О.В. Мельник1, А.В. Алпатов2, М.С. Ашапкина3

1–3 Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина (г. Рязань, Россия)

2,3 МИП ООО "БИОТЕХПРОДАКТС" (г. Рязань, Россия)

Постановка проблемы. Пандемия коронавирусной инфекции – это новый вызов врачам-реабилитологам. Последствия перенесенного заболевания представляют для пациентов не меньшую опасность, чем сама инфекция. Самыми частыми жалобами после COVID-19 являются ухудшение функции дыхания, а также снижение привычной физической активности вследствие повышенной утомляемости и слабости. Реабилитация подобных состояний является очень актуальной задачей. Одной из самых доступных методик восстановления после COVID-19 – комбинация комплексов простых физических и дыхательных упражнений. Однако правильное дыхание зачастую требует основательной тренировки. В идеальном случае необходим внешний контроль частоты пульса, глубины дыхания и правильности выполнения упражнений, чтобы не перегрузить ослабленный организм пациента. Новые вызовы требуют совершенствования инструментов удаленного контроля над реабилитационной активностью.

Цель работы – разработка мобильного приложения, реализующего функцию контроля физических упражнений для постковидной реабилитации, совмещенную с измерением частоты пульса и контролем глубины дыхания в реальном времени без использования дополнительно подключаемого оборудования.

Для реализации предлагается совместить метод измерения ритма сердечного пульса при использовании видеокамеры с ранее реализованным алгоритмом.

Результаты. В ходе работы над проектом «НЕФИТНЕС» команда разработала и успешно внедрила несколько мобильных приложений, которые содержат комплексы упражнений, рекомендованных при патологиях коленного сустава и позвоночника. Алгоритм, реализованный в созданном программном обеспечении, использует датчики движения смартфона для контроля качественных и количественных характеристик выполняемых упражнений. В рамках проводимой авторами работы разработана концепция дистанционной физической реабилитации с обратной связью в реальном времени, позволяющей корректировать направление и амплитуду движений в процессе выполнения упражнений и использовать пульс как показатель уровня физический нагрузки.

Практическая значимость. Для проведения тестовых испытаний на основе существующего приложения «НЕФИТНЕС» был создан полнофункциональный прототип, включающий комплекс лечебной физкультуры для пациентов с лёгким течением коронавирусной инфекции для позднего периода. Данный комплекс состоит из дыхательных и физических упражнений. Испытания прототипа проходили на базе Научно-исследовательского института неотложной детской хирургии и травматологии в рамках совместной работы по проекту «Цифровая реабилитация». На данный момент в институте идет работа по разработке комплексных методов по оказанию реабилитационной помощи детям с COVID-19. Выпущены соответствующие методические рекомендации по проведению занятий в клинических и домашних условиях.

Мельник О.В., Алпатов А.В., Ашапкина М.С. Разработка мобильного приложения для постковидной физической реабилитации с контролем двигательной активности, ритма сердца и глубины дыхания // Биомедицинская радиоэлектроника. 2022. T. 25. № 4. С. 46-53. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202204-06

1. Ashapkina M.S., Alpatov A.V., Sablina V.A., Kolpakov A.V. Metric for Exercise Recognition for Telemedicine Systems // Proceedings 2019 8th Mediterranean Conference on Embedded Computing. MECO 2019 – Budva. 2019. P. 668–671.
2. World Health Organization (WHO), Living guidance for clinical management of COVID-19. [accessed 2021 November 23]. Available from: https://www.who.int/publications/i/item/WHO-2019-nCoV-clinical-2021-2 [updated 2022 March7]
3. Agostini F., Mangone M., et al. Rehabilitation setting during and after Covid-19: An overview on recommendations // J. Rehabil. Med. 2021. 53:jrm00141. P. 1–10.
4. Northwick Park Hospital Physiotherapy Department. Post Covid-19 physiotherapy advice and exercise programme. [accessed 2020 May]. Available from:  https://enderley.nhs.uk/wp-content/uploads/2020/04/Covid-booklet-post-discharge-hospital-FINAL.pdf [updated 2022 Feb 8]
5. Patent WO2020/209743, 15.10.2020. Method for Rehabilitating and Restoring Physical Activity under Audiovisual Self-Control / M.S. Ashapkina, A.V. Alpatov // International Application Number PCT/RU2019/000229. 10.04.2019. Application Number: A61B 5/11 (2006.01)
6. Wang C., Pun T., Chanel G. A Comparative Survey of Methods for Remote Heart Rate Detection From Frontal Face Videos // Front. Bioeng. Biotechnol. 2018. V. 6. P. 33.
7. Allado E., Poussel M., Moussu A. et al. Innovative measurement of routine physiological variables (heart rate, respiratory rate and oxygen saturation) using a remote photoplethysmography imaging system: a prospective comparative trial protocol // BMJ Open. 2021. V. 11. № 8. P. 047896.
8. Kempfle J., Laerhoven K. Breathing In-Depth: A Parametrization Study on RGB-D Respiration Extraction Methods // Frontiers Computer. Science. 2021. V. 3. P. 757277.
9. Yasuma F., Hayano J-I. Respiratory sinus arrhythmia: why does the heartbeat synchronize with respiratory rhythm? // Chest. 2004. V. 125(2). P. 683–690.
10. Алпатов А.В., Ашапкина М.С., Валиуллина С.А., Новосёлова И.Н. Дистанционная физическая реабилитация в позднем периоде для подростков после травм позвоночника на основе смартфона // Биомедицинская радиоэлектроника. 2020. Т. 23.
    № 3. С. 75–84.