Прибор для диагностики состояния человека в условиях переменной гравитации

1. Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Прибор для диагностики состояния человека в условиях
переменной гравитации
Решетникова Мария,
гр. 5404 Б343
Научный руководитель: Акулов С.А.
Самара 2016

2.

Исследование космоса более 70 лет является одним из
самых важных и мало раскрытых вопросов.
Интерес представляет не только мир за пределами
планеты, но и состояние человека в при изменении
гравитации.
Функциональность человека напрямую зависит от силы
притяжения Земли, поэтому изменение значения этой
силы приводит к определенным изменениям,
отрицательно влияющих на работу организма.
Во время пребывания в космосе у человека снижается
давление, меняется водно-солевой баланс, развивается
остеопороз, нарушается циркуляция крови, происходит
атрофия мышц и т.д.

3.

Одним из основных способов оценки состояния человека в
условиях переменной гравитации является
электрокардиография.
С ее помощью можно оценить ритм сердца, частоту
сердечных сокращений, состояние проводящей системы
сердца, кровоснабжение и особенности обменных процессов
сердечной мышцы. Достоинством этого способа является не
только большая информативность, но и доступность и
простота реализации.

4.

Изменение гравитации искусственно создается с помощью
короткорадиусной центрифуги за счет изменение числа
оборотов в минуту
1 – ротор-горизонтальный стол; 2 – кабина пациента; 3 – пациент в позе «лежа»;
4 – ось вращения

5. Структурная схема прибора

. L, R, F и N – правый, левый, электрод ноги и нейтральный электроды
соответственно, ДНЭ – драйвер нейтрального электрода, ИУ –
инструментальный усилитель, УПН – усилитель переменного
напряжения, MUX – мультиплексор, АЦП – аналого-цифровой
преобразователь, MK – микроконтроллер.

6.

Принципиальная схема прибора

7. Алгоритм работы прибора

8. Программное обеспечение

Программная часть для расчета оценок вариабельности сердечного ритма
состоит из нескольких блоков:
• Фильтрация сигнала;
• Интерполяция сигнала;
• Устранение дрейфа изолинии;
• Выделение R-зубцов;
• Формирование матрицы RR-интервалов;
• Расчет статистических, спектральных и нелинейных оценок
вариабельности сердечного ритма;
• Формирование текстового файла с полученными оценками.

9. Рассчитываемые оценки

1. SDNN - среднеквадратичное отклонение величин кардиоимпульсов за весь
рассматриваемый период:
2. RMSSD - квадратный корень из суммы квадратов разности величин
последовательных пар кардиоинтервалов:
3. CVr – коэффициент вариации:
4. Коэффициенты акселерации (AC) и децелерации (DC) определяют
интенсивность квазипериодических трендов в сердечном ритме на основе
усреднения сигналов с ректификацией фазы

10.

HF (High frequency) компонент показывает влияние блуждающего нерва на
•5.работу
сердца. LF (Low frequency) компонент показывает влияние
симпатического и парасимпатического отделов на сердечный ритм.
LF/HF – характеризует баланс влияния парасимпатического и симпатического
отделов на сердце.
6. Показатель флуктуации - характеристика самоподобия, определяемая для
количественного описания сердечного ритма как фрактальной структуры.
Позволяет проводить изучение структуры различных процессов, в том числе и
нестационарных, с точки зрения статистического самоподобия.

11. Экспериментальные данные

Записи ЭКГ сигналов производились на
короткорадиусной центрифуге в двух режимах:
0 обор/мин и 30 обор/мин.
Графики, полученные программой для фильтрации и
интерполяции ЭКГ сигнала, устранения дрейфа изолинии
и выделения R-зубцов для 0 обор/мин
Рассчитанные оценки для 0
обор/мин в текстовом файле

12. Диаграммы «ящик с усами» для SDNN, RMSSD, LF/HF и alpha.

RMSSD
SDNN
70
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
60
50
40
30
20
10
0
0
0
30
30
Alpha
LF/HF
1.4
3
1.2
2.5
1
2
0.8
1.5
0.6
1
0.4
0.5
0.2
0
0
30
0
0
30

13. Вывод

Прибор для диагностики состояния человека в условиях
переменной гравитации может использоваться для
регистрации ЭКГ сигнала и оценки параметров
вариабельности сердечного ритма при подготовке
космонавтов к полету, а так же для реабилитации после
космических полетов.
Использование программных способов анализа ЭКГ и
применение их на практике дает возможность
автоматизировать и упростить работу врачей.
Так же применение прибора распространяется на
спортивную медицину, поликлиники, функциональную
диагностику, холтеровское мониторирование, в скорой
помощи и др.

14. Спасибо за внимание