Nghiên Cứu Ứng Dụng Quang Phổ Cận Hồng Ngoại Để Đo Đường Huyết Không Xâm Lấn

• Tác giả: Trần Quang Vũ
• Người hướng dẫn: Ts. Phạm Quốc Hùng
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính
• Đề tài: Ứng Dụng Quang Phổ Cận Hồng Ngoại Trong Đo Đường Huyết Không Xâm Lấn
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• GIỚI THIỆU VE DE TÀI
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tông quan đề tài
• 1.2. Nghiên cứu về các phương pháp định lượng Glucose
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: BỆNH TIỂU ĐƯỜNG
• 2.1. Các phương pháp đo đường huyết
• 2.1.1. Phương pháp đo xâm lấn
• 2.1.2. Phương pháp đo xâm lấn tối thiểu
• 2.1.3. Phương pháp đo không xâm lấn
• 2.2. Ứng dụng của quang phổ trong việc đo đường huyết
• 2.2.1. Quang phổ gần hồng ngoại
• 2.2.2. Các ưu điểm của quang phổ cận hồng ngoại
• 2.2.3. Phân loại quang phổ cận hồng ngoại
• 2.2.4. Lý do kết hợp quang phổ cận hồng ngoại nhìn thấy được và quang phổ cận hồng ngoại
• 2.2.5. Nguyên lý đo đường huyết không xâm lấn bằng NIRS
• 2.2.6. Điểm khác biệt về đặt vị trí tay so với các đề tài trước
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. Tổng quan hệ thống
• 3.2. Thiết kế phần cứng thiết bị
• 3.2.1. Tổng quan thiết kế mô hình phần cứng
• 3.2.2. Chi tiết phần cứng
• 3.2.2.1. Bóng đèn Halogen Philips WSW T1U
• 3.2.2.2. Cảm biến AST265X
• 3.2.2.3. Module Wifi Bluetooth Mini DI ESP32-Wroom-32
• 3.2.2.4. LCD tròn TFT 1.28-inch HD IPS GC9AOT
• 3.2.2.5. Mạch Sạc Pin TP4056 Lithium
• 3.2.2.6. Mạch tăng áp DC-DC Boost Converter MT3608
• 3.2.2.7. Máy đo đường huyết xâm lấn ACCU-CHEK INSTANT
• 3.3. Lập trình hệ thống nhúng
• 3.3.1. Visual Studio Code
• 3.3.2. Hệ điều hành thời gian thực FreeRTOS
• 3.3.3. Kiến trúc phần mềm nhúng
• 3.3.4. Công nghệ Bluetooth
• 3.4. Thiết kế ứng dụng phần mềm
• 3.4.1. Android ETaI€WOTK
• 3.4.2. Tổng quan giải thuật ứng dụng với thiết bị
• 3.4.3. Giao diện ứng dụng
• 3.4.4. Lưu đồ hoạt động của hệ thống
• 3.5. Xây dựng mô hình định lượng đường huyết không xâm lấn
• 3.5.1. Quy trình xây dựng mô hình
• 3.5.2. Kịch bản lấy mẫu
• 3.5.3. Xây dựng tập dữ liệu
• 3.5.4. Mô hình Multiple Linear Regression
• 3.5.5. Mô hình Support Vector Machine
• 3.5.6. Mô hình Decision Tree
• 3.5.7. Mô hình Random Forest
• 3.5.8. Đánh giá dựa trên độ chính xác phân tích
• 3.5.9. Đánh giá dựa trên độ chính xác lâm sàng
• 3.5.10. Xác định các đặc trưng tối ưu
• 4. CHƯƠNG 4: THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. Hiện thực thiết bị phần cứng
• 4.2. Thiết kế mạch PCB
• 4.3. Thiết kế hộp sản phẩm
• 4.4. Đánh giá độ ổn định của hệ thống theo tiêu chuẩn AIAG
• 4.4.1. Phương pháp sử dụng
• 4.4.2. Kịch bản kiểm tra
• 4.4.3. Biểu đồ kiểm soát tính ổn định của hệ thống (X/R Chart)
• 4.5. Hiện thực mô hình đo đường huyết không xâm lấn
• 4.5.1. Tiền xử lý tập dữ liệu
• 4.5.2. Xây dựng các mô hình học máy
• 4.5.3. Đánh giá các mô hình học máy
• 4.5.3.1. Độ chính xác phân tích
• 4.5.3.2. Độ chính xác lâm sàng
• 4.5.3.3. So sánh với các công trình nghiên cứu trước
• 4.5.4. Xác định các đặc trưng tối ưu
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Những điểm đạt được
• 5.2. Những điểm hạn chế
• 5.3. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về ứng dụng quang phổ cận hồng ngoại trong đo đường huyết không xâm lấn

Bệnh đái tháo đường đang gia tăng nhanh chóng trên toàn cầu, đặc biệt tại Việt Nam. Việc theo dõi nồng độ glucose trong máu là rất quan trọng để quản lý bệnh. Ứng dụng quang phổ cận hồng ngoại (NIR) trong đo đường huyết không xâm lấn đang trở thành một giải pháp tiềm năng. Phương pháp này không chỉ giúp giảm đau đớn cho bệnh nhân mà còn mang lại kết quả nhanh chóng và chính xác.

1.1. Tình hình bệnh đái tháo đường tại Việt Nam

Theo báo cáo của Bộ Y tế, số người mắc bệnh tiểu đường tại Việt Nam dự kiến sẽ tăng lên 6,3 triệu vào năm 2045. Điều này cho thấy sự cần thiết phải có các phương pháp theo dõi đường huyết hiệu quả hơn.

1.2. Lợi ích của phương pháp đo không xâm lấn

Phương pháp đo đường huyết không xâm lấn bằng quang phổ cận hồng ngoại giúp giảm thiểu cảm giác đau đớn và tạo điều kiện thuận lợi cho việc theo dõi liên tục nồng độ glucose.

II. Vấn đề và thách thức trong việc đo đường huyết hiện nay

Các phương pháp đo đường huyết truyền thống thường yêu cầu lấy máu, gây khó khăn cho bệnh nhân. Hơn nữa, chi phí cho mỗi lần đo cũng khá cao. Những vấn đề này đã thúc đẩy nhu cầu tìm kiếm các giải pháp mới, trong đó có quang phổ cận hồng ngoại.

2.1. Hạn chế của phương pháp đo xâm lấn

Phương pháp đo xâm lấn không chỉ gây đau đớn mà còn có thể dẫn đến nhiễm trùng. Điều này làm giảm sự tuân thủ của bệnh nhân trong việc theo dõi đường huyết.

2.2. Chi phí và sự tiện lợi

Chi phí cao cho mỗi lần đo và sự bất tiện trong việc lấy mẫu máu đã khiến nhiều bệnh nhân ngần ngại trong việc theo dõi nồng độ glucose thường xuyên.

III. Phương pháp quang phổ cận hồng ngoại trong đo đường huyết

Quang phổ cận hồng ngoại (NIRS) là một công nghệ tiên tiến cho phép đo nồng độ glucose mà không cần lấy máu. Phương pháp này dựa trên nguyên lý hấp thụ ánh sáng của các phân tử glucose trong máu.

3.1. Nguyên lý hoạt động của NIRS

NIRS sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định nồng độ glucose trong máu thông qua việc phân tích phổ hấp thụ. Phương pháp này cho phép đo liên tục và không xâm lấn.

3.2. Các ưu điểm của NIRS

NIRS có nhiều ưu điểm như không gây đau, cho kết quả nhanh chóng và có thể sử dụng trong nhiều tình huống khác nhau, từ bệnh viện đến tại nhà.

IV. Ứng dụng thực tiễn của quang phổ cận hồng ngoại trong y tế

NIRS đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực y tế, từ theo dõi bệnh tiểu đường đến phân tích chức năng của các mô. Các nghiên cứu gần đây cho thấy tiềm năng lớn của phương pháp này trong việc cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe.

4.1. Nghiên cứu và kết quả ứng dụng NIRS

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng NIRS có thể cung cấp kết quả chính xác trong việc đo nồng độ glucose, giúp bác sĩ đưa ra quyết định điều trị kịp thời.

4.2. Tiềm năng phát triển trong tương lai

Với sự phát triển của công nghệ, NIRS có thể được cải tiến hơn nữa, mở ra nhiều cơ hội mới trong việc theo dõi sức khỏe và điều trị bệnh tiểu đường.

V. Kết luận và hướng phát triển của ứng dụng NIRS

Ứng dụng quang phổ cận hồng ngoại trong đo đường huyết không xâm lấn đang cho thấy nhiều hứa hẹn. Việc phát triển công nghệ này có thể giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân tiểu đường và giảm gánh nặng cho hệ thống y tế.

5.1. Tóm tắt những lợi ích của NIRS

NIRS không chỉ giúp theo dõi đường huyết hiệu quả mà còn giảm thiểu đau đớn cho bệnh nhân, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý bệnh.

5.2. Hướng phát triển trong nghiên cứu và ứng dụng

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ NIRS để tối ưu hóa độ chính xác và khả năng ứng dụng trong thực tiễn, từ đó nâng cao chất lượng chăm sóc sức khỏe.