Phần mềm EMR xây dựng theo bộ chuẩn dữ liệu đề xuất có khả năng liên thông dữ liệu giữa các hệ thống thông tin y tế và phòng ban khác nhau trong bệnh viện,giữa các bệnh viện với nhau, từ đó tăng cường khả năng khai thác và quản lý thông tin dữ liệu của hồ sơ bệnh án.

Thực tế cho thấy, nhu cầu triển khai bệnh án điện tử (BAĐT) là rất cấp thiết và hoàn toàn phù hợp với chiến lược chuyển đổi số quốc gia nói chung và của ngành y tế nói riêng, cũng như bám sát định hướng xây dựng Chính phủ điện tử, trong đó có lĩnh vực y tế số, y tế điện tử.

Tuy nhiên, việc ứng dụng BAĐT chắc chắn sẽ không thành công triệt để nếu thiếu đi sự tồn tại của một bộ chuẩn dữ liệu chung, để thông qua đó các hồ sơ BAĐT có thể được luân chuyển - trao đổi thuận lợi và chính xác giữa các cơ sở y tế.

Để giải quyết bài toán này, nhóm kỹ sư - chuyên gia tại Trường Đại học Bách Khoa (ĐHQG TP.HCM) đã triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ “Xây dựng, thử nghiệm bộ chuẩn dữ liệu dựa trên các nền tảng tiêu chuẩn quốc tế HL7 FHIR và DICOM ứng dụng cho bệnh án điện tử và cho liên thông dữ liệu giữa các bệnh viện”.

Theo đó, nhiệm vụ xây dựng phần mềm thử nghiệm bệnh án điện tử EMR theo chuẩn HL7 FHIR nhằm phục vụ quá trình phân tích đánh giá khả năng ứng dụng BAĐT và liên thông dữ liệu của bộ chuẩn dữ liệu đề xuất, cũng như phương án hỗ trợ một số bệnh viện tham gia thử nghiệm hiệu chỉnh bộ chuẩn dữ liệu đề xuất.

TS. Nguyễn Chí Ngọc, chủ nhiệm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ cho biết, ba mục tiêu trọng yếu của nhiệm vụ được nhóm chuyên gia thuộc Trường Đại học Bách Khoa (ĐHQG TP.HCM) hướng đến chính là khai thác ứng dụng bệnh án điện tử, hồ sơ sức khỏe cá nhân…; nghiên cứu đề xuất cấu trúc bộ danh mục, bộ chuẩn dữ liệu dựa trên các nền tảng thế giới; và chuyển từ analog sang digital.

Sơ đồ liên thông dữ liệu giữa các bệnh viện

Theo lời TS. Nguyễn Chí Ngọc, tại Điều 8 mục 3 Thông tư 46/2018 về Bệnh án điện tử quy định “phần mềm hồ sơ bệnh án điện tử phải có khả năng kết xuất bản điện tử theo tập tin định dạng XML”; và tại Điều 14 về Tiêu chuẩn công nghệ thông tin y tế quy định “Hồ sơ bệnh án điện tử phải áp dụng các tiêu chuẩn CNTT như Tiêu chuẩn HL7 (Health Level 7) gồm kiến trúc lâm sàng HL7 CDA và HL7 FHIR, và Tiêu chuẩn hình ảnh số và truyền tải trong y tế (DICOM) phiên bản 2.0 trở lên”.

Được biết, hiện nay tiêu chuẩn HL7 có 4 phiên bản nổi trội, đều được quy định bắt buộc hoặc khuyến nghị sử dụng bởi Bộ Y tế; và FHIR là một khuôn khổ tiêu chuẩn thế hệ tiếp theo kết hợp các tính năng tốt nhất của HL7 v2, HL7 v3, và HL7 CDA nhằm tận dụng các công nghệ dịch vụ web mới nhất. Ngoài ra, phim in X-quang truyền thống hiện vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong y tế, và ứng dụng ảnh DICOM thay phim truyền thống đang được nhiều đơn vị y tế chủ động khai thác, hướng đến tính hiện đại trong công tác khám, chữa bệnh.

TS. Nguyễn Chí Ngọc nhấn mạnh, mục tiêu của nhiệm vụ là xây dựng bộ chuẩn dữ liệu chung phục vụ cho hồ sơ BAĐT và liên thông dữ liệu giữa các bệnh viện, đồng thời nghiên cứu triển khai thử nghiệm bộ chuẩn dữ liệu BAĐT tại một số bệnh viện khu vực TP.HCM nhằm tăng tính linh hoạt và nâng cao hiệu quả trong quá trình chẩn đoán và điều trị tại các bệnh viện.

Toàn cảnh buổi nghiệm thu nhiệm vụ

Báo cáo trước hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ do Sở KH&CN TP.HCM tổ chức trong năm 2022, đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, sản phẩm của đề tài đã hoàn thành các nội dung đề ra cho hai giai đoạn nghiên cứu - hoàn thiện, cụ thể là: Nghiên cứu bộ tiêu chuẩn HL7 FHIR và DICOM ứng dụng cho BAĐT và cho liên thông dữ liệu giữa các bệnh viện; nghiên cứu chi tiết hiện trạng bệnh án theo quy định của Bộ Y tế và hiện trạng sử dụng bệnh án giấy tại các bệnh viện tham gia nhiệm vụ trong xây dựng bộ chuẩn dữ liệu cho BAĐT và cho liên thông dữ liệu giữa các bệnh viện; nghiên cứu các bộ danh mục y tế phục vụ xây dựng bộ chuẩn dữ liệu cho BAĐT và cho liên thông dữ liệu giữa các bệnh viện; nghiên cứu chuẩn dữ liệu tóm tắt bệnh án và công bố bộ chuẩn dữ liệu cho BAĐT và cho liên thông dữ liệu giữa các bệnh viện; nghiên cứu thử nghiệm bộ chuẩn dữ liệu đề xuất tại các bệnh viện nhằm phục vụ ứng dụng BAĐT và liên thông dữ liệu giữa các bệnh viện cũng như khả năng cung cấp dữ liệu trực tiếp đến Bảo hiểm xã hội Việt Nam.

TS. Nguyễn Chí Ngọc cho biết có 2 bệnh viện (Bệnh viện Thống Nhất và Bệnh viện Nguyễn Tri Phương) đã thực hiện thành công việc ứng dụng bộ chuẩn dữ liệu đề xuất cùng với ứng dụng EMR là sản phẩm của nhiệm vụ. Cùng với đó, trong quá trình phối hợp triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ này, tại Bệnh viện Thống Nhất, nhiệm vụ đã đào tạo, hướng dẫn 15 bác sỹ và điều dưỡng (7 ở khoa Y học cổ truyền và 8 ở khoa Ngoại tiêu hóa). Tại bệnh viện Nguyễn Tri Phương, nhiệm vụ đã đào tạo hướng dẫn 4 nhân viên kỹ thuật phòng Công nghệ thông tin và các bác sỹ, điều dưỡng tại 3 khoa thử nghiệm (Nội Thần kinh, Ngoại Thần kinh, Nội tiêu hóa).

Bệnh án điện tử đi kèm ứng dụng EMR tích hợp bộ chuẩn dữ liệu đề xuất

Sau thời gian thử nghiệm hiệu chỉnh, có 2 bệnh  viện (1 bệnh viện thử nghiệm tại 3 khoa với  các mẫu hồ sơ bệnh  án thực tế, và 1 bệnh viện  thử nghiệm tại 2 khoa với các ca khám chữa bệnh trong thời gian thực) đã thực hiện thành công bộ chuẩn dữ liệu đề xuất trong việc khai thác ứng dụng BAĐT và liên thông dữ liệu.

Kết quả hiệu chỉnh và thử nghiệm cho thấy phần mềm EMR xây dựng theo bộ chuẩn dữ liệu đề xuất có khả năng hiển thị và lưu trữ đầy đủ bộ hồ sơ bệnh án theo quy định của Bộ Y tế, cho phép nhập dữ liệu và in ra các mẫu giấy phiếu này, đồng thời xuất dữ liệu ra định dạng XML theo chuẩn dữ liệu HL7 FHIR.

Ở phạm vi quốc tế, hiện có rất nhiều chuẩn dữ liệu cho việc hình thành và trao đổi dữ liệu BAĐT. Mặc dù các cơ sở khám chữa bệnh có quy mô và chuyên khoa khác nhau, dòng thông tin và yêu cầu về thông tin ở các bệnh viện về cơ bản là giống nhau. Thứ nhất, sự vụ liên quan tới quản lý nhân sự, quản lý tài chính, quản lý cơ sở vật chất, quản lý bệnh nhân tạo thành dòng thông tin quản lý. Thứ hai, hồ sơ bệnh án bao gồm thông tin hành chính, lâm sàng và cận lâm sàng tạo nên dòng thông tin liên quan đến bệnh nhân. Tất cả những thông tin này sẽ được lưu giữ trong hệ thống thông tin bệnh viện (Hospital Information System - HIS). Nếu HIS tuân thủ theo một chuẩn chung, thông tin hai chiều giữa các phòng ban, giữa các khoa trong bệnh viện, và giữa các bệnh viện với nhau có thể được trao đổi. Về mặt cấu trúc, HIS là một tập hợp dữ liệu lớn bao gồm nhiều thành phần dữ liệu khác nhau. Trong đó, phần thông tin quản lý, hành chính và lâm sàng thường ở dạng văn bản, phần thông tin  cận  lâm  sàng  thường  được liên kết  với  hệ  thống  thông  tin  xét  nghiệm (Laboratory Information System - LIS), hệ thống thông tin chẩn đoán hình ảnh (Radiology Information System - RIS) và hệ thống lưu trữ và truyền nhận hình ảnh (Picture Archiving and Communication System - PACS). Các cơ sở khám chữa bệnh cũng như các cơ sở xét nghiệm, chẩn đoán hình ảnh có thể tách biệt nhau. Hơn nữa, thông tin cận lâm sàng có thể cần chuyển từ cơ sở này sang cơ sở khác tùy vào từng ca bệnh. Do đó, cần một chuẩn liên kết thông tin giữa các thành phần LIS, RIS, PACS với HIS. Tổ chức Health Level 7 (HL7) đã phát triển chuẩn dành riêng cho việc trao đổi thông tin y tế với phiên bản đầu tiên ra mắt vào năm 1987. Đến năm 1994, chuẩn này đã được Viện tiêu chuẩn dữ liệu quốc gia Mỹ (American National Standards Institute - ANSI) chính thức công nhận, và áp dụng trên toàn cầu.

HL7 International chỉ định một số tiêu chuẩn, hướng dẫn và phương pháp linh hoạt mà các hệ thống chăm sóc sức khỏe khác nhau có thể giao tiếp với nhau. Các tiêu chuẩn này tập trung vào các lớp ứng dụng, đó là "lớp 7" trong mô hình OSI, xác định cách thông tin được đóng gói và truyền từ một bên khác, thiết lập ngôn ngữ, cấu trúc và các loại dữ liệu cần thiết để tích hợp liền mạch giữa các hệ thống. Tiêu chuẩn HL7 hỗ trợ thực hành lâm sàng và việc quản lý, phân phối, và đánh giá các dịch vụ y tế, và được công nhận là thông dụng nhất trên thế giới. Mục đích của HL7 là đơn giản hóa việc tương tác và hợp tác hoạt động giữa các ứng dụng chăm sóc sức khỏe. HL7 tập trung chủ yếu vào việc chuẩn hóa các định dạng dữ liệu tổng quát. Hiện nay, HL7 hỗ trợ trao đổi các thông tin sau: nhập viện/ xuất viện và chuyển viện, quản lý tài chính, trao đổi dữ liệu chăm sóc sức khỏe, trao đổi dữ liệu hồ sơ y tế, trao đổi thông tin BAĐT, trao đổi thông tin quản lý bệnh viện.

Trong phạm vi một bệnh viện, thông tin được quản lý bởi một ứng dụng có tên gọi là hệ thống thông tin quản lý bệnh viện HIS. Ứng dụng này có thể giám sát và kiểm soát tất cả các hoạt động xảy ra và do đó HIS sẽ có các giao tiếp (interface) với các hệ thống khác như RIS, phòng tài chính, nhân sự, nhà thuốc, v.v… cũng như hệ thống hồ sơ bệnh án điện tử EMR và hệ thống hồ sơ sức khỏe điện tử (EHR - electronic health record). Bên cạnh đó, hệ thống còn có thể được truy xuất từ Internet thông qua một ứng dụng trên nền tảng web. Nhờ vậy, HL7 cho phép truyền thông tin giữa các ứng dụng khác nhau (được phát triển bởi các công ty phần mềm khác nhau) trong bệnh viện.
Tiêu chuẩn HL7 cũng có thể được sử dụng để trao đổi thông tin liên quan đến bệnh nhân, bác sĩ, nguồn tài nguyên và tài liệu giữa các bệnh viện khác nhau. Ở cấp độ này, HL7 cung cấp các giao thức đồng bộ dữ liệu để trao đổi thông tin ổn định, độc lập giữa các bệnh viện (không phụ thuộc vào hệ điều hành, phần mềm, hệ thống cơ sở dữ liệu, v.v…)

Chia sẻ thêm về tính hiệu quả của nhiệm vụ, TS. Nguyễn Chí Ngọc khẳng định, có thể khẳng định rằng, với số lượng 54 bệnh viện công lập trực thuộc Sở Y tế TP.HCM và hơn 1.000 bệnh viện, cơ sở y tế tại Việt Nam, nhu cầu triển khai bệnh án điện tử là rất lớn.

"Khi triển khai thành công sẽ giảm rất nhiều chi phí và nâng cao hiệu quả quản lý cho bệnh viện. Sản phẩm của nhiệm vụ được công bố công khai nên các bệnh viện, cơ sở y tế tại Việt Nam và các nhà cung cấp phát triển có thể khai thác sử dụng phù hợp với nhu cầu và tính chất đặc thù của đơn vị. Về mặt khoa học công nghệ, việc hình thành một chuẩn dữ liệu chung cho ngành y tế Việt Nam bám sát với yêu cầu thế giới giúp bảo đảm khả năng làm chủ quy trình đồng thời bảo đảm tính độc lập với các phần mềm chưa chuẩn hóa trên thị trường. Do được nghiên cứu và phát triển trong nước, hệ thống chuẩn dữ liệu chung này sẽ bảo đảm thích nghi với các quy định của Bộ Y tế và ngành Bảo hiểm xã hội", TS. Nguyễn Chí Ngọc thông tin thêm, "Mặt khác, do bám sát với tiêu chuẩn dữ liệu thế giới, khả năng tương thích và trao đổi thông tin với các hệ thống nước ngoài được bảo đảm. Nhờ vậy, chi phí phát triển và hiệu chỉnh tiêu chuẩn dữ liệu trong tương lai cũng sẽ giảm đi đáng kể. Ngoài ra, sản phẩm của đề tài có thể được sử dụng trong đào tạo và nghiên cứu thông qua các bộ tài liệu kỹ thuật mô tả các chuẩn quốc tế HL7 và DICOM. Thông qua các hoạt động của nhiệm vụ sẽ thúc đẩy quá trình triển khai hợp tác nghiên cứu và chuyển giao công nghệ kỹ thuật cao trong y tế".

Nhân viên y tế tại Bệnh viện Nguyễn Tri Phương sử dụng ứng dụng EMR với bộ chuẩn dữ liệu đề xuất

Về hướng phát triển mở rộng của nhiệm vụ, TS. Nguyễn Chí Ngọc nhấn mạnh đến tầm quan trọng của việc tiếp tục xây dựng triển khai bộ chuẩn dữ liệu đề tài thành nền tảng cho khoa học y tế; mở rộng đào tạo đại trà ứng dụng HL7 FHIR và SNOMED CT; Xây dựng hệ sinh thái khởi nghiệp ứng dụng HL7 FHIR, SNOMED CT; để từ đó đề xuất với Bộ Y tế cũng như Sở Y tế TP.HCM về việc sử dụng bộ chuẩn dữ liệu bệnh án điện tử trên phạm vi TP.HCM nói riêng và toàn quốc nói chung.

Hay nói cách khác, các giải pháp cấu trúc dữ liệu và bộ công cụ liên quan là sản phẩm của nhiệm vụ khoa học - công nghệ do Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM triển khai thực hiện một lần nữa khẳng định tính tiên phong của việc gắn liền sản phẩm nghiên cứu khoa học vào thực tiễn đời sống xã hội mà các đơn vị trường viện đóng trên địa bàn TP.HCM đang hướng tới, đồng thời cho thấy rằng TP.HCM là địa phương đi đầu trong triển khai, hỗ trợ các giải pháp liên quan đến y tế thông minh, từng bước xây dựng TP.HCM trở thành một đô thị thông minh hiện đại gắn liền với chuyển đổi số trong mọi lĩnh vực của đời sống kinh tế – xã hội, và quản lý nhà nước.

Thông qua giải pháp EyeDr, các bệnh viện trong và ngoài công lập, bệnh viện tuyến quận huyện, trung tâm y tế phường xã chỉ cần trang bị thiết bị chụp được ảnh gai thị, là hoàn toàn có thể tầm soát sớm bệnh lý đáy mắt cho bệnh nhân mà không cần sự hiện diện trực tiếp của bác sỹ - chuyên gia glôcôm.

Glôcôm là bệnh lý thần kinh thị giác đặc trưng bởi hình thái tổn thương đặc hiệu tiến triển của lớp sợi thần kinh và đĩa thị, với tình trạng nhãn áp tăng cao làm mất dần sợi thần kinh võng mạc dẫn đến mù lòa không hồi phục.

Glôcôm là nguyên nhân chiếm tỷ lệ hơn thứ hai, chỉ xếp sau đục thủy tinh thể, dẫn đến chứng mất thị lực hoàn toàn. Tại Việt Nam, theo số liệu thống kê của Viện Mắt Trung ương, cả nước có hơn 380.000 người bị mù hai mắt, trong đó có hơn 24.000 người bị mù lòa do glôcôm (chiếm 65% và đứng thứ hai sau bệnh lý đục thể thủy tinh 66,1%), vì vậy bệnh glôcôm là mối đe dọa nguy hiểm đối với sức khỏe cộng đồng.

TS.BS Phạm Thị Thủy Tiên giới thiệu những tính năng chính của giải pháp EyeDr

Biểu hiện bệnh glôcôm thường không rõ ràng. Các triệu chứng xuất hiện rất kín đáo, trừ khi đã có tổn thương nặng trên thị trường. Đa số bệnh nhân chỉ có cảm giác hơi căng tức mắt hoặc nhìn mờ nhẹ thoáng qua khi làm việc bằng mắt nhiều, khi căng thẳng thần kinh, lo lắng nhiều. Nhiều bệnh nhân không có dấu hiệu cơ năng nào, chỉ được phát hiện một cách tình cờ.

"Đa số bệnh nhân glôcôm không nhận biết bản thân mắc bệnh cho đến khi mắt ở tình trạng nặng ảnh hưởng đến thị lực trung tâm. Tầm soát và phát hiện sớm bệnh glôcôm kèm với kế hoạch điều trị thích hợp sẽ giúp bệnh nhân ngăn ngừa mất thị lực", TS.BS Phạm Thị Thủy Tiên (Bệnh viện Mắt TP.HCM) cho biết, "Hiện tại tỷ lệ phát hiện glôcôm của nước ta còn thấp do chưa có phương pháp khám tầm soát phù hợp kịp thời.".

Cũng theo lời TS.BS Phạm Thị Thủy Tiên, năm 2005 Fingeret và cộng sự đã đưa ra cách khám đĩa thị và lớp sợi thần kinh một cách hệ thống giúp phát hiện bệnh glôcôm. Đó là quy luật 5R, tương ứng 5 bước khám đĩa thị bao gồm:

• Đánh giá kích thước đĩa thị (scleral Ring)
• Hình dạng và kích thước vùng rìa (neuroretinal Rim)
• Lớp sợi thần kinh (Retinal nerve fiber layer)
• Xuất hiện vùng teo quanh gai (Region parapapillary atrophy)
• Xuất huyết cạnh gai (retinal or optic disc hemoRrhages)

"Hiện nay, quy luật 5R trở thành phương pháp kinh điển khám đĩa thị cho các bác sỹ nhãn khoa. Dựa trên phương pháp này, các bác sỹ nhãn khoa có thể phát hiện sớm những trường hợp mắc bệnh glôcôm ở giai đoạn chưa tổn thương chức năng thị trường", TS.BS Phạm Thị Thủy Tiên thông tin thêm.

Gắn y tế thông minh với chuyển đổi số

Báo cáo trước hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Tầm soát bệnh glôcôm bằng chụp ảnh màu gai thị với ứng dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo EyeDr" vừa được Sở KH&CN TP.HCM trong quý 3/2022, TS.BS Phạm Thị Thủy Tiên cho biết điều trị sớm có thể làm chậm sự tiến triển của bệnh glôcôm, và thực tế ngành y thế giới cũng đã cho thấy trí tuệ nhân tạo (AI) có thể giúp xác định các trường hợp ranh giới (borderline) và dự đoán diễn biến của bệnh glôcôm.

Giao diện giải pháp EyeDr (phiên bản web) được hoàn thiện và vận hành thực tế tại Bệnh viện Mắt (TP.HCM)

Cụ thể, nhiều nghiên cứu đã áp dụng công nghệ học máy (machine learning) để xác định bệnh. Theo đó, một giải pháp phần mềm - phần cứng trên nền tảng AI được thiết kế cho bệnh glôcôm có thể đánh giá tất cả những thông số cần thiết như thay đổi đĩa thị, nhãn áp (IOP), soi góc tiền phòng, độ dày lớp sợi thần kinh, thị trường,...

"Tuy nhiên, một AI toàn diện như vậy vẫn chưa có, thay vào đó ứng dụng AI trong đo nhãn áp hiện nay là thiết bị Sensimed Triggerfish chỉ dừng lại ở việc theo dõi IOP liên tục dựa trên kính áp tròng, đo sự thay đổi độ căng của giác mạc do dao động IOP gây ra", đại diện nhóm nghiên cứu đặt vấn đề cho nhiệm vụ.

Trong khi đó, tại TP.HCM, cụ thể là tại Bệnh viện Mắt, trước đây đơn vị này từng tổ chức tầm soát bệnh glôcôm cho các đối tượng trên 40 tuổi vào Tuần lễ Glôcôm Thế giới. Tuy nhiên, để tầm soát cho khoảng 300 người (bao gồm đo thị lực, nhãn áp, khám đĩa thị), bệnh viện phải huy động 10 bác sỹ chuyên khoa glôcôm, 20 điều dưỡng mắt, tiến hành khám sàng lọc trong 1 buổi (4 giờ). Như vậy, bác sỹ phải mất 40 giờ chỉ để khám cho 300 người, trung bình 8 phút/người. Bên cạnh đó, những vấn đề về công tác tổ chức (tiếp đón, nhận bệnh, lưu trữ, công tác hậu cần, an ninh trật tự cũng phải cần đến 30 người hỗ trợ cho ngày tầm soát này. Vì thế, vấn đề đặt ra đầu tiên là làm thế nào để có thể tầm soát cho nhiều người bệnh mà không cần phải tốn nhân lực.

Tiếp đến, khi khám đĩa thị, bác sỹ glôcôm sẽ dựa vào những đặc điểm tổn thương chuyên biệt để xác định đĩa thị này có bị glôcôm chưa, nhưng điều này còn tuỳ thuộc đến kinh nghiệm của bác sỹ và sự hợp tác của người bệnh trong lúc khám. Câu hỏi tiếp theo được đặt ra là bằng cách nào chuẩn hoá việc tầm soát này.

"Câu trả lời là có, bằng cách chụp hình đáy mắt kỹ thuật số hiện nay được coi như là phương tiện tầm soát bệnh glôcôm thuận tiện và không tốn kém", TS.BS Phạm Thị Thủy Tiên nhận định, "Tuy nhiên, quá trình đọc kết quả thủ công đòi hỏi lao động trí óc của các chuyên gia và mất nhiều thời gian. Thêm vào đó, chẩn đoán glôcôm bằng hình ảnh đĩa thị mang tính chủ quan và liên quan đến kinh nghiệm và kỹ năng người đọc".

Trong lịch sử ngành y thế giới, nhiều nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo cũng đã cho thấy hệ thống học sâu (Deep learning system - DLS) được xem như là phương tiện có độ nhạy và độ chuyên biệt cao (trên 90%) để phát hiện bệnh lý thần kinh thị do glôcôm từ những hình ảnh đáy mắt chất lượng cao.

Từ thực tế đó, TS.BS Phạm Thị Thủy Tiên và các cộng sự tại Bệnh viện Mắt TP.HCM đã triển khai nhiệm vụ "Tầm soát bệnh glôcôm bằng chụp ảnh màu gai thị với ứng dụng phần mềm trí tuệ nhân tạo EyeDr" với mục tiêu ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo vào việc chẩn đoán hình ảnh, nhất là trong nhãn khoa thông qua việc phát triển một thuật toán trí tuệ nhân tạo có khả năng phát hiện glôcôm bằng hình ảnh đĩa thị tốt như một chuyên gia glôcôm.

"Từ kho dữ liệu hình ảnh chụp đáy mắt của bệnh nhân tại khoa Chẩn đoán hình, chúng tôi tiến hành chọn lọc, phân loại và ứng dụng công nghệ mạng nơ-ron tích chập CNN (Convoluted Neural Networks) của Deep Learning nhằm phát triển hệ thống trí tuệ nhân tạo có thể chẩn đoán glôcôm bằng hình ảnh đĩa thị tự động và có khả năng tầm soát rộng trong cộng đồng", đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ cho biết.

Khi chuyên gia "máy"… chẩn đoán từ xa

Chia sẻ thêm về hướng tiếp cận và triển khai nghiên cứu, TS.BS Phạm Thị Thủy Tiên cho biết: mục tiêu của nhiệm vụ là xây dựng một thuật toán trí tuệ nhân tạo, gọi tên là EyeDr, có khả năng phát hiện bệnh glôcôm trong cộng đồng ở người trưởng thành bằng cách sử dụng hình ảnh gai thị có sẵn trong kho dữ liệu và nguồn bệnh nhân sẵn có.

Khi đó, chỉ cần trang bị máy chụp hình đáy mắt chụp được ảnh gai thị, các bệnh viện trong và ngoài công lập, bệnh viện tuyến quận huyện, trung tâm y tế phường xã khi có nhu cầu khám và tầm soát sớm bệnh lý đáy mắt cho bệnh nhân bằng hình ảnh gai thị đều dễ dàng sử dụng phần mềm mà không cần chuyên gia glôcôm hoặc đáy mắt.

Giao diện giải pháp EyeDr (bản ứng dụng chạy độc lập) hoàn thiện

Được biết, đầu vào ban đầu của giải pháp, được xác định là ảnh chụp màu đĩa thị thu thập từ máy chụp hình màu đáy mắt Visucam 524 của hãng Visucam, máy Carl Zeiss Meditec và TRC 50 DX của hãng Topcon. Các hình ảnh chụp màu đĩa thị này có độ phân giải 2.448 x 2.448 pixel và 3.608 x 3.608 pixel với góc chụp là 30 độ. Cả hai mắt của một bệnh nhân đều được chọn nếu hình ảnh đạt chất lượng cũng như vị trí đĩa thị đúng trung tâm. Bộ dữ liệu gồm các ảnh chụp võng mạc có đầy đủ đĩa thị của mắt phải, và mắt trái.

Ảnh đĩa thị trích xuất từ máy chụp ảnh đáy mắt và từ kho đĩa lưu trữ của Bệnh viện Mắt TP.HCM sau đó được chia ngẫu nhiên thành 2 tập ảnh: bộ ảnh cho máy học (Training dataset) và bộ ảnh đánh giá (Validation dataset) theo tỷ lệ 8:2.

Bộ ảnh cho máy học (training dataset) sau khi loại 14 ảnh không đạt chất lượng, chọn được ngẫu nhiên gồm 2456 ảnh; trong đó 1.966 là bộ ảnh huấn luyện và 490 cho bộ ảnh đánh giá. Tất cả hình này được đọc bởi những chuyên gia glôcôm. Những hình ảnh có kèm theo bệnh lý đĩa thị bẩm sinh hoặc bệnh lý võng mạc đều bị loại.

Sau khi đã xác định vùng đĩa thị Optic Disc, vùng lõm đĩa Optic Cup, thì xác định giá trị VCDR (Vertical cup to disc ratio) là tỷ lệ  đường  kính  theo  chiều  dọc  giữa Optic  disc và Optic cup. Theo quy định của nhóm nghiên cứu, 1>VCDR>0,7 thì xác định là bị glôcôm.

Tiếp đến, xác định vị trí các vùng ISNT trên ảnh chụp màu đĩa thị. Đĩa thị  chia  thành  4  sector gồm vùng Inferior (I), Superior (S), Nasal (N), và Temporal (T) phân bố trên hình ảnh chụp màu đĩa thị tương ứng. Trên cơ sở đó, tùy vào tỷ lệ kích thước của các vùng I, S, N, T mà tỷ lệ này tuân hay bất tuân theo quy luật ISNT của 5R. Nếu vùng đĩa thị của ảnh tuân thủ I > S > N > T thì phân loại là không có bệnh, và ngược lại.

Trong quá trình phân loại ảnh, nhóm nghiên cứu nhận thấy không phải tất cả ảnh đều có thể phát hiện dễ dàng mất lớp sợi thần kinh khu trú hoặc vùng teo vùng quanh gai do bệnh nhân vẩn đục môi trường trong suốt như có sẹo giác mạc, đục thể thủy tinh nhẹ, vẩn đục dịch kính,... làm ảnh hưởng đến chất lượng ảnh. Thêm vào đó, những ảnh chụp quá sáng hoặc quá tối làm cho phát hiện những đặc điểm trên không thể nhận biết bằng mắt thường. Vì thế, nhóm nghiên cứu quyết định  không sử dụng những  tiêu chuẩn này để chẩn đoán glôcôm. Ngoài ra, số lượng ảnh có dấu hiệu khuyết rìa và xuất huyết cạnh gai rất ít nên nhóm nghiên cứu cũng không sử dụng đặc điểm này để cho máy học.

"Cuối cùng chỉ còn 2 đặc điểm là tỷ lệ VCDR và tuân/bất tuân quy luật ISNT được sử dụng để phát hiện bệnh glôcôm", đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ - khoa học công nghệ nhấn mạnh.

Ngoài ra, trong quá trình thực nghiệm, nhóm triển khai nhiệm vụ cũng đã tải về, và sử dụng tập dữ liệu về hình ảnh chụp màu gai thị được công bố công khai của Bệnh viện Đại học Kuopio (Phần Lan).

EyeDr cho phép thống kê kết quả tầm soát, cũng như xác nhận sự chuẩn xác của chẩn đoán sau khi bác sỹ - chuyên gia bệnh lý trực tiếp tham khảo hình ảnh

Từ bộ dữ liệu học máy ban đầu này, "lõi trí tuệ nhân tạo" của ứng dụng EyeDr đã được tạo lập, và để đánh giá kết quả phân loại bệnh lý glôcôm (Glaucoma) trên ảnh màu đĩa thị, nhóm nghiên cứu sử dụng tập dữ liệu kiểm chứng (Test dataset) bao gồm 1028 ảnh của 594 bệnh nhân; trong đó 165 bệnh nhân chụp 1 mắt và 429 bệnh nhân chụp 2 mắt. Kết quả lâm sàng cho thấy, thời gian trung bình để đọc và phân loại ảnh màu đĩa thị xác định bệnh lý glôcôm đối với hệ thống máy học chỉ từ 8-12 giây, nhanh hơn rất nhiều so với mức 45 giây khi bác sỹ nhãn khoa chuyên về glôcôm thăm khám, hay 6-8 phút đối với bác sỹ nhãn khoa thông thường.

Qua thử nghiệm lâm sàng, độ nhạy và độ chuyên biệt của phần mềm EyeDr được xác định lần lượt ở mức 90,3% và 95,1%.

Ứng dụng tập trung, liên thông điện toán đám mây

Là một phần quan trọng của nhiệm vụ, giải pháp EyeDr đã được hoàn thiện dưới dạng một hệ thống "hội tụ tập trung" với gồm 2 thành phần chính. Cụ thể, thành phần thứ nhất mang tên  EyeDr, về cơ bản là hệ thống máy chủ với các chức năng như Lưu trữ dữ liệu hình ảnh gai thị và các bộ dữ liệu huấn luyện; Huấn luyện dữ liệu; Tái huấn luyện dữ liệu; Nhận diện đặc trưng, phân loại bệnh lý glôcôm khi có yêu cầu từ phía người sử dụng.

Trong khi đó, thành phần thứ hai mang tên EyeDr Software Client là phần mềm ứng dụng cài đặt tại máy tính để bàn của bác sỹ tham gia khám tầm soát cho bệnh nhân. Khi bác sỹ sử dụng phần mềm EyeDr Software Client thực hiện tải lên (upload) một hình ảnh gai thị, phần mềm sẽ chuyển hình ảnh này đến EyeDr Server, sau đó máy chủ EyeDr Server sẽ thực hiện việc tiếp nhận, lưu trữ dữ liệu hình ảnh gai thị đồng thời xử lý và trả kết quả chẩn đoán phân loại bệnh glôcôm về cho phía phần mềm tại máy bác sỹ.

Kiến trúc của giải pháp EyeDr

Đáng chú ý, hình ảnh dữ liệu mới vừa được lưu trữ tại EyeDr System cũng sẽ được đưa vào tập dữ liệu mới chờ tiến trình tái huấn luyện mô hình học máy của máy chủ.

Cũng theo lời nhóm triển khai nhiệm vụ, trong thời gian tới, phần mềm trí tuệ nhân tạo EyeDr cần được tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng trong lâm sàng nhằm có cỡ mẫu lớn để độ nhậy và độ chuyên biệt ngày càng đáng tin cậy; đồng thời mở rộng thuật toán phần mềm để tầm soát những bệnh lý khác của đáy mắt như bệnh lý võng mạc đái tháo đường, bệnh lý hoàng điểm tuổi già.

Có thể khẳng định rằng, nhiệm vụ do Bệnh viện Mắt TP.HCM triển khai đã đóng góp vào sự phát triển của y học Việt Nam nói chung và ngành nhãn khoa nói riêng phục vụ nhu cầu tầm soát sớm bệnh lý đáy mắt, giúp bác sỹ thuận tiện lơn trong công tác thăm khám, điều trị sớm cho bệnh nhân trong và ngoài nước.

TS. Nguyễn Hồng Phan và nhóm cộng sự tại Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn (ĐHQG TP.HCM) đề xuất 7 nhóm giải pháp giúp đạt hiệu quả cao trong quản lý tư vấn tâm lý cho học sinh THCS, đồng thời tạo môi trường giáo dục an toàn và lành mạnh.

Trong hệ thống giáo dục Việt Nam, giáo dục Trung học cơ sở (THCS) là giai đoạn trung gian giữa tiểu học và trung học phổ thông. Ở giai đoạn này, học sinh được hình thành những kiến thức cơ bản nhất, tuy nhiên gắn với sự phát triển tâm lý lứa tuổi này thường có nhiều biến động. Chính vì vậy, hoạt động giáo dục sẽ thực sự có thêm sự hiệu quả khi những khó khăn của học sinh được trợ giúp thông qua công tác tư vấn tâm lý.

Công tác tư vấn tâm lý (CT TVTL) cho học sinh trường THCS có thể khẳng định rằng là có ý nghĩa và vai trò rất thiết thực đối với bản thân học sinh, gia đình, nhà trường và toàn xã hội. Đối với bản thân học sinh, thông qua các hoạt động hỗ trợ tâm lý trực tiếp (tham vấn tâm lý) và hỗ trợ gián tiếp (tư vấn, hướng dẫn), các em được hình thành năng lực và kỹ năng hiểu tâm lý, hiểu sức khỏe tâm lý của bản thân. Ngoài ra, các em được tham gia các hoạt động rèn luyện kỹ năng tự chăm sóc và ứng phó với các khó khăn tâm lý ở từng giai đoạn lứa tuổi; cũng như được trang bị một số kiến thức, kỹ năng để nhận diện những dấu hiệu bất thường về tâm lý và biết cách tìm nơi trợ giúp hoặc báo với cha mẹ, giáo viên, bạn bè.

Đối với mỗi gia đình và nhà trường, CT TVTL cũng chính là cầu nối giữa học sinh, giáo viên, bạn bè và gia đình. CT TVTL hướng đến chuyển tải những thông tin, những hiểu biết thống nhất về đặc điểm tâm lý đặc trưng của học sinh.

Tại TP.HCM, quản lý CT TVTL cho học sinh các trường THCS đến nay đã đạt được những hiệu quả nhất định. Tuy nhiên, thực tế cho thấy vẫn tồn tại một số hạn chế trong việc thực hiện các chức năng quản lý như lập kế hoạch, tổ chức thực hiện, chỉ đạo, kiểm tra và đánh giá thông qua các nội dung công tác tư vấn tâm lý.

Theo nhận định của TS. Nguyễn Hồng Phan, Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh thì một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng bất cập nói trên có liên quan trực tiếp đến quản lý, nhưng hiện chưa có đề tài nào nghiên cứu về quản lý CT TVTL cho học sinh THCS và đặc biệt sau khi có thông tư (Số: 31/2017/TT-BGDĐT) một cách có hệ thống và khoa học. Vì vậy, TS. Nguyễn Hồng Phan cùng các cộng sự đã thực hiện nhiệm vụ khoa học - công nghệ “Quản lý công tác tư vấn tâm lý cho học sinh các trường Trung học cơ sở tại Thành phố Hồ Chí Minh”, nhằm xây dựng được cơ sở lý luận và đánh giá đúng thực trạng về quản lý CT TVTL cho học sinh các trường THCS trên địa bàn TP.HCM. Từ đó, đề xuất và thực nghiệm các giải pháp về quản lý CT TVTL cho học sinh các trường THCS một cách có hiệu quả, bám sát thực tiễn.

TS. Nguyễn Hồng Phan (thứ ba, từ trái) khẳng định, nhiệm vụ “Quản lý công tác tư vấn tâm lý cho học sinh các trường Trung học cơ sở tại Thành phố Hồ Chí Minh” là nền tảng để TP.HCM làm tốt hơn nữa công tác tư vấn tâm lý cho học sinh trong thời gian tới.

Theo đó, nhiệm vụ đã tổ chức khảo sát tại 13 trường THCS tại TP.HCM với trên 2.520 phiếu khảo sát, ở các nhóm đối tượng là cán bộ quản lý (140 phiếu), giáo viên - nhân viên (400 phiếu), cha mẹ học sinh (540 phiếu) và học sinh (1.440 phiếu), để đánh giá những mặt mạnh và hạn chế trong quản lý CT TVTL cho học sinh.

Đồng thời, đề xuất, khảo nghiệm tính cấp thiết và tính khả thi gồm hệ thống 7 giải pháp, cụ thể là: (1) Nâng cao nhận thức của chủ thể quản lý, cha mẹ học sinh và học sinh về công tác tư vấn tâm lý cho học sinh; (2) Xây dựng kế hoạch công tác tư vấn tâm lý cho học sinh đảm bảo tính toàn diện, khả thi phù hợp với yêu cầu; (3) Tổ chức thực hiện hiệu quả kế hoạch công tác tư vấn tâm lý cho học sinh; (4) Chỉ đạo thực hiện kế hoạch công tác tư vấn tâm lý cho học sinh đảm bảo hiệu quả; (5) Kiểm tra và đánh giá kế hoạch công tác tư vấn tâm lý cho học sinh; (6) Thực hiện công tác phối hợp trong tư vấn tâm lý cho học sinh; (7) Đảm bảo các điều kiện thực hiện công tác tư vấn tâm lý cho học sinh các trường THCS.

Phòng tham vấn tâm lý học đường góp phần giải quyết nhiều vấn đề cho học sinh

TS. Nguyễn Hồng Phan, chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết, kết quả khảo sát đã cho thấy, công tác tổ chức, chỉ đạo, kiểm tra, đánh giá thực hiện kế hoạch công tác này cũng như xây dựng nội dung CT TVTL ở các trường THCS hiện nay khá tốt; nhưng việc tổ chức bồi dưỡng cho các lực lượng giáo dục và tổ chức giao lưu học tập kinh nghiệm, cũng như thu hút các tổ chức, cá nhân trong nhà trường và các lực lượng bên ngoài tham gia, phối hợp thực hiện CT TVTL về CT TVTL còn nhiều hạn chế.

“Khi đưa ra các giải pháp giải pháp quản lý CT TVTL cho học sinh các trường THCS trong quá trình khảo sát, thì đa phần các cán bộ quản lý, giáo viên, nhân viên đều cho rằng các giải pháp này là rất cấp thiết và khả thi. Nếu các trường làm tốt các giải pháp này, thì CT TVTL cho học sinh sẽ có những chuyển biến tích cực”, TS. Nguyễn Hồng Phan khẳng định.

Cụ thể, các giải pháp số 2 - Xây dựng kế hoạch công tác tư vấn tâm lý cho học sinh đảm bảo tính toàn diện, khả thi phù hợp với yêu cầu, giải pháp số 4 - Chỉ đạo thực hiện kế hoạch công tác tư vấn tâm lý cho học sinh đảm bảo hiệu quả, và giải pháp số 7 - Đảm bảo các điều kiện thực hiện công tác tư vấn tâm lý cho học sinh các trường THCS, về cơ bản chính là ba giải pháp cấp thiết nhất đối với quản lý CT TVTL cho học sinh các trường THCS. Bên cạnh đó, các giải pháp khác cũng được đánh giá là cấp thiết, phù hợp với giai đoạn hiện nay.

Đại diện nhóm triển khai nhóm triển khai nhiệm vụ khẳng định, các giải pháp được đánh giá rằng về cơ bản có thể giúp thực hiện công tác quản lý TVTL hiệu quả hơn, tạo ra một môi trường giáo dục an toàn và lành mạnh.

"Bên cạnh đó, một số giáo viên cho rằng, để thực hiện tốt hơn CT TVTL cho học sinh trong giai đoạn tới cần có giải pháp nâng cao nhận thức cho học sinh, giáo viên, phụ huynh học sinh và xã hội về vị trí, vai trò của công tác tư vấn tâm lý. Đồng thời, quan tâm bồi dưỡng chuyên môn về tư vấn tâm lý cho giáo viên chủ nhiệm và giáo viên kiêm nhiệm để thầy cô có thể hỗ trợ học sinh tốt hơn", nhóm nghiên cứu thông tin thêm, "Ngoài ra, mỗi trường THCS cần xây dựng phòng tư vấn tâm lý cho học sinh và đưa công tác này trở thành công tác bắt buộc trong nhà trường THCS".

Bên cạnh đó, nhóm tác giả cũng tiến hành tập huấn và triển khai thực tế thí điểm quản lý CT TVTL cho học sinh, nhằm giúp cán bộ quản lý, giáo viên - nhân viên, giáo viên, phụ huynh và học sinh nâng cao hiểu biết về tầm quan trọng của CT TVTL cho học sinh. Đồng thời, nâng cao hiệu quả quản lý CT TVTL cho học sinh của cán bộ quản lý.

Trên cơ sở này, nhiệm vụ đưa ra những kiến nghị đối với ban ngành, tổ chức, cá nhân liên quan thực hiện các giải pháp quản lý CT TVTL cho học sinh tại các trường THCS tại Thành phố Hồ Chí Minh.

Cụ thể, đối với Bộ Giáo dục và Đào tạo, cần ban hành hệ thống văn bản pháp quy, quy định về CT TVTL cho học sinh các trường THCS (mục đích; nguyên tắc; nội dung; hình thức; công tác phối hợp; các điều kiện thực hiện; kiểm tra và đánh giá) và quản lý CT TVTL cho học sinh các trường THCS (lập kế hoạch, tổ chức thực hiện, chỉ đạo thực hiện và kiểm tra, đánh giá) để các cơ sở giáo dục tiến hành các tổ chức tốt quản lý công tác này. Đồng thời, chỉ đạo các Sở Giáo dục và Đào tạo tiến hành tổ chức tập huấn cho cán bộ quản lý, giáo viên, học sinh nâng cao nhận thức về CT TVTL cho học sinh các trường THCS. Ngoài ra, Bộ Giáo dục và Đào tạo cần xây dựng nội dung chương trình, sách giáo khoa về CT TVTL cho học sinh các trường THCS; Xuất bản tài liệu tham khảo phục vụ cho việc tổ chức thực hiện CT TVTL cho học sinh các trường THCS;…

Đối với Sở Giáo dục và Đào tạo, nhóm chuyên gia triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ khuyến nghị "cần ban hành hệ thống văn bản chỉ đạo, hướng dẫn thực hiện CT TVTL cho học sinh và quản lý CT TVTL cho học sinh các trường THCS cho các bậc học một cách cụ thể, rõ ràng để các cơ sở giáo dục tiến hành tổ chức thực hiện hiệu quả; Tổ chức bồi dưỡng năng lực tư vấn tâm lý cho giáo viên phổ thông làm công tác tư vấn cho học sinh cho cán bộ quản lý, giáo viên - nhân viên,…

Đặc biệt, với cán bộ quản lý là các trường THCS, nhóm tác giả khuyến nghị, cần phải xây dựng kế hoạch thực hiện CT TVTL cho học sinh và quản lý CT TVTL cho học sinh các trường THCS một cách cụ thể, rõ ràng để giáo viên, hay nhân viên giáo dục kiêm nhiệm CT TVTL thực hiện tốt công tác này. Mặt khác, chỉ đạo các lực lượng xây dựng kế hoạch cụ thể cho CT TVTL cho học sinh, lựa chọn nội dung phù hợp với tình hình thực tế tại trường; Xây dựng đội ngũ nòng cốt, đội ngũ giáo viên, hay nhân viên giáo dục kiêm nhiệm có đủ năng lực, trình độ tổ chức CT TVTL cho học sinh; Chỉ đạo xây dựng nội quy, quy chế cho lực lượng tổ chức và lực lượng tham gia CT TVTL cho học sinh; Tạo điều kiện dành kinh phí mua sắm trang thiết bị cần thiết, sách báo tài liệu; Có chế độ hợp lý cho giáo viên - nhân viên kiêm nhiệm CT TVTL;…

Sổ tay hướng dẫn thực hiện quản lý công tác TVTL cho học sinh THCS được nhóm nghiên cứu hoàn thiện và biên soạn.

Nhiệm vụ cũng đưa ra khuyến nghị đối với giáo viên, nhân viên kiêm nhiệm công tác tư vấn tâm lý nên hiểu rõ CT TVTL cho học sinh và quản lý CT TVTL cho HS các trường THCS một cách cụ thể, rõ ràng tiến hành tổ chức thực hiện hiệu quả. Đồng thời, tích cực, chủ động bồi dưỡng năng lực thực hiện CT TVTL cho học sinh để vận dụng sáng tạo, linh hoạt trong công tác này.

Bên cạnh đó, nhóm triển khai nhiệm vụ bổ sung khuyến nghị về việc phụ huynh học sinh cũng cần dành thời gian để quan tâm chia sẻ với con, cần tìm hiểu con để kịp thời phát hiện những khó khăn tâm lý của con; Trợ giúp con giải quyết những khó khăn tâm lý nếu có thể; và quan trọng không kém đó là học sinh THCS cũng cần phải hiểu rõ công tác TVTL của nhà trường và thực hiện nhu cầu TVTL khi có những khó khăn tâm lý ở bản thân.

Là một phần của nhiệm vụ, TS. Nguyễn Hồng Phan và nhóm cộng sự tại Trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn đã biên soạn Sổ tay hướng dẫn thực hiện quản lý công tác TVTL cho học sinh THCS, nhằm hệ thống hóa những nội dung cốt lõi trong công tác thực hiện TVTL cho học sinh THCS, các nguyên tắc TVTL cho học sinh, cũng như phân tích những kỹ năng cần thiết mà người giáo viên - nhân viên trực tiếp làm công tác TVTL cho học sinh cần đáp ứng. Bên cạnh đó, là bộ tài liệu được biên soạn dành riêng cho các nhà trường, Ban Giám hiệu và đội ngũ giáo viên, Sổ tay còn cung cấp một số quy trình và mô hình TVTL cho học sinh THCS phổ biến ở phạm vi quốc tế, bổ sung nhiều phụ lục là câu hỏi trắc nghiệm để giúp nhà trường, gia đình cùng đánh giá tình trạng tâm lý của học sinh.

Trong thời gian tới, Sổ tay này sẽ sớm được Sở Giáo dục và Đào tạo TP.HCM, phòng Giáo dục và Đào tạo các quận, huyện và TP Thủ Đức phổ biến đến các trường THCS trên địa bàn, các thầy cô giáo đang trực tiếp làm công tác TVTL cho học sinh, qua đó từng bước nâng cao hơn nữa chất lượng của công tác TVTL học sinh ở bậc học THCS trên địa bàn Thành phố.

Ưu điểm công nghệ mới là xây dựng công trình với tốc độ nhanh chóng, tự do thiết kế hình học theo hình dạng phức tạp, không dùng ván khuôn, sử dụng ít nhân công lao động.

In bê tông 3D trong xây dựng là quá trình tạo hình các đối tượng (vật thể công trình) ba chiều bằng cách đắp chồng các lớp vật liệu bê tông lên nhau và được định dạng dưới sự kiểm soát của máy tính để tạo ra vật thể đã được vẽ sẵn trên phần mềm CAD (Computer-Aided Design). Quá trình tạo hình vật thể bằng công nghệ in 3D có nét độc đáo là có thể tạo ra vật thể với bất kỳ hình dáng nào, và quá trình tạo hình được thực hiện nhanh mà không cần khuôn.

Trở ngại lớn nhất đối với công nghệ in bê tông 3D là cần phát triển các vật liệu mới sử dụng cho in 3D. Vì vậy, nhóm các nhà khoa học ở Đại học Bách Khoa (ĐHQG TP.HCM) đã thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu công nghệ bê tông in 3D dùng cho công trình xây dựng” nhằm triển khai ứng dụng loại vật liệu bê tông in 3D mới trong thi công công trình nhà ở.

Một công trình nhà ở tại TP Thủ Đức được thi công bằng công nghệ in bê tông 3D

PGS.TS Trần Văn Miền (chủ nhiệm nhiệm vụ) cho biết, nhóm thực hiện mong muốn tạo ra vật liệu bê tông in 3D tạo hình hướng đến ứng dụng cho xây dựng ở 2 mảng gồm: in 3D tường công trình xây dựng dân dụng và in 3D tạo hình mặt dựng trang trí công trình (Facade). Vì vậy, nhóm tập trung chế tạo hỗn hợp bê tông in 3D sử dụng hệ nguyên liệu bao gồm xi măng PC50, tro bay loại F, silicafume (SF), sợi Polypropylene (PP), cát, nước, phụ gia điều chỉnh độ nhớt (VMA) và phụ gia siêu dẻo.

“Khối bê tông in 3D có mặt thoáng tiếp xúc với môi trường lớn cho nên quá trình co ngót sẽ diễn ra nhanh hơn so với các kết cấu bê tông tạo hình trong khuôn truyền thống. Kết cấu bê tông in 3D chịu tác động bất lợi khi toàn bộ mặt hở của kết cấu tiếp xúc với môi trường, từ đó làm gia tăng tốc độ co ngót, đặc biệt là co ngót dẻo tại thời điểm sớm sau khi in 3D, tốc độ co ngót nhanh có thể dẫn đến hình thành nứt và phá hoại kết cấu in 3D. Vì vậy, nguyên vật liệu cùng với tỉ lệ thành phần nguyên vật liệu lựa chọn sử dụng để chế tạo bê tông in 3D vừa phải đảm bảo khả năng in 3D được, đồng thời bê tông cũng phải có tốc độ co ngót thấp và có thời gian ninh kết (thời gian mà bê tông sau khu trộn đông đặc lại hoàn toàn, đủ khả năng kết dính vững chắc) không quá 12 tiếng phù hợp với điều kiện thi công.”, PGS.TS Trần Văn Miền chia sẻ.

Nguyên liệu sử dụng để chế tạo bê tông in 3D có đặc trưng là cốt liệu nhỏ (kích thước hạt cốt liệu lớn nhất phổ biến dử dụng là không quá 5mm) và hàm lượng chất kết dính thấp, vì vậy tốc độ co ngót và ứng suất kéo do co ngót sinh ra trong giai đoạn đầu (1 đến 3 ngày sau khi in tạo hình cấu kiện) là lớn hơn đáng kể so với bê tông nặng truyền thống, do đó hầu hết bê tông in 3D sẽ có khả năng xuất hiện nứt trên cấu kiện ở tuổi sớm. Để hỗn hợp bê tông in 3D có khả năng đùn và khả năng đắp dần lên cao tốt thì hỗn hợp bê tông này cần phải có độ nhớt thấp nhất có thể nhưng không được phân tầng, và có ứng suất chảy tĩnh cao. 

Cận cảnh cụm hệ thống thực hiện in bê tông 3D tại một công trình

Kết quả thí nghiệm cho thấy, ngoài việc thay đổi tỷ lệ CL/CKD (cốt liệu/chất kết dính) và tỷ lệ N/CKD (nước/chất kết dính) để điều chỉnh lưu biến cho bê tông in 3D thì có một cách khác là thay đổi hàm lượng phụ gia siêu dẻo cùng với hàm lượng phụ gia điều chỉnh độ nhớt (VMA). Khi tăng hàm lượng phụ gia siêu dẻo thì các thông số lưu biến của hỗn hợp bê tông như độ nhớt dẻo, ứng suất chảy tĩnh và chảy động đều giảm. Trong khi đó, tăng hàm lượng phụ gia VMA thì độ nhớt dẻo giảm nhưng không ảnh hưởng đến các giá trị ứng suất chảy của hỗn hợp bê tông, điều này có nghĩa là hỗn hợp bê tông dễ in 3D hơn và vật thể bê tông tạo hình vẫn có khả năng duy trì hình dáng trong suốt quá trình in. Tuy nhiên, sử dụng nhiều phụ gia siêu dẻo cùng với phụ gia VMA cũng có khả năng làm cho hỗn hợp bê tông trở nên quá chảy dẻo và không thành công khi in 3D, ngoài ra bê tông cũng có thể bị kéo dài ninh kết hoặc thậm chí là không ninh kết được.

In 3D bê tông khối hộp 600x600 mm và kiểm tra liên kết bám dính giữa 2 lớp bê tông in liền kề nhau

Theo PGS.TS Trần Văn Miền, việc hỗn hợp bê tông quá chậm ninh kết ảnh hưởng đến quá trình thi công và sự ổn định của khối in 3D, cho nên cần rút ngắn quá trình ninh kết của bê tông để đảm bảo sự ổn định cho khối bê tông in 3D, khoảng thời gian ninh kết của bê tông không quá 12 tiếng sẽ phù hợp với công tác thi công và đảm bảo sự ổn định cho khối in trong và sau khi kết thúc quá trình in 3D. Cường độ bám dính giữa 2 lớp bê tông in 3D phụ thuộc và tỉ lệ thuận với cường độ chịu nén của vật liệu bê tông in 3D. Tất cả các cấp phối bê tông in 3D thành công đều có cường độ bám dính giữa 2 lớp bê tông là trên 1 MPa.

Theo đó, nhóm thực hiện sử dụng hỗn hợp bê tông với tỷ lệ CL/CKD = 1 và 1,5 (có cường độ chịu nén và uốn ở 28 ngày lần lượt là trên 60 và 10 MPa) để chế tạo sản phẩm Facade trang trí, còn hỗn hợp bê tông với tỷ lệ CL/CKD = 2 (có cường độ chịu nén và uốn ở 28 ngày lần lượt là trên 40 và 6 MPa) thì được dùng cho sản phẩm tường công trình xây dựng. Ưu thế nổi trội của công nghệ in bê tông 3D là có thể tạo hình tường bao công trình có hình dạng phức tạp, ví dụ như các hình dạng có độ cong, độ uốn lượn có quy luật hoặc không có quy luật nhất định.

Nhóm thực hiện đã thi công thử nghiệm thành công 2 công trình nhà ở bằng công nghệ in bê tông 3D: công trình 1 có quy mô rộng 5m, dài 14m và cao 4m (có 1 phòng khách, 1 phòng ăn – bếp và 1 phòng ngủ), công trình 2 có quy mô rộng 8,5m, dài 15m và cao 3,8m (có 2 phòng ngủ, 1 phòng ăn – bếp, 1 phòng khách và 1 phòng làm việc, tường nhà thiết kế tạo kiểu dáng cánh hoa hồng, tường dày 200mm bao gồm 2 lớp tường, mỗi lớp thiết kế dày 50mm).

Công trình in 3D có tường nhà thiết kế tạo kiểu dáng cánh hoa hồng, tường dày 200mm

Các công trình được tiến hành in bê tông 3D ngoài trời nên việc thi công phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, chẳng hạn như sự co ngót và khả năng gây nứt của khối tường bê tông in 3D. Qua quá trình thi công, nhóm thực hiện nhận xét nếu tiến hành in liên tục và tưới ẩm bảo dưỡng đầy đủ cho bê tông ngay sau khi kết thúc quá trình in thì khối tường bê tông in 3D hầu như không xuất hiện nứt. Ngược lại, nếu trong quá trình đang in và gặp sự cố phải ngừng in thì khoảng 30-40 phút sau, khối tường bê tông in 3D sẽ xuất hiện các vết nứt theo phương đứng cắt từ lớp in trên cùng và hướng xuống 4-5 lớp in cận kề bên dưới. Điều này là do bê tông kết thúc thời gian mở thi công, co dẻo nhanh trong điều kiện môi trường thi công nắng nóng ngoài trời từ đó dẫn đến hình thành các vết nứt.

So sánh khả năng kháng thấm nước, tường bê tông in 3D tốt hơn so với tường gạch đất sét nung tô vữa xi măng một mặt. Hệ số thấm nước của tường bê tông in 3D thấp hơn đáng kể so với tường gạch đất sét nung. Tuy nhiên, tương tự như tường xây bằng gạch đất sét nung, nước thấm xuyên qua tường bê tông in 3D chủ yếu tại vị trí tiếp xúc giữa 2 lớp bê tông in 3D, điều này có nghĩa là tại vị trí tiếp xúc giữa 2 lớp bê tông in 3D không đủ đặc chắc, có tồn tại khuyết tật và lỗ rỗng đủ lớn để nước thấm xuyên qua. Vì vậy, để gia tăng khả năng chống thấm cho tường bê tông in 3D trong công trình xây dựng, nhóm thực hiện cho rằng cần có biện pháp cải thiện, gia tăng độ đồng nhất tại vị trí tiếp xúc giữa 2 lớp bê tông in 3D. Mặt khác, cường độ chịu nén của tường bê tông in 3D cao hơn gần 30% so với tường gạch đất sét nung, nên có thể hướng đến thiết kế tường bê tông in 3D với vai trò là tường chịu lực thay vì chỉ là kết cấu bao che.

Kiến trúc bên trong lạ mắt, sang trọng đúng theo ý tưởng của nhà thiết kế

Thực tế cho thấy, ứng dụng công nghệ in bê tông 3D để thi công xây dựng có lợi thế hơn so với công nghệ thi công truyền thống về tiến độ (nhanh hơn gần 80%) và giá thành xây dựng (giảm khoảng 20%) khi thi công phần thô trên cùng một thiết kế công trình xây dựng. Ngoài ra, công nghệ in bê tông 3D có điểm nổi bật là có thể thi công được những công trình có thiết kế nghệ thuật và phức tạp mà việc thi công truyền thống hầu như không thể thực hiện được, lại giảm đáng kể chất thải xây dựng, có thể tận dụng các chất thải rắn (tro xỉ nhiệt điện, xà bần xây dựng, thạch cao…).

Từ kết quả thực hiện nhiệm vụ, nhóm thực hiện kiến nghị Sở KH&CN TP.HCM tiếp tục hỗ trợ nghiên cứu mở rộng các giải pháp hạn chế hiện tượng nứt trong quá trình thi công công trình in bê tông 3D ngoài trời, kết hợp đánh giá khả năng chống cháy của công trình. Bên cạnh đó, nhóm thực hiện cũng đề xuất thực hiện thiết kế đồng bộ nội ngoại thất và cảnh quan đi kèm với công trình thi công bằng công nghệ in bê tông 3D để nâng cao giá trị thẩm mỹ và thương mại.

Ngày 27/10/2022, Chợ công nghệ và thiết bị (Techmart) Y tế & Chăm sóc sức khỏe cộng đồng năm 2022 chính thức diễn ra trực tiếp tại Sàn Giao dịch công nghệ TP.HCM (79 Trương Định, phường Bến Thành, Quận 1, TP.HCM), và được tổ chức trực tuyến tại địa chỉ techmart.techport.vn.

Techmart Y tế & Chăm sóc sức khỏe cộng đồng năm 2022 do Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI, thuộc Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM) tổ chức, gồm 3 hoạt động chính: Trưng bày, giới thiệu công nghệ và thiết bị; Hội thảo giới thiệu công nghệ và Tư vấn chuyên gia về công nghệ. Sự kiện trưng bày, giới thiệu hơn 200 công nghệ và thiết bị của 100 đơn vị đến từ các viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp công nghệ và các nhóm khởi nghiệp trong và ngoài nước sẵn sàng cung cấp chuyển giao.

Phát biểu tại Lễ khai mạc, ông Nguyễn Việt Dũng (Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM) kỳ vọng Techmart Y tế & Chăm sóc sức khỏe cộng đồng năm 2022 sẽ là cơ hội tốt hỗ trợ doanh nghiệp nắm bắt được nhu cầu của các đơn vị, cơ sở y tế để sáng tạo các giải pháp mới để đáp ứng phù hợp những nhu cầu đó. Không chỉ vậy, thông tin về nhu cầu của của các đơn vị, cơ sở y tế cũng là cơ sở để Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM phát triển các chương trình nghiên cứu ứng dụng, thúc đẩy các giải pháp đổi mới sáng tạo nâng cao năng lực chăm sóc sức khỏe ở lĩnh vực y tế. Từ đó, TP.HCM có thể xây dựng thành những bài toán lớn, kéo dài 5-10 năm và có sự hợp tác giữa các đơn vị y tế, Viện trường và cộng đồng doanh nghiệp khởi nghiệp, startup.

Ông Nguyễn Việt Dũng (Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM) phát biểu tại Lễ khai mạc Techmart

Các công nghệ và thiết bị nổi bật được trưng bày tại Techmart có thể kể đến như: Giải pháp ứng dụng công nghệ trong kim luồn an toàn; Hệ thống báo gọi y tá: hỗ trợ bệnh nhân khi cần trợ giúp tại cơ sở y tế và dưỡng lão; Hệ thống khí sạch áp lực dương phòng mổ; Máy ép tim tự động AutoPulse; Hệ thống xử lý nước thải y tế; Module xử lý nước thải nha khoa; Công nghệ khử trùng, sát khuẩn không khí và xử lý nước thải bằng Ozone; Máy khử trùng không khí: sử dụng công nghệ plasma năng lượng cực thấp kết hợp với hệ thống lọc ba giai đoạn để khử trùng và loại bỏ hạt trong không khí ứng dụng trong phòng mổ, đơn vị ICU, phòng cấp cứu;…

Đặc biệt, Techmart lần này chú trọng các công nghệ và thiết bị chuyển đổi số trong lĩnh vực y tế, góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ số vào chăm sóc sức khỏe cộng đồng. Đây là những giải pháp công nghệ tiến tiến, bắt kịp xu hướng ứng dụng chuyển đổi số mang lại những giá trị và cơ hội được khám chữa bệnh hiện đại, hiệu quả và nhanh chóng hơn. Đó là những giải pháp như: Công nghệ trí tuệ nhân tạo: "Miss AI Medical – Cô Y Tế"; Giải pháp chuyển đổi số trong nhập liệu và lưu trữ hồ sơ bệnh án, vật tư y tế; Phần mềm ERP và CRM chuyên biệt cho hệ thống bệnh viện, phòng khám; Giải pháp hệ thống lưu trữ thông tin riêng; Giải pháp ứng dụng chuyển đổi số trong lĩnh vực y tế: Hệ thống chẩn đoán y tế từ xa - Telehealth IDIS2GO; Giải pháp tổng đài ảo áp dụng cho ngành y tế - Spa; Ứng dụng EHRs – Y tế thông minh gọi bác sĩ tức thì; Giải pháp đo huyết áp tập trung kết nối Bệnh án điện tử; Robot trí tuệ nhân tạo phục vụ khử khuẩn tại các bệnh viện, phòng khám và nơi công cộng; Phần mềm quản lý bệnh viện…

Bên cạnh đó, tại Khu Tư vấn chuyên gia có đội ngũ 8 chuyên gia túc trực, sẵn sàng giải đáp những vướng mắc trong quá trình tìm hiểu, mua bán, chuyển giao các công nghệ thuộc lĩnh vực y tế tại Techmart Y tế & Chăm sóc Sức khỏe Cộng đồng 2022. Đặc biệt, các chuyên gia cũng tư vấn miễn phí công nghệ và các vấn đề liên quan đến chăm sóc sức khỏe từ xa cho người bệnh; vấn đề sức khỏe liên quan đến môi trường nước; xây dựng hệ thống quản lý môi trường (ISO 14001) cho doanh nghiệp trong lĩnh vực y tế; hệ thống xử lý nước thải bệnh viện, phòng khám; tư vấn kỹ thuật vật liệu y sinh; an toàn lao động trong y tế…

Hoàng Kim (CESTI)

Ngày 22/10/2022, Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM phối hợp cùng Trung tâm Stem Kidkul Edu tổ chức Hội thi STEM ROBOT CHALLENGE 2022. Hội thi là hoạt động trong khuôn khổ Tuần lễ Đổi mới sáng tạo và Chuyển đổi số Thành phố Hồ Chí Minh năm 2022 (WHISE 2022).

Tại hội thi, 44 đội thi cấp Tiểu học ở bảng Racing-A và 49 đội thi cấp THCS ở bảng Racing-B đã tham gia tranh tài điều khiển xe đua vượt sa bàn để giành quyền tham dự vòng chung kết. Rất nhiều phụ huynh đã có mặt tại hội thi để cổ động và theo dõi toàn bộ quá trình dự thi của học sinh.

Kết quả, ở bảng Racing-A, Tiểu học Nguyễn Huệ (Quận 1) xuất sắc giành ngôi Vô địch. Hai giải Nhì thuộc về Tiểu học Võ Trường Toản (Quận 10) và Tiểu học Bạch Đằng (Quận Tân Bình). Ở bảng Racing-B, THCS Bình An (thành phố Thủ Đức) xuất sắc giành ngôi Vô địch. Hai giải Nhì thuộc về THCS Đoàn Thị Điểm (Quận 3) và trường Quốc tế Á Châu.

Ông Võ Hưng Sơn (Trưởng phòng Quản lý khoa học và công nghệ cơ sở, bìa trái) và ông Nguyễn Ngọc Phương (Trung tâm Stem Kidkul Edu) lần lượt trao giải Vô địch và giải Nhì cho các đội cấp Tiểu học (ảnh trên) và cấp THCS (ảnh dưới)

Cũng tại hội thi, các đội đã trổ tài trang trí chiếc xe đua theo nhiều phong cách khác nhau, in đậm sức sáng tạo hồn nhiên của lứa tuổi học sinh. Ban tổ chức đã trao tổng cộng 20 giải Sáng tạo dành cho các đội thi ở cả 2 bảng.

Ông Nguyễn Đức Tuấn (Quyền Giám đốc Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ - CESTI) trao giải Sáng tạo cho các đội

Một số hình ảnh ghi nhận tại hội thi:

Hoàng Kim (CESTI)

Đầu tư về công nghệ, giải pháp quản lý hiệu quả sẽ giúp nghề nuôi yến tại TPHCM phát triển bền vững. 

Hiện nay, nuôi yến tại TP.HCM được xác định là một trong những nghề tiềm năng, có khả năng thu nguồn lợi kinh tế cao. Vì vậy, trong những năm qua số lượng nhà nuôi yến tăng lên rất nhanh ở các quận huyện. Có tất cả 19 quận/huyện ghi nhận có nhà yến với tổng số 727 nhà. Trong đó, nhiều nhất là tại huyện Cần Giờ với 496 nhà (chiếm 70%), quận 9 cũ (nay là TP.Thủ Đức) với 62 nhà (chiếm 8,7%), Nhà Bè với 31 nhà (chiếm 4,3%). Các quận/huyện khác có số lượng nhà yến dưới 30 chiếm 17% tổng số lượng nhà yến trên toàn thành phố. 

Một số nhà nuôi yến trên địa bàn TPHCM

TP.HCM có nhiều điều kiện thuận lợi để nuôi yến như địa hình tương đối bằng phẳng, khí hậu ôn hòa với nền nhiệt độ cao và tương đối ổn định trong năm. Bên cạnh đó, tần suất xuất hiện của bão ít và ít chịu ảnh hưởng của bão là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển nghề nuôi yến trong nhà trên địa bàn. Bên cạnh đó, TP.HCM có diện tích đất nông nghiệp còn nhiều (42,1% tổng cơ cấu đất đai của thành phố), thị trường tiêu thụ lớn, nhiều cơ hội ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật trong nuôi yến,… 

Tuy nhiên, việc nuôi yến tại TP.HCM vẫn còn gặp nhiều khó khăn như tốc độ đô thị hóa nhanh làm giảm nguồn cung cấp thức ăn, môi trường sống tự nhiên của yến; chi phí đầu tư lớn, mức độ rủi ro cao trong quá trình nuôi;… Ngoài ra, việc phát triển các nhà nuôi chim yến phân tán chưa tập trung trong các vùng quy hoạch phần lớn còn mang tính tự phát nhỏ lẻ, nên các mối quan hệ sản xuất còn ở mức thấp chưa hình thành các mối liên kết tạo chuỗi để nâng cao giá trị sản phẩm và thương hiệu yến sào.

Trong khi đó, các cơ chế, chính sách, chương trình hỗ trợ phát triển và tái cơ cấu nông nghiệp chưa cụ thể đối với nghề nuôi yến trong nhà, đặc biệt là nguồn vốn vay để đầu tư cũng như tái sản xuất đối với nghề nuôi yến trong nhà. Bên cạnh đó, TP.HCM chưa có kế hoạch phát triển nghề nuôi chim yến nhà nên khó khăn cho địa phương trong việc quản lý các nhà yến mới và nhà yến cải tạo lại.

Lẽ đó, dù nghề nuôi yến tại TP.HCM đã mang lại nguồn thu đáng kể cho các hộ dân. Tuy nhiên, theo đánh giá tác động của nghề nuôi chim yến tới môi trường - xã hội của nhiệm vụ "Nghiên cứu hiện trạng, và đề xuất giải pháp quản lý, phát triển bền vững nghề nuôi yến ở TPHCM" do Viện sinh học nhiệt đới làm cơ quan chủ trì thực hiện, thì nhà nuôi yến tại khu vực nông thôn, đô thị, tập trung đông dân cư, việc phát loa dẫn dụ ảnh hưởng lớn tới khu dân cư xung quanh.

Khu vực có nhà nuôi yến, càng ra xa thì mức độ ảnh hưởng càng giảm. Các nhà yến tại khu vực nông thôn, ít dân cư mức độ ảnh hưởng thấp, càng ra xa hầu như không có sự ảnh hưởng. Trong đó, độ ồn trung bình tại khu vực nhà nuôi yến ở Cần Giờ và phường Long Phước, quận 9 cũ (nay là TP Thủ Đức) cao hơn QCVN 26, lần lượt là 71,1 và 71,4 DbA. Đa số các nhà yến nằm trong khu vực nội thành, đông dân cư đều gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh như tiếng ồn mở liên tục, mùi hôi từ lông và phân chim yến. Chính quyền địa phương tại các khu vực này đang có phương án không cấp phép cho nhà yến mới, tiến tới ngưng hoạt động các cơ sở nuôi yến gây ô nhiễm, kém hiệu quả. Đối với vi sinh vật gây bệnh, cho thấy, nhóm vi khuẩn Samonella, khu vực nhà yến có tỷ lệ là 11/30, mật độ nhóm vi khuẩn Samonella ghi nhận được tương đối cao với giá trị trung bình là 6,36 ± 1,24 CFU/25 g đất.

Nhà yến trong khu dân cư (trái) và trong khu vực nuôi tôm tại huyện Cần Giờ

Để đáp ứng được nhu cầu phát triển và phương thức quản lý thích hợp nghề nuôi yến ở TP.HCM, cần có các nghiên cứu liên quan đến đánh giá và đề xuất các vùng nuôi, kỹ thuật nuôi, kỹ thuật sau thu hoạch, phương thức quản lý vừa có hiệu quả kinh tế vừa đáp ứng được giảm thiểu tác động đến môi trường và con người. Trên cơ sở đó, nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu hiện trạng, và đề xuất giải pháp quản lý, phát triển bền vững nghề nuôi yến ở TPHCM” đã được triển khai bởi thạc sỹ Lương Đức Thiện và cộng sự tại Viện sinh học nhiệt đới.

Tăng lợi nhuận nhờ đầu tư công nghệ 

Qua khảo sát của nhóm thực hiện nhiệm vụ cho thấy, kỹ thuật, thiết kế và vật liệu thi công nhà yến tại TP.HCM khá đa dạng, nhiều chủng loại, thay đổi và sáng tạo liên tục,nhằm đáp ứng cho điều kiện thời tiết tại TP.HCM và tăng năng suất cũng như chất lượng tổ yến sau khi thu hoạch. Cụ thể, như nhà mái vòm, mái bằng, kết cấu bằng tôn hoặc bê tông. Vật liệu cho chim bám vào làm tổ có thể là xi măng, gỗ hoặc vật liệu khác.

Bên trong một nhà yến tại huyện Cần Giờ, TP.HCM có sử dụng ván gỗ để tạo môi trường thuận lợi, thu hút chim yến làm tổ

Để dẫn dụ chim yến tại TP.HCM, thạc sỹ Lương Đức Thiện cho biết, các công nghệ thực hiện cũng khá đa dạng. Trong đó, với 3 phương pháp dẫn dụ chính là bằng âm thanh, phân chim yến và tạo mùi thu hút chim yến. Sự kết hợp của cả ba phương pháp này giúp cho việc thu hút chim yến vào nhà yến được hiệu quả hơn, từ đó làm tăng sản lượng tổ yến và doanh thu.

Công nghệ hỗ trợ quản lý nhà yến cũng khá đa dạng chủng loại, xuất xứ và không ngừng được cải tiến giúp việc vận hành nhà yến được hiệu quả hơn như hệ thống kiểm soát điều kiện không khí tự động, hệ thống camera giám sát và quản lý từ xa.

Hệ thống hẹn giờ tự động và âm thanh trong nhà yến

Qua khảo sát, nhóm thực hiện nhiệm vụ cho thấy,  có hai phương thức nuôi yến trong nhà tại TP.HCM, là phương thức nuôi theo nhà yến kết hợp và phương thức nuôi theo nhà yến chuyên dụng. 

Trong đó, phương thức nuôi chuyên dụng có sự đầu tư bài bản về hạ tầng cũng như công nghệ nuôi, giúp tăng chất lượng tổ yến thô tại các nhà nuôi yến. Tuy nhiên, chi phí đầu tư xây dựng và vận hành của nhà yến sử dụng phương thức kết hợp và chuyên dụng chênh lệch khá lớn. Tổng chi phí trung bình theo phương thức kết hợp khoảng 90 triệu đồng/năm, sản lượng trung bình khoảng kg/năm, doanh thu trung bình 160 triệu đồng/năm. Trong khi, tổng chi phí theo phương thức chuyên dụng khoảng 112 triệu đồng/năm, cho sản lượng trung bình 9 kg/năm và doanh thu khoảng 200 triệu đồng/năm.

Nâng cao hiệu quả và giảm thiểu tác động từ nghề nuôi yến 

Qua khảo sát hiện trạng, đánh giá tác động của việc nuôi yến, nhóm tác giả cho rằng cần có quy hoạch cụ thể về vùng nuôi yến trên địa bàn thành phố và hướng dẫn, hỗ trợ thủ tục pháp lý có liên quan đến tổ chức, cá nhân trong việc phát triển nghề nuôi chim yến tại thành phố theo đúng quy hoạch. Trong Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại TP.HCM năm 2020 cho thấy khu vực trung tâm TP.HCM tập trung dân cư khá đông, kéo dài qua phía Đông của các quận Bình Thạnh, quận 2 và quận 9 cũ (nay thuộc TP Thủ Đức), vì thế những khu vực này không thuận lợi cho việc phát triển nuôi chim yến. 

Theo đó, 3 khu vực có tiềm năng lớn trong việc phát triển nghề nuôi yến tại TP.HCM là huyện Củ Chi, Cần Giờ và khu vực quận 9 cũ (nay là TP Thủ Đức), đáp ứng đầy đủ các tiêu chí về vùng nuôi yến tiềm năng như: diện tích thảm thực vật lớn đảm bảo nguồn thức ăn (côn trùng) cho chim yến sinh sống và phát triển. Mật độ dân cư tại các khu vực này khá thưa thớt nên việc phát triển nghề nuôi yến ít ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư.

Vùng nuôi yến cần có nhiều thảm thực vật và hệ thống sông bên cạnh

Ngoài ra, việc xây dựng tiêu chí đánh giá vị trí xây dựng nhà yến, giúp người nuôi xác định khu vực nên xây nhà yến, là một trong những yếu tố quan trọng góp phần vào sự thành công của nhà yến. Hiện nay, kích thước xây dựng nhà yến không có tiêu chí về kích thước nhất định, nhưng theo thống kê cho thấy, nhà yến kích thước chiều ngang tối thiểu trên 5m, chiều dài trên 20m cho sản lượng tổ yến cao hơn các nhà yến có kích thước nhỏ hơn. Về chiều cao của nhà yến, cần thiết kế chiều cao tầng dao động 3,5m đến 4,5m sẽ cho hiệu quả nuôi cao nhất.

Nhóm thực hiện khuyến nghị, cần xây dựng các quy trình, quy phạm và các tiêu chuẩn về chăn nuôi động vật thực hiện trên đối tượng chim yến. Hướng dẫn các tổ chức và cá nhân nuôi chim yến thực hiện đúng các quy định về sử dụng âm thanh dẫn dụ, công tác phòng, chống dịch bệnh và bảo vệ môi trường. 

Đồng thời, kiểm tra, giám sát chặt chẽ việc cấp phép xây dựng, quản lý chất lượng công trình đối với các trường hợp sử dụng nhà nuôi chim yến không đúng công năng. Phát hiện và xử lý triệt để các trường hợp xây dựng mới hoặc cải tạo, cơi nới nhà ở thành nhà nuôi chim yến không khai báo với chính quyền địa phương và không nằm trong quy hoạch đã được UBND TP.HCM phê duyệt.

Nhóm nghiên cứu cũng đề xuất, trong thời gian tới, các hộ và đơn vị nuôi yến cần đặc biệt chú trọng việc ứng dụng công nghệ thông tin vào trong nhà yến nhằm đem lại hiệu quả vận hành và tăng năng suất nuôi yến, như hệ thống phun sương hẹn giờ, hệ thống phát âm thanh hẹn giờ, hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm bên trong nhà yến tự động. Ngoài ra, các giải pháp CNTT sẽ mang lại sử chủ động trong quản lý và vận hành điều kiện môi trường tự động như nhiệt độ, độ ẩm, âm thanh, đóng mở cửa tự động nhằm giảm bớt chi phí nhân công vận hành.

Đặc biệt, cần đẩy mạnh các hoạt động nghiên cứu, ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật trong ấp nở, dẫn dụ và nuôi chim yến; quy trình chế biến sản phẩm từ tổ yến, truy xuất nguồn gốc của tổ yến để đảm bảo chất lượng và thương hiệu của tổ yến khi bán ra thị trường; Xây dựng cơ sở dữ liệu về các yếu tố bên trong nhà yến, kinh nghiệm nuôi yến từ các nhà yến thành công để tập hợp thành những quy chuẩn cụ thể trong xây dựng nhà yến.

Bên cạnh đó, cần có những nghiên cứu về nhân nuôi côn trùng phù hợp làm thức ăn bổ sung cho chim yến, bên cạnh đó cần nghiên cứu đánh giá các vùng tiềm năng có chim yến về làm tổ. Ngoài ra, có những nghiên cứu và đánh giá sự cân bằng giữa số lượng nhà yến nên xây dựng và quần thể đàn tại khu vực hiện có để tránh mất cân bằng dẫn đến năng suất của nhà yến thấp. 

Thực tế cho thấy, trong các sản phẩm chế biến tôm xuất khẩu thì tôm chiên Tempura là mặt hàng được ưa chuộng trên thị trường kể cả trong nước và nước ngoài và có giá trị gia tăng cao nhất khi trải qua nhiều công đoạn chế biến, cộng thêm việc áp dụng khoa học kỹ thuật để nâng cao năng suất. Đây là mặt hàng chủ lực của nhiều công ty chế biến tôm xuất khẩu tại Việt Nam nói chung và tại TP.HCM, các tỉnh thành khu vực Nam bộ nói riêng. Tuy nhiên, quá trình sản xuất và chế biến tôm chiên Tempura trong nước hiện nay còn phụ thuộc nhiều vào sức người. Tại các nhà máy chế biến tôm chiên Tempura xuất khẩu, hầu hết việc chiên tôm Tempura đều được thực hiện thủ công bởi đông đảo đội ngũ công nhân. Việc này hiện tại tiêu tốn rất nhiều nguồn lực của đội ngũ công nhân và đôi khi chất lượng tôm chiên thành phẩm không đồng nhất. Do đó, dây chuyền chiên tôm Tempura bán tự động giúp sản xuất tôm chiên Tempura đạt năng suất cao chính là mục tiêu mà PGS.TS Võ Tường Quân và nhóm cộng sự tại Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ khí Bách Khoa (thuộc Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TPHCM) tập trung giải quyết thông qua nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Nghiên cứu, thiết kế chế tạo dây chuyền chiên tôm Tempura bán tự động".

Theo lời PGS. TS Võ Tường Quân, ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và  công nghệ, thì thiết bị - máy móc gần như có thể hoàn toàn thay thế một phần, hoặc toàn bộ quá  trình hoạt động sản xuất của con người, và đồng thời tăng năng suất lao động lên gấp nhiều lần. Vì vậy, việc phát triển hệ thống máy móc công nghệ hiện đại trong công nghiệp ở Việt Nam là nhu cầu tất yếu và cần thiết. Đặc biệt là việc ứng dụng dần các công nghệ, thiết bị tự động hóa từng phần, bán phần hoặc tự động hóa hoàn toàn vào các dây chuyền chế biến thủy sản nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm là điều cần thiết.

Trong khi đó, theo đánh giá của nhóm triển khai nhiệm vụ, phương thức chế biến tôm Tempura đông lạnh tại Việt Nam còn tồn đọng nhiều vấn đề cần giải quyết. Đơn cử, nếu như việc phân loại tôm và điều khiển nhiệt độ dầu đã đảm bảo được sự đồng bộ, chính xác nhờ ứng dụng công nghệ tự động hóa; hay như công đoạn lột vỏ tôm tuy còn thực hiện hoàn toàn thủ công nhưng vẫn đảm bảo năng suất và chất lượng; khâu chuẩn bị dung dịch bột chiên có thể đảm bảo tiêu chuẩn nhờ các hệ thống đo lường và khuấy trộn hiện đại; thì thao tác chiên tôm, rưới bột và lấy tôm ra khỏi khuôn chiên vẫn thực hiện thủ công và phụ thuộc hoàn toàn vào cảm quan, tay nghề của người lao động. Bên cạnh đó, môi trường chiên tôm là một môi trường làm việc khắc nghiệt và cũng gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của người lao động.

Các hệ thống dạng này tuy đơn giản, không tốn nhiều chi phí đầu tư, nhưng nếu xét trong dài dạn thì năng suất không cao, cũng như không đảm bảo được sự  đồng bộ, đáp ứng tiêu chuẩn cần có của các sản phẩm để xuất khẩu sang các thị trường "khó tính" như  Nhật Bản, Liên minh châu ÂU (EU)", đại diện nhóm nghiên cứu nhấn mạnh.

Ví dụ, bồn chiên tôm với nhiệt độ khoảng 175 độ C khiến môi trường làm việc rất nóng, có nhiều khói và hơi dầu trong không khí do hoạt động chiên tôm, môi trường làm việc này không tốt cho người lao động khi làm việc lâu dài, dễ khiến chất lượng sản phẩm đi xuống, còn người lao động dễ mắc các bệnh nghề nghiệp, suy giảm sức khỏe.  

"Vì thế, để đáp ứng nhu cầu  phát triển  của thị trường, khắc phục được những vấn đề nêu trên nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, các công ty chế biến tôm Tempura ở  Việt Nam đã có yêu cầu cấp bách, đó là  thiết kế, chế tạo dây chuyền chiên tôm Tempura bán tự  động", PGS. TS Võ Tường Quân khẳng định. 

Về cơ bản, nhóm triển khai nhiệm vụ đã hoàn thiện việc thiết kế, chế tạo dây chuyền chiên tôm Tempura một mặt bán tự động bao gồm các cụm chức năng chính, đó là: Cụm chiên tôm lần 1 (định hình tôm); Cụm phun bột lên tôm; Cụm chiên tôm lần 2 (làm chín tôm); Cụm làm ráo bớt dầu trong tôm sau khi chiên; Hệ thống lọc dầu được sử dụng chung với hệ thống lọc dầu tổng của nhà máy; và cuối cùng là Hệ thống khí Oil free được sử dụng từ nguồn khí của nhà máy để đảm bảo nguồn khí nén sạch được sử dụng trong lĩnh vực chế biến thực phẩm.

Vì đây là dây chuyền sử dụng trong lĩnh vực chế biến thực phẩm nên toàn bộ nguyên liệu chế tạo và truyền động cho toàn bộ dây chuyền đều được sử dụng thép không rỉ (SUS 304).

Nguyên mẫu dây chuyền chiên tôm Tempura bán tự động được hoàn thiện

Đại diện nhóm triển khai nhiệm vụ cho biết, phương án sử dụng băng tải dẫn động khuôn chiên đã được chọn, vì khi sử dụng hệ thống khuôn chiên được dẫn động bằng băng tải thì đơn vị sản xuất có thể đảm bảo được thời gian chiên tôm và chất lượng tôm sau khi chiên, cũng như xác định vị trí tôm để thực hiện các hoạt động mong muốn như phun bột lên các bề mặt, lật tôm, lấy tôm ra khỏi hệ thống. Ngoài ra, hệ thống khuôn chiên còn giúp tạo hình dáng bề ngoài cho tôm Tempura sau khi chiên, giúp món ăn trở nên bắt mắt và cuốn hút khách hàng hơn.

Theo thiết kế, dây chuyền được thiết kế để chiên tôm có kích cỡ thông dụng từ 12-20cm, và khuôn chiên có thể thay đổi theo các hình dạng khác nhau để tạo hình dáng tôm khác nhau đáp ứng nhiều yêu cầu từ khách hàng, đối tác.

Cụm chiên lần 1 (chiên định hình) và băng tải chuyển tiếp

Trong khi đó, vì là dây chuyền chiên tôm bán tự động nên vẫn cần công nhân vận hành, đồng thời hệ thống băng tải dẫn động khuôn chiên có thời gian giữa hai lần khuôn chiên liên tiếp là khoảng 3 giây với số lượng 4 khuôn chiên trên một dãy. Với đặc điểm này, nhóm triển khai nhiệm vụ đã chọn phương án sử dụng công nhân dùng thanh inox để đẩy tôm ra khỏi khuôn, bởi đây là lựa chọn hiệu quả hơn về cả năng suất lẫn chi phí.

"Hệ thống có thể hoạt động trơn tru với 3 công nhân phụ trách công việc này, trong đó 1 công nhân thực hiện việc bỏ tôm vào khuôn, 1 công nhân giám sát cụm chiên lần 1 và 1 công nhân giám sát cụm chiên lần 2", PGS. TS Võ Tường Quân chia sẻ thêm.

Đối với khâu nhúng tôm vào bột trước khi chiên, nhóm kỹ sư và chuyên gia tại Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ khí Bách Khoa xác định, hệ thống băng tải dẫn động khuôn chiên đã chọn cần cấp tôm liên tục với số lượng tôm mỗi lần cấp tương đối ít (4 khuôn chiên trên một dãy khuôn chiên và 2 khuôn chiên được bố trí ngược chiều nhau để  đảm bảo thao tác thuận tiện cho 2 công nhân thao tác). Vì thế, với đặc điểm này, phương án nhúng bột và cấp tôm thủ công là lựa chọn hiệu quả hơn về cả năng suất lẫn chi phí, bởi sự không đồng đều về thời gian chiên giữa các con tôm trên cùng một mẻ là không đáng kể. Hệ thống có thể hoạt động trơn  tru với 2 công nhân phụ trách công việc nhúng bột và cấp tôm trên mỗi máy.

Còn với khâu chiên tôm chín lần 2, vì đây là bước cuối cùng trong giai đoạn chiên nên cần phải đảm bảo hai bề mặt tôm được chiên chín, đồng thời phải đảm bảo màu sắc của lớp bột phủ bên ngoài của tôm đạt đủ yêu cầu để sản phẩm được đóng gói và xuất khẩu ra nước ngoài; nên phương án được chọn là sử dụng hệ thống băng tải dạng máng chiên để đảm bảo chiên tôm ngập dầu, tốc độ băng tải sẽ được quy định tùy theo màu sắc mong muốn trên tôm chiên tùy thuộc vào yêu cầu khách hàng. Ngoài ra, từ cụm chiên lần 2, tôm chiên thành phẩm sẽ được đưa qua cụm làm ráo dầu chủ động bằng máng liên kết để làm ráo bớt dầu trong tôm sau khi chiên nhằm mục đích tăng cao độ xốp, độ giòn của tôm sau khi chiên và đồng thời tránh hiện tượng đọng nhiều dầu bên trong lớp bột Tempura bao xung quanh tôm.

Cụm chiên lần 2 và băng tải chuyển tiếp

Bên cạnh đó, phương pháp phủ/phun bột (tôm đã bóc vỏ, được công nhân nhúng sẵn bột lần 1), làm ráo (tôm sau chiên) và thiết kế khuôn chiên tôm cũng đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và lựa chọn phù hợp. 

Thực tế triển khai tại Trung tâm Nghiên cứu Thiết bị và Công nghệ Cơ khí Bách Khoa cho thấy, với hệ thống điện được điều khiển bởi các nút nhấn đơn giản, thì việc vận hành hệ thống hoàn toàn đơn giản. Theo đó, công nhân chỉ cần bật công tắc và cài đặt nhiệt độ  cho các thanh điện trở  nhiệt 3 pha mắc hình sao để  gia nhiệt cho dầu. Khi dầu chiên đạt nhiệt độ  mong muốn, công nhân tiếp tục bật công tắc khởi động các động cơ 3 pha dẫn động băng tải và điều chỉnh tốc độ vừa phải. Sau đó, khi dây chuyền đã khởi động, tôm được công nhân nhúng sẵn vào bột và đặt vào khuôn chiên với tốc độ trung bình 4 giây/hàng. Trong khi đó, thùng chứa bột được giữ  ở  áp suất cố  định bằng máy bơm khí nén. Khi cảm biến tiệm cận được kích hoạt, hệ thống các xy lanh sẽ phun bột lên ngang thân dãy tôm tại vị trí đó. Sau một thời gian, lượng bột trong thùng chứa cạn, hệ thống sẽ  được cảnh báo bởi cảm biến mức bột đặt bên trong thùng. Ngoài ra, khí nén được cấp vô thùng chứa dầu là khí nén đã được đưa qua hệ thống lọc dầu oil free tại nhà máy.

Tiếp đó, sau khi tôm đã được định hình và lớp bột cứng lại, công nhân được bố trí tại cụm 1 sẽ sử dụng dụng cụ để đưa tôm ra khỏi khuôn, tôm khi đó sẽ trôi tự do theo dầu rồi được băng tải dẫn động đưa sang cụm 2. Tại cụm 2, sau khi được chiên ngập dầu ở băng tải thứ nhất, băng tải thứ 2 sẽ dẫn động tôm qua cụm 3. Đến cụm 3, tôm bán thành phẩm sẽ được băng tải đưa qua buồng làm ráo, tại đây hệ thống quạt sẽ thổi không khí được gia nhiệt bởi các điện trở xuống, giúp đẩy lượng dầu tồn dư ra khỏi tôm, rồi từ đó dầu sẽ thoát xuống băng tải lưới và chảy vào máng dẫn để tái sử dụng. Cuối cùng, khi ra khỏi cụm 3, tôm thành phẩm ráo dầu được chuyển vào kho đông lạnh, sẵn sàng cho khâu đóng gói phục vụ thương mại nội địa cũng như xuất khẩu.

Sơ đồ, quy trình thực hiện của hệ thống chiên tôm Tempura 1 mặt bán tự động

Được biết, hướng đến mục tiêu triển khai và chuyển giao dây chuyền sản xuất cho các đơn vị khác, nên dây chuyền được thiết kế với ưu điểm có thể điều chỉnh tốc độ từng cụm độc lập để phục vụ nhu cầu chiên đa dạng ở nhà máy.

Đánh giá về hiệu năng của giải pháp, đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, tùy vào thời gian thao tác quen máy của công nhân trực tiếp vận hành tại đơn vị, năng suất dự kiến có thể ước đạt 20.000 con tôm/10 giờ trên 1 dây chuyền với số lượng nhân công vận hành là 3 người. Chưa dừng lại ở đó, so với các dây chuyên chiên tôm Tempura bán tự động có tính năng và hiệu suất tương tự nhập ngoại, thì giá thành của dây chuyền là sản phẩm của nhiệm vụ khoa học - công nghệ vừa được Sở KH&CN TP.HCM nghiệm thu được xác định là thấp hơn rất nhiều, khoảng bằng 50% so với các dây chuyền nhập ngoại. Ngoài ra, lợi thế thứ hai của dây chuyền là các công việc AS (After Services) như bảo trì, bảo dưỡng sẽ được thực hiện nhanh chóng khi có sự cố xảy ra. Ngoài ra, do làm chủ được công nghệ của việc thiết kế, chế tạo dây chuyền chiên tôm Tempura nên hoàn toàn có thể linh hoạt thay đổi cấu hình, cấu trúc máy để có thể chiên được nhiều dạng sản phẩm của lĩnh vực thủy sản.

"Nhờ giá thành cạnh tranh và năng suất cao, ổn định, nên hiện đã có một đơn vị là công ty Stapimex là đơn vị đã hợp tác nghiên cứu khi triển khai thực hiện dây chuyền này và chủ động đề nghị với chúng tôi chuyển giao và lắp đặt dây chuyền hoàn chỉnh để nhanh chóng đưa vào sản xuất, góp phần năng cao năng suất lẫn chất lượng cho nhà máy", PGS. TS Võ Tường Quân cho biết, "Hay nói cách khác, sản phẩm của nhiệm vụ đã đáp ứng nhu cầu cấp thiết của thị trường, đồng thời khẳng định vai trò của tự động hóa trong các ngành sản xuất, đặc biệt là nhóm ngành chế biến thực phẩm chất lượng cao".

Về hướng phát triển trong thời gian tới, nhóm triển khai nhiệm vụ bày tỏ mong muốn tiếp tục nhận được sự hỗ trợ từ Sở KH&CN TP.HCM, các đơn vị liên quan cũng như từ phía cộng đồng doanh nghiệp để cải tiến một số tính năng cho dây chuyền vừa hoàn thiện, như nâng cấp hệ thống làm mát, hệ thống thu hồi nhiệt, và hệ thống bơm bột liên tục; hay bổ sung hệ thống phun bột để có thể phát triển dây chuyền chiên tôm 1 mặt như hiện này thành dây chuyền chiên 2 mặt hoặc có thể thay đổi cấu hình để có thể biến đổi dây chuyền này phục vụ cho nhiều sản phẩm chiên bán tự động hoặc tự động khác trong lĩnh vực thủy sản.

Các sản phẩm hướng tới đích là các tế bào bệnh, làm tăng hiệu lực thuốc, giảm liều sử dụng và giảm tác dụng phụ của thuốc. Nhờ đó, việc điều trị ung thư sẽ hiệu quả hơn, người bệnh ít chịu tác dụng phụ hơn và đặc biệt sẽ giảm được đáng kể chi phí điều trị.

Trong điều trị ung thư hiện đại, các nhà khoa học đang chuyển hướng nghiên cứu khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư bằng những hoạt chất có nguồn gốc thiên nhiên như như shogaol (gừng), curcumin (nghệ), fucoidan (rong nâu), apigenin (cần tây), vinblastin (dừa cạn)... Ưu điểm của các hoạt chất này là ít có tác dụng phụ hơn các hợp chất hóa học, giá thành lại thấp. Tuy nhiên, nhược điểm là tính tan kém, cấu trúc cồng kềnh nên khả năng thấm qua màng tế bào thấp, không đủ hoạt lực để sử dụng làm thuốc do nồng độ hoạt chất trong máu rất nhỏ.

Để tăng hiệu quả sử dụng hoạt chất, các nhà khoa học dần ứng dụng liệu pháp hướng đích, sử dụng các hạt nano làm “vật tải” trong việc tải thuốc và nhả thuốc đúng địa chỉ. Khi đó, việc sử dụng công nghệ nano có thể tạo ra các hệ chất mang thuốc có kích thước cực nhỏ (20-200 nm) với một phần lipid trên bề mặt nên vừa có tính tan, vừa có tính thấm tốt qua màng tế bào để vào mạch máu. Do đó, hàm lượng hoạt chất trong máu sẽ được tăng lên gấp nhiều lần, đủ hoạt lực để được sử dụng làm thuốc. Các hệ nano thuốc này không những làm giảm tác dụng phụ của thuốc mà còn kéo dài thời gian hoạt động của thuốc bên trong cơ thể, từ đó tăng sinh khả dụng của thuốc. Với việc gắn thêm tác nhân hướng đích trên bề mặt hệ mang thuốc đưa tới tới tế bào ung thư một cách chủ định làm tăng hiệu lực của thuốc lên nhiều lần, giảm liều sử dụng và giảm tác dụng phụ.

Nhóm các nhà khoa học ở Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng đã thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nghiên cứu công nghệ chế tạo các hệ nano chứa cao dược chất ứng dụng làm thuốc chống ung thư hướng đích” với mục tiêu chính là tổng hợp thành công một số sản phẩm nano liposome gắn tác nhân hướng đích có chứa cao dược liệu trong hỗ trợ điều trị các căn bệnh ung thư. Kết quả, nhóm thực hiện đã sản xuất thử nghiệm thành công 3 loại viên nang cứng, gồm: viên nang cứng chứa nano liposome-FA hướng đích mang cao gừng (Shogaol), viên nang cứng chứa nano liposome-FA hướng đích mang cao rong nâu (Fucoidan), viên nang cứng chứa nano liposome-FA hướng đích mang cao cần tây (Apigenin). 

Sản phẩm viên nang cứng chứa nano liposome-FA hướng đích mang cao gừng

Các sản phẩm này là thế hệ thuốc mới, mang tính chất “thông minh” hướng tới đích là các tế bào bệnh, làm tăng hiệu lực thuốc, giảm liều sử dụng và giảm tác dụng phụ của thuốc. Nhờ đó, việc điều trị ung thư sẽ hiệu quả hơn, người bệnh ít chịu tác dụng phụ hơn và đặc biệt sẽ giảm được đáng kể chi phí điều trị.

Nhóm thực hiện cũng đã xây dựng các quy trình công nghệ ứng dụng công nghệ nano trong sản xuất thuốc nano hướng đích ứng dụng trong điều trị ung thư, làm cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực sản xuất thuốc chống ung thư thế hệ sử dụng các hoạt chất có nguồn gốc thiên nhiên từ Việt Nam. 

Vận hành quy trình bào chế quy mô pilot

GS.TS. Nguyễn Cửu Khoa (chủ nhiệm nhiệm vụ) cho biết, các loại viên nang cứng được nhóm thực hiện bào chế theo quy trình tổng hợp các hệ nano từ các cao dược liệu và chế tạo hệ nano liposome hướng đích với tác nhân là acid folic (FA). Sở dĩ chọn FA làm tác nhân hướng đích bởi FA dễ kiếm, đồng thời ứng dụng được cho nhiều loại tế bào ung thư. FA cần thiết cho sự tổng hợp và sao chép DNA, phân chia, phát triển của tế bào, đặc biệt là trong các tế bào phân chia nhanh chóng hoặc tế bào ung thư. Sử dụng FA làm mục tiêu tế bào ung thư của vật liệu nano thuốc hóa trị liệu cũng đã được chứng minh trong những nghiên cứu khác nhau để cải thiện hiệu quả và hồ sơ an toàn của thuốc. Do đó, việc kết hợp FA với phân tử nano giúp tăng cường việc nhắm mục tiêu qua trung gian folate receptor của các tác nhân trị liệu.

Trong khi đó, liposome là những hạt lipid có cấu trúc vi thể, nhỏ hơn các tế bào máu hàng nghìn lần. Liposome thuộc hệ mang thuốc hướng đích (targetherd drug delivery system) có cấu trúc hình cầu đơn hay đa lớp kép gồm một nhân nước ở giữa được bao bọc bởi một vỏ phospholipid một hay nhiều lớp, có kích thước thay đổi từ hàng chục đến hàng nghìn nm. Thành phần chính của liposome là phospholipid và cholesterol. Đây là những chất tương hợp sinh học, có thể phân giải được trong cơ thể nên ưu việt trong ứng dụng làm chất mang thuốc. Khi sử dụng liposome làm chất mang thuốc, dược chất có thể phân bố trong khoang nước của liposome, phân bố giữa lớp phospholipid kép, tương tác và gắn với đầu không phân cực của phân tử phospholipid hoặc hấp phụ trên bề mặt của lớp phospholidpid kép tùy thuộc vào đặc tính thân dầu - nước của dược chất và tương tác hóa lý giữa dược chất với lớp phospholipid kép. Liposome có thể bao gói bên trong lớp lipid kép môi trường tối ưu cho sự ổn định của dược chất nhưng lại được phân tán trong môi trường có điều kiện tương tự điều kiện sinh lý của cơ thể. Do đó liposome được xem là một trong những hệ mang thuốc lý tưởng.

Khảo sát độc tính trên tế bào ung thư in vitro của các hệ liposome-FA hướng đích chứa cao dược liệu, nhóm thực hiện nhận thấy: mẫu nano shogaol-FA biểu hiện hoạt tính đối với dòng tế bào ung thư gan (HepG2) với giá trị IC50 là 30,92 µg/ml, mẫu nano fucoidan-FA biểu hiện hoạt tính đối với dòng tế bào ung thư phổi (A549) với giá trị IC50 là 58,29 µg/ml, mẫu nano apigenin-FA biểu hiện hoạt tính đối với dòng tế bào ung thư vú (MCF-7) với giá trị IC50 là 31,54 µg/ml. 

Kết quả thử nghiệm độc tính cấp trên chuột nhắt trong 14 ngày: liều cao nhất có thể cho chuột uống là 1.200 mg nano Shogaol/kg chuột, 1.200 mg nano Shogaol-FA/kg chuột, 1.200 mg nano Apigenin/kg chuột, 1.200 mg nano Apigenin-FA/kg chuột, 8.000 mg nano Fucoidan/kg chuột, 8.000 mg nano Fucoidan-FA/kg chuột. Không có chuột nào tử vong trong 14 ngày theo dõi.

Kết quả thử nghiệm độc tính cấp trên chuột nhắt trong 14 ngày

Về kết quả đánh giá tính hướng đích đến tế bào ung thư của liposome gắn FA: lượng liposome được biến tính với FA xâm nhập vào tế bào MCF-7 tốt hơn so với liposome không biến tính. Khi có FA, hàm lượng thuốc nhuộm DilC18 xâm nhập vào MCF-7 nhiều hơn, chứng tỏ liposome-FA có tính hướng đích cao hơn so với liposome thông thường.

Thời gian bảo quản các sản phẩm

Theo GS.TS. Nguyễn Cửu Khoa, các kết quả cho thấy quy trình tổng hợp hệ nano liposome chứa tác nhân hướng đích FA mang các cao dược liệu bước đầu có tính ổn định cao và có thể ứng dụng được ở quy mô công nghiệp. Độc tính cấp và bán cấp của các sản phẩm đều nằm trong ngưỡng an toàn. Các sản phẩm đều có tác dụng in vitro và in vivo trên các mô hình nghiên cứu. Bên cạnh đó, các sản phẩm cũng đạt yêu cầu về thời gian bảo quản theo phương pháp lão hóa cấp tốc. Tuy nhiên, để đánh giá đầy đủ hiệu quả nhằm ứng dụng điều trị trên lâm sàng, nhóm thực hiện đề xuất Sở KH&CN TPHCM tiếp tục hỗ trợ hoàn thiện hồ sơ xin phép thử nghiệm lâm sàng.

Giống khổ qua F1 NLU 0122 với năng suất cao, trọng lượng quả trung bình, dạng quả đẹp, vỏ  xanh vừa và bóng, được xác định là phù hợp thói quen của người tiêu dùng tại khu vực Đông Nam bộ. Giống lai là kết quả của việc lai tạo, cải tiến sử dụng quỹ gene của cây khổ qua bản địa và hoang dã có khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh hại.

Thực tế cho thấy, đối với cây khổ qua - là một trong số các cây rau ăn quả chính yếu thuộc họ bầu bí - thì việc nhập giống khổ qua từ các nước trên thế giới vào Việt Nam là công việc hằng niên và tiêu tốn khoản đầu tư tương đối lớn. Tuy các giống nhập nội cho năng suất cao, quả đẹp, nhưng việc nhập khẩu hạt giống khổ qua từ nước ngoài không những gây thất thoát kinh phí, mà còn tạo ra sự lệ thuộc vào nguồn giống nước ngoài.

"Thực trạng này đòi hỏi cần đẩy mạnh hơn nữa công tác nghiên cứu, lai tạo tạo ra nhiều giống khổ qua mới nhằm chủ động được nguồn giống, sử dụng quỹ gene bản địa sẵn có mang tính thích nghi cao với điều kiện canh tác ở Việt Nam, lai tạo thành công giống năng suất cao, chất lượng phù hợp thị trường và chống chịu tốt, tạo ra những giống năng suất cao, thích nghi tốt và chất lượng phù hợp thị trường", TS. Phan Đặng Thái Phương, chủ nhiệm triển khai nhiệm vụ khoa học - công nghệ "Chọn lọc, khảo nghiệm và trình diễn một số dòng khổ qua lai F1 phù hợp với điều kiện vùng Đông Nam bộ" nhận định.

Ngày nay, cùng với sự phát triển của ngành công nghệ sinh học, kỹ thuật chỉ thị phân tử đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong hỗ trợ chọn giống cây trồng. Với các ưu điểm như đánh giá, chọn lọc các dòng dựa vào kiểu gene, do đó không bị tác động bởi các yếu tố môi trường và đồng thời giúp chọn chính xác những cá thể mang gene mong muốn. Ngoài ra, sử dụng nguồn vật liệu lai tạo từ một số giống bản địa là một chiến thuật lai tạo giống cây trồng mới đã và đang tiến hành ở Việt Nam và trên thế giới. Các giống bản địa có một số tính trạng thích nghi với điều kiện canh tác tại địa phương là nguồn vật liệu di truyền ưu tú triển vọng trong quá trình lai tạo giống mới. 

Hướng đến việc cung cấp giống rau ăn quả mới cho các hộ gia đình, hợp tác xã cũng như công ty, đơn vị sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp đô thị hiện đại, trong đó chú trọng đến việc sử dụng nguồn cây - con - giống chất lượng cao, tại khu vực TP.HCM nói riêng và Đông Nam bộ nói chung, TS. Phan Đặng Thái Phương và các cộng sự tại Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học và môi trường (Trường Đại học Nông Lâm TPHCM) đã kế thừa một số dòng khổ qua thuần triển vọng từ kết quả của đề tài “Nghiên cứu lai tạo giống khổ qua F1 năng suất phục vụ cho vùng Đông Nam bộ”,  từ đó xây dựng bộ tổ hợp lai có chất lượng cao để tiến hành lai tạo, khảo nghiệm và trình diễn một số dòng/giống khổ qua lai F1 phục vụ cho vùng Đông Nam bộ. 

Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, giống khổ qua lai tạo mới sẽ được sử dụng là giống khổ qua thương mại nhằm phục vụ cho nhu cầu giống khổ qua ở vùng Đông Nam bộ, và riêng khu vực TP.HCM được xác định là thị trường đầy tiềm năng trong tương lai.

Cụ thể công việc thu thập các dòng khổ qua triển vọng đã được thu thập ở vùng Đông Nam bộ từ tháng 10/2015 đến tháng 10/2017. Tiếp đến, công việc đánh giá di truyền về độ thuần bằng công cụ chỉ thị phân tử và đánh giá kiểu hình trên đồng ruộng đã được tiến hành. Tiếp đến, 4 dòng  khổ qua có độ thuần và khả năng lai tạo triển vọng đã được chọn lọc. Từ quá trình đánh giá và chọn lọc tổ hợp lai, nhóm nghiên cứu đã lai tạo thành công giống khổ qua lai F1 NLU 0122 mang ưu thế lai mong đợi.

Dạng quả của một số dòng khổ qua triển vọng sử dụng làm vật liệu trong quá trình lai tạo

Tại Hội đồng tư vấn nghiệm thu nhiệm vụ khoa học - công nghệ do Sở KH&CN TP.HCM tổ chức trong năm 2022, TS. Phan Đặng Thái Phương, chủ nhiệm triển khai nhiệm vụ đã có phần báo cáo kết quả và ghi nhận về giống khổ qua F1 NLU 0122 như sau: giống khổ qua F1 NLU 0122 thể hiện là giống sinh trưởng và phát triển tốt ở vụ Đông Xuân 2022 khi tiến hành trồng thử nghiệm tại 3 vùng chuyên canh cây rau màu (huyện Củ Chi, TP.HCM; huyện Phú Mỹ, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu; huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai). Giống khổ qua F1 NLU 0122 cho năng suất/cây cao hơn 20-30% so với giống đối chứng, khả năng phân nhánh mạnh, sinh trưởng rất khỏe, khả năng chống chịu bệnh phấn trắng, bệnh sương mai ở mức trung bình.

Kết quả đánh giá tổ hợp lai cũng đã khẳng định rằng 3 tổ hợp lai (THL1, THL2, THL3) thuộc giống NLU 0122 đều triển vọng phục vụ cho sản xuất hạt giống thương mại. Cụ thể, giống THL1 (F1-1-2020) cho dạng trái khổ qua thương mại có kích thước trung bình chiều dài quả từ 7-10cm, đường kính quả 3-5cm, trọng lượng quả từ 70-80gam, có gai đều, bóng phù hợp với thị hiếu thị trường ở khu vực TP.HCM.

Năng suất trồng thử nghiệm giống NLU 0122 ở vụ Đông Xuân 2022 trên vùng đất chuyên canh trồng cây rau màu được xác định ở mức 26-27 tấn/hecta. Khả năng chống chọi với sâu bệnh hại của giống THL1 (F1-1-2020) ở mốc 60 ngày sau trồng tại vụ Hè Thu năm 2021 đã cho thấy, giống có khả năng kháng trung bình đối với bệnh phấn trắng và bệnh sương mai (ghi nhận cấp 3 trong thang đánh giá dựa theo chỉ số bệnh); cũng như khả năng kháng trung bình đối với rầy xanh và ruồi đục quả (ghi nhận cấp 2 - Trung bình: 11-20 % quả bị hại trong bảng phân cấp cây bị hại).

Về một số đặc tính liên quan đến phẩm chất quả thương mại, giống THL1 (F1-1-2020) được đánh giá ở mức dạng vỏ quả xanh vừa, bóng và có vị đắng vừa (theo thang đánh giá của khảo nghiệm DUS trên cây mướp đắng).

Là một phần của nhiệm vụ, nhóm nghiên cứu đã tổ chức các buổi hội thảo đầu bờ kết hợp trồng trình diễn tại huyện Củ Chi - TP.HCM, huyện Trảng Bom - tỉnh Đồng Nai, và thị xã Phú Mỹ - tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, từ đó ghi nhận những nhận xét, đánh giá tích cực từ bà con nông dân. Theo đó, giống khổ qua mới NLU 0122 được đánh giá là giống khổ qua triển vọng với khả năng sinh trưởng khỏe, phân cành nhánh mạnh, năng suất, kích thước quả vừa, màu sắc vỏ quả xanh vừa, bóng.

TS Phan Đặng Thái Phương trao đổi với hội khuyến nông và bà con nông dân tại một hội thảo đầu bờ nhằm giới thiệu giống khổ qua lai F1 NLU 1022

Đánh giá về tác động kinh tế - xã hội, TS. Phan Đặng Thái Phương khẳng định, nhiệm vụ khoa học - công nghệ đã góp phần làm sáng tỏ vai trò của ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực khoa học cây trồng, cụ thể là ứng dụng chỉ thị phân tử trong công tác đánh giá độ thuần của dòng bố mẹ. Ngoài ra, đề tài còn mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng cải tiến giống mới từ nguồn vật liệu bản địa sẵn có. Nghiên cứu ứng dụng quỹ gene có nguồn gốc bản địa và hoang dại trong cải tiến giống cây trồng năng suất, tính chống chịu và chất lượng là chiến thuật đã và đang cần thực hiện ở Việt Nam và trên thế giới. Ngoài ra, mục tiêu hướng đến của đề tài nghiên cứu còn là sử dụng nguồn vậ liệu dòng/giống khổ qua bản địa đã phù hợp với điều kiện canh tác ở vùng Đông Nam bộ lai tạo giống khổ qua F1. 

Nhằm hướng đến phục vụ sản xuất hạt giống khổ qua trong tương lai, rất cần thiết hoàn thiện về hiệu quả kinh tế của các công việc thực hiện trong quy trình sản xuất hạt giống với tiêu chí: “Giá bán hạt giống khổ qua F1 tự lai tạo không qua nhập nội sẽ rẻ hơn, ngoài ra việc sản xuất hạt giống khổ qua lai F1 còn được tự chủ động lai tạo, không phụ thuộc vào việc nhập khẩu giống", đại diện nhóm nghiên cứu triển khai nhiệm vụ khẳng định "chiến thuật tự lai tạo hạt giống khổ qua lai F1 là công việc cần thiết nhằm góp phần phục vụ nhu cầu trồng khổ qua của người nông dân mang lại hiệu quả kinh tế và hướng đến phục vụ cho việc sản xuất nông nghiệp an toàn trên cây rau màu".