Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng hệ hô hấp bằng công nghệ thực tại ảo

Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng hệ hô hấp bằng
công nghệ thực tại ảo


Nguyễn Thị Quyên


Trường Đại học Công nghệ. Đại học Quốc gia Hà Nội
Luận văn ThS. Công nghệ thông tin : 60 48 05
Người hướng dẫn : PGS.TS. Đỗ Năng Toàn
Năm bảo vệ: 2013
64 tr .

Abstract. Tìm hiểu một cách khái quát về thực tại ảo, phân loại các hệ thống, các
thành phần và ứng dụng của hệ thống thực tại ảo, tìm hiểu về cấu tạo của hệ hô hấp
nói chung và hệ hô hấp phổi nói riêng. Nghiên cứu một số kỹ thuật xây dựng mô hình
3D trên cơ sở 2 phần mềm tạo mô hình 3 chiều thông dụng hiện nay là Maya và 3DS
Max, đó là kỹ thuật tạo mô hình (modelling), kỹ thuật kết xuất (rendering). Trong đó,
ltập trung tìm hiểu các kĩ thuật tạo đối tượng và kết xuất. Ứng dụng vào để xây dựng
mô phỏng hệ hô hấp bao gồm có bài toán và chương trình thử nghiệm
Keywords. Hệ thống thông tin; Thực tại ảo; Cấu trúc 3D
Content.
Trong những năm gần đây, công nghệ thông tin đã được ứng dụng mạnh mẽ đã
đem lại những thành tựu đáng kể cho nhiều lĩnh vực như y tế, giáo dục, kiến trúc, du
lịch, giải trí, … Sự phát triển của công nghệ thông tin đã làm cho một số lĩnh vực trước
đây khó phát triển, nay đã có khả năng phát triển và đã đạt được những thành tựu đáng
kể, như các hệ chuyên gia, các hệ xử lý thời gian thực v.v và một lĩnh vực đang được
phát triển mạnh trên thế giới, đó là công nghệ thực tại ảo.
Công nghệ thực tại ảo là một thuật ngữ mới xuất hiện khoảng thập kỷ 90, nhưng
thực sự phát triển mạnh trong vòng những năm trở lại đây. Trên thế giới, công nghệ
thực tại ảo đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng

rãi trong mọi lĩnh vực như giáo dục, quân sự, y học và đặc biệt là lĩnh vực giải trí
như game, đồ họa , Đối với Việt Nam, công nghệ thực tại ảo đã có những ứng dụng
tích cực, nhiều bài toán mô phỏng đã được triển khai và ứng dụng như việc tái tạo các
khu di tích, đền thờ, các danh lam thắng cảnh, các tình huống giao đông, các kịch bản
quân sự Khi chúng ta muốn hiểu toàn bộ công nghệ thì phải nắm được phương pháp
thể hiện hay mô phỏng đối tượng trong môi trường thực tại ảo.
Bên cạnh sự phát triển của công nghệ thực tại ảo trên thế giới, việc xây dựng các
phần mềm y khoa đã và đang được cổ vũ và phát triển mạnh mẽ trong điều kiện thực tế
ở Việt Nam. Hiện nay, ở nước ta giáo dục trong y học vẫn còn tình trạng giảng chay,
thiếu điều kiện thực hành quan sát. Nhất là trong thực hành, không phải lúc nào cũng
có điều kiện thực hành để nâng cao trình độ, kỹ năng và kinh nghiệm, đặc biệt là ngoại
khoa. Hiện nay, các sinh viên ngành y dược đang phải thực hành nhiều trên động vật,
mô hình bằng nhựa và những xác người chết đã qua xử lý, một số bộ phận không còn
chính xác. Và cũng không có nhiều xác để cho sinh viên học tập nên sinh viên khó
hình dung chính xác được một số bộ phận trên cơ thể người. Chính vì vậy, việc áp
dụng công nghệ thực tại ảo trong việc mô phỏng các bộ phận cơ thể người, các quá
trình giải phẫu, các bệnh là một nhu cầu rất cần thiết. Với những phần mềm này nó
không chỉ hỗ trợ cho giảng viên, sinh viên có điều kiện quan sát kỹ hơn, có thể xem
xét từng thành phần bộ phận, có thể quan sát ở nhiều góc độ khác nhau với một mẫu
vật, mà đáng lẽ trước đây chỉ có thể quan sát thông qua những ảnh 2D được chụp ở
nhiều góc độ khác nhau. Ngoài ra, các mô hình ảo này sẽ giúp bác sỹ rèn luyện các kỹ
năng lâm sàng, phục vụ số đông sinh viên, tiết kiệm được chi phí và giúp sinh viên tiếp
thu kiến thức một cách dễ hiểu và trực quan hơn các kỹ thuật thực hành trong nghành y
tế.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật
mô phỏng hệ hô hấp bằng công nghệ thực tại ảo” nhằm nghiên cứu một số kỹ thuật
mô phỏng hệ hô hấp, phục vụ trong việc giảng dạy và học tập của sinh viên nghành y
khoa.
Luâ
̣

n văn gồm phần mở đầu, phần kết luận và 3 chương nội dung
Chương 1: Khái quát về thực tại ảo và bài toán mô phỏng hệ hô hấp
Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu một cách khái quát về thực tại ảo, phân
loại các hệ thống, các thành phần và ứng dụng của hệ thống thực tại ảo, tìm hiểu về
cấu tạo của hệ hô hấp nói chung và hệ hô hấp phổi nói riêng.
Chương 2: Một số vấn đề trong mô phỏng cấu trúc 3D
Chương này nghiên cứu một số kỹ thuật xây dựng mô hình 3D trên cơ sở 2 phần
mềm tạo mô hình 3 chiều thông dụng hiện nay là Maya và 3DS Max, đó là kỹ thuật tạo
mô hình (modelling), kỹ thuật kết xuất (rendering). Trong đó, luận văn tập trung tìm
hiểu các kĩ thuật tạo đối tượng và kết xuất.
Chương 3: Chương trình thử nghiệm
Từ cơ sở trình bày lý thuyết ở chương 2 em ứng dụng vào để xây dựng mô phỏng
hệ hô hấp bao gồm có bài toán và chương trình thử nghiệm.
Do thời gian và khả năng có hạn, hơn nữa đây là lần đầu tiên nghiên cứu về lĩnh
vực thực tại ảo nên luận văn cũng như chương trình thử nghiệm không thể tránh khỏi
thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và bạn bè
để tôi có thể phát triển thêm hướng nghiên cứu mới, đó là tìm hiểu về các kỹ thuật tạo
đối tượng có xương để xây dựng hình ảnh mô phỏng các các bộ phận khác trên cơ thể
người đáp ứng cho việc giảng dạy môn “Giải phẫu” ở trường ĐHSP Hà Nội 2.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. Quang Huy, Tín Dũng (2004), Đồ họa máy tính 3DS Max 6 vẽ phối cảnh 3 chiều,
Nhà xuất bản Thống Kê, tr.37-96
2. Trịnh Hữu Hằng, Đỗ Công Huỳnh (2007), Giáo trình sinh lý người và động vật
tâp 2, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, tr.124-142
3. Nguyễn Công Minh (2009), 3DS Max 2009, Nhà xuất bản Hồng Đức, tr.45-85.
4. Lưu Triều Nguyên (2002), Thiết kế 3 chiều với 3DS Max 4, Nhà xuất bản Lao
Động - Xã Hội, Tr.445-494, tr.589-595
5. Lưu Triều Nguyên (2006, Các thủ thuật trong 3DS Max, Nhà xuất bản Lao Động -

Xã Hội, tr.131-145
6. Tô
̉
ng quan về mô pho
̉
ng va
̀
thư
̣
c ta
̣
i a
̉
o:
7. Nguyễn Huy Sơn (2006), “Virtual Reality Technologie - Công nghệ Thực tại ảo ”,

Tiếng anh
8. Applications, Hardware – Virtual Reality,
9. Department of Informatics Umea University S-901 87 UMEA, Sweden, “Virtual
Reality in Medicine: Survery of the State of the Art”.
10. Game Character Development in Maya Ch03 – Game Characte Development
with Maya Antony Ward Copyright @ 2005 by Antony Ward;

11. Henry David (2005), MD5Mesh and MD5Anim files formats
12. Getting Started With Maya ;