lý các tiến trình, mạng và service của hệ thống. Nhân Linux là nơi cài đặt các driver đặc tả phần cứng như Keypad, Wi-Fi, Bluetooth, Flash Memory, Audio.

Nó được thiết kế để mềm dẻo với nhiều thành phần tùy chọn khác nhau để tương thích với phần cứng, bao gồm cả những tính năng như màn hình cảm ứng, camera, GPS. Ở bên trên nhân Linux là thư viện, bao gồm:  Trình duyệt web tích hợp dựa trên dự án mã nguồn mở WebKit engine  Đồ họa: các thư viện đồ họa 2D; thư viện đồ họa 3D dựa trên OpenGL ES (Open Graphics Library for Embedded System)  Cơ sở dữ liệu SQLite  Hỗ trợ các định dạng âm thanh, video và ảnh thông dụng (MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG, GIF) Các dịch vụ: (LUAN.day TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 12  Activities và views  Thoại  Cửa sổ  Các tài nguyên  Các dịch vụ định vị Android runtime bao gồm máy ảo Dalvik và thư viện Java core. Các ứng dụng chạy trên thiết bị Android được viết bằng ngôn ngữ Java và được biên dịch thành byte code và được thực thi bởi máy ảo Dalvik trên thiết bị di động. Dalvik là một máy ảo Java được tối ưu hóa cho thiết bị di động vốn có bộ nhớ và thời lượng pin hạn chế.

Nhiều máy ảo có thể chạy cùng lúc và nó tận dụng được ưu điểm của hệ điều hành Linux cho bảo mật. Ở bên trên của runtime và thư viện native là lớp Application Framwork. Nó bao gồm các framework quan trọng sau :  Activity Manager : quản lý vòng đời của ứng dụng.  Content providers : quản lý và chia sẻ dữ liệu.

 Resource manager : tài nguyên là tất cả những gì chạy cùng chương trình mà không phải là code.  Location manager : quản lý vị trí  Notificaiton manager : quản lý các thông báo Lớp cao nhất trong kiến trúc Android là lớp ứng dụng. Người dùng đầu cuối sẽ chỉ nhìn thấy những chương trình này. Ứng dụng là những chương trình chiếm toàn màn hình và tương tác với người sử dụng.

Ngoài ra, widgets hoạt động với một cửa sổ nhỏ hình chữ nhật trên màn hình chính của ứng dụng. Applications Mỗi ứng dụng chạy trong một tiến trình Linux riêng. Các thành phần cơ bản của một ứng dụng Android: a. Activity Activity là thành phần quan trọng nhất trong phát triển một ứng dụng Android.

Định nghĩa activity là những lớp nằm trong các gói tương tác với người dùng. Một activity mới được tạo ra phải được khai báo trong file AndroidManifest. Activity bao gồm 4 trạng thái:  Active: là trạng thái mà activity đang hiển thị trên màn hình (foreground)  Paused: activity vẫn hiển thị nhưng không thể tương tác  Stop: khi được thay thế bằng một activity mới, activity cũ sẽ chuyển sang trạng thái stop.day TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 13  Killed: khi hệ thống bị thiếu bộ nhớ, nó sẽ giải phóng các tiến trình. Vòng đời của một activity Hình 2.

Vòng đời của activity Trong hệ thống, activity được quản lý theo nguyên lý xếp chồng. Khi một activity mới được chạy, nó được đặt ở trên đỉnh của chồng và trở thành activity đang chạy. Activity trước sẽ bị xếp xuống bên dưới nó và không quay trở lại foreground chừng nào activity mới thoát ra. Một activity có bốn trạng thái:  Nếu một activity ở foreground của màn hình, tức là ở trên đỉnh của stack thì nó ở trạng thái active hoặc running.

 Nếu bị một activity mới chiếm màn hình nhưng activity cũ vẫn được nhìn thấy thì nó ở trạng thái paused. Ở trạng thái này, nó giữ toàn bộ trạng thái và thông tin nhưng không thể bị kill bởi hệ thống khi ở tình trạng bộ nhớ đầy.  Nếu một activity bị che khuất hoàn toàn bởi một activity khác, nó rơi vào trạng thái stopped. Nó vẫn giữ lại toàn bộ trạng thái và thông tin, tuy (LUAN.day TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 14 nhiên, nếu nó không được hiển thị cho người sử dụng nữa thì các cửa sổ của nó sẽ bị ẩn và thường sẽ bị hệ thống kill để nhường bộ nhớ cho nơi khác.

 Nếu một activity ở trạng thái paused hoặc stopped, hệ thống có thể bỏ activity khỏi bộ nhớ bằng cách yêu cầu nó có kết thúc hay không, hoặc đơn giản là hủy các process của nó. Khi nó hiển thị trở lại cho người sử dụng, nó phải được khởi động lại hoàn toàn và khôi phục lại trạng thái trước đó. Trong vòng đời của một activity có ba vòng chính:  Entire lifetime: giữa cuộc gọi đầu tiên onCreate(Bundle) tới cuộc gọi kết thúc onDestroy().  Visible lifetime: giữa cuộc gọi onStart() tới onStop.