С.Г. Гуржин1, В.Л. Нгуен2

1, 2 Рязанский государственный радиотехнический университет им. акад. В.Ф. Уткина (г. Рязань, Россия)

Постановка проблемы. В настоящее время становится особенно актуальным применение в клинической практике бесконтактных автоматизированных методов и аппаратно-программных средств оперативного получения объективной диагностической информации о текущем физиологическом состоянии пациента во время проведения сеансов физиотерапии. В частности, в магнитотерапии возникает необходимость в непрерывном контроле ответных реакций организма пациента на магнитное воздействие, чтобы врачу можно было наглядно наблюдать динамику нормализации жизненно важных показателей пациента, быстро оценивать эффективность проводимой методики лечения и по возможности корректировать биотропные параметры.

Проблема состоит в том, что на сегодняшний день отсутствуют бесконтактные диагностические средства, способные работать совместно с магнитотерапевтической аппаратурой под управлением единого компьютера и оперативно представлять врачу большой набор диагностических показателей в реальном масштабе времени.

Важной особенностью и достоинством предлагаемого метода является использование для построения системы мониторинга общедоступных стандартных и сертифицированных аппаратных средств: персонального компьютера, веб-камеры, мыши и интерфейса USB. Функции датчика или первичного измерительного преобразователя выполняет веб-камера с высокой чувствительностью и разрешением. Оригинальным является программное обеспечение в виде виртуальных приборов в среде LabVIEW и приложении Vison Development.

Цель работы – реализация бесконтактного метода мониторинга процессов дыхания и сердцебиения пациента, оперативной оценки диагностических показателей с помощью стандартных и общедоступных аппаратно-программных средств.

Результаты. Разработан метод и реализован алгоритм бесконтактного мониторинга процессов дыхания и сердцебиения пациента на базе персонального компьютера, веб-камеры, виртуальных приборов библиотеки LabVIEW и приложения Vison Development. Показано, что алгоритм в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к алгоритмам компьютерного зрения: робастности, точности и вычислительной реализуемости. Алгоритм обеспечивает устойчивость процессов преобразования видеоинформации к значительным искажениям и меняющимся факторам, исключение погрешностей позиционирования объекта или ложного обнаружения, а также быстрый поиск объекта и целенаправленную организацию процесса анализа изображения.

Практическая значимость. В результате данной разработки появилась возможность гибкого управления как процессом формирования и воспроизведения магнитотерапевтического воздействия, так и процессом автоматического контроля физиологического состояния пациента во время сеанса терапии. Оперативная оценка диагностических показателей позволяет также не только объективно, документально и количественно подтверждать уровень эффективности каждого сеанса лечения, но и служит врачу своевременной информацией для коррекции методики воздействия. Внедрение разработанных аппаратнопрограммных средств в системы комплексной магнитотерапии «Мультимаг» и «Релаксмаг» позволит значительно повысить эффективность лечения за счет оперативного и непрерывного контроля функционального состояния пациента и объективной оценки ряда диагностических показателей.

Гуржин С.Г., Нгуен В.Л. Реализация бесконтактного метода мониторинга процессов дыхания и сердцебиения пациента во время сеанса магнитотерапии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. Т. 24. № 4. С. 23–32. DOI: 10.18127/j15604136202104-04

1. Нгуен В.Л., Гуржин С.Г. Исследование погрешности дистанционного метода регистрации процесса дыхания с помощью веб-камеры // Современные технологии в науке и образовании – СТНО-2020: Сб. трудов III Междунар. науч.-техн. форума: в 10 т. Т. 6 / Под общ. ред. О.В. Миловзорова. Рязань: Рязанский гос. радиотехн. ун-т. 2020. С. 5–9.
2. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л. Анализ погрешности при дистанционной непрерывной регистрации сигнала дыхания пациента веб-камерой // Биомедицинская радиоэлектроника. 2020. Т. 23. № 3. С. 103–110. DOI: 10.18127/j15604136-202003-13
3. Нгуен В.Л., Гуржин С.Г. Компьютерная система дистанционного мониторинга процесса дыхания пациента в составе комплекса хрономагнитотерапии // Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и робототехнические комплексы – Биомедсистемы-2020: Сб. трудов XXXIII Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и спец. / Под общ. ред. В.И. Жулева. Рязань: ИП Коняхин А.В. (Book Jet). 2020. С. 48–51.
4. Марр Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов. М.: Радио и связь. 1987. 400 c.
5. Форсайт Д., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход. М.: Вильямс. 2004. 928 с.
6. Визильтер Ю.В., Желтов С.Ю., Князь В.А., Ходарев А.Н., Моржин А.В. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW IMAQ Vision. М.: ДМК Пресс. 2007. 464 с.
7. Рейнхард Клетте. Компьютерное зрение. Теория и алгоритмы. М.: ДМК-Пресс. 2019. 506 с.
8. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019617928. Программа регистрации процесса дыхания пациента с использованием веб-камеры и формирования диагностического сигнала виртуальным прибором в среде LabVIEW / С.Г. Гуржин, В.Л. Нгуен. 2019. 
9. Селянкин В.В. Компьютерное зрение. Анализ и обработка изображений: Учеб. пособие. СПб.: Лань. 2019. 
10. Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука. 1984. 221 с.
11. Бокерия Л.А., Бокерия О.Л., Волковская И.В. Вариабельность сердечного ритма: методы измерения, интерпретация, клиническое использование // Анналы аритмологии. 2009. № 4. С. 21–32.
12. Вариабельность сердечного ритма. Стандарты измерения, физиологическая интерпретация и клиническое использование / Группа экспертов Европейской ассоциации кардиологии и Североамериканской ассоциации ритмологии и электрофизиологии // European Heart Journal, Mar. 1996. V. 17. P. 354–381.