Глава I. Аналитический обзор

ВВЕДЕНИЕ

Здоровье человека всегда волновало человечество и в наши дни оно все больше приобретает огромный смысл. Под здоровьем подразумевается качество жизни человека, характеризующееся идеальным приспособлением к влиянию на организм среды обитания, способности с возрастом к деторождению и адекватностью психического развития, обеспечением нормальной работы органов и систем, в отсутствии нарушения структуры духовного и физического благополучия человека при его активной физической и трудовой деятельности. Одним из диагностических инструментов современной медицины является пульсовая диагностика. Пульсовая диагностика известна медицине с древнейших времен, современная пульсовая диагностика основана на получении данных о пульсе измерением электрических (элетрокардиография) и неэлектрических (пульсоксиметрия) параметров тела человека. Данные полученные методом пульсовой диагностики используются в различных областях медицины. В данной работе рассматривается применение данных о пульсе спортсмена в спортивной и общей медицине.

В настоящее время, несмотря на популяризацию здорового образа жизни, немногие люди по настоящему следят за своим здоровьем, активны физически. Профессиональные же спортсмены и спортсмены любители заинтересованы в эффективности тренировочного процесса. На помощь в решении обеих проблем (контроль за физической активностью, эффективностью тренировок) приходит спортивная медицина и спортивная электроника.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка и внедрение программного обеспечения медицинской информационной системы мониторинга и диагностики состояния физического здоровья спортсмена. В работе рассматриваются вопросы автоматического сбора и анализа данных о тренировках, разрабатывается программное обеспечение для биомедицинской системы мониторинга состояния человека.

Актуальность темы дипломной работы объясняется тем, что современная биомедицинская техника выходит за рамки профессиональных медицинских учреждений и находит применение в различных областях жизни, где необходимо получать информацию о здоровье человека. Самой крупной областью для подобного применения биомедицинской техники является спорт, в особенности виды, связанные с бегом, продолжительными физическими нагрузками. Информация о состоянии организма во время тренировки позволяет оценить эффективность физической активности, что очень важно как для профессиональных спортсменов, так и для начинающих (начинающим спортсменам и их тренерам данная информация поможет определить режим тренировок).

 

Обзор аппаратного и программного обеспечения для измерения ЧСС

Измерение пульса на основе сфигмографии

Способ сфигмографии реализует регистрацию артериального пульса по деформации стенки сосуда артерии. Зарегистрированная кривая аналогична кривой плетизмографии. Обычно регистрацию пульса проводят в местах, где артерии подходят близко к поверхности кожи. Биение стенки артерии очень мало, поэтому для усиления сигнала пережимают артерии до уровня, когда она еще пропускает кровоток, но создает препятствие ударной волне крови. В этом случае возникают сильные пульсации, которые фиксируются механическими средствами. [16]

Рис.4. Принцип действия сфигмографа

 

В рамках данной работы автору доступен носимый пульсометр GarminForerunner 110, отметим, что именно носимые пульсометры являются самым массовым вариантом устройств для измерения ЧСС (а в спортивном применении единственным). Соответственно при разработке ориентируем именно на данный сегмент устройств как на основной источник данных.

Глава II. Современные устройства для измерения ЧСС

Передача данных ЧСС

Использованное оборудование

В ходе работы нами был использован пульсометр Forerunner 110 компании Garmin. Устройство GarminForerunner 110 использует GPS-приемник для точной записи пройденного расстояния, времени, темпа и скорости на заданном отрезке. Данные каждого забега хранятся в памяти устройства. Устройство Forerunner 110 включает датчик частоты пульса (монитор сердечного ритма), с помощью которого можно наблюдать за количеством сокращения сердечной мышцы в минуту. Кроме того, на основе данных частоты пульса прибор обеспечивает точный расчет количества сожженных калорий. Отслеживать свои данные также можно с помощью GarminConnect – веб-сайта с бесплатными инструментами для анализа результатов и обмена информацией.

Каким образом информация с пульсометра поступает в часы? Передача данных происходит посредством радиоканала, формат данных – пакетный, цифровой. Таким образом, данные о ЧСС передаются в часы, где и хранятся (в памяти самого пульсометра). Монитор работает аналогично другим аппаратам для определения сердечного ритма – фотоэлектрический преобразователь превращает пульсовые колебания в электрические импульсы. Частота пульса - величина, отражающая число колебаний стенок артерии за единицу времени.

«Радиоканал - канал связи, в котором передача информации осуществляется с помощью радиоволн. Включает среду распространения радиоволн и устройства преобразования электрических сигналов в электромагнитное излучение (радиопередающее устройство) и электромагнитное излучение в электрические сигналы (радиоприёмное устройство). Технические характеристики радиоканала зависят от его функционального назначения и вида передаваемых сигналов: обслуживаемая зона, дальность передачи определяют применяемые частоты, вид антенн, мощность передатчика и чувствительность приёмника; вид сигналов (телефония или телеграфия, звуковое или телевизионное вещание и т. д.) определяет пропускную способность канала (полоса передаваемых частот, динамический диапазон и линейность амплитудной характеристики канала)»

Принцип работы

Способ передачи данных

Передача данных с пульсометра в ПК осуществляется посредством файловой передачи данных (в зависимости от модели пульсометра). Чтобы осуществлять передачу данных с пульсометра воспользуемся специальным USB – кабелем, разработанным специально для модели данного пульсометра. В нашем случае специальный USB – кабель с одного конца провода имеет датчик – прищепку с 4-мя контактами, с другого конца разъем USB 3.0.

Передача информации между датчиком ЧСС, часами-пульсометром и ПК происходит следующим образом: на передающей стороне (в радиопередатчике датчика ЧСС) формируются высокочастотные колебания (несущий сигнал) определенной частоты. На него накладывается сигнал, который нужно передать (звуки, изображения) - происходит модуляция несущей частоты полезным сигналом. Сформированный таким образом высокочастотный сигнал излучается антенной в пространство в виде радиоволн. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в приемной антенне, он поступает в радиоприёмник. Здесь система фильтров выделяет из множества наведенных в антенне токов от разных передатчиков сигнал с нужной несущей частотой, а детектор выделяет из него модулирующий полезный сигнал. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком вследствие влияния разнообразных помех. Таким образом, в данном случае радиопередатчиком служит кардиомонитор, а радиоприемником – часы.

«USB (от англ. UniversalSerialBus) «универсальная последовательная шина») - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводной кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включениииспользуются для приёма и передачи данных, а два провода - для питания периферийного устройства.Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА, у USB 3.0 — 900 мА)»

Рис.4. Кабель USB 3.0 в разрезе

Рис.5. Схема передачи данных

Хранение данных

В современных пульсометрах формат хранения информации о тренировке (в том числе ЧСС унифицирован), для описания данных используется язык описания данных XML, на нем описаны форматы файлов TCX, FIT, GPX (включают в себя данные о ЧСС, местоположении, скорости движения и т.д.). Компания Garmin разработала собственный формат данных –TrainingCenter XML (TCX). Формат TCXтакже как и GPX является XML описанием и подобен GPX (по набору данных). TCX устанавливает стандарты для хранения ЧСС, темпа бега, количества кругов. Данные с пульсометра приходят в формате.tcx,.gpx,.fit. Разработанное в данной работе ПО разбирает данные файлы и сохраняет результаты в файл собственного формата, так как нам необходимо хранить ФИО спортсмена, параметры его ЧСС и время тренировки (часть информации отсутствует в GPX, поэтому собственный формат файла фактически дополняет данные, информация о местоположении в данном случае является избыточной).

Так как все варианты хранения информации в разрабатываемом и используемом нами ПО опираются на XML – рассмотрим его подробнее. «XML — универсальный, платформонезависимый язык разметки, используемый для представления иерархических данных и унификации формата передаваемой информации. Аббревиатура XML расшифровывается как ExtensibleMarkupLanguage - «расширяемый язык разметки» (англ.).

XML используется в любых приложениях, где необходима структурированная информация - от сложных геоинформационных систем, где обрабатываются гигантские объемы передаваемой информации до относительно простых однопользовательских программ, где XML используется для описания служебной информации. Так как XML является универсальным, то он нашел применение во множестве различных задач связанных с созданием и обработкой структурированной информации.

В сложных информационных системах, где обрабатываются большие информационные потоки, имеющие различную структуру XML - документы выполняют роль универсального формата для обмена информацией между отдельными компонентами системы. В качестве примера приведем современные системы документооборота – где документ (кейс) представляет собой XML описание, содержащее собственно файл данных, данные об авторе документа, данные о движении документа, правках и т.д.

Язык XML позволяет описывать данные произвольного типа, в частности XML используется для представления специализированной информации - математических, физических формул (в некоторых редакторах форм и программах для проведения вычислений), медицинских рецептов (медицинские информационные системы) и т.п.

Информация на страницах сайтов в сети Интернет описывается специализированным языком разметки гипертекста (HTML). В отличие от HTML в XML существует возможность задавать пользовательские теги (а соответственно описывать любую информацию), соответственно XML может служить мощным дополнением к HTML для распространения в сети Интернет "нестандартной" информации.

Существует возможность изменять, передавать на машину клиента и обновлять информацию в XML-документах по частям. Спецификации XLink и Xpointer позволяют ссылаться на отдельные элементы XML документа, c учетом вложенности и значений атрибутов.

XML-документы могут использоваться в качестве промежуточного формата данных в трехзвенных системах (Клиент-Сервер приложений-Сервер баз данных). Как правило схема взаимодействия между серверами приложений и баз данных зависит от конкретной СУБД и диалекта SQL, используемого для доступа к данным. В случае, если результаты запроса будут представлены в некотором универсальном текстовом формате, то звено СУБД, станет "прозрачным" для приложения (на данном факте строятся средства объектно-реляционного маппинга, активно применяемые в современном объектно-ориентированном программировании).

Стилевые таблицы (XSL) позволяют обеспечить независимое от конкретного устройства вывода отображение XML- документов.

XML-документ представляет собой обычный текстовый файл, в котором при помощи специальных маркеров создаются элементы данных, последовательность и вложенность которых определяет структуру документа и его содержание. Преимуществом XML является то, что при относительно простом способе создания и обработки (так как обычный текст может редактироваться любым тестовым процессором и обрабатываться стандартными XML анализаторами), существует возможность описывать структурированную информацию, удобную для дальнейшей программной обработки и относительно просто понимаемую человеком.

XML документ выстраивается по определенным правилам, набор этих правил задается в так называемых XSD схемах. XSD - это язык описания структуры XML документа (XML Schema). Используя XSD - программа, разбирающая XML (XML парсер) может проверить не только правильность синтаксиса XML документа, но и структуру, модель содержания и типы данных (отдельно для каждого тега XML документа). Данный подход позволяет объектно-ориентированным языкам программирования создавать объекты в памяти по XML описанию объекта (теги соответствуют полям класса описывающего объект).

XSD расширяем, кроме того существует возможность подключать готовые словари для описания типовых задач, например для описании SOAP веб-сервисов. В XSD есть встроенные средства документирования, что позволяет создавать самодостаточные документы, не требующие дополнительного описания.

Постановка задачи

Разработать программное обеспечение для медицинской информационной системы мониторинга и диагностики состояния спортсмена.

 

 

3.2. Техническое задание на разработку (проектирование)

Основные сведения

Настоящее техническое задание распространяется на разработку медицинской системы мониторинга и диагностики состояния потенциального спортсмена.

Данная разработка должна обеспечить сбор, обработку, хранение и систематизацию данных. Может применяться в ДОУ, школах, ВУЗах и других учебных учреждениях, где необходима классификация по медицинским показаниям.

Основания для разработки

2.1 Основания для проведения разработки

Приказ, утверждающий темы выпускных квалификационных работ бакалавра.

2.2 Наименование или условное обозначение темы разработки

Система мониторинга и диагностики состояния спортсмена.

Назначение разработки

3.1 Функциональное назначение

Основным назначением разрабатываемой системы является предоставление пользователю возможности автоматизированной платформы для анализа данных.

3.2. Эксплуатационное назначение

В целях анализа физического состояния здоровья человека программа может использоваться в учреждениях, где предусмотрено использование спортивного инвентаря для выполнения физических упражнений, а также предусмотрено наличие спортивных залов, площадок для занятий спортом. Конечными пользователями системы могут быть сотрудники организаций, а именно тренеры, спортивные консультанты, медицинские работники, дежурные врачи, администрация учреждения.

 

 

Требования к программе

4.1. Требования к функциональным характеристикам

4.1.1 Требования к составу выполняемых функций

Система должна обеспечивать следующие функции.

Получение исходных данных:

- сбор данных посредством пульсометра (загрузка файлов);

- ввод данных пользователем;

- чтение данных из XML-файла (или нашего формата).

Выдача результатов:

- выдача результатов в табличной форме;

- выдача результатов в графическом виде;

- формирование отчета по результатам в текстовом формате;

- сохранение результатов анализа.

4.1.2 Требования к организации входных данных

Входные данные программы – показания пульсометра в виде XML файла формата GPX либо другого совместимого формата.

Требования к выходным данным

Выходные данные должны быть представлены в виде графика, а также в виде записей в таблицах базы данных.

4.2 Требования к надежности

4.2.1 Требования к обеспечению надежного (устойчивого) функционирования программы.

Для обеспечения надежного (устойчивого) функционирования программы должен быть выполнен ряд организационно-технических мероприятий:

- бесперебойным питанием персонального компьютера, на котором запущена программа;

- обеспечением защиты от компьютерных вирусов (ГОСТ 51188-98);

- обучением пользователя программы работе с визуальным интерфейсом.

4.1.3 Время восстановления после отказа

- в случае отказа вызванного сбоем в электропитании, либо не фатальным сбоем операционной системы время восстановления, не должно превышать времени перезагрузки операционной системы и запуск программы, при условии соблюдения условий эксплуатации технических и программных средств;

- в случае отказа, вызванного неисправностью технических средств, фатальным сбоем (крахом) операционной системы, время восстановления не должно превышать времени, устранения неисправностей технических средств и восстановления программных средств;

- восстановление данных обеспечивается выполнением операций резервного копирования (обеспечивается пользователем программы).

4.1.4 Отказы из-за некорректных действий оператора

Интерфейс программы должен быть максимально упрощен, чтобы не допустить некорректных действий со стороны оператора. Также рекомендуется запуск программы под учетной записью операционной системы, не имеющей административных привилегий.

4.3 Условия эксплуатации

4.3.1 Требования к численности персонала

Для обслуживания рабочего места где эксплуатируется программа необходим системный администратор, для непосредственной работы – оператор (пользователь).

Системный администратор выполняет следующие задачи:

- поддержание работоспособности технических средств;

- установка (инсталляции) и поддержание работоспособности системных программных средств (операционной системы), а также других системных программных компонентов (библиотек) необходимых для запуска программы.

 

 

4.4 Требования к составу и параметрам технических средств

4.4.1 Требования к информационным структурам и внутренним подразделениям

Необходим персональный компьютер с установленным программными средствами (операционная система Windows XP/7/8).

4.4.1 Требования к исходным кодам и языкам программирования

Исходный код проектируемой системы должен быть разработан в среде разработки LabVIEW 2013.

4.4.2 Требования к программным средствам, используемым программой

Необходима установка пакета поддержки запуска программ на LabVIEWверсии не ниже 2013г. (LabVIEWRun-TimeEngine 2013 - (32-bit)). Поддерживаются все основные операционные системы.

4.7 Специальные требования

Взаимодействие с пользователем (оператором) должно быть обеспечено посредством графического пользовательского интерфейса. Просмотр необходимой информации должен быть удобным и быстрым.

4.7.1 Требования к графическому интерфейсу

Графический интерфейс пользователя должен быть организован в виде пошаговой смены элементов (панелей), должен содержать только стандартные элементы управления.

Требования к программной документации

5.1 Предварительный состав программной документации

- техническое задание;

- описание программы;

- руководство пользователя;

 

 

Стадии и этапы разработки

6.1 Стадии разработки

Разработка проводится в три стадии:

- разработка технического задания;

- проектирование программного обеспечение (написание исходных кодов);

- внедрение.

6.2 Этапы разработки

Техническое задание должно быть проработано, согласовано и утверждено до начала разработки.

Стадия проектирования программного обеспечение представляет собой следующие этапы работ:

- разработка программной документации;

- разработка программы;

- тестирование программы.

Этапы стадии внедрения:

- подготовка программы к внедрению (создание инсталляционных пакетов);

- передача инсталляционного пакета программы администратору.

6.3 Содержание работ по этапам

Разработку технического задания можно разбить на следующие этапы:

- постановка задачи;

- определение и уточнение требований к техническим средствам;

- определение требований к программе;

- определение стадий, этапов и сроков разработки программы и документации;

- выбор языков программирования и средств разработки;

- утверждение и согласование технического задания.

Этап разработки включает в себя разработку и тестирование исходных кодов программы.

Этап разработки программной документации включает в себя разработку программных документов в соответствии с п. 5.1 «Предварительный состав программной документации» технического задания.

Тестирование программы должны включает в себя следующие виды работ:

- разработка исходных кодов программы, выбор методики тестирования;

- проведение тестирования программы;

- корректировка программы и программной документации по результатам тестирования.

Этап подготовки и передачи программы заключается в формировании инсталляционного пакета – набора программных средств и исполняемых файлов программы, необходимых для запуска на компьютере конечного пользователя.

 

Порядок контроля и приемки

Тестирование является способом контроля качества программы. Тестирование разрабатываемой программы заключается в подаче различных XML файлов с результатами тренировок и анализ результатов их обработки, тестирование проводится вручную.
После успешного тестирования инсталляционный пакет программы передается заказчику на физическом носителе.

 

 

Формат хранения данных

В Интернете пользователи обмениваются разнообразной информацией. Эффективным приложениям требуется время на анализ типов информации, которой одни пользователи, вероятнее всего, будут обмениваться с другими, и на упаковку этой информации, что позволяет правильно ее обработать в принимающей программе. Но есть некоторые случаи, когда наличие более специализированного типа данных позволяет лучше взаимодействовать с пользователем. Для таких ситуаций приложение может обеспечивать поддержку собственных форматов.

Существуют различные виды пульсометров. Каждый из них хранит информацию о тренировке по-своему. Поэтому было решено разработать собственный формат файла для простоты извлечения информации. Был реализован собственный формат XML файла. В XML будут храниться данные с описанием нормативной информации (за норму примем интервал ЧСС, в рамках которого наибольшее время проходила тренировка (интервалы будут различаться в зависимости от возраста)).

Пример «Собственного формата XML для хранения информации о тренировке»:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>

<medical_data>

<!—Блок_с_информацией_о_пациенте —>

<patient_info>

<name>Иван</name>

<second_name>Иванович</second_name>

<surname>Иванов</surname>

<birthday_date>01.08.1990</birthday_date>

</patient_info>

<training_type>Силовая</training_type><!—тип_тренировки —>

<training_time start="2015-03-31 14:55:00" end="2015-03-31 15:55:00" />

<!—Блок_с_информацией_о_значениях_ЧСС —>

<pulse_items>

<pulse_item time="2015-03-31 14:55:00" value="120"/>

<pulse_item time="2015-03-31 14:55:30" value="122"/>

<pulse_item time="2015-03-31 14:56:00" value="123"/>

</pulse_items>

</medical_data>

Выбор среды разработки

NI LabVIEW – графическая среда программирования для быстрого создания комплексных приложений в задачах измерения, тестирования, управления, автоматизации научного эксперимента и образования. LabVIEW позволяет применять графические методы разработки для задач автоматизации, измерения и управления, в задачах получения данных с оборудования, задачах анализа данных. LabVIEW содержит множество библиотек функций, применимых к различным задачам. Среда LabVIEW является наилучшим средством создания приложений, благодаря наглядному блок-схемному подходу и функциональности полноценного языка программирования.[1]

Преимущества языка LabVIEW:

1. Интеграция программ на LabVIEW с другими языками (например C++);

2. Интуитивно понятные средства графического программирования;

3. Средства отладки программ, с подсветкой графических блоков;

4. Возможность интеграции с различным оборудованием (наличие соответствующих библиотек);

5. Наличие большого количества примеров программ;

6. Наличие библиотеки разработки для устройств, работающих в режиме реального времени

Оборудование NI

NationalInstruments является лидером в области автоматизированных систем сбора и обработки данных. Спектр выпускаемого NI оборудования очень широк и включает в себя устройства для сбора данных в настольном, портативном, промышленном и встраиваемом исполнении. Используя драйверы NI-DAQmx, можно подключить более 200 устройств сбора данных с различными интерфейсами и конструктивными исполнениями (форм-факторами), включая USB, PCI, PCI Express, PXI, PXI Express, Ethernet и беспроводную связь. [1,2]

Интерфейс

Программа разработанная в LabVIEW называется «виртуальным прибором».

Передняя панель пользовательского интерфейса дает возможность интерактивного управления программной системой. Для описания функционирования системы (кода программы) строится блок-диаграмма. Существует возможность объединять блоки графического кода в подпрограммы (субприборы), что является удобным при проектировании сложного программного обеспечения.[1,2]

Передняя панель виртуального прибора содержит элементы пользовательского интерфейса - кнопки, переключатели, регуляторы, экраны и т. п.

Разработка передней панели виртуального прибора в LabVIEW сводится к размещению графических элементов интерфейса. LabVIEW предоставляются различные индикаторы и управляющие элементы, разработчику необходимо выбрать их из меню и расставить на панели. Существует возможность смены цвета, размера, метки каждого элемента, типа данных и диапазона значений.[1,2]

Работа с базами данных

Для работы с базами данных в LabVIEW предусмотрена библиотека DatabaseConnectivityToolset, она включает как высокоуровневые функции для выполнения наиболее распространенных действий с базами данных, так дополнительные функции для специфичных заданий. Основными инструментами DatabaseConnectivity являются полная поддержка SQL, возможность подключения к локальным и удаленным базам данных, взаимодействие с различными СУБД при помощи MicrosoftADO; [1]

Подробнее описано в пункте 3.7. – хранение результатов исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе работы были выполнены следующие этапы проектирования:

· проведен анализ устройств для снятия ЧСС во время тренировки

· проведен анализ способов хранения данных о ЧСС

· разработано программное обеспечение для анализа данных о ЧСС, включающее в себя:
- графический модуль анализа

- базу данных для хранения результатов

 

Результатом работы является программное обеспечение МИС предназначенное для контроля состояния спортсмена во время тренировки. Данная МИС внедрена в учреждении Новосибирского училища (колледжа) Олимпийского резерва и активно используется при анализе результатов тренировок спортсменов легкоатлетического направления.

 

Список литературы

1. LabVIEW для всех / Джеффри Тревис: Пер. с англ. Клушин Н. А. ~ М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. - 544 с.

Л.Л. Артамонова, проф. О.П. Панфилов /СПОРТИВНАЯ МЕДИЦИНА/ Учебно-методическое пособие для ВУЗов М: Владос-пресс 2010. – 10с.

11. Основные принципы дозирования и контроля физических нагрузок во время занятий физической культурой, В. Н. Попцов http://www.medlinks.ru/article.php?sid=15829

12. Панасюк Т.В. Антропологический мониторинг как средство спортивного прогноза и совершенствования многолетнего тренировочного процесса у юных спортсменов // Юбилейный сборник трудов ученых РГАФК, посвященный 80-летию академии. - М., 1998.-Т. 2.-С.136-140.

Холодов Ж.К., Кузнецов B.C. Теория и методика физического воспитания и спорта: Учеб.пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр “Академия”, 2000. - 480 с.

18. Частота сердечных сокращений норма. Кардио упражнения.
Частота сердечных сокращений. ЧСС. Пульс. В тренажёрном зале. Аэробные нагрузки. Жиросжигающая тренировка. [Электронный ресурс]. – Режим доступа www.trenergold.ru/nachin/serdce.htm - (Дата обращения: 04.04.2015).

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Блок-диаграмма разбора XML из подприбораparseFormatXML – разбор данных из XML «Собственного формата»

 

 

Приложение 2

Фрагмент блок-диаграммы основного прибора. Вывод на экран графика изменения ЧСС во время тренировки

 

 

Приложение 3

Фрагмент блок-диаграммы основного прибора. Вывод информации о спортсмене и тренировке.

В данном фрагменте приведено определение типа файла (подан ли GPX файл на вход или нет) и его передача в подприбор для дальнейшего анализа.

 

 

Приложение 4

Фрагмент блок-диаграммы основного прибора. Вывод информации о спортсмене и тренировке (в случае, когда XML файл содержит информацию о спортсмене (ФИО, дата рождения и т.д.)).

 

Приложение 5

Блок-диаграмма виртуального прибора для работы с GPX файлами.

С разбором блока тега <gpxtpx:hr> возникли некоторые сложности, поэтому применен строковый разбор.

Приложение 6

Фрагмент блок-диаграммы подприбора «parseNormatives» - разбор файла, хранящего пульсовые зоны для данного вида тренировок.

 

 

Приложение 7

Фрагмент блок-диаграммыосновного виртуального прибора программы. Вывод графика интенсивности тренировки (график ЧСС совместно с пульсовыми зонами) – данные о пульсовых зонах получаем из подприбора «parseNormatives»

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Здоровье человека всегда волновало человечество и в наши дни оно все больше приобретает огромный смысл. Под здоровьем подразумевается качество жизни человека, характеризующееся идеальным приспособлением к влиянию на организм среды обитания, способности с возрастом к деторождению и адекватностью психического развития, обеспечением нормальной работы органов и систем, в отсутствии нарушения структуры духовного и физического благополучия человека при его активной физической и трудовой деятельности. Одним из диагностических инструментов современной медицины является пульсовая диагностика. Пульсовая диагностика известна медицине с древнейших времен, современная пульсовая диагностика основана на получении данных о пульсе измерением электрических (элетрокардиография) и неэлектрических (пульсоксиметрия) параметров тела человека. Данные полученные методом пульсовой диагностики используются в различных областях медицины. В данной работе рассматривается применение данных о пульсе спортсмена в спортивной и общей медицине.

В настоящее время, несмотря на популяризацию здорового образа жизни, немногие люди по настоящему следят за своим здоровьем, активны физически. Профессиональные же спортсмены и спортсмены любители заинтересованы в эффективности тренировочного процесса. На помощь в решении обеих проблем (контроль за физической активностью, эффективностью тренировок) приходит спортивная медицина и спортивная электроника.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка и внедрение программного обеспечения медицинской информационной системы мониторинга и диагностики состояния физического здоровья спортсмена. В работе рассматриваются вопросы автоматического сбора и анализа данных о тренировках, разрабатывается программное обеспечение для биомедицинской системы мониторинга состояния человека.

Актуальность темы дипломной работы объясняется тем, что современная биомедицинская техника выходит за рамки профессиональных медицинских учреждений и находит применение в различных областях жизни, где необходимо получать информацию о здоровье человека. Самой крупной областью для подобного применения биомедицинской техники является спорт, в особенности виды, связанные с бегом, продолжительными физическими нагрузками. Информация о состоянии организма во время тренировки позволяет оценить эффективность физической активности, что очень важно как для профессиональных спортсменов, так и для начинающих (начинающим спортсменам и их тренерам данная информация поможет определить режим тренировок).

 

Глава I. Аналитический обзор

С развитием современной спортивной индустрии предрасположенность к спорту можно определить различными способами.Обычно выделяютчетыре основных метода, которые существуют и активно используются на практике.

Ниже приводится четыре метода, которые были выбраны в качестве основных методик при выявлении потенциального спортсмена.

· Антропологические мерки

· Функциональные пробы

· Тесты ДНК на предрасположенность

· Метод мониторинга и диагностики с помощью МИС

Метод мониторинга и диагностики с помощью МИС выбран в качестве основной методики, на которой основана выпускная квалификационная работа. Метод позволяет быстро и безболезненно определить предрасположенность человека к спорту.

В своей статье «Антропологический мониторинг как средство спортивного прогноза и совершенствования многолетнего тренировочного процесса у юных спортсменов» Т. В. Панасюк поясняет: «В легкой атлетике исследовалась годовая динамика полового созревания, состава массы тела и спортивных достижений у бегуний на короткие дистанции в возрасте 14-16 лет. Девушки со стабильным составом массы тела или приростом мышечного компонента за счет уменьшения жирового, существенно улучшили результаты в беге на 100 м. Если же увеличивался четвертый компонент массы - "остаток", отражающий массу внутренностей, то спортивные результаты не изменялись или ухудшались. Прирост "остатка" можно отнести за счет развития половой системы, так как он сопровождался заметным усилением вторичных половых признаков. В беге с барьерами, где требования к скоростно-силовым качествам больше, влияние возрастной перестройки состава массы тела на спортивные результаты сильнее, чем в "гладком" спринте. Таким образом, не только быстрый рост, как было сказано выше, но и морфологическая дифференцировка влияет на развитие двигательных качеств.

В тех видах спорта, где биомеханика движений предъявляет жесткие требования к телосложению (морфологической модели), для верной оценки перспективности спортсмена необходимы точные знания о времени формирования этих показателей».[12]

Из всего вышесказанного Т. В. Панасюк можно сделать несколько выводов, для чего именно нужен антропологический мониторинг. Во-первых, мониторинг позволит правильно дозировать физические нагрузки в период бурного роста организма. Во-вторых, мониторинг в течение года поможет спрогнозировать либо прирост, либо снижение спортивных достижений. В-третьих, на основе мониторинга прошлых лет, выбрать наиболее подходящее время для оценки перспективности спортсмена. В-четвертых, учитывая возраст человека,