Học sinh làm thiết bị đo cong vẹo cột sống

Thay vì phải đến bệnh viện, chụp phim X-quang mới có thể phát hiện tình trạng cong vẹo cột sống thì chỉ cần đứng vào máy đo là cho kết quả chính xác.

Sản phẩm này của nhóm học sinh lớp 11A1, Trường THPT Châu Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.

10 giây biết kết quả

Hai học sinh Võ Ngọc Minh Phương, Nguyễn Đỗ Quỳnh Nguyên là tác giả của giải pháp đo cong vẹo cột sống. Sản phẩm vừa đoạt giải Nhất cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu năm 2020 - 2021.

Cơ duyên để làm ra chiếc máy của hai học sinh bắt nguồn khi chơi game. Nhóm nhận thấy trong trò chơi có cảm biến Kinect với rất nhiều tính năng kỳ diệu.

Đề xuất ý tưởng với cô Nguyễn Thị Bích Hương, giáo viên dạy môn Sinh Trường THPT Châu Thành, các em được động viên để phát triển ý tưởng. Quá trình nghiên cứu kéo dài từ tháng 6 - 12/2020, vừa học vừa mày mò, nhóm đã hình thành nên sản phẩm như mong muốn.

Bắt đầu từ nghiên cứu khung xương, sau đó nhóm tìm hiểu cách sử dụng cảm biến Kinect để nhận dạng khung xương, chuyển hóa thành phần mềm, viết chương trình và tính toán... Sau khi phác thảo trên giấy, nhóm phải đặt hàng mua cảm biến Kinect từ nước ngoài.

Quỳnh Nguyên chia sẻ, hiện phương pháp để phát hiện ra vẹo cột sống phổ biến nhất là chụp X-quang. Tia X rất có hại cho con người đặt biệt là trẻ em, độ tuổi hiện đang đối mặt với chứng vẹo cột sống rất nhiều khi phải liên tục ngồi học. Thiết bị này của chúng em có khả năng tính toán số liệu góc vẹo cụ thể thay vì phương pháp X-quang là phải đọc phim.

Thiết bị không ảnh hưởng tới sức khỏe của người được đo vì chỉ sử dụng tia hồng ngoại. Ngoài ra chúng em đã ứng dụng công nghệ cảm biến, ứng dụng lập trình ngôn ngữ C#, các công thức tính góc trong tọa độ không gian của Toán 12.

Thiết bị ứng dụng cảm biến Kinect có khả năng nhận diện được khung xương để đo và đưa ra số đo cụ thể góc của cột sống và từ đó đưa ra kết luận về tình trạng cột sống của người đo một cách chính xác.

Khi người được đo đứng vào vị trí đã được chỉ định (trong vùng hoạt động của cảm biến), sau 10 giây cảm biến sẽ bắt đầu lấy số liệu các góc rồi thông qua code đã được lập trình tính toán đưa ra số liệu trên màn hình. Sau đó bấm vào nút “xuất kết quả” để in ra giấy.

Vật liệu để làm ra thiết bị được các em tự sáng tạo, nghiên cứu, chỉ riêng phần cảm biến thì được nhóm mua của hãng Microsoft. Thiết bị gồm có cảm biến Kinect, laptop lập trình, màn hình hiển thị để hiển thị trực quan kết quả cho người đo xem, máy in để in kết quả ra giấy nhằm mục đích bảo lưu kết quả, khung Mica để bảo vệ cảm biến và tăng tính thẩm mỹ cho thiết bị.

Bài toán mà nhóm đã giải là lập trình các số liệu, thuật toán để thiết bị có số liệu từ cảm biến, từ đó tính toán đưa ra các chuẩn đoán về chứng vẹo cột sống trên người được đo chỉ trong 10 giây.

Thay thế chụp X-quang

Thiết bị có thể lắp đặt ở các bệnh viện, phòng khám nhằm mục đích cho người dân biết được tình trạng cột sống của mình nhằm đưa ra hướng giải quyết kịp thời tránh trở nặng ảnh hưởng tới sức khỏe và vẻ đẹp. Thiết bị có thể tích hợp vào kiểm tra tầm soát sức khỏe học đường.

Minh Phương chia sẻ, mong muốn của nhóm là sẽ ứng dụng thiết bị để thay thế được phương pháp chụp X-quang trong tương lai trong kiểm soát tình trạng cong vẹo cột sống. Thiết bị này còn có tính cơ động cao khi có thể dễ dàng vận chuyển đi mọi nơi để tiện cho mục đích khảo sát sức khỏe nhỏ gọn không tốn quá nhiều diện tích. Giá thành rẻ chỉ 7 triệu đồng.

Để tăng tính xác thực cho thiết bị thì chúng em đã đem thiết bị đi thực nghiệm tại các trường tiểu học, trung học cơ sở trên địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. “Khi có các trường hợp máy báo các em bị vẹo cột sống, chúng em đã mời các em đi chụp X-quang để đối chiếu kết quả và tỉ lệ khớp là 100%”, Minh Phương hồ hởi chia sẻ.

Nhóm nghiên cứu dự định sẽ phát triển thêm các tính năng mới cho sản phẩm. Theo đó, hai bên hông của khung Mica được trang bị thêm 2 hộp cảm biến khác nhau là cảm biến nhịp tim, cảm biến huyết áp để mở rộng đối tượng thụ hưởng, phù hợp hơn với các cơ sở y tế, khám chữa bệnh.

Nhóm mong muốn sẽ thu hút được doanh nghiệp đầu tư để phát triển thành sản phẩm được thương mại hóa, đặc biệt là phát hiện sớm tình trạng cong vẹo cột sống của học sinh trong các nhà trường, cơ sở giáo dục.

Từ kết quả này, phụ huynh, nhà trường có kế hoạch điều chỉnh như nâng cao thể chất cho học sinh phòng tránh cong vẹo cột sống bằng các bài tập thể dục, hướng dẫn học sinh có tư thế ngồi học đúng, ngay ngắn, thẳng lưng, chân vuông góc với thân, đảm bảo ánh sáng phòng học phù hợp, không mang vác nặng…