Tổng quan luận án

Áo ngực là trang phục định hình thiết yếu đối với phụ nữ, có chức năng bảo vệ, nâng đỡ, hạn chế sự dịch chuyển của bầu ngực và cải thiện tính thẩm mỹ. Do đặc thù mặc bó sát cơ thể, áo ngực tác động một áp lực cơ học liên tục lên vùng ngực và vai của người mặc. Nếu áp lực này vượt quá ngưỡng chịu đựng sinh lý, người mặc có thể gặp phải các tác động tiêu cực như cảm giác gò bó khó chịu, tắc nghẽn lưu thông tuần hoàn máu cục bộ, hằn rãnh trên da, đau nhức cơ xương và suy giảm hiệu quả sinh hoạt. Ngược lại, nếu áp lực quá nhỏ, chức năng nâng đỡ ngực sẽ không được đảm bảo. Áp lực và độ tiện nghi áp lực chịu sự chi phối tổng hòa từ cấu trúc, vật liệu áo ngực, trạng thái vận động và đặc điểm nhân trắc ngực của người sử dụng.

Khoảng trống nghiên cứu then chốt được tác giả luận án chỉ ra là: tại Việt Nam, chưa có một hệ thống cỡ số thống nhất được xây dựng riêng cho áo ngực nữ. Các sản phẩm áo ngực lưu hành trên thị trường chủ yếu được sản xuất dựa trên hệ thống cỡ số ngoại nhập hoặc bảng kích cỡ kinh nghiệm nội bộ của từng nhà sản xuất. Hơn nữa, các công trình nghiên cứu nhân trắc ngực trước đây tại Việt Nam thường chỉ đo lường các thông số chu vi cơ bản bằng phương pháp thủ công, cỡ mẫu hạn chế, chưa trích chọn kích thước đặc trưng một cách có hệ thống và chưa phân nhóm ngực dựa trên các kỹ thuật phân tích đa biến. Đồng thời, việc thiếu hụt các thiết bị đo áp lực chuyên dụng nhiều kênh đo đồng thời đã tạo nên rào cản lớn cho việc định lượng mối quan hệ giữa đặc điểm nhân trắc ngực với áp lực và độ tiện nghi áp lực.

Luận án xác định 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Xác định các đặc trưng nhân trắc ngực ứng dụng phương pháp đo 3D không tiếp xúc, trích chọn các kích thước đặc trưng và phân nhóm ngực nữ làm tiền đề cho việc xác định ảnh hưởng của kích thước ngực tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực, đồng thời góp phần xây dựng cơ sở thiết lập hệ thống cỡ số, thiết kế, sản xuất và lựa chọn áo ngực nữ phù hợp.
  2. Xác định áp lực của áo ngực nữ lên cơ thể người mặc và độ tiện nghi áp lực của áo ngực.
  3. Xác định ảnh hưởng của các kích thước ngực đặc trưng tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực nữ, nhằm góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc cải thiện độ tiện nghi áp lực của áo ngực nữ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:

  • Đối tượng nghiên cứu về nhân trắc: Cơ thể phần ngực của nữ sinh Bắc Việt Nam trong độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi.
  • Đối tượng mẫu áo ngực thực nghiệm: Áo ngực Triumph có gọng bằng viền nẹp, cup 3/4, có dây quai, may từ vải dệt kim thành phần 80% Polyamide (PA) và 20% Elastane.
  • Phạm vi không gian: Khảo sát và thu thập dữ liệu nhân trắc trên nhóm nữ sinh thuộc 3 cơ sở giáo dục đại học tại Hà Nội gồm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Ngoại thương và Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Phạm vi nội dung: Xác định ảnh hưởng của đặc điểm nhân trắc ngực tới áp lực áo ngực ở trạng thái tĩnh và đánh giá độ tiện nghi áp lực trong trạng thái sinh hoạt bình thường.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu trong luận án được cấu trúc theo 3 mảng nghiên cứu chính:

Các nghiên cứu về hình thái học và phân loại ngực nữ:

  • Martin phân chia ngực nữ thành 4 dạng hình thái học: ngực phẳng, ngực bán cầu, ngực hình nón và ngực giọt nước dựa trên tỷ lệ chiều dài bầu ngực so với bán kính gốc ngực.
  • Viện Khoa học Con người Wakoru Nhật Bản phân loại ngực nữ thành 6 nhóm: ngực phẳng, hình nón, bán cầu, ngực nhô ra, ngực giọt nước dạng 1 và ngực giọt nước dạng 2.
  • Lim và cộng sự phân tích mức độ hài lòng của 182 phụ nữ độ tuổi 20, phân nhóm ngực theo chu vi và thể tích ngực (dưới 200 cc, 200–300 cc, 300–400 cc và trên 400 cc).
  • Rong Zheng và cộng sự thiết lập hệ thống phân loại ngực phụ nữ Trung Quốc dựa trên 8 thông số: chỉ số khối cơ thể (BMI), thể tích ngực, cung ngực trong, cung ngực ngoài, chiều cao cơ thể, hướng đầu ngực, độ dốc ngực trên và hình dạng ngực dưới.
  • Kweon và Sohn phân loại ngực phụ nữ độ tuổi 20 thành 5 dạng (phẳng, nón, bán cầu, nhô ra, giọt nước); Cho và Sohn phân loại thành 3 nhóm quy mô (lớn, trung bình, nhỏ).
  • Tại Việt Nam, Trần Thị Minh Kiều và cộng sự khảo sát hình dạng bầu ngực nữ sinh Bắc Việt Nam 18–25 tuổi và sự phù hợp ngoại quan của cup áo ngực; Phạm Thị Thắm và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của góc ngực tới thiết kế áo ngực.

Các nghiên cứu về phương pháp đo nhân trắc ngực:

  • Phương pháp đo tiếp xúc: Sử dụng thước dây, compa trượt và bộ dụng cụ Martin được thực hiện trong các nghiên cứu của Zheng và cộng sự, Quieregatto và cộng sự, cũng như theo các tiêu chuẩn TCVN 1267-72 và TCVN 1268-72. Nhược điểm chính là tốn thời gian, gây bất tiện tâm lý và không đo được các kích thước thể tích hoặc biên dạng cong phức tạp.
  • Phương pháp đo thể tích ngực cổ điển: Đo độ tràn cột nước (Loughry và cộng sự, Ragip Kayar và cộng sự), chụp cộng hưởng từ MRI (Kovacsa và cộng sự).
  • Phương pháp đo 3D không tiếp xúc: Seolyoung và Chun đo 3D ngực 32 phụ nữ Hàn Quốc; Pei và cộng sự, Chang-Lixia và cộng sự quét 3D trên 270 phụ nữ Tây Trung Quốc; Liang Suzhen và cộng sự đo 10 thông số ngực trên 254 nữ sinh; Xiaona Chen Jianping Wang và cộng sự tính thể tích ngực từ đám mây điểm máy quét [TC]2; Lee và cộng sự chuẩn hóa phương pháp xác định ranh giới bầu ngực tự nhiên trên phần mềm RapidForm; Nguyễn Kim Cúc và Nguyễn Thị Nhung nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng môi trường tới độ chính xác của hệ thống đo 3D.

Các nghiên cứu về áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực:

  • Đo áp lực trực tiếp: Sử dụng hệ thống cảm biến Novel Pliance (Lee và cộng sự, Abbey Peterson và cộng sự), thiết bị cảm biến áp khí AMI-3037 (Xiao-Jun Ding, Gan Yingjin, Li-Zhuo Wang, Boo-hyun Sohn).
  • Đo áp lực gián tiếp: Tính toán theo định luật Laplace biến đổi từ độ giãn vải và bán kính cong cơ thể (Yoshimura và cộng sự, Ito và cộng sự), phương pháp vòm màng cao su (Kawabata và cộng sự), mô hình ma nơ canh mềm (Yu và cộng sự), mô hình cơ sinh học phần tử hữu hạn (Zhang, Jie Zhou và cộng sự), mô phỏng áp lực trang phục bó sát (Nguyễn Quốc Toản và cộng sự, Phan Duy Nam).
  • Đánh giá sự phân bố áp lực theo vị trí và tư thế: Bowles và Steele phân tích áp lực dây đeo chéo; Phan Thanh Thảo và cộng sự đo áp lực đai áo ngực trên 6 nữ sinh ở 5 tư thế vận động; B. Musilova và cộng sự đánh giá áp lực trên mô mềm ngực ở 8 tư thế.
  • Đánh giá độ tiện nghi áp lực: Sử dụng thang đo khoảng, thang đo thứ bậc và thang đo tâm lý phân loại Likert từ 1 đến 5 hoặc 1 đến 7 mức độ.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Luận án kết nối toàn diện chuỗi mắt xích từ việc tự chủ chế tạo thiết bị đo áp lực đa kênh và buồng quét 3D quang học phù hợp điều kiện trong nước, xây dựng cơ sở dữ liệu nhân trắc ngực 3D chi tiết của nữ sinh Bắc Việt Nam, ứng dụng các giải thuật học máy (PCA, Random Forest, LVQ, K-means) để trích chọn kích thước và phân cụm hình thái ngực, đến việc mô hình hóa toán học tác động của kích thước ngực tới áp lực và độ tiện nghi áp lực thực tế khi mặc áo ngực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở giải phẫu học tuyến ngực nữ (gồm mô tuyến, mô mỡ dưới da, mô liên kết collagen, nếp lằn chân ngực, quầng và núm vú); lý thuyết cấu trúc áo ngực cơ bản 9 chi tiết; nguyên lý cơ học tiếp xúc của trang phục đàn hồi bó sát dựa trên phương trình vi phân Laplace biến đổi ($P = T / r$, với $P$ là áp lực tiếp xúc, $T$ là lực căng bề mặt vải, $r$ là bán kính cong bề mặt cơ thể); và lý thuyết đánh giá độ tiện nghi trang phục qua phản ứng xúc giác và thang đo tâm lý học Likert.

Hệ thống phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật bao gồm:

  1. Phương pháp thiết kế và chế tạo thiết bị đo áp lực PB228:

    • Ứng dụng 8 cảm biến áp khí MPX10DP để đo đồng thời 8 kênh tín hiệu áp lực tiếp xúc.
    • Phạm vi đo từ 0 đến 7 kPa, độ chính xác hiển thị 0,1 kPa.
    • Hiệu chuẩn hệ thống bằng thiết bị kiểm chuẩn áp suất chuẩn GE Druck DPI 610.
    • Phần mềm điều khiển hiển thị dữ liệu đo dưới dạng đồ thị thời gian thực và trích xuất bảng số liệu.
  2. Phương pháp đo quét 3D không tiếp xúc MB2019:

    • Sử dụng hệ thống chiếu ánh sáng cấu trúc mã dịch pha kết hợp mã Gray (Gray code and Line shifting), tích hợp 2 camera công nghiệp.
    • Phạm vi quét không gian: $500 \times 500 \times 600\text{ mm}$.
    • Chuẩn hóa tư thế đứng đo nhân trắc ngực trần theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 20685.
    • Hiệu chỉnh các mức thu sáng của camera tương ứng với 3 cấp độ sắc tố da người (da sáng, da trung bình, da sạm).
    • Đánh dấu mốc giải phẫu trực tiếp trên cơ thể để định vị chính xác các điểm tham chiếu và đường bao chân ngực.
  3. Thu thập dữ liệu nhân trắc và áp lực:

    • Thu thập 21 thông số (gồm 3 thông số hình thể chung và 18 kích thước ngực chuyên sâu) trên mẫu nghiên cứu 460 nữ sinh Bắc Việt Nam.
    • Đo áp lực tại 14 vị trí trên áo ngực (tập trung tại dây vai, đai áo và 6 điểm trên nẹp gọng) ở các trạng thái tĩnh, động (chạy tại chỗ, cúi người) và tĩnh kết hợp động trên 75 đối tượng nữ sinh.
    • Đánh giá cảm nhận độ tiện nghi áp lực bằng phiếu khảo sát thang đo Likert theo các mốc thời gian mặc.
Ký hiệu biến Tên thông số kích thước / nhân trắc Đơn vị
$h$ Chiều cao cơ thể cm
$w$ Cân nặng kg
$bmi$ Chỉ số khối cơ thể $\text{kg/m}^2$
$vtn$ Vòng trên ngực cm
$vn$ Vòng ngực cm
$vcn$ Vòng chân ngực cm
$cnnp$ / $cnnt$ Cung ngực ngoài (phải / trái) cm
$cntp$ / $cntt$ Cung ngực trong (phải / trái) cm
$xup$ / $xut$ Khoảng cách từ xương ức đến đầu ngực (phải / trái) cm
$snt$ Sa ngực trên cm
$sndp$ / $sndt$ Sa ngực dưới (phải / trái) cm
$cn$ Khoảng cách giữa hai đầu ngực cm
$cl$ Độ chênh lệch giữa vòng ngực và vòng chân ngực ($vn - vcn$) cm
$ccnp$ / $ccnt$ Cung cong chân ngực (phải / trái) cm
$ttp$ / $ttt$ Thể tích bầu ngực (phải / trái) $\text{cm}^3$
  1. Phương pháp xử lý số liệu và mô hình hóa:
    • Xử lý và tính toán toàn bộ trên ngôn ngữ lập trình thống kê R.
    • Kiểm định phân tích phương sai ANOVA để đánh giá sai số giữa các phương pháp đo và sự khác biệt áp lực giữa các trạng thái/vị trí.
    • Trích chọn kích thước đặc trưng thông qua Phân tích thành phần chính (PCA), giải thuật Rừng ngẫu nhiên (Random Forest - RF với các chỉ số MDA, MDG) và giải thuật Học lượng tử hóa véc-tơ (Learning Vector Quantization - LVQ).
    • Phân nhóm ngực bằng giải thuật phân cụm K-means (K-means clustering), tối ưu hóa số cụm $K$ bằng các phương pháp Elbow (Within-cluster Sum of Square - WSS), Gap Statistic và kiểm tra độ tin cậy bằng chỉ số Silhouette Width và Dendrogram.
    • Xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính đa biến giải thích áp lực và độ tiện nghi áp lực thông qua kỹ thuật Trung bình hóa mô hình Bayes (Bayesian Model Averaging - BMA), tối ưu hóa theo tiêu chuẩn AIC, BIC và sai số RMS.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về đặc điểm nhân trắc ngực, áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực nữ

Chương 1 hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về cấu trúc giải phẫu tuyến ngực nữ, đặc điểm mô mềm và sự thay đổi hình thái ngực theo lứa tuổi và các giai đoạn sinh học. Tác giả tổng hợp các hệ thống phân loại ngực phổ biến của Martin, Viện Wakoru, Rong Zheng, Kweon và Sohn. Phân tích so sánh cho thấy phương pháp đo tiếp xúc truyền thống (TCVN 1267-72, TCVN 1268-72, bộ dụng cụ Martin) tuy chi phí thấp nhưng gây bất tiện và khó xác định các thông số thể tích, diện tích bề mặt 3D; trong khi phương pháp đo 3D quang học cho phép thu nhận đám mây điểm chính xác, tái tạo chân thực hình học bề mặt ngực mềm.

Về trang phục và cơ học áp lực, chương này phân tích cấu tạo 9 chi tiết cơ bản của áo ngực, phân loại áo ngực theo hình thái cup (toàn bộ, 3/4, 1/2), theo cấu trúc và chức năng sử dụng. Tác giả đối chiếu các phương pháp đo áp lực trực tiếp (cảm biến áp khí, màng mỏng Pliance, Flexiforce) và gián tiếp (phương trình Laplace, mô hình vòm Kawabata, ma nơ canh mềm, phần tử hữu hạn). Đồng thời, chương 1 phân tích các nhóm nhân tố tác động tới áp lực áo ngực gồm: cấu trúc áo (bản dây vai, nẹp gọng, bản đai lưng), tính chất cơ lý vật liệu vải dệt kim đàn hồi, tư thế vận động của cơ thể và đặc điểm hình học nhân trắc ngực. Phần cuối chương luận giải về bản chất tâm sinh lý của độ tiện nghi áp lực, các phản ứng xúc giác của đầu mút thần kinh dưới da và nguyên lý ứng dụng thang đo khoảng Likert trong đánh giá mức độ tiện nghi của người mặc.

Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết quy trình thiết kế, chế tạo và kiểm chuẩn hệ thống thực nghiệm. Hệ thống đo áp lực áo ngực PB228 được xây dựng trên nền tảng 8 cảm biến áp khí MPX10DP, tích hợp mạch chuyển đổi tín hiệu và giao diện phần mềm hiển thị dạng số và đồ thị sóng. Kết quả hiệu chuẩn với thiết bị chuẩn GE Druck DPI 610 khẳng định thiết bị hoạt động ổn định trong dải đo 0–7 kPa với sai số không vượt quá 0,1 kPa.

Quy trình quét 3D được thiết lập với thiết bị MB2019 sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray kết hợp dịch pha. Tác giả xây dựng giải pháp phân loại 3 mức độ sắc tố màu da và thiết lập chế độ phơi sáng tương ứng của 2 camera để giảm thiểu nhiễu và mất mát điểm ảnh trên đám mây điểm 3D. Ranh giới bầu ngực và các điểm mốc đo giải phẫu được xác định và dán nhãn tiếp xúc trước khi quét. Quy trình đo nhân trắc được thực hiện trên 460 nữ sinh Bắc Việt Nam tại 3 trường đại học.

Quy trình thử nghiệm đo áp lực áo ngực Triumph cup 3/4 vải PA/Elastane (80/20) được chuẩn hóa tại 14 vị trí (trên dây vai, đai áo và 6 điểm dọc nẹp gọng kim loại) trên mẫu 75 nữ sinh ở các tư thế: đứng tĩnh, giơ tay ngang, giơ tay cao, ngồi ghế, cúi buộc dây giày và chạy tại chỗ. Đồng thời, phiếu đánh giá độ tiện nghi áp lực theo thang Likert được ghi nhận tại các thời điểm mặc thử. Cuối chương mô tả chi tiết quy trình tính toán trên R gồm phân tích phương sai ANOVA, các thuật toán trích chọn biến PCA, RF, LVQ, phân cụm K-means và kỹ thuật lựa chọn mô hình hồi quy đa biến BMA.

Chương 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Chương 3 công bố các kết quả thực nghiệm và phân tích thống kê chuyên sâu:

Kiểm nghiệm thiết bị và phương pháp đo:

  • Phân tích ANOVA so sánh kích thước đo tiếp xúc bằng thước Martin và đo 3D không tiếp xúc trên ma nơ canh và trên cơ thể người cho thấy giá trị $p > 0,05$, khẳng định phương pháp đo 3D đạt độ chính xác tương đương phương pháp truyền thống nhưng thu nhận được thêm các kích thước biên dạng phức tạp và thể tích bầu ngực ($ttp$, $ttt$).
  • Kiểm nghiệm độ tin cậy của 8 cảm biến áp lực PB228 tại cùng một vị trí đo trong các khoảng thời gian từ 5s đến 40s cho thấy khoảng tin cậy 95% có sự đồng nhất cao.

Đặc trưng áp lực áo ngực ở các trạng thái và vị trí:

  • Áp lực áo ngực có sự biến thiên rõ rệt giữa các trạng thái vận động: giá trị áp lực tăng mạnh khi người mặc chuyển từ trạng thái đứng yên sang giơ tay cao, cúi người hoặc chạy tại chỗ do sự thay đổi kích thước lồng ngực và chuyển động quán tính của bầu ngực.
  • Phân bố áp lực không đồng đều trên các chi tiết áo: áp lực tập trung cao nhất tại vị trí tiếp xúc của dây đeo vai và các điểm chịu lực chính trên nẹp gọng áo ngực (điểm mỏ gọng trước ngực $P_1$, điểm đáy gọng $P_2$, và điểm đầu gọng nách $P_3$).

Đặc trưng nhân trắc và trích chọn kích thước:

  • Bảng thống kê mô tả 21 kích thước trên 460 nữ sinh cho thấy sự tương quan thuận rất chặt chẽ giữa các cặp kích thước đối xứng trái – phải ($cnnp \sim cnnt$, $cntp \sim cntt$, $ccnp \sim ccnt$, $ttp \sim ttt$ với $r > 0,9$) và giữa vòng ngực ($vn$) với vòng trên ngực ($vtn$), vòng chân ngực ($vcn$), thể tích ngực ($ttp, ttt$).
  • Ứng dụng PCA chỉ ra 4 thành phần chính đầu tiên giải thích phần lớn tổng phương phương sai tích lũy của bộ dữ liệu.
  • Thuật toán Random Forest (dựa trên MDA và MDG) và thuật toán LVQ đã trích chọn được các kích thước ngực đặc trưng mang tính quyết định gồm: vòng ngực ($vn$), vòng chân ngực ($vcn$), độ chênh lệch vòng ngực - chân ngực ($cl$), khoảng cách hai đầu ngực ($cn$), sa ngực trên ($snt$), cung ngực ngoài ($cnn$) và thể tích ngực ($tt$).

Kết quả phân cụm hình thái ngực nữ sinh:

  • Sử dụng thuật toán K-means clustering trên tập dữ liệu kích thước đặc trưng, kết hợp phương pháp kiểm tra Elbow và Gap Statistic, luận án xác định số cụm tối ưu $K = 3$.
Nhóm ngực (Cụm) Số lượng đối tượng ($N$) Hình thái ngực tương ứng Đặc trưng kích thước nhân trắc chủ đạo
Nhóm 1 $N_1 = 169$ Ngực phẳng / nhỏ $vn, vcn, cl$ và thể tích $tt$ ở mức thấp nhất; độ dốc ngực thoai thoải, khoảng cách $cn$ hẹp.
Nhóm 2 $N_2 = 141$ Ngực hình nón / trung bình Các giá trị $vn, vcn, cl, tt$ ở mức trung bình; bầu ngực nhô vừa phải, phân bố đều.
Nhóm 3 $N_3 = 150$ Ngực hình tròn / lớn $vn, vcn, cl$ và thể tích bầu ngực $tt$ lớn nhất; độ sa ngực và cung cong chân ngực cao.

Mối quan hệ giữa nhân trắc ngực, áp lực và độ tiện nghi áp lực:

  • Phân tích tương quan chỉ ra các kích thước $vn, vcn, cl, tt$ có tương quan thuận rõ rệt với giá trị áp lực tại các vị trí nẹp gọng ($P_1, P_2, P_3$) và dây vai.
  • Kỹ thuật BMA trên R đã thiết lập các phương trình hồi quy tuyến tính đa biến tối ưu mô tả mối quan hệ giữa áp lực áo ngực ($P$) theo các kích thước ngực đặc trưng ($vn, vcn, cl...$) với hệ số xác định và mức ý nghĩa thống kê cao ($p < 0,05$).
  • Tương tự, độ tiện nghi áp lực có mối tương quan nghịch với giá trị áp lực cục bộ tại các điểm tì đè lớn; các mô hình hồi quy BMA chỉ ra khi áp lực tại gọng và dây vai vượt qua ngưỡng thích ứng, chỉ số tiện nghi áp lực giảm xuống rõ rệt theo thời gian mặc.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án mang lại các đóng góp mới về mặt khoa học lý luận và giá trị ứng dụng thực tiễn:

  1. Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học:

    • Xây dựng phương pháp đo trực tiếp áp lực tiếp xúc của áo ngực bằng hệ thống cảm biến áp khí đa kênh đo đồng thời, cho phép đo đạc chính xác ở cả 3 trạng thái tĩnh, động và tĩnh kết hợp động.
    • Thiết lập quy trình đo 3D quang học không tiếp xúc chuyên biệt cho phần ngực nữ dựa trên ánh sáng cấu trúc mã Gray code kết hợp dịch pha, hoàn thiện kỹ thuật bù sáng thích ứng theo sắc thái màu da người.
    • Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu nhân trắc 3D ngực hoàn chỉnh gồm 18 kích thước ngực chuyên sâu và 3 thông số hình thể của nữ sinh Bắc Việt Nam lứa tuổi 18–25.
    • Ứng dụng thành công các thuật toán học máy hiện đại (PCA, Random Forest, LVQ, K-means clustering) để trích chọn kích thước ngực đặc trưng và phân nhóm ngực nữ sinh một cách khách quan; ứng dụng kỹ thuật BMA để xây dựng các mô hình hồi quy đa biến tối ưu thể hiện định lượng mối quan hệ giữa kích thước ngực, áp lực và độ tiện nghi áp lực.
  2. Đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp công nghệ:

    • Chế tạo thành công thiết bị đo áp lực áo ngực PB228 (8 kênh đo, phạm vi 0–7 kPa, độ chính xác 0,1 kPa), có thể chuyển giao và ứng dụng cho các nghiên cứu đo lường áp lực trang phục bó sát y tế, thể thao khác.
    • Phân loại rõ ràng 3 nhóm ngực của nữ sinh Bắc Việt Nam, cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học trực tiếp cho các doanh nghiệp may mặc trong nước xây dựng hệ thống cỡ số áo ngực chuẩn hóa, thay thế việc áp dụng rập cỡ nước ngoài.
    • Cung cấp các mô hình toán học dự báo áp lực làm căn cứ kỹ thuật cho các nhà thiết kế điều chỉnh bán kính cong của nẹp gọng, chiều rộng bản dây vai và độ đàn hồi của vật liệu đai lưng nhằm tối ưu hóa độ tiện nghi áp lực cho từng nhóm người mặc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Phạm vi khảo sát nhân trắc ngực mới tập trung trên nhóm đối tượng nữ sinh trong độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi sinh sống và học tập tại khu vực phía Bắc (khảo sát tại 3 trường đại học ở Hà Nội), chưa mở rộng sang các nhóm phụ nữ ở độ tuổi sinh sản khác, phụ nữ trung niên hoặc phụ nữ tại các vùng địa lý miền Trung và miền Nam.
  • Mẫu áo ngực thử nghiệm thực nghiệm mới chỉ giới hạn ở một chủng loại áo ngực thương mại phổ biến (áo ngực Triumph, có gọng viền nẹp, cup 3/4, vải PA/Elastane 80/20); chưa tiến hành khảo sát so sánh đa dạng trên các dòng áo ngực không gọng, áo ngực thể thao hoặc các cấu trúc cup ngực kín toàn bộ/nửa ngực.
  • Thử nghiệm trạng thái động mới dừng lại ở một số bài tập vận động mô phỏng cơ bản trong phòng thí nghiệm (giơ tay, cúi người, chạy tại chỗ).

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng quy mô đo quét nhân trắc ngực 3D cho phụ nữ Việt Nam ở các dải lứa tuổi rộng hơn và trên các vùng miền địa lý khác nhau để hoàn thiện hệ thống cỡ số áo ngực quốc gia.
  • Nghiên cứu ảnh hưởng của các dạng cấu trúc áo ngực khác (áo ngực thể thao, áo không đường may, đệm mút đúc định hình) và các loại vật liệu dệt kim mới tới sự phân bố áp lực.
  • Ứng dụng phương pháp mô phỏng số và phần tử hữu hạn 3D (Finite Element Method) để mô phỏng tương tác cơ học tiếp xúc giữa bầu ngực và áo ngực trong môi trường ảo nhằm rút ngắn chu kỳ thiết kế sản phẩm.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:

  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Công nghệ Dệt, May và Thiết kế Thời trang: Tham khảo phương pháp luận nghiên cứu thực nghiệm, quy trình đo 3D quang học, phương pháp đánh giá cơ học áp lực trang phục và kỹ thuật phân tích dữ liệu đa biến trên phần mềm R (PCA, RF, LVQ, K-means, BMA).
  • Các kỹ sư phát triển sản phẩm (R&D) và nhà thiết kế tại các doanh nghiệp may trang phục lót: Tham khảo dữ liệu nhân trắc ngực 3D thực tế và bảng phân loại 3 nhóm ngực nữ sinh Bắc Việt Nam để thiết kế phom dáng cup ngực, nẹp gọng và bảng cỡ số vừa vặn.
  • Các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực Nhân trắc học và Công thái học (Ergonomics): Ứng dụng hệ thống thiết bị đo áp lực PB228 và quy trình xử lý ảnh quét 3D theo sắc tố da vào các bài toán đánh giá độ tiện nghi trang phục bảo hộ, đồ thể thao nén ép hoặc trang phục y tế định hình.

Các phần có giá trị tham khảo cao nhất gồm: Chương 2 (sơ đồ nguyên lý thiết bị PB228 và quy trình bù sáng quét 3D theo màu da) và Chương 3 (bảng thông số kích thước ngực đặc trưng và các phương trình hồi quy dự báo áp lực).

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống thiết bị đo áp lực áo ngực PB228 do tác giả chế tạo có cấu tạo và thông số kỹ thuật như thế nào? Hệ thống PB228 sử dụng 8 cảm biến áp khí MPX10DP cho phép thu thập tín hiệu đồng thời trên 8 kênh đo độc lập. Thiết bị có phạm vi đo từ 0 đến 7 kPa, độ chính xác hiển thị đạt 0,1 kPa, được hiệu chuẩn bằng thiết bị áp chuẩn GE Druck DPI 610, có khả năng đo áp lực ở cả 3 trạng thái tĩnh, động và tĩnh kết hợp động.

2. Phương pháp quét 3D ngực không tiếp xúc MB2019 giải quyết vấn đề ảnh hưởng của màu da như thế nào? Hệ thống MB2019 sử dụng công nghệ ánh sáng cấu trúc mã Gray code kết hợp dịch pha (Line shifting) với 2 camera. Tác giả đã phân loại màu da người thành 3 cấp độ (da sáng, da trung bình, da sạm) và thiết lập các mức thu sáng tương ứng cho camera, đảm bảo mật độ đám mây điểm dày đặc, loại bỏ nhiễu và sai lệch biên dạng khi quét ngực trần theo tiêu chuẩn ISO 20685.

3. Ngực nữ sinh Bắc Việt Nam được phân thành những nhóm cụ thể nào trong luận án? Bằng giải thuật K-means clustering trên tập dữ liệu kích thước đặc trưng của 460 nữ sinh, ngực được phân thành 3 nhóm tối ưu: Nhóm 1 ($N_1 = 169$) gồm ngực phẳng/nhỏ; Nhóm 2 ($N_2 = 141$) gồm ngực hình nón/trung bình; và Nhóm 3 ($N_3 = 150$) gồm ngực hình tròn/lớn.

4. Áo ngực Triumph cup 3/4 tạo ra áp lực tiếp xúc lớn nhất tại những vị trí nào trên cơ thể? Kết quả đo áp lực trên 75 nữ sinh tại 14 vị trí chỉ ra áp lực tập trung cao nhất tại vị trí dây đeo trên vai và 3 vị trí then chốt trên nẹp gọng áo gồm: điểm mỏ gọng phía trước ức ngực ($P_1$), điểm đáy chân ngực ($P_2$) và điểm đầu gọng phía nách ($P_3$).

5. Những công cụ thuật toán học máy nào trên ngôn ngữ R được sử dụng để trích chọn kích thước đặc trưng và xây dựng mô hình? Luận án sử dụng Phân tích thành phần chính (PCA), giải thuật Rừng ngẫu nhiên (Random Forest với các tiêu chí MDA, MDG) và Học lượng tử hóa véc-tơ (LVQ) để trích chọn kích thước ngực đặc trưng; giải thuật K-means clustering để phân cụm; và kỹ thuật Trung bình hóa mô hình Bayes (BMA) để chọn lọc các phương trình hồi quy tuyến tính đa biến tối ưu.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lưu Thị Hồng Nhung đã giải quyết thành công bài toán xác định ảnh hưởng của đặc điểm nhân trắc ngực nữ sinh Bắc Việt Nam tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực thông qua phương pháp tiếp cận thực nghiệm kết hợp mô hình hóa toán học. Công trình đã tự chủ thiết kế chế tạo hệ thống đo áp lực đa kênh PB228, chuẩn hóa quy trình đo quét 3D quang học theo sắc tố da, xây dựng cơ sở dữ liệu 21 thông số nhân trắc và phân loại ngực nữ sinh thành 3 nhóm hình thái rõ rệt bằng các giải thuật học máy hiện đại. Các mô hình hồi quy đa biến thiết lập trong luận án cung cấp luận cứ khoa học và công cụ định lượng chuẩn xác phục vụ thiết kế rập, định cỡ số và kiểm soát độ tiện nghi áp lực cho ngành sản xuất áo ngực tại Việt Nam.