CHƯƠNG TRÌNH TRI THỨC TRẺ VÌ GIÁO DỤC

THUYẾT MINH CÔNG TRÌNH SÁNG KIẾN CUỘC THI
TRI THỨC TRẺ VÌ GIÁO DỤC

Tên công trình:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÔ PHỎNG THỰC TẠI ẢO 3D XÂY DỰNG HỆ
THỐNG HỖ TRỢ CÔNG TÁC GIẢNG DẠY, HỌC TẬP, NGHIÊN CỨU CHO
SINH VIÊN VÀ GIẢNG VIÊN KHỐI NGÀNH KHOA HỌC SỨC KHỎE.
Nhóm tác giả:
1.
2.
3.
4.
5.

Lê Văn Chung (0905512643, [email protected])
Trịnh Hiệp Hòa (0932444815, [email protected])
Lê Khắc Triều Hưng (0984131390, [email protected])
Nguyễn Minh Đức (091694846234, [email protected])
Nguyễn Lương Thọ (0906532634, [email protected])

Đơn vị công tác: Đại học Duy Tân
Địa chỉ: K7/25 Quang Trung, Thành phố Đà Nẵng
Ngày tháng thực hiện: 08/2016

Đà Nẵng, 2016


THUYẾT MINH
CÔNG TRÌNH, SÁNG KIẾN CUỘC THI

Họ và tên,
học hàm học vị

Tổ chức
công tác

Công việc
tham gia

Ngày tháng
năm sinh

1

ThS. Lê Văn Chung

Đại học Duy Tân

Lập trình, Quản lý

12/12/1982

2

ThS. Trịnh Hiệp Hòa

Đại học Duy Tân

Lập trình


Trang | 1


II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN CÔNG TRÌNH
1. Mục tiêu của công trình, sáng kiến
Xây dựng ứng dụng công nghệ thực tại ảo 3D nhằm hỗ trợ công tác giảng dạy, tra cứu
và học tập cho sinh viên và giảng viên khối ngành Khoa học sức khỏe.
2. Tình trạng công trình
 Mới


Kế tiếp hướng nghiên cứu của chính nhóm tác giả



Kế tiếp nghiên cứu của người khác

3. Tổng quan tình hình nghiên cứu, luận giải về mục tiêu và những nội dung
nghiên cứu của công trình, sáng kiến
3.1. Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu của công trình, sáng kiến:
 Ngoài nước:
- Có nhiều công ty phát triển, xây dựng các dự án về cơ thể ảo như:
Innerbody, Healthline Media, Visible Body, Khana cademy trong đó nổi bậc nhất là
Human Anatomy Atlas.
- Tuy các sản phẩm của các nhà sản xuất này khá đầy đủ và qui mô nhưng
được thiết kế mô phỏng trên người nước ngoài, phương Tây và ngôn ngữ thể hiện là tiếng
Anh trong khi đó, ngoại ngữ là rào cản lớn cho sinh viên Việt Nam trong việc tiếp cận
các bài giảng nước ngoài.
Các sản phẩm của nước ngoài tương đối đắt đỏ và không tùy biến khi thiết kế theo
một tình huống bài giảng (case study) cụ thể nào. Hoặc các mặt cắt lớp không được tùy

bình thường mới nhận ra được các biến đổi bất thường do bệnh hoặc chấn thương gây ra.
Vì vậy, kiến thức về giải phẫu rất cần cho tất cả các thầy thuốc lâm sàng.
Tuy nhiên, xác rất khó kiếm vì hiến xác là vấn đề tình cảm, phong tục, rất nhạy
cảm... có người hiến xác nhưng đến khi họ mất gia đình không báo cho trường đến nhận
xác, có thể do vấn đề tâm linh người nhà muốn thân nhân mồ yên mả đẹp, hay vì lý do
nào đó mà họ không làm theo nguyện vọng của người đã mất. 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
Trang | 3


trình xử lý xác đầy vất vả. Sau khi người hiến qua đời, trường sẽ tiếp nhận thi thể trong
24 giờ thi thể được đưa vào trường, xử lý sạch sẽ trước khi tiêm hóa chất trong hai ngày.
Sau đó thi thể được ngâm vào bể formol tối thiểu 6 tháng mới có thể dùng để học tập,
nghiên cứu.
Ngày nay, thực hành trên động vật cũng bị hạn chế bởi quyền giết mổ động vật.
Hiện nay ở Việt Nam, 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 còn nghèo nàn.
Trong giảng dạy và nghiên cứu, việc tìm kiếm bệnh nhân có bệnh quan tâm là vấn
đề khó. Bởi chúng ta không dễ kiếm bệnh nhân có bệnh nào đó, và ngay trong trường hợp
có thì khoảng cách về địa lý cũng chưa chắc cho ta tiếp cận với bệnh nhân có loại bệnh ta
quan tâm. Vậy câu hỏi đặt ra là ta có thể tạo dựng bệnh nhân ảo, và bệnh nhân này có
được các bệnh mà ta mong muốn? Làm được như vậy, chúng ta sẽ có được kho dữ liệu
về các loại bệnh, được thể hiện mô hình bệnh nhân ảo.
Trên cơ sở sự phát triển của phần cứng máy tính, các kỹ thuật đồ hoạ máy tính và
Thực tại ảo, hệ thống đào tạo y học trên bệnh nhân ảo đã dần trở thành hiện thực, giảm
bớt được những vấn đề nan giải của lĩnh vực này. Hệ thống đào tạo y học này bao gồm
hai bộ phận cơ bản: Khối tương tác ba chiều là mô hình sinh thể ảo cho phép người sử
dụng thực hiện các thao tác giải phẫu thông qua các dụng cụ giải phẫu ảo; Khối giao diện

được mô tả rất kỹ cả về độ khối lẫn màu sắc. Các chi tiết giải phẩu được thể hiện bởi
nhiều pin(ghim) cũng mang đầy đủ các tên gọi và mô tả ngắn gọn về pin đó.

Trang | 5


Hình 3: hệ Xương được mô phỏng trực quang trên môi trường 3D

 Các khớp xương đều có đầy đủ các dây chằng để gắn kết các xương.
 Về nhóm, ngoài các nhóm mẫu thì người dùng có thể tùy tạo các nhóm theo cách
riêng của họ, và đặt các tên gọi cũng như mô tả các nhóm đó. Các nhóm có thể được tạo
thành từ các mô hình ở nhiều hệ khác nhau hoặc trong cùng một hệ.
 Ngoài ra, còn có mối liên hệ với nhiều nhóm mặt cắt khi đó người dùng sẽ có thể
xem các khối mặt cắt liên quan.
 Tỉ lệ chính xác có thể in 3D trực tiếp từ model.
 Người dùng có thể click chọn vào một vị trí xương bất kỳ để xem thông tin giải
phẩu của chiếc xương đó. Có 3 khung nhìn cho mỗi chiếc xương, khung nhìn toàn bộ hệ
xương, khung nhìn cho nhóm xương chứa chiếc xương đã chọn và khung nhìn của riêng
chiếc xương đó. Thông tin chiếc xương có thể được thay đổi trên form hiển thị thông tin
và lưu trở lại vào database.
 Người dùng có thể xem chi tiết từng điểm trên mỗi chiếc xương bằng các thao tác
zoom, rotate…Cách xem này giúp việc quan sát từng phần của chiếc xương được dễ dàng
hơn so với việc sử dụng những chiếc xương bằng nhựa hay silicon
 Có thể xem từng phần của những nhóm xương dính liền nhau chẳng hạn như
xương hộp sọ mà không cần phải tháo rời chúng ra.
Trang | 6


 Giảng viên có thể thay đổi thông tin trên hệ xương để trình chiếu cho phù hợp với
bài giảng của mình một cách dễ dàng

iOS (Iphone, iPad). Xem được ở chế độ 2D, 3D
4.3.

Nội dung 3: Xây dựng hoàn thiện hệ thống mô phỏng 3D thực tại ảo về hệ
Thần Kinh của cơ thể người phục vụ giảng dạy và học tập cho khối ngành
Khoa học sức khỏe

Mô tả:
Hệ thần kinh bao gồm 200 mô hình, được chia thành 2 nhóm chính: 160 mô hình
về các dây thần kinh chính và 40 mô hình chi tiết của não và tủy sống. Các mô hình về
dây thần kinh còn được phân cấp về các nhánh nhỏ hơn. Mỗi chi tiết mô hình điều được
mô tả các mốc giải phẫu quan trọng bằng pin và các khoanh vùng

Hình 5: hệ Thần Kinh được mô phỏng trực quang trên môi trường 3D

Trang | 8


Đặc điểm:
Mỗi dây thần kinh chính và các chi tiết não, tủy sống đều có tên gọi tiếng Việt, tên
khoa học, tên tiếng Anh, và mô tả cụ thể về mô hình chi tiết đó. Các dây thần kinh chính
được vẽ chính xác về kích thước, vị trí từ vị trí xuất phát cho đến vị trí cuối cùng tới các
cơ quan. Đặc biệt các dây thần kinh ở não, được luồn chính xác vào các hốc, lỗ trên
xương sọ. Đồng thời, mỗi nhánh thần kinh chính còn được chia ra rất nhiều các nhánh
thần kinh nhỏ, đảm bảo tính đúng đắn của mô hình. Các chi tiết, mốc giải phẫu trên các
mô hình chi tiết của não và tủy sống được dánh dấu, miêu tả rất rõ rang và mang đầy đủ
tên gọi, mô tả của nó.
4.4.

Nội dung 4: Xây dựng hoàn thiện hệ thống mô phỏng 3D thực tại ảo về hệ


Cách thức sử dụng trong giảng dạy:
- Hình thức 1: hình thức học qua 2D, các phòng máy tính của trường đều được cài
đặt ứng dụng này ở chế độ 2D. Mỗi sinh viên một máy và tự nghiên cứu dưới sự hỗ trợ
của giảng viên.
- Hình thức 2: hình thức học qua 3D trực quan, Giảng viên và sinh viên được học
tại phòng Studio có trang bị hệ thống chiếu 3D. Phương pháp này trực quan, sinh động,
giảng viên sẽ sử dụng air-mouse để giảng dạy cho sinh viên trong khi sinh viên được
trang bị kính 3D.
5. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng
5.1 Cách tiếp cận:
Để tiếp cận được vấn đề chúng ta phải đặt ra các câu hỏi và phải trả lời:
Tại sao phải phát triển khi đã có mô hình ở phòng thí nghiệm?
Như đã nói ở trên hầu hết các trường Các trường Đại học, Cơ sở đào tạo đều cho
sinh viên học trên các tiêu bản, mô hình, tranh, tuy nhiên số lượng mô hình rất ít so với
-

số lượng người học bởi lẽ chi phí cho một mô hình này quá đắt, chi phí lớn nên đầu tư ít
hệ quả là các phòng thực hành về Giải phẫu luôn quá tải.
-

Tại sao phải phát triển khi có thể học trực tiếp trên xác?
Xác 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.
Tại sao phải phát triển khi có thể dùng của Human Anatomy Atlas?

Trang | 13


 Nghiên cứu về thực tại ảo và hiện trạng việc giảng dạy, đào tạo tại một số bệnh
viện và trường học chuyên ngành y về các bộ phận chính cơ thể con người
- Nghiên cứu đánh giá ứng dụng công nghệ thực tại ảo trong học tập giảng dạy và
nghiên cứu y học trong và ngoài nước
- Nghiên cứu đánh giá tình hình giảng dạy về các bộ phận chính của con người
trong nước cũng như trên thế giới
- Đánh giá ưu, nhược điểm của các hình thức giảng dạy về một số bộ phận con
người khác đang được sử dụng tại một số bệnh viện và trường học chuyên ngành y.
-

Đánh giá tính khả thi và phạm vi ứng dụng của đề tài

 Phân tích xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu cho hệ thống bộ phận của cơ thể người
(hình ảnh, âm thanh, văn bản).
- Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu cho ứng dụng, nhằm phục vụ được mục đích
lưu trữ và tra cứu thông tin về văn bản, hình ảnh 2D, 3D, dữ liệu về âm thanh.
- Nghiên cứu các kỹ thuật trình diễn và mô phỏng hoạt động và mối tương tác giữa
các bộ phận chính cơ thể con người: Hệ xương, hệ hô hấp, hệ tiêu hóa.
-

Trên cơ sở mô hình và công cụ thực tại ảo, thiết kế và xây dựng thử nghiệm một

hệ thống ứng dụng thực tại ảo phục vụ cho việc giảng dạy và đào tạo trong y học.
- Nghiên cứu thể hiện quá trình hoạt động của các bộ phận chính của cơ thể con
người trong tổng thể cơ thể ảo
- Thiết kế hệ thống phần mềm mô phỏng cấu trúc, hoạt động và mối tương tác giữa
các bộ phận chính cơ thể con người.

- Kết hợp với phần mềm mã nguồn mở OpenLabyrinth (http://openlabyrinth.ca/)
nhằm xây dựng kịch bản bài giảng (case study) tạo bệnh nhân ảo hỗ trợ học thực hành
cho sinh viên khối khoa học sức khỏe và cán bộ để huấn luyện nghề nghiệp.

Trang | 15


Hình 13: Hệ Thần kinh, mạch máu và hệ tiêu hóa được mô phỏng 3D trực quang

5.4 Tính khả thi của công trình, sáng kiến
Các kỹ thuật Thực tại ảo cũng được sử dụng để hỗ trợ bác sỹ mổ trong giai đoạn
lập kế hoạch tiền phẫu thuật (preoperative planning). Trước khi thực hiện quy trình giải
phẫu trên bệnh nhân thực, bác sỹ có thể thử nghiệm các phương pháp tiến hành phẫu
thuật khác nhau trên mô hình ảo của người bệnh. Mô hình này mô phỏng đầy đủ các đặc
điểm bệnh lý của người bệnh thật. Theo cách này, người bác sỹ sẽ lựa chọn ra được cách
thức an toàn nhất, hiệu quả nhất và tốn ít thời gian nhất trong phòng phẫu thuật, hạn chế
những biến cố trong quá trình giải phẫu..
Việc nghiên cứu phát triển hệ thống mô phỏng các bộ phận chính của cơ thể con
người tạo ra cái nhìn trực quan về cơ thể con người. Nhờ đó, việc giảng dạy và tra cứu sẽ
được hỗ trợ một cách đắc lực. Khắc phục được những nhược điểm của cách giảng dạy
thông thường hiện nay. Hơn nữa, việc xây dựng mô phỏng này, sẽ giúp cho việc hoàn
thiện xây dựng cơ thể ảo và tiến tới xây dựng bệnh nhân ảo. Khắc phục được những vấn
đề khó khăn như: Hiến xác - một vấn đề tình cảm, phong tục và rất nhạy cảm và xây
dựng được cho chúng ta một kho cơ sở dữ liệu về các loại bệnh.

Trang | 16


Hình 14: Hệ Thần kinh, mạch máu và hệ tiêu hóa được mô phỏng 3D trực quang


Đưa ra cách tiếp cận mới cho việc giảng dạy giải phẫu người, khắc phục các khó
khăn thực tế gặp phải trong lĩnh vực này
 Về ứng dụng:
- Xây mô hình 3D cho các hệ: xương, hô hấp và tiêu hóa của cơ thể người
- Thiết kế và xây dựng thử nghiệm một hệ thống ứng dụng thực tại ảo phục vụ cho
việc giảng dạy, đào tạo và nghiên cứu về cơ thể con người trong y học.
- Xây dựng kịch bản bài giảng mẫu môn Giải phẫu cho sinh viên y khoa
- Công trình giúp vận dụng được các kỹ thuật Tin học một cách tổng hợp và toàn
diện. Ngoài các quy trình công nghệ và hệ thống cơ thể ảo với khả năng mở rộng để áp
dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, sản phẩm của đề tài có khả năng mang lại lợi ích
kinh tế. Đề tài còn có thể giúp hình thành các hướng nghiên cứu lý thuyết và công nghệ
chuyên sâu trong các ứng dụng của thực tại ảo trong y tế.
Trang | 18


3. Ưu điểm nổi bậc
Mô phỏng thực tại ảo về cơ thể người cung cấp cho sinh viên và giảng viên giảng
dạy và học tập khối sức khỏe những kinh nghiệm cụ thể về đối tượng học tập theo kiểu
trải nghiệm gián tiếp. Với khả năng điều khiển đồng thời tất cả các thành phần như hình
ảnh, âm thanh, video, theo năng lực và sở thích của cá nhân, sinh viên có thể tự trải
nghiệm về đối tượng. Điều này không thể có được nếu như các phương tiện này được thể
hiện tuần tự theo một trật tự cố định, một nhịp độ cố định mà chưa hẳn đã phù hợp với
người học. Trong các bài giảng, bằng sự kết hợp của mô phỏng 3 chiều, của âm thanh
nổi, bằng diễn biến tuỳ thuộc vào kỹ năng điều khiển của sinh viên. Điều quan trọng hơn,
đó là từ những trải nghiệm này, sinh viên có được những kinh nghiệm cụ thể về môn học
giải phẫu và cấu tạo cơ thể người.
- Sức mạnh sư phạm của mô phỏng thể hiện ở chỗ nó huy động tất cả khả năng xử
lý thông tin của sinh viên. Tất cả các cơ quan cảm giác của con người (tay, mắt, tai …)
cùng với bộ não hợp thành một hệ thống có khả năng vô cùng to lớn để biến những dữ
liệu vô nghĩa thành thông tin. “Trăm nghe không bằng một thấy”, nhưng nếu cái thấy là

o Khoa điều dưỡng và bộ môn xét nghiệm thuộc trường Đại học công nghệ
Đồng Nai.
o Khoa Y Dược, Đại học Buôn Mê Thuột.

Trang | 20


V.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trịnh Xuân Đàn chủ biên (2008): Bài giảng Giải phẫu học tập 1, tập 2; Trường
Đại học Y Dược Thái Nguyên-Bộ môn giải phẫu học, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội
2008.
[2] Nguyễn Quang Quyền, Phạm Đăng Diệu, Atlas giải phẫu người (tài liệu dịch từ
Frank A. Netter). NXB Y học.
[3] Đỗ Năng Toàn, Phạm Tấn Năm, Trần Thanh Hiệp, Trịnh Hiền Anh (2005), “Một
kỹ thuật tiếp cận trong tạo mô hình 3 chiều”, Báo cáo khoa học tại Hội thảo Quốc gia
“Một số vấn đề chọn lọc về CNTT”, Hải Phòng 25-27/08/2005
[4] Allen J, Brown L, Duff C, Nesbitt P & Hepner A (2013) Development and
evaluation of a teaching and learning approach in cross-cultural care and
antidiscrimination in university nursing students. Nurse Education Today 33, 1592 –
1598.
[5] Courtney-Pratt H, Levett-Jones T, Lapkin S, Pitt V, Gilligan C, Rossiter R,
Everson N & Jones D (under review) Development and psychometric testing of the
satisfaction with cultural simulation experience scale. Nurse Education in Practice.
[6] Lee CH, Yun JM, Han JS, Park SM, Park YS & Hong SK (2012) The prevalence
of chronic diseases among migrants in Korea according to their length of stay and
residential status. Korean Journal of Family Medicine 33, 34–43.
[7] Brown D. & Chronister C. (2009) The effect of simulation learning on critical
thinking and self-confidence when incorporated into an electrocardiogram nursing
course. Clinical Simulation in Nursing.