Использование компьютерной визуализации в анализе кривых дыхания
https://doi.org/10.29001/2073-8552-2020-35-4-57-64.
Аннотация
Цель исследования: изучить особенности дыхательного процесса на основе анализа кривых дыхания у больных с различными формами бронхиальной астмы с помощью методов компьютерной визуализации.
Материал и методы. Экспериментальные данные представляли собой кривые дыхания у пациентов с различными типами бронхиальной астмы и у группы условно здоровых людей, зарегистрированных с помощью прибора MONITOR. На этапе цифровой обработки для выявления характерных особенностей кривых дыхания в каждой группе был использован оригинальный алгоритм спектрально-временного анализа.
Результаты. Проанализированы кривые дыхания и получены типичные графические образы для группы условно здоровых лиц и четырех групп пациентов с различными видами бронхиальной астмы (в соответствии с классификацией Е.В. Немерова).
Заключение. После проведения спектрально-временного анализа удалось получить характерные «единичные» графические образы кривой дыхания пациентов с различными формами бронхиальной астмы. Полученные графические образы могут быть использованы в качестве дополнительного диагностического критерия. Предложенный авторами алгоритм может быть также применен при анализе любых других биосигналов.
При поддержке: исследование выполнено при частичной финансовой поддержке РФФИ в рамках выполнения научных проектов № 19-37-90005, № 18-07-00543.
Об авторах
О. Г. Берестнева
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
Берестнева Ольга Григорьевна, д-р техн. наук, профессор, отделение информационных технологий, Инженерная школа информационных технологий и робототехники
634050, Томск, пр. Ленина, 30
И. А. Осадчая
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
Осадчая Ирина Анатольевна, аспирант, отделение информационных технологий, Инженерная школа информационных технологий и робототехники
634050, Томск, пр. Ленина, 30
И. А. Лызин
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
Лызин Иван Александрович, аспирант, отделение информационных технологий, Инженерная школа информационных технологий и робототехники
634050, Томск, пр. Ленина, 30
Список литературы
1. Немеров Е.В., Языков К.Г., Берестнева О.Г., Жаркова О.С. Анализ темпоральных событий у больных бронхиальной астмой. Информационные и математические технологии в науке и управлении: Труды XX Байкальской Всероссийской конференции и Школы-семинара научной молодежи, Иркутск, 30.06–7.07.2015. Иркутск: ИСЭМ СО РАН; 2015:241–246.
2. Величко О.Н., Карпенко С.А., Пащенко А.А., Попов А.В. Метод обработки реограммы легкого с использованием вейвлет-технологии. Вестник НТУ «ХПИ». Серия «Информатика и моделирование». 2008;(24):11–18.
3. Красников Г.В., Ефимова Д.Ю., Тюрина М.Й., Коняева Т.Н., Красникова И.В., Пискунова Г.М. Контроль дыхания как фактор модуляции колебаний микроциркуляторного кровотока кожи человека. Известия ТулГУ. Естественные науки. 2016;(1):115–123.
4. Jubran A., Grant B.J.B., Tobin M.J. Effect of hyperoxic hypercapnia on variational activity of breathing. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997;156(4):1129–1139. DOI: 10.1164/ajrccm.156.4.97-01080.
5. Seely A.J.E., Macklem P.T. Complex systems and the technology of variability analysis. Crit. Care. 2004;8(6):R367–R384. DOI: 10.1186/cc2948.
6. Pincus S.M. Approximate entropy as a measure of system complexity. PNАS. 1991;88(6):2297–2301. DOI: 10.1073/pnas.88.6.2297.
7. Zhang J., Small M. Complex network from pseudoperiodic time series: Topology versus dynamics. Phys. Rev. Let. 2006;96(32):238701. DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.238701.
8. Lacasa L., Luque B., Ballesteros F., Luque J., Nuno J.C. From time series to complex networks: The visibility graph. Proc. Natl. Acad. Sci. 2008;105(13):4972–4975.
9. Islam M.A., Bandyopadhyaya I., Bhattacharyya P., Saha G. Multichannel lung sound analysis for asthma detection. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2018;159:111–123. DOI: 10.1016/j.cmpb.2018.03.002.
10. Берестнева О.Г., Жаркова О.С., Немеров Е.В., Языков К.Г., Фокин В.А. Система поддержки научных исследования психогенных форм бронхиальной астмы. Труды Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении». Ч. III. Иркутск: ИСЭМ СО РАН; 2014.
11. Карпенко П.В., Берестнева О.Г., Степанов Д.Ю. Компьютерный анализ спирограммы у больных бронхиальной астмой. Информационные технологии в науке, управлении, социальной сфере и медицине: Сборник научных трудов Международной конференции. Ч. I. Томск: Изд-во ТПУ; 2014:211–220.
12. Берестнева О.Г., Шаропин К.А., Абдулкина Н.Г., Степаненко Н.П., Юмашева А.Л., Жаркова О.С. и др. Математические методы и информационные технологии в задачах оценки состояния биосистем. Томск: Изд-во ТПУ; 2015:200.
13. Осадчая И.А., Берестнева О.Г., Немеров Е.В. Анализ многомерных медицинских данных с помощью пиктографиков «лица Чернова». Бюллетень сибирской медицины. 2014;13(4):89–93. DOI: 10.20538/1682-0363-2014-4-89-93.
14. Берестнева О.Г., Осадчая И.А., Немеров Е.В. Методы исследования структуры медицинских данных. Вестник науки Сибири. Серия 10. Медицинские технологии. 2012;1(2):333–338.
15. Osadchaya I.A., Berestneva O.G., Volovodenko V.A., Marukhina O.V. Multidimensional data visualization methods based on generalized graphic images. Communications in Computer and Information Science. 2014;466:568–575.
16. Осадчая И.А., Прокопьев Р.О. Технологии визуализации в задачах оценки функционального состояния. Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». 2014;4(2).
17. Берестнева О.Г., Осадчая Н.А., Бурцева А.Л. Методы анализа и визуализации многомерных данных. Томск: Изд-во Томского политехнического университета; 2014:98.
18. Воловоденко В.А., Берестнева О.Г., Немеров Е.В., Осадчая И.В. Применение методов визуализации при исследовании структуры экспериментальных многомерных данных. Известия Томского политехнического университета. 2012;320(5):125–130.
19. Kinash N.A., Trufanov A.I., Tikhomirov A.A., Berestneva O.G., Fisochenko O.N. Network vulner ability in two-phase evolution. 2016 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2016 – Proceedings. Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.; 2016.
20. Devjtykh D., Gerget O., Berestneva O.G. Sleep аpnea detection on dynamic neural networks. Communications in Computer and Information Science. Volgograd: Springer Verlag; 2014:556–567.
21. Вилунас Ю. Рыдающее дыхание излечивает бронхиальную астму и другие заболевания органов дыхания. СПб.: Питер; 2013:224.
22. Карпенко П.В., Немеров Е.В. Исследование ритма дыхания у больных бронхиальной астмой во время ночного сна. Материалы VI Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум». URL: http://www.scienceforum.ru/2014/482/2949.
23. Зулкарнеев Р.Х. Кардиореспираторная вариабельность при заболеваниях органов дыхания: дис. … д-ра мед. наук. М.; 2007:312.
Рецензия
Для цитирования:
Берестнева О.Г., Осадчая И.А., Лызин И.А. Использование компьютерной визуализации в анализе кривых дыхания. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2020;35(4):57-64. https://doi.org/10.29001/2073-8552-2020-35-4-57-64.
For citation:
Berestneva O.G., Osadchaya I.A., Lyzin I.A. Computer visualization in breathing curve analysis. Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2020;35(4):57-64. (In Russ.) https://doi.org/10.29001/2073-8552-2020-35-4-57-64.
Просмотров:
424
.png)
Послать статью по эл. почте 