Разработка информационно-измерительных средств "Статоэргометра"

Внедрение: 2017 г.

Проведение тестирования и тренировки лётного состава на классическом «Статоэргометре» сопряжено со значительными трудозатратами со стороны обеспечивающего персонала [1]. Для одновременного контроля правильности выполнения упражнения и функциональным состоянием обследуемого по показаниям электрокардиограммы в реальном времени, артериального давления и частоты сердечных сокращений раз в 30 секунд необходимо участие 2‑х человек медицинского персонала. При этом любые ошибки в процедуре нежелательны потому, что обследуемый затрачивает значительные силы для работы со «статоэргометром» и многократное повторение процедуры тестирования невозможно.

Внедрение современных информационно-измерительных средств для тестирования и тренировки на «Статоэргометре» позволяет решить данную проблему. Новая программно-аппаратная среда контроля выполнения программ тестирования и тренировки включает в состав:

• тензометрическую систему измерения усилия на педалях и мышцах шеи;
• цифровую систему индикации и регистрации тензометрических датчиков;
• компьютерный электрокардиограф;
• компьютерный измеритель артериального давления в плечевой артерии;
• персональный компьютер с программным обеспечением «Рабочее место врача».

Инновационной частью новой программно-аппаратной среды является автоматизированная система объективной оценки результатов тестирования и тренировки, которая, помимо автоматизированной регистрации и апостериорной обработки физиологических показателей, позволяет вычислять дополнительные параметры переносимости и оценивать тренированность по результатам статоэргометрической пробы и тренировки. Вычисление дополнительных параметров стало возможно за счёт внедрения высокоточной тензометрической измерительной системы усилия на педалях, обеспечивающей возможность регистрации динамических мышечных сокращений каждой ноги с частотами до 20 Гц.

Реализация тензометрической измерительной системы выполнена на базе модуля АЦП LTR11 в составе Установки измерительной LTR и программного обеспечении для ПК. Авторами предложен [2] ряд критериев и алгоритмов, позволяющих в реальном времени и апостериори проводить автоматическую оценку результатов статоэргометрического тестирования по данным тензометрической измерительный системы. К ним относятся:

• средняя, удерживаемая за ступень, нагрузка левой и правой ноги, а также их сумма;
• среднеквадратическое отклонение удерживаемой за ступень нагрузки левой и правой ноги, а также их суммы;
• отклонение средней, удерживаемой за ступень, нагрузки от требуемой;
• время переходного процесса в создании следующей, более сильной нагрузки на педали;
• разность в создании усилий на левую и правую педаль;
• наличие в сигнале усилий на левую и правую педаль дополнительных колебаний средней и высокой частоты, вызванных физиологией работы мышц;
• алгоритм экспертной оценки средней, удерживаемой за ступень, суммарной нагрузки на педали;
• алгоритм экспертной оценки среднеквадратического отклонения удерживаемой за ступень суммарной нагрузки на педали.

Характерный результат хорошего выполнения статоэргометрической пробы представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Нативные графики нагрузок на педали тренажера при выполнении упражнения на хорошую оценку.

На рисунке 1 видно, что испытуемый правильно и вовремя создавал требуемые усилия на педалях. С возрастанием усилия амплитуда колебаний увеличивалась, однако средние их значения оставались на уровне требуемого. 

Характерный неудовлетворительный результат выполнения статоэргометрической пробы представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Нативные графики нагрузок на педали тренажера при выполнении упражнения на неудовлетворительную оценку.

Ниже приводим разработанный авторами комплект плакатов для обучения способу анализа эффективности тренировки и качества выполнения программы тестирования на тренажере "Статоэргометр" [2].

Предложенная информационно-измерительная система позволяет наглядно визуализировать весь процесс выполнения статоэргометрических проб и тренировок. Формат графического представления измеряемых параметров позволяет уже в процессе выполнения спрогнозировать оценку статоэргометрической пробы или результат тренировок. 

Источники:

1. Филатов В.Н., Клишин Г.Ю., Рыжов Д.И., Сударев А.М. Возможность применения новых критериев оценки результатов статоэргоментрического тестирования и тренировки при внедрении современных измерительных и вычислительных средств // Современные противоречия и направления развития авиационной и космической медицины: материалы научно-практической конференции, посвященной 60‑летию кафедры авиационной и космической медицины Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова. – 2018. – СПб, изд-во: Военно-медицинская академия им. С.М.Кирова.  – С. 301‑308.
2. Клишин Г.Ю., Филатов В.Н. Комплект плакатов для обучения способу анализа эффективности тренировки и качества выполнения программы тестирования на тренажере "Статоэргометр". № 106700, Россия, 2017  г. Промышленный образец.

Разработчик: Филатов В.Н., Клишин Г.Ю., Рыжов Д.И., Сударев А.М.