BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ SOI QUANG HỌC HỖ TRỢ PHÁT HIỆN CÁC BẤT THƯỜNG Ở VÚ BẰNG NGUỒN ÁNH SÁNG ĐỎ GVHD: ThS. NGUYỄN THANH TÂM SVTH : DƯƠNG ANH PHI VI THU THỦY S K L 0 0 8 9 1 0 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 6/2022
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ SOI QUANG HỌC HỖ TRỢ PHÁT HIỆN CÁC BẤT THƯỜNG Ở VÚ BẰNG NGUỒN ÁNH SÁNG ĐỎ GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tâm SVTH 1: Dương Anh Phi MSSV:18129042 SVTH 2: Vi Thu Thủy MSSV:18129054 Tp. Hồ Chí Minh – 06/2022
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ------------------------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH (ĐIỆN TỬ Y SINH) ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ SOI QUANG HỌC HỖ TRỢ PHÁT HIỆN CÁC BẤT THƯỜNG Ở VÚ BẰNG NGUỒN ÁNH SÁNG ĐỎ GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Tâm SVTH: Dương Anh Phi MSSV:18129042 SVTH: Vi Thu Thủy MSSV:18129054 Tp. Hồ Chí Minh – 06/2022
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Tp. HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2022 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Dương Anh Phi MSSV: 18129042 Vi Thu Thủy MSSV: 18129054 Chuyên ngành: Kỹ thuật Y Sinh Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2018 Lớp: 181290 I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ SOI QUANG HỌC HỖ TRỢ PHÁT HIỆN CÁC BẤT THƯỜNG Ở VÚ BẰNG NGUỒN ÁNH SÁNG ĐỎ. II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Mô hình và tài liệu của một số thiết bị soi đã kinh doanh trên thị trường. - Các tài liệu kỹ thuật của các thiết bị sử dụnng ánh sáng cận hồng ngoại và nhìn thấy trong mục đích trị liệu và chẩn đoán. - Tài liệu về an toàn điện trong y tế. - Tài liệu thông số kỹ thuật về vi điều khiển Arduino nano, các linh kiện và các loại IC. - Tài liệu về LED đỏ công suất cao. - Thư viện tham khảo các thiết kế 3D trên Solidworks. - Thư viện phần mềm trên nền tảng lập trình Arduino IDE gồm: thư viện giao tiếp I2C, thư viện hiển thị cho màn hình OLED. - Tài liệu hướng dẫn cơ bản về lập trình bằng ngôn ngữ python: thiết kế giao diện, kiến thức về xử lý ảnh và xử lý tốc độ khung hình. - Dữ liệu thực nghiệm về ứng dụng ánh sáng cận hồng ngoại và nhìn thấy để phát hiện ung thư vú của nhóm kỹ sư y sinh Sergio Fantini, tại Trường Đại học Tufts. - Các bài báo, dữ liệu nghiên cứu về kỹ thuật Optical mammography của nước ngoài. 2. Nội dung thực hiện: - Nội dung 1: Tìm kiếm tài liệu, nghiên cứu cơ sở khoa học của phương pháp soi mô vú bằng nguồn ánh sáng đỏ. i
- Nội dung 2: Lựa chọn phương pháp thiết kế phần quang học, mạch điện và lập trình hệ thống. - Nội dung 3: Thiết lập máy tính Raspberry Pi 4 và kết nối với màn hình cảm ứng. - Nội dung 4: Lập trình điều khiển cường độ sáng cho thiết bị soi và giao diện thu nhận ảnh. - Nội dung 5: Thiết kế và thi công hệ thống. - Nội dung 6: Thử nghiệm, hiệu chỉnh, hoàn thiện thiết kế, giải quyết các lỗi phần cứng và phần mềm. - Nội dung 7: Viết báo cáo. - Nội dung 8: Bảo vệ luận văn. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/02/2022 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2022 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Thanh Tâm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ThS. Nguyễn Thanh Tâm ii
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Tp. HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2022 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Dương Anh Phi Lớp: 181290 MSSV: 18129042 Họ tên sinh viên 2: Vi Thu Thủy Lớp: 181290 MSSV: 18129054 Tên đề tài: Thiết kế và thi công thiết bị soi quang học hỗ trợ phát hiện các bất thường ở vú bằng nguồn ánh sáng đỏ. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 01 - Nhận thư mời giáo viên hướng dẫn, tiến 21/02 - 27/02/2022 hành chọn đề tài Tuần 02 - Gặp giáo viên hướng dẫn, GVHD duyệt đề 28/02 - 06/03/2022 tài. - Lên kế hoạch, lịch trình thực hiện Tuần 03 - Tìm hiểu tài liệu liên quan đến đề tài 07/03 - 13/03/2022 - Hoàn thành đề cương chi tiết Tuần 04 - Tìm hiểu phần cứng 14/03 - 20/04/2022 - Lựa chọn linh kiện Tuần 05 - Chạy thử nghiệm, kiểm tra hoạt động của 21/03 - 27/04/2022 phần cứng. - Thiết kế phần cứng Tuần 06-07 - Thi công phần cứng 28/04 - 10/04/2022 Tuần 08 - Kiểm tra hoạt động và hoàn thành phần 11/04 - 17/04/2022 cứng Tuần 09-10 - Lập trình phần mềm 18/04 - 1/05/2022 Tuần 11 - Kiểm tra hoạt động của phần mềm 02/05 - 8/05/2022 - Báo cáo tiến độ cho GVHD iii
Tuần 12-13 09/05 - 22/05/2022 - Thiết kế và gia công mô hình sản phẩm Tuần 14-15 - Chạy thử nghiệm hệ thống 23/05 - 5/05/2022 - Thực nghiệm hệ thống Tuần 16 - Viết báo cáo luận văn 06/05 - 12/05/2022 Tuần 17 - Tiếp tục viết báo cáo và hoàn chỉnh 13/05 - 19/5/2022 - Làm slide báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) ThS. Nguyễn Thanh Tâm iv
LỜI CAM ĐOAN Đề tài “Thiết kế và thi công thiết bị soi quang học hỗ trợ phát hiện các bất thường ở vú bằng nguồn ánh sáng đỏ” không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có và do nhóm tự thực hiện dựa vào việc tham khảo một số tài liệu trước đó. Người thực hiện đề tài Dương Anh Phi – Vi Thu Thủy v
LỜI CẢM ƠN Trải qua quá trình thực hiện đề tài “Thiết kế và thi công thiết bị soi quang học hỗ trợ phát hiện các bất thường ở vú bằng nguồn ánh sáng đỏ” nhóm chúng em đã có khoảng thời gian dài và đáng nhớ. Đến nay đề tài tốt nghiệp đã hoàn thành đúng hạn, để có được kết quả này, nhóm xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy - Th.S Nguyễn Thanh Tâm đã luôn quan tâm giúp đỡ và hướng dẫn chúng em tận tình trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Bên cạnh đó, chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy/Cô trong Khoa Điện- Điện Tử, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã cho chúng em những kiến thức quý báu trong suốt bốn năm học tập và nghiên cứu tại trường. Luôn đồng hành cùng chúng em còn có các bạn sinh viên cùng lớp 181290, cảm ơn các bạn vì đã cùng trao đổi kiến thức, giúp đỡ lẫn nhau không chỉ trong đồ án tốt nghiệp mà còn trong suốt quá trình học tập trước đó. Và cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến những lời động viên, sự quan tâm âm thầm của cha mẹ và những người thân trong gia đình. Tất cả những điều ấy thực sự ý nghĩa và luôn là nguồn động lực giúp chúng em không ngừng nỗ lực suốt cả quá trình rèn luyện và học tập. Xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện đề tài Dương Anh Phi – Vi Thu Thủy vi
MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP.....................................................................................I LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP......................................................... III LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................................V LỜI CẢM ƠN................................................................................................................................ VI MỤC LỤC VII LIỆT KÊ HÌNH VẼ.........................................................................................................................X TÓM TẮT XIV CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................................................... 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................................... 1 1.2 MỤC TIÊU .......................................................................................................................... 2 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 2 1.4 GIỚI HẠN ........................................................................................................................... 2 1.5 BỐ CỤC............................................................................................................................... 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................................ 4 2.1 CÁC BỆNH LÍ THƯỜNG GẶP Ở TUYẾN VÚ.................................................................. 4 2.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA ẢNH NHŨ ẢNH .................................................................................... 4 2.2.1 Khái niệm nhũ ảnh........................................................................................................ 4 2.2.2 Mục đích của chụp nhũ ảnh.......................................................................................... 4 2.2.3 Đặc điểm của ảnh nhũ ảnh............................................................................................ 5 2.2.4 So sánh một số phương pháp chẩn đoán hình ảnh tuyến vú......................................... 5 2.3 KỸ THUẬT CHỤP NHŨ ẢNH QUANG HỌC .................................................................. 6 2.4 CẤU TRÚC SINH HỌC CỦA VÚ ...................................................................................... 6 2.4.1 Cấu trúc của da ............................................................................................................. 6 2.4.2 Cấu trúc động mạch và tĩnh mạch vú ........................................................................... 7 2.5 ĐẶC ĐIỂM QUANG HỌC VÀ SỰ LAN TRUYỀN ÁNH SÁNG ĐỎ............................... 8 2.5.1 Ánh sáng đỏ.................................................................................................................. 8 2.5.2 Tương tác của ánh sáng đỏ với mô............................................................................... 8 2.5.3 Đặc điểm những vùng tối trên ảnh quang học tuyến vú............................................... 9 2.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH - OPENCV............................................................. 10 2.6.1 Bộ lọc Median............................................................................................................. 10 2.6.2 Bộ lọc Bilateral........................................................................................................... 11 2.6.3 Cân bằng Histogram và cân bằng Histogram thích ứng............................................. 12 2.7 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG.............................................................................................. 12 2.7.1 Vi điều khiển Arduino Nano....................................................................................... 12 2.7.2 Led .......................................................................................................................... 12 2.7.3 Rasberrry pi 4 ............................................................................................................. 13 vii
2.7.4 Camera Raspberry Pi.................................................................................................. 13 2.7.5 Module điều khiển động cơ DC L298N ..................................................................... 13 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ................................................................................. 14 3.1 GIỚI THIỆU...................................................................................................................... 14 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ SOI..................................................................... 14 3.3.1 Thiết kế sơ đồ khối cho thiết bị soi............................................................................. 14 3.3.2 Tính toán và thiết kế cho thiết bị soi........................................................................... 15 3.3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch cho thiết bị phát hiện khối u........................................... 23 3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU NHẬN ẢNH......................................... 23 3.4.1 Thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống thu nhận ảnh.......................................................... 23 3.4.2 Tính toán và thiết kế hệ thống thu nhận ảnh............................................................... 24 3.4.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch cho hệ thống thu nhận ảnh ............................................. 33 3.4 THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D THIẾT BỊSOI.......................................................................... 34 3.5 THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D CHO HỆ THỐNG THU NHẬN ẢNH..................................... 35 3.6.1 Thiết kế vỏ cho bộ phận thu ảnh................................................................................. 35 3.6.2 Thiết kế vỏ mô hình.................................................................................................... 35 3.6 BẢN THIẾT KẾ TỔNG HỢP CỦA MÔ HÌNH SOI VÀ THU NHẬN ẢNH.................... 35 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................................ 37 4.1 GIỚI THIỆU...................................................................................................................... 37 4.2 THICÔNG THIẾT BỊ SOI................................................................................................ 37 4.2.1 Thi công bo mạch ....................................................................................................... 37 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra..................................................................................................... 39 4.2.3 Thi công và đóng gói thiết bị soi................................................................................ 41 4.3 THICÔNG HỆ THỐNG THU NHẬN ẢNH..................................................................... 42 4.3.1 Thi công bo mạch ....................................................................................................... 42 4.3.2 Lắp ráp và kiểm tra..................................................................................................... 44 4.3.3 Thi công và đóng gói hệ thống thu nhận ảnh.............................................................. 46 4.4 LẬP TRÌNH THIẾT BỊSOI VÀ HỆ THỐNG THU NHẬN ẢNH.................................... 49 4.4.1 Lưu đồ giải thuật cho thiết bị soi................................................................................ 49 4.4.2 Phần mềm lập trình cho thiết bị soi............................................................................ 52 4.4.3 Lưu đồ giải thuật cho hệ thống thu nhận, xử lý ảnh................................................... 53 4.4.4 Phần mềm lập trình cho hệ thống thu nhận, xử lý ảnh ............................................... 60 4.5 TÓM TẮT HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG............................................................................... 63 4.5.1 Hướng dẫn sử dụng thiết bị soi................................................................................... 63 4.5.2 Hướng dẫn sử dụng hệ thống thu nhận, xử lý ảnh...................................................... 65 4.6 DỰ TOÁN ĐỀ TÀI............................................................................................................ 68 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ ..................................................................... 71 5.1 KẾT QUẢ THI CÔNG THIẾT BỊSOI VÀ THU NHẬN ẢNH......................................... 71 5.2 KẾT QUẢ MÔ HÌNH THIẾT BỊSOI................................................................................ 71 5.2.1 Kết quả mô phỏng mạch điều khiển cường độ sáng của thiết bị soi .......................... 71 viii
最初の11ページを表示しています。全文を見るには資料をダウンロードしてください。
まだコメントはありません。最初のコメントを書きましょう！
コメント (0)
まだコメントはありません。最初のコメントを書きましょう！