vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2023-68-2-149-155vestift-799Research ArticleРАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕRADIOELECTRONICS, INSTRUMENT-MAKINGАппаратно-программный комплекс для исследования объемных параметров дыханияHardware-software complex for studying of breathing volume parametershttps://orcid.org/0000-0003-2664-7075РевинскаяИ. И.RevinskayaI. I.

Ревинская Инна Ивановна – аспирант кафедры электронной техники и технологий

ул. П. Бровки, 6, 220013, Минск, Республика Беларусь

Ina I. Revinskaya – Graduate Student of the Department of Electronic Technology and Engineering

6, P. Brovka Str., 220013, Minsk, Republic of Belarus

inna_revinskaya@bsuir.byhttps://orcid.org/0000-0002-2329-9063КамлачП. В.KamlachP. V.

Камлач Павел Викторович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры электронной техники и технологии

ул. П. Бровки, 6, 220013, Минск, Республика Беларусь

Pavel V. Kamlach – Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Electronic Engineering and Technology

6, P. Brovka Str., 220013, Minsk, Republic of Belarus

kamlachpv@bsuir.byhttps://orcid.org/0000-0002-8218-6544ЛещевичЕ. И.LiashchevichYu. I.

Лещевич Евгений Игоревич – аспирант кафедры электронной техники и технологий

ул. П. Бровки, 6, 220013, Минск, Республика Беларусь

Yauhen I. Liashchevich – Graduate Student of the Department of Electronic Technology and Engineering

6, P. Brovka Str., 220013, Minsk, Republic of Belarus

e.leshchevich@bsuir.byБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics202309072023682149155Copyright © Ревинская И.И., Камлач П.В., Лещевич Е.И., 20232023Ревинская И.И., Камлач П.В., Лещевич Е.И.Revinskaya I.I., Kamlach P.V., Liashchevich Y.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/799

Приводится описание разработанного аппаратно-программного комплекса для исследования объемных параметров дыхания. Для определения указанных параметров дыхания (жизненной емкости легких и дыхательного объема) предлагается способ регистрации движения грудной и брюшной стенок по изменению габаритных размеров грудной клетки и живота с ранжированием по анатомическим особенностям человека. Разработана методика исследования объемных параметров дыхания, основанная на методе видеосъемки движения грудной клетки и брюшной стенки человека. Предложенная методика была использована при оценке объемных параметров дыхания среди мужчин в возрасте 20–22 лет. Индекс массы тела (ИМТ) варьировался от 18,2 до 30,1 кг/м2. С помощью аппаратно-программного комплекса проведены исследования объемных параметров дыхания совместно с предложенным способом регистрации биомеханики дыхания, сделаны выводы о взаимосвязи объемных параметров дыхания и значений отклонений габаритных размеров грудной клетки и живота во время дыхания. Проведен корреляционно-регрессионный анализ объемов вдыхаемого/выдыхаемого воздуха и значений отклонений габаритных размеров грудной клетки и живота. Полученные результаты свидетельствуют о сильной взаимосвязи объемных параметров дыхания и значений отклонений габаритных размеров грудной клетки и живота.

In this paper, a developed hardware-software complex for studying volume parameters of breathing is considered. To estimate the volumetric parameters of breathing, a method for registering the movement of the chest and abdominal walls by changing the overall dimensions of the chest and abdomen with ranking according to the anatomical features of a person is proposed. A technique for researching the volumetric parameters of breathing based on the method of video recording of the movements of the chest and abdominal wall of a person was developed. The proposed method was used to estimate volume parameters of breathing among men aged 20–22 years. BMI (body mass index) ranged from 18.2 to 30.1 kg/m². The research of volumetric parameters of respiration was carried out using the hardware-software complex and the proposed technique for registering the biomechanics of breathing. Conclusions about the relation between volumetric parameters of breathing and the values of changes in the overall dimensions of the chest and abdomen during respiration were drawn. A correlation-regression analysis of the volumes of inhaled/exhaled air and the values of deviations of the overall dimensions of the chest and abdomen was carried out. The results obtained indicate a strong relation between volumetric parameters of breathing and the values of deviations in the overall dimensions of the chest and abdomen.

биомеханикадыханиеCOVID-19спирометриявидеорегистраторобъем легкихbiomechanicsbreathingCOVID-19spirometryvideocameralung volumesРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований и Министерства образования Республики Беларусь в рамках научных проектов Т22МВ-017 и ГБЦ № 22-3163М § 57.99.00The scientific work was supported by the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research and Ministry of Education of the Republic of Belarus (projects No. Т22МВ-017 and No. 22-3163М § 57.99.00)ReferencesDubrovsky V. I., Fedorova V. N. Biomechanics. Moscow, VLADOS-PRESS, Publ., 2003. 550 p. (in Russian).Dubrovsky V. I., Fedorova V. N. Biomechanics. Moscow, VLADOS-PRESS, Publ., 2003. 550 p. (in Russian).Revinskaya I. I., Kamlach P. V., Madveiko S. I., Kosareva A. A., Bondarik V. M. Application of linear filtering in the evaluation of respiratory parameters. BIG DATA and Advanced Analytics = BIG DATA i analiz vysokogo urovnya: sbornik materialov V Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [BIG DATA and Advanced Analytics = BIG DATA and High-Level Analysis: Collection of Materials of the 5th International Scientific and Practical Conference]. Minsk, 2019, pp. 27–32 (in Russian).Revinskaya I. I., Kamlach P. V., Madveiko S. I., Kosareva A. A., Bondarik V. M. Application of linear filtering in the evaluation of respiratory parameters. BIG DATA and Advanced Analytics = BIG DATA i analiz vysokogo urovnya: sbornik materialov V Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [BIG DATA and Advanced Analytics = BIG DATA and High-Level Analysis: Collection of Materials of the 5th International Scientific and Practical Conference]. Minsk, 2019, pp. 27–32 (in Russian).Davydchenko S. V., Bova A. A. The Study of the Ventilation Function of the Lungs in Clinical Practice. Minsk, Belarusian State Medical University, 2007. 112 p. (in Russian).Davydchenko S. V., Bova A. A. The Study of the Ventilation Function of the Lungs in Clinical Practice. Minsk, Belarusian State Medical University, 2007. 112 p. (in Russian).Chu M., Nguyen T., Pandey V., Zhou Y., Pham H. N., Bar-Yoseph R., Radom-Aizik S. [et al.]. Respiration rate and volume measurements using wearable strain sensors. npj Digital Medicine, 2019, vol. 2, iss. 1, art. ID 8. https://doi.org/10.1038/s41746-019-0083-3Chu M., Nguyen T., Pandey V., Zhou Y., Pham H. N., Bar-Yoseph R., Radom-Aizik S. [et al.]. Respiration rate and volume measurements using wearable strain sensors. npj Digital Medicine, 2019, vol. 2, iss. 1, art. ID 8. https://doi.org/10.1038/s41746-019-0083-3Moeyersons J., Morales J., Seews N., Van Hoof C., Hermeling E., Groenendaal W., Willems R. [et al.]. Artefact Detection in Impedance Pneumography Signals: A Machine Learning Approach. Sensors, 2021, vol. 21, iss. 8, p. 2613. https://doi.org/10.3390/s21082613Moeyersons J., Morales J., Seews N., Van Hoof C., Hermeling E., Groenendaal W., Willems R. [et al.]. Artefact Detection in Impedance Pneumography Signals: A Machine Learning Approach. Sensors, 2021, vol. 21, iss. 8, p. 2613. https://doi.org/10.3390/s21082613Massaroni C., Nicolò A., Lo Presti D., Sacchetti M., Silvestri S., Schena E. Contact-Based Methods for Measuring Respiratory Rate. Sensors, 2019, vol. 19, iss. 4, p. 908. https://doi.org/10.3390/s19040908Massaroni C., Nicolò A., Lo Presti D., Sacchetti M., Silvestri S., Schena E. Contact-Based Methods for Measuring Respiratory Rate. Sensors, 2019, vol. 19, iss. 4, p. 908. https://doi.org/10.3390/s19040908Miller M. R., Hankinson J., Brusasco V., Burgos F., Casaburi R., Coates A., Crapo R. [et.al.]. Standardisation of spirometry. European Respiratory Journal, 2005, vol. 26, p. 319–338. https://doi.org/10.1183/09031936.05.00034805Miller M. R., Hankinson J., Brusasco V., Burgos F., Casaburi R., Coates A., Crapo R. [et.al.]. Standardisation of spirometry. European Respiratory Journal, 2005, vol. 26, p. 319–338. https://doi.org/10.1183/09031936.05.00034805Turinа O. I., Lapteva I. M., Kalechits O. M., Manichev I. A., Shcherbitsky V. G. Organization of Work on the Study of the Functional State of the Lungs Using Spirography and Pneumotachography and the Use of These Methods in Clinical Practice. Minsk, 2002. 81 p. (in Russian).Turinа O. I., Lapteva I. M., Kalechits O. M., Manichev I. A., Shcherbitsky V. G. Organization of Work on the Study of the Functional State of the Lungs Using Spirography and Pneumotachography and the Use of These Methods in Clinical Practice. Minsk, 2002. 81 p. (in Russian).Kharchenko M. A. Correlation Analysis. Voronezh, Publ. House of Voronezh State University, 2008. 31 p. (in Russian).Kharchenko M. A. Correlation Analysis. Voronezh, Publ. House of Voronezh State University, 2008. 31 p. (in Russian).Gusarov V. M. Statistics. Moscow, UNITY-DANA Publ., 2003. 463 p. (in Russian).Gusarov V. M. Statistics. Moscow, UNITY-DANA Publ., 2003. 463 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.