Hệ thống “Make in Việt Nam” giúp sinh viên học giải phẫu trên cơ thể ảo

Ý tưởng áp dụng công nghệ 3D ra đời từ những khó khăn khi giảng dạy

Theo thông tin từ trường Đại học (ĐH) Duy Tân, thực tế ở Việt Nam hiện nay, nguồn xác để thực hành cho giải phẫu rất khó kiếm vì hiến xác là vấn đề tình cảm, phong tục, rất nhạy cảm… Để có một thi thể phục vụ nghiên cứu không hề đơn giản. Các giảng viên và những y công phải trải qua một quá trình xử lý xác đầy vất vả như đảm bảo các yếu tố về việc lưu trữ trong bể formol trong ít nhất 06 tháng trước khi dùng để học tập, nghiên cứu. Việc nghiên cứu học tập trên động vật không thay thế được hoàn toàn trên xác người, bên cạnh đó quyền giết mổ động vật cũng đang dần bị hạn chế.

Do đó, đa số các trường ĐH, các cơ sở đào tạo ngành y tế trên cả nước đều cho sinh viên học trên các tiêu bản, mô hình, tranh nhưng khá hạn chế. Từ đó, một số trường ĐH lớn đã bước đầu ứng dụng công nghệ để nâng cao hiệu quả quá trình đào tạo bằng cách sử dụng các phần mềm mô phỏng cơ thể người của nước ngoài.

Tuy nhiên, việc sử dụng các phần mềm này bộc lộ nhiều hạn chế. Đầu tiên đó là việc giá cả của các phần mềm nước ngoài quá đắt đỏ nên các cơ sở đào tạo đa số sử dụng mà không có bản quyền. Ngoài ra, ngôn ngữ sử dụng và mô tả là tiếng Anh, các chi tiết không được thể hiện rõ ở những nơi cần giải thích kỹ, cũng như cơ thể mô phỏng không phù hợp với đặc trưng sinh trắc học của người Việt, không có sự cam kết của hội đồng y khoa.

Hạn chế cuối cùng đến từ việc các phần mềm mô phỏng không có sự tương tác 3D giữa các nhóm người học với nhau.

Chưa kể đến, hiện việc xây dựng phần mềm ứng dụng trong ngành y tế còn có nhiều hạn chế, vẫn là mảng đang bị bỏ ngỏ, chưa có đầu tư nào thích đáng. Tương tự, những ứng dụng về mô phỏng trong chẩn đoán bệnh hoặc luyện nghề của các trường học và các trung tâm y tế rất ít. Đây thực sự là bài toán được đặt ra cho các trường ĐH, các nhà phát triển phần mềm và các bệnh viện, Bộ Y tế cần phối hợp lại với nhau để tạo ra được các sản phẩm ứng dụng liên ngành có giá trị cao trong đào tạo ở nhà trường cũng như đào tạo nâng cao tay nghề trong các cơ sở y tế. Với sản phẩm chúng tôi sẽ tiếp cận các vấn đề trên dễ dàng, chi phí thấp mà đem lại hiệu quả cao

Xuất phát từ điều kiện khó khăn về xác người và nhu cầu thực tế của các môn học giải phẫu và sinh học như trên, ý tưởng áp dụng công nghệ 3D thực tại ảo sẽ là giải pháp tối ưu để giải quyết bài toán này.

Sản phẩm ứng dụng công nghệ thực tại ảo 3D tạo nên một cơ thể người hoàn chỉnh, chính xác với bộ dữ liệu khoa học thống nhất. Ứng dụng hướng đến các đối tượng người học là sinh viên, giảng viên, người nghiên cứu hoặc bác sĩ. Người dùng có thể tương tác đa dạng lên các đối tượng, các cơ quan, hệ cơ quan, thậm chí các chi tiết giải phẫu rất nhỏ, chính xác. Sản phẩm đã được trao giải Nhì hạng mục Sản phẩm số tiềm năng tại Giải thưởng "Make in Vietnam" năm 2020 do Bộ TT&TT tổ chức.

Sản phẩm hướng đến việc tạo ra cơ thể ảo hoàn chỉnh với đầy đủ các hệ cơ quan như hệ xương, hệ cơ, hệ tuần hoàn, hệ thần kinh, hệ hô hấp, tiêu hóa, hệ bài tiết và sinh dục, các hệ này bao gồm đầy các chi tiết giải phẫu nhỏ nhất và hoàn toàn giống với người thật, với tỉ lệ chính xác 1:1, có thể in 3D ra các bộ phận của cơ thể người.

Sản phẩm được xây dựng dựa trên công nghệ thực tạo ảo 3D tăng cường (AR), thực tế ảo (VR) và kết hợp trực quan hóa dữ liệu lớn (Data Visualization). Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, đặc biệt là khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu lớn của các hệ thống server, sự phát triển của công nghệ điện toán đám mây cũng như tốc độ đường truyền Internet, tốc độ truy vấn dữ liệu và các ứng dụng tự động hóa đã tạo nền tảng cho việc khai thác dữ liệu lớn một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn rất nhiều so với trước đây.

TS. Lê Nguyên Bảo - Hiệu trưởng ĐH Duy Tân, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: "Nghiên cứu và phát triển sản phẩm ứng dụng 3D giải phẫu cơ thể và răng - miệng nguời, chúng tôi mong muốn góp phần khắc phục được tình trạng giảng dạy lý thuyết ‘chay’ ở một số trường học hay cơ sở đào tạo y khoa, giúp sinh viên có cái nhìn trực quan về cơ thể người ở các góc độ khác nhau và tự tích lũy được kinh nghiệm trong suốt quá trình học tập, từ đó sẽ tự tin hơn khi bước vào tác nghiệp thực tế. Hiện tại, sản phẩm của chúng tôi đã và đang được đưa vào giảng dạy cho sinh viên khối ngành Khoa học Sức khỏe tại ĐH Duy Tân và đã nhận được những phản hồi rất tích cực của giảng viên và sinh viên".

Cho phép "cá nhân hoá" cấu trúc bài học, bài giảng theo kịch bản riêng

Sau khi ra đời, sản phẩm đã được kiểm định và kiểm tra hình dạng giải phẫu bởi các bác sĩ, giáo sư giải phẫu, các nhà khoa học đang giảng dạy tại các đại học y và bệnh viện lớn. Tuy nhiên, hiện số lượng doanh nghiệp và số lượng người sử dụng còn khá khiêm tốn. Số lượt tải phần mềm vè từ Apple Store khoản 200 lượt và có 3 doanh nghiệp sử dụng (ĐH Duy Tân, ĐH Y Dược Huế, Phòng khám Pasteur Đà Nẵng).

Sản phẩm cũng đã có những thành tích nhất định như giải Nhất cuộc thi "Nhân tài Đất Việt 2017" lĩnh vực CNTT hay đạt giải Bạc tại Cuộc thi Asean ICT Awards - hội nghị Bộ Trưởng các nước Đông Nam Á (Telmin) tại Bali, Indonesia năm 2018…

Cũng theo thông tin từ ĐH Duy Tân, trên thế giới cũng có có rất nhiều sản phẩm Anatomy 3D mô phỏng cơ thể người như: Atlats, Human Anatomy... Tuy nhiên, việc sử dụng các phần mềm này còn nhiều nhược điểm như giá cả đắt đỏ, ngôn ngữ sử dụng là tiếng Anh, mô phỏng người phương Tây nên không phù hợp với đặc trưng, mốc giải phẫu học của người Việt, không có sự cam kết của hội đồng y khoa cũng như hạn chế trong việc cập nhật, bảo trì.

Còn tại Việt Nam thì vẫn chưa có hệ thống mô phỏng cơ thể người hoàn chỉnh như của ĐH Duy Tân. "Sản phẩm của chúng tôi ứng dụng công nghệ thực tại ảo 3D tạo nên một cơ thể người hoàn chỉnh, chính xác với bộ dữ liệu khoa học thống nhất. Người dùng có thể tương tác đa dạng lên các đối tượng, các cơ quan, hệ cơ quan, thậm chí các chi tiết giải phẫu rất nhỏ, chính xác", thông tin từ ĐH Duy Tân nhấn mạnh,

Cụ thể, hệ thống mô phỏng cơ thể người 3D xây dựng toàn bộ cơ thể người ảo đầy đủ và hoàn thiện với hơn 3924 chi tiết mô phỏng các cơ quan, hệ cơ quan (hệ xương, hệ cơ, hệ mạch máu & tim, hệ thống dây thần kinh và não, hệ hô hấp, hệ tiêu hóa, hệ bài tiết 6 và sinh dục, hệ các tuyến và hạch) trong cơ thể người. Các chi tiết giải phẫu học, mô phỏng hoàn toàn theo đặc điểm nhân dạng và đặc điểm giải phẫu của người Việt.

Hệ thống cũng giúp hỗ trợ người học nhìn thấy trực quan từng cơ quan, mỗi chi tiết giải phẫu cụ thể và tương tác (xoay, ẩn, hiện, di chuyển, xem tên, tên khoa học, mô tả ngắn gọn về chi tiết giải phẫu, đánh dấu lên bề mặt của một cơ quan nào đó bằng nhiều cách khác nhau, diễn hoạt cử động, diễn hoạt chuyển động, diễn hoạt tín hiệu truyền nhận, tìm kiếm, liệt kê), đa dạng được các chi tiết giải phẫu như gắn vào mốc giải phẫu, vùng giải phẫu, đối tượng giải phẫu, nhóm giải phẫu, hệ giải phẫu, định khu giải phẫu (không thể thực hiện trên tranh ảnh giải phẫu, hay các tiêu bản).

Cuối cùng, hệ thống cho phép người dùng tương tác trực tiếp trong không gian 3 chiều (qua máy chiếu 3D, kính 3D, hoặc qua các loại kính hỗ trợ VR (Virtual Reality) như oculus rift, gear VR, HTC Vive, các thiết bị định vị và cảm ứng). Bên cạnh đó, hệ thống còn cho phép tương tác qua màn hình, màn chiếu tương thích nhiều hệ điều hành (Windows, Mac, Linux), tùy biến trên nhiều thiết bị như điện thoại thông minh và máy tính bảng (hệ điều hành Android hoặc iOS).

Bên cạnh đó, ứng dụng đã tích hợp sẵn cấu trúc bài học giải phẫu chuẩn dựa trên việc tham khảo nhiều nội dung giảng dạy bộ môn Giải phẫu học của các trường ĐH uy tín như: NUS, State University of New York, Purdure. Qua đó, người dạy và người học có thể hoàn toàn tự xây dựng cấu trúc bài học, kịch bản bài giảng (theo case study) riêng, phù hợp với mỗi cá nhân người học và các mục đích học tập khác nhau. Điều thú vị là ngay khi học với ứng dụng này, sinh viên có thể trực tiếp tra cứu dữ liệu bằng tiếng Anh, tiếng Việt và tiếng Latin thông qua những thông tin mẫu, giúp sinh viên tiếp thu được kiến thức toàn diện hơn.

Nền tảng để phát triển dự án mô phỏng y khoa, khám chữa bệnh từ xa

Nói về hiệu quả của sản phẩm, thông tin từ ĐH Duy Tân khẳng định, phần mềm này sẽ giúp sinh viên, giảng viên giảm tần suất sử dụng xác người, xác động vật, đem lại hiệu quả hơn so với trước kia học qua tranh, ảnh, tiêu bản; Việc người dùng có thể tự tạo ra các case study sẽ tăng tính tự học, có nhiều dữ liệu để so sánh đối chiếu, đem lại chất lượng cao thoát khỏi học rập khuôn; Chứa nhiều chi tiết phức tạp, và bộ dữ liệu khoa học giúp hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu.

Đồng thời, việc áp dụng trong các khóa luyện tay nghề bác sĩ, đào tạo nâng cao tay nghề, đào tạo cho hệ thống các tuyến bệnh viện sẽ mang lại hiệu quả rõ rệt chuyên môn (dễ tiếp cận, lượng tri thức lớn) đồng thời giảm chi phí đáng kể trong khâu đào tạo như in ấn nhiều loại tài liệu, thực hành trên xác người nhiều lần, cần nhiều xác mới đảm bảo. Sản phẩm có thể được mở rộng và phát triển cho các dự án mô phỏng tiền lâm sàn hay mô phỏng mổ nội soi nhằm giúp cho sinh viên được luyện nghề ngay khi còn trên ghế nhà trường.

Từ đó, hệ thống mô phỏng cơ thể người 3D sẽ là nền tảng để phát triển các dự án về mô phỏng y khoa, tiến tới thực hiện ứng dụng công nghệ để khám chữa bệnh từ xa (Telemedicine). Sản phẩm có khả năng mở rộng ra nhiều hướng như: Tương tác với mô hình thông qua thiết bị phẫu thuật ảo, nội soi ảo, đo đạc các thông số ảo, điều trị với bệnh nhân ảo; Mô phỏng các bệnh lý thường gặp và đặc biệt những bệnh lý chỉ có ở Việt Nam và Châu Á; Giúp chuẩn đoán hình ảnh tốt hơn khi cán bộ y tế quét các hình ảnh X-ray vào hệ thống tự động dựng lên các mô hình 3D để bác sĩ dễ dàng chuẩn đoán; Mô phỏng và dự đoán các bệnh từ việc quét các hình ảnh cắt lớp MRI, từ đó đưa ra các dự đoán sớm về bệnh lý để có cách phòng bệnh hợp lý…

"Giải pháp có tính năng tương đương với các sản phẩm đã có trên thế giới, có tính tuỳ biến, mở rộng cao, triển khai đơn giản nhưng với giá thành giảm 1/5 so với các sản phẩm của nước ngoài" thông tin từ ĐH Duy Tân nhấn mạnh.

Chia sẻ về kế hoạch sắp tới, ĐH Duy Tân khẳng định đang nhắm đến mục tiêu "go global" (chính phục thị trường quốc tế) khi tiềm năng của thị trường là rất lớn. Để làm được mục tiêu này, ĐH Duy Tân sẽ tiến hành giới thiệu trên các website, Apple store và Google play và tham gia và các sự kiện, giới thiệu sản phẩm tại các hội nghị, hội thảo quốc tế. Sản phẩm đã tham gia và lọt vào vòng semi-final của cuộc thi gọi vốn RISE 2018 tại Hong Kong và đang hợp tác với một nhà mạng để đưa vào triển khai ở Campuchia./.

Bên cạnh Sản phẩm Giải phẫu học cơ thể người 3D, ĐH Duy Tân cũng đã tạo ra rất nhiều sản phẩm khác thực sự hữu ích cho cộng đồng như, sản phẩm Cánh tay Robot đã được Trung tâm Điện-Điện tử (CEE) nghiên cứu, chế tạo thành công và đã trao tặng cho 2 em học sinh là Phan Trọng Hiếu (bị mìn nổ mất gần hết tay phải) và Trần Đăng Khoa (thiếu bàn tay trái từ khi sinh ra) ở tỉnh Quảng Nam. Cánh tay Robot đã giúp các em có thể cầm nắm chắc chắn các vật dụng có kích thước và khối lượng khác nhau, giúp các em thực hiện mọi hoạt động sinh hoạt hằng ngày thuận tiện, dễ dàng hơn như ăn, uống, đi xe đạp,...Hay xe lăn điện, đôi chân thứ 2 của người khuyết tật. Thiết kế xe lăn điện là ý tưởng của ThS Đặng Ngọc Trung, Giám đốc Trung tâm Tuyển sinh ĐH Duy Tân. Ngay khi nhận thấy đây là ý tưởng rất nhân văn và hữu ích đối với cộng đồng, nhất là với những người khuyết tật, lãnh đạo ĐH Duy Tân đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để ThS Đặng Ngọc Trung phối hợp với Trung tâm Điện-Điện tử (CEE) nghiên cứu và chế tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh. Xe lăn Điện do ĐH Duy Tân thiết kế có nhiều điểm khác biệt so với các xe lăn thông thường hiện có trên thị trường. Xe lăn điện được thiết kế hướng đến sự lắp ghép đơn giản, cơ cấu nhỏ gọn nhưng đảm bảo độ chắc chắn và an toàn phù hợp với sức khỏe của người khuyết tật. Xe sử dụng pin lithium, mỗi lần sạc đầy có thể đi được 35 km - 40 km, tốc độ tối đa là 45 km/h, tải trọng 120 kg. Xe có thể leo dốc đến 30 độ mà vẫn chạy êm, ổn định. Xe có đèn chiếu sáng vào ban đêm, có đèn xi nhan dùng cho rẽ trái và rẽ phải, có gương chiếu hậu để quan sát phía sau, có còi báo hiệu. Đặc biệt, trên tay lái có tích hợp nhiều hệ thống điều khiển rất thuận tiện cho người dùng như: công tắc khởi động xe, tay ga để kiểm soát tốc độ, công tắc đảo chiều xe (tiến - lùi), công tắc đèn, xi nhan

Với xe lăn điện của Đại học Duy Tân, người sử dụng có thể tháo/lắp rất nhanh giữa đầu kéo chạy bằng pin và xe lăn 2 bánh tại bất kỳ thời điểm nào, tình huống nào mà họ mong muốn. Để thiết kế các cơ cấu đó, những chi tiết của đầu kéo xe lăn đã được nhóm chế tạo bằng các máy móc hiện đại trong gia công cơ khí chính xác như: máy phay CNC, máy tiện CNC, máy cắt laser CNC,…