Содержит страниц главы рисунков таблицы источников

метки: Нагрузка, Ультразвуковой, Диагностик, Минута, Мощность, Физический, Частота, Степень

Как известно, физические поля окружающей среды являются постоянно действующими факторами на всем периоде эволюционного процесса живых организмов и испытывают как периодические колебания, так и случайные вариации, оказывая тем самым влияние на живые организмы включая человека. Лишь комплексные измерения вариаций таких факторов и адекватное методическое обеспечение исследования их влияния на человека в состоянии позволить выявить их значимость. Экспериментальные исследования влияния комплекса геофизических параметров окружающей среды позволили в рамках модели множественной регрессии оценить их влияние. Однако, точная оценка их влияния на сердечно-сосудистую систему человека маскируется периодической динамикой анализируемых параметров, которая присуща практически всем процессам на планете, их взаимосвязью, а также взаимосвязью отклика различных функциональных систем самого организма. В этой связи, представляет интерес обобщение на основе литературных данных влияния совокупности регистрируемых геофизических параметров на состояние организма человека и критический анализ методического обеспечения исследований их влияния на его сердечнососудистую и центральную нервную систем как основных интегрирующих звеньев организма в целом. Целью данного исследования, в связи с данной постановкой, является выделение спектральных составляющих вариаций периодов частоты сердечных сокращений и артериального давления при работах разной мощности">сердечных сокращений в тестовых экспериментах нагрузочных проб, как экспериментальной модели влияния факторов окружающей среды.

1. СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА ЧЕЛОВЕКА

1.1Общая характеристика биоэлектрической активности сердца

Есть два вида клеток, из которых состоит мышца сердца — это клетки сократительного миокарда и клетки проводящей системы.

Импульсы возникают и проводятся в результате работы проводящей системы сердца, которые вызывают сокращение миокарда. Обратимся к рисунку 1. В синусовом узле возникают импульсы, которые необходимы для возбуждения сердца, затем распространяются по обоим предсердиям и достигают атриовентрикулярного узла. Далее по пучку Гиса, его ножкам и волокнам Пуркинье эти импульсы проводятся к сократительному миокарду.

Влияние этанола на организм человека

... время проводил секретные исследования на предмет самогоноварения. Самогон, ... Влияние алкоголя на различные органы и их системы Алкогольное поражение пищеварительной системы Органы пищеварительного тракта выполняют защитную функцию на пути проникновения алкоголя в организм ... этанола в ткани, а с другой - одновременно затруднять снабжение сердца ... году продавалось 3,4 литра на человека в год, то ...

Рисунок 1– Схема строения проводящей системы сердца: 1- синусовый узел, 2- атриовентрикулярный узел, 3- пучок Гиса, 4- правая ножка пучка Гиса, 5 общий ствол левой ножки пучка Гиса, 6- передняя ветвь левой ножки, 7 задняя ветвь левой ножки, 8-конечные разветвления ножек пучка Гиса и

волокна Пуркинье

Узел Киса-Флака- это так называемый синусовый узел, с которого начинается проводящая система сердца. Он расположен в верхней части правого предсердия между устьями полых вен и представляет собой пучок сердечно-мышечной ткани.

Синусовый узел обладает спонтанной деполяризацией, в результате этого возникают импульсы, вызывающие возбуждение и сокращение сердца.

После завершения латентного периода, импульс из синусового узла достигает миокарда предсердий. По предсердиям возбуждение распространяется преимущественно по трем внутриузловым путям, соединяющим синусовый узел с атриовентрикулярным узлом. Передний тракт идет по передне-верхней стенке правого предсердия и разделяется на две ветви у меж предсердной перегородки. Одна из них подходит к атриовентрикулярному узлу, задний же — к атриовентрикулярному узлу по нижней части меж предсердной перегородки. От заднего тракта ответвляются волокна к стенке правого предсердия.

Далее импульс из предсердий попадает в атриовентрикулярный узел, который расположен справа от предсердной перегородки в нижней части правого предсердия рядом с устьем коронарного синуса.

Между атриовентрикулярным узлом и пучком Гиса нет четкой границы. Пучок Гиса разделяется сначала на 2 ножки- правую и левую ножки пучка Гиса. Затем пучок Гиса образует 3 ветви: правую ножку и 2 ветви левой ножки пучка Гиса. Эти ветви спускаются вниз по обеим сторонам межжелудочковой перегородки. Правая ножка, представляет собой тонкий пучок, который проходит по правой стороне межжелудочковой перегородки и направляется к мышце правого желудочка. Что касается левой ножки, то считают, что сначала она проходит единым коротким стволом по левой половине межжелудочковой перегородки, а затем делится на переднюю и заднюю ветви.

Передняя ветвь левой ножки снабжает волокнами переднюю и в меньшей мере боковую стенки левого желудочка. Задняя ветвь левой ножки дает волокна задней стенке левого желудочка, а также нижним отделам боковой стенки.

Ветви внутри желудочковой проводящей системы постепенно разветвляются до все более мелких ветвей. Конечные разветвления правой и левой ножек пучка Гиса постепенно переходят в волокна Пуркинье, которые непосредственно связываются с сократительным миокардом желудочков, пронизывая мышцу сердца. Поступающий по ним импульс вызывает возбуждение и сокращение миокарда желудочков сердца. При возбуждении миокарда создается ЭДС, которая распространяется на поверхность человеческого тела и служит основой для регистрации электрокардиограммы.

1.2 Электрокардиография

Электрокардиография представляет собой метод графической регистрации электрических процессов, возникающих при деятельности сердца. Кривая, которая при этом регистрируется, называется электрокардиограммой. Электрокардиография — целая наука, изучающая электрокардиограммы. Слово «электрокардиограмма» с латинского языка переводится дословно следующим образом: «электро» — электрические потенциалы; «кардио» — сердце; «грамма» — запись.

ГИС как средство реализации информационной педагогической технологии

... информационных технологий. Это, к сожалению, более распространенное и даже массовое явление, нежели нарушение гигиенических требований. Так, например, применение программных средств в учебных ... края. Глава 1. Проблема информационных педагогических технологий в психолого-педагогической литературе 1.1. Дидактические основы использования ГИС в образовательной среде Современный период развития ...

Электрический ток появляется между двумя точками, соединенными проводником, только тогда, когда между ними имеется разность электрических зарядов. С увеличением или уменьшением этой разности соответственно изменяется величина электрического тока в цепи. Величину разности зарядов принято называть разностью потенциалов. Разность потенциалов электрической активности сердца очень мала. Она выражается в милливольтах (мВ).

Эта величина векторная, т. е. она имеет численное значение и определенное направление в пространстве.

Уоллер в 1887 г. впервые зарегистрировал электродвижущую силу сердца у человека. Современная ЭКГ была получена с помощью чувствительного струнного гальванометра в 1903 г. Эйнтховеном.

Для понимания генеза ЭКГ нужно знать следующие факты: Общее электрическое поле сердца образуется в результате сложения полей многочисленных отдельных волокон сердца. Каждое возбужденное волокно представляет собой диполь, обладающим элементарным дипольным вектором определѐнной величины и направления. Интегральный вектор в каждый момент процесса возбуждения представляет собой результирующую отдельных векторов. Величина потенциала, измеряемого в точке, удаленной от источника, зависит главным образом от величины интегрального вектора и от угла между направлением этого вектора и осью отведения.

1.2.1 Аппаратура и методика записи электрокардиограммы

Представленная в 1962 году Холтером концепция записи ЭКГ на магнитную пленку стала основой метода постоянной записи ЭКГ в условиях естественной активности человека в течении суток. По мере развития электроники, информатики и компьютерной техники эта методика проводится на более современной аппаратуре, где, в частности, магнитная лента заменена цифровой памятью. Эта аппаратура должна реализовывать такие элементы холтеровского мониторирования, как:

1. Многочасовая регистрация ЭКГ в условиях естественной суточной активности исследуемого.

2. Воспроизведение зарегистрированной ЭКГ.

3. Анализ ЭКГ.

4. Обработка результатов проведенного исследования.

Система холтеровского мониторирования «Валента» МН-02-5 (рисунок 2) в полной мере отвечает приведенным выше требованиям и представляет собой современную, широко используемую в медицинских исследованиях цифровую малогабаритную модель, предназначенную для непрерывного суточного наблюдения за ЭКГ пациента. Данный аппаратнопрограммный комплекс обеспечивает суточную запись ЭКГ в 3-х биполярных отведениях в условиях обычной активности пациента, хранение сигналов в энергонезависимой памяти, ввод в компьютер и обработку результатов измерений, формирование итогового документа.

Выполнение суточного мониторинга ЭКГ включает три этапа:

• Оснащение пациента монитором и суточная регистрация ЭКГ; считывание суточной записи с формированием заключительного документа.

В целях выполнения последнего пункта для места наложения электродов выбирается область грудной клетки с наименьшей подвижностью и небольшим количеством жировой клетчатки и мышц- обычно это грудина и подключичная область. Это так называемые грудные отведения.

Во время суточной регистрации ЭКГ пациент должен вести дневник событий, о чем его предупреждают перед началом исследования. Дневник суточного мониторинга ведется в форме таблицы с соблюдением хронологии событий. В дневнике необходимо отразить самочувствие пациента, его жалобы, вид деятельности и его изменения, прием пищи, периоды отдыха и сна.

Экономический анализ производственных систем

... анализ показателей рентабельности 4)оценка темпов экономического роста. 2.1 Анализ затрат на рубль товарной продукции Для анализа ... = (+)·0,5; ОС СР =(9863425+9503299)*0,5=9683362 в) рентабельность производственных фондов , %, исчисляется как отношение прибыли предприятия ... продукции =++, руб.; себестоимость проданных товаров, продукции, работ, услуг, руб.; управленческие расходы, руб.; коммерческие ...

Рисунок 2– Диагностическая система «Валента»

1.3 Пульсометрия

Изменчивость ЧСС может быть оценена множеством методов. Возможно, простейшими в применении являются методы оценки во временной области. В этих методах в расчет берутся либо значения ЧСС, вычисленные в каждый момент времени, либо интервалы между последовательными комплексами. В непрерывной записи ЭКГ детектируется каждый QRS комплекс и вычисляются так называемые нормальный к нормальному интервалы (NN), т.е. интервалы между смежными комплексами QRS, являющимися результатом деполяризации клеток синусового узла, либо определяется мгновенная ЧСС. Простейшие переменные, которые могут быть вычислены: средний NN интервал, средняя ЧСС, разница между самым длинным и самым коротким NN интервалом, отличие между дневной и ночной ЧСС и т.д. Могут исследоваться также вариации мгновенной ЧСС, связанные с дыханием. Изменения могут быть описаны при анализе величины ЧСС или длины сердечного цикла.

1.3.1 Вариабельность ритма сердца

Физическая нагрузка и эмоции вызывают резкое ускорение синусового ритма, связанное с ростом напряжения симпатической системы и снижением напряжения парасимпатической системы. Однако отдых лежа и тем более, сон вызывают обратную вегетативную реакцию. Отсюда простая, хотя и не точная, мера реактивности вегетативной нервной системы- это расклад между максимальной и минимальной частотой синусового ритма.

Другим классическим проявлением влияния парасимпатической системы на сердце является дыхательная аритмия. Периодическое ускорение и замедление синусового ритма происходит с частотой 15 в минуту, т. е. 0,25 Гц. Простым показателем вариабельности синусового ритма, необходимым для компьютерного анализа записи, является стандартное отклонение средней продолжительности интервала R-R синусового происхождению в исследуемом промежутке времени, обычно это 24 часа. Этот показатель является мерой напряжения всей вегетативной системы в сердце. Среди других методов временной оценки синусовой аритмии заслуживает внимания вычисление процента интервалов R-R, различающихся больше чем на 50 мс от предыдущих, которое описывает частоту появления выраженных колебаний ритма, характерных для перевеса блуждающего нерва.

Спектральный анализ холтеровского мониторирования позволяет выявить кроме уже описанной дыхательной аритмии еще 2 другие периодики изменения ритма, которые, как правило, остаются незамеченными во время оценки записи.

Аритмия, регистрирующаяся с периодичностью около 6 в минуту, или около 0,1 ГГц, связана с циклической изменяемостью напряжения движения барорецепторов. Третий вид аритмии, вызывающий еще более редкие изменения синусового ритма, с частотой менее 0,05 Гц, вероятно зависит от циклической изменяемости сопротивления сосудов, связанного с терморегуляцией, а быть может управляется ренин-ангиотензиновой системой.

Как следует из рисунка 3, на мощность спектра циклической изменяемости синусового ритма влияет главным образом изменение напряжение парасимпатической системы. Положение лежа, отдых, сонувеличивают мощность спектра, особенно в полосе высоких частот, уменьшая одновременно отношение мощности низких частот к высоким.

Сердечно-сосудистая система

... блуждающих и симпатических нервов. 3. Ритм сердца. Показатели сердечной деятельности. Ритм сердца и факторы, влияющие на него. На ритм сердца влияет ... может изменить скорость проведения возбуждений по проводящей системе сердца и отразиться на силе сердёчных сокращений. ... напри­мер, морфин), типично изменяющие деятельность сердца. Сдвиги в работе сердца контроли­ровали путем регистрации ЭКГ. Оказалось, ...

Изменяемость ритма сердца может также уменьшаться вследствие патологически низкого напряжения обеих составляющих частей вегетативной нервной системы. Рисунок 3– влияние нейрогуморальной системы на спектр циклической

изменяемости ритма сердца

Рисунок 4 – схема влияния позиции тела на спектр циклической

изменяемости ритма сердца

1.3.2 Аппаратура и методика записи частоты сердечных сокращений

Пульсоксиметр— медицинский контрольно-диагностический прибор для неинвазивного измерения уровня сатурации кислородом капиллярной крови.

Существует множество патологий, течение которых сопровождается хроническим недостатком кислорода в крови (гипоксией).

В данном случае показатель сатурации кислорода крови требует постоянного наблюдения.

В основу метода положено 2 явления. Во-первых, поглощение Hb света двух различных по длине волн меняется в зависимости от насыщения его кислородом. Во-вторых, световой сигнал, проходя ткани, приобретает пульсирующий характер вследствие изменения объѐма артериального русла при каждом сердечном сокращении. Пульсоксиметр имеет периферический датчик, в котором находится источник света двух длин волн— 660 нм («красный») и 940 нм («инфракрасный»).

Степень поглощения зависит от того, насколько гемоглобин крови насыщен кислородом (каждая молекула Hb способна присоединить максимум 4 молекулы кислорода).

Фотодетектором регистрируются изменения цвета крови в зависимости от этого показателя. Усреднѐнное наполнение отображается монитором пульсоксиметра.

1.4 Математический анализ сердечного ритма

1.4.1 Временной анализ

Временной анализ вариабельности сердечного ритма проводится двумя методами. Первый метод включает в себя показатели, рассчитанные на основе анализа продолжительности очередных интервалов R-R , второй метод на анализе разницы между очередными интервалами этого ритма .

Показатели временного анализа коррелируют между собой, однако, степень этой корреляции довольно разная. Измеряемые непостоянные величины, рассчитанные на основе разницы интервалов R-R (rMSSD, pNN50), характеризуются корреляцией выше 0.9. Эти показатели показывают напряжение парасимпатической нервной системы. Анализ показателей, отражающих сложную динамику вегетативных изменений или последствия применения лекарств, отражает на однонаправленную изменчивость, однако полученные данные зачастую значительно отличаются численно.

Таблица 1 – Параметры временного анализа вариабельности сердечного ритма Параметр Определение Единицы измерения

M, mRR, NN, Среднее всех RR- Миллисекунды (мс)

интервалов ЭКГ HR Средняя частота Удары в минуту

сердечных

сокращений SD, SDRR, SDANN,  Стандартное Миллисекунды (мс)

отклонение

от среднего

арифметического

значения RMSSD, MSD Процент отклонений Миллисекунды (мс)

между очередными

RR-интервалами,

превышающий 50 pNN50 Корень квадратный из Проценты (%)

средней суммы

квадратов

1.4.2 Спектральный анализ

Анализ спектральной плотности мощности колебаний дает информацию о распределении мощности в зависимости от частоты колебаний. Применение спектрального анализа позволяет количественно оценить разные частотные составляющие колебаний ритма сердца и наглядно графически представить соотношения различных компонентов сердечного ритма, отражающих активность определенных звеньев регуляторного механизма. Различают параметрические и непараметрические методы спектрального анализа. К первым относится авторегрессионный анализ, ко вторым – быстрое преобразование Фурье (БПФ) и периодограммный анализ. Две эти группы методов дают сравнимые результаты [5].

Планирование производственной мощности предприятия (2)

... носителями их производственной мощности. В первой главе дипломной работы я рассматривала сущность производственной мощности предприятия, понятие, расчет, виды производственных мощностей. Производственная мощность предприятия (цеха, ... работа с учебной литературой и периодическими изданиями. 2. Анализ документов предприятия 3. CVP-анализ 4. Прогнозный анализ. При написании дипломной работы ...

Для спектрального анализа динамических рядов кардиоинтервалов предлагается применение методов, основанных на использовании прямого преобразования Фурье функции x(t) в частотное распределение (спектр).

Пусть реализация x(t ) имеет конечную длину Tr  T p , равную

фундаментальному периоду. Предположим также, что она состоит из чѐтного числа N эквидистантных наблюдений с интервалом дискретного ∆, который выбран таким образом, что частота Найквиста fc  1/(2t ) достаточно высока. Будем считать, что начальный момент реализации равен нулю, и обозначим, как и прежде, преобразованную последовательность следующим образом:

xn  x(nt ), n  1,2,…, N . , (1)

Вычислим теперь по всем N значениям реализации конечный ряд Фурье. Для любой точки t , принадлежащей интервалу (0, T p ), этот ряд имеет вид

N /2

2qt ( N / 2)1 2qt

x(t )  A0   Aq cos( )   Bq sin( ).

q 1 Tp q 1 Tp

(2) В точках t  nt (n  1,2,…, N ) где T p  nt , получим

N /2

2qn ( N / 2)1 2qn

xn  x(nt )  A0   Aq cos( )   Bq sin( ).

q 1 N q 1 N , (3) Коэффициенты Aq и Bq определяются выражениями

1 N

A0   xn  x  0,

N n1 (4)

2 N 2qn

Aq  

N n1

xn cos

N

, q  1,2,…, N  1;

2 (5)

N

AN / 2 

N

x n cos n ,

n 1 (6)

2 N

2qn

Bq 

N

x n sin

N

, q  1,2,…, N  1.

n 1 (7) Исходя из определенных коэффициентов можно построить соответственно амплитудный и фазовый спектры временного ряда [10].

При реализации этого метода на компьютере используют дискретное преобразование Фурье (ДБФ) и, в частности, быстрое преобразование Фурье (БПФ).

Быстрое преобразование Фурье даѐт возможность получить спектры изменяемости интервалов R-R синусового ритма [6].

Спектры разделяют по амплитуде частот на следующие диапазоны: 1) ультранизкие частоты ULF – до 0.015 Гц (66 секунд); зависит главным образом от симпатической системы; 2) очень низкие частоты VLF – 0.015 – 0.04 Гц (25 – 66 с); зависит главным образом от симпатической системы; 3) низкие частоты LF – 0.04 – 0.15 Гц (6.6 – 20 с); зависит одновременно от симпатической и парасимпатической систем. Условно трактуется как показатель активности симпатической системы; 4) высокие частоты HF – 0.15 – 0.4 или 0.5 Гц (2 – 6.6 с); зависит от парасимпатической системы (изменение дыхания).

Является показателем активности парасимпатической системы.

Таблица 2 – Показатели частотного анализа вариабельности сердечного ритма

Использование здоровьесберегающих технологий на х физической ...

... 4.Описать систему работы по применению здоровьесберегающих технологий на уроках физической культуры. 5.Разработать методические рекомендации для учителей физической культуры Новизна опыта, Практическая значимость:, Систему работы 1. Теоретический аспект. Здоровьесберегающие образовательные технологии 1.1 Классификация образовательных технологий Технология - это ...

ULF Спектральная плотность мощности в диапазоне

(<=0.003Гц)

VLF Спектральная плотность мощности в диапазоне (0.003- 0.04Гц)

LF Спектральная плотность мощности в диапазоне (0.04 0.015Гц)

LF/HF Отношение плотности мощности низкочастотной области

(LF) спектра к плотности мощности в высокочастотной (HF)

полосе

HF Спектральная плотность мощности в диапазоне (0.15 0.4Гц)

TP Полная спектральная плотность мощности

При спектральном анализе обычно для каждого из компонентов вычисляют абсолютную суммарную мощность в диапазоне, среднюю мощность в диапазоне, значение максимальной гармоники и относительное значение в процентах от суммарной мощности во всех диапазонах.

2. ВЕЛОЭРГОМЕТРИЯ

Велоэргометрия заключается в проведении вовремя физической нагрузки на специальном велосипеде электрокардиографического исследования.

Велоэргометрия применяемая для выявления начальных стадий и скрытых форм ишемической болезни сердца, а также для определения индивидуальной толерантности к физической нагрузке.

Подготовка к велоэргометрии. За три часа до проведения нагрузочных тестов необходимо исключить приѐм пищи.

Не следует проводить исследование после стрессовых ситуаций, больших физических нагрузок. Заранее необходимо проконсультироваться с врачом о принимаемых лекарственных препаратах, о показаниях и противопоказаниях к ЭКГ — исследованию с нагрузкой.

Проведение ЭКГ с нагрузкой. На теле пациента закрепляются электроды. Пациенту задается определенная физическая нагрузка (крутить педали велоэргометра или бежать по движущейся дорожке), которая постепенно увеличивается. Одновременно фиксируется ЭКГ и показатели артериального давления. Больного просят сообщать о появлении болей, других ощущений во время теста. При прекращении нагрузки (в связи с болью, усталостью пациента, или при достижении определенной частоты сердечных сокращений) ЭКГ и показания артериального давления продолжают записываться ещѐ около 10 минут.

Нагрузочные тесты (велоэргометрия, тредмил — тест) позволяют определить реакцию сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку, степень толерантности (выносливости) организма к физической нагрузке, выявить эпизоды ишемии миокарда, в том числе безболевой, нарушения ритма сердца, связанные с физической активностью. Велоэргометрия и тредмил-тест выявляют связь боли в грудной клетке с состоянием коронарного кровотока или отсутствие такой зависимости. Ведь боль может быть обусловлена и внесердечными причинами.

Очень важно, что ЭКГ с нагрузкой позволяет количественно выразить степень недостаточности коронарного кровотока и адаптивные возможности организма, связав их с дозированной физической нагрузкой, достигнутой частотой сердечных сокращений, показателями артериального давления, ЭКГ — картиной, а также отследив время восстановления сердечной деятельности и артериального давления после прекращения нагрузки. То есть появляется возможность объективно оценить динамику развития заболевания и адекватность проводимого лечения.

Методика записи ЭКГ с нагрузкой используется для диагностики ишемической болезни сердца, определения тактики и оценки эффективности ее лечения.

При выявлении выраженной ишемии (недостаточности кровоснабжения) миокарда при проведении велоэргометрии, тредмил-теста пациенту может быть рекомендована коронарография для определения необходимости оперативного лечения.

Энергетические затраты организма при физических нагрузках

... физической нагрузке ДО может увеличиться до 2500 мл. 2). Частота дыхания (ЧД) – количество дыхательных циклов в 1 минуту. Средняя ЧД у нетренированных людей в ... к простудным и инфекционным заболеваниям, благодаря повышению активности лейкоцитов; ускоряются процессы восстановления после значительной потери крови. 1.2.1 Показатели работоспособности сердца Важным показателем работоспособности ...

Существует много различных модификаций велоэргометров. Все они делятся на 2 типа: с механической и электрической тормозной системой. В механических эргометрах нагрузка во время вращения педалей регулируется силой трения кожаного ремня, прижатого к наружной поверхности велосипедного колеса, или системой тормозных колодок. Выполняемая работа пропорциональна прилагаемой силе и числу оборотов колеса. Для сохранения стабильного уровня нагрузки при работе на механическом велоэргометре необходимо строгое соблюдение скорости вращения педалей 60 оборотов в минуту, так как снижение скорости вращения приводит к уменьшению, а ее повышение к увеличению мощности выполняемой нагрузки. В велоэргометрах с электрическим приводом различной силы торможение обеспечивается перемещением в электромагнитном поле проводника в виде металлической полосы на наружной части колеса. В отличие от механических велоэргометров, при работе на электрически тормозящем эргометре мощность нагрузки удерживается постоянной при частоте вращения педалей в диапазоне от 30 до 70 оборотов в минуту. При очень низкой скорости вращения педалей на электрически тормозящем велоэргометре выполняемая работа становится более изометричной и менее аэробной указывает, что на современных электрически тормозящих велоэргометрах мощность нагрузки удерживается постоянной при любой частоте вращения педалей (в чем следует убедиться, изучив документацию по техническим характеристикам велоэргометра).

Независимо от типа эргометра, они должны иметь возможность инкрементно (дробно, пошагово) дозировать нагрузку. Самые максимальные величины потребления кислорода (VO2) и ЧСС достигаются при скорости вращения педалей 50 – 80 об/мин. Велоэргометры калибруются в килопондо- или килограммомет- рах (kp, кгм), или ваттах. 1 ватт (1 W) эквивалентен 6,1 килопондо-метрам за минуту (kpm/min, кгм/мин), 1 кгм = 1 Джоулю или 10 эргам. Велоэргометр менее дорог, занимает меньше пространства и производит меньше шума, чем тредмил. Движения верхней половины тела при велоэргометрии менее выражены, чем при работе на тредмиле, что облегчает запись ЭКГ и измерение АД. Однако надо обращать внимание на то, чтобы предотвратить изометрические нагрузки и нагрузки, направленные на преодоление сопротивления, зависящие от положения рук пациента – пациент не должен с силой сжимать руль, плечевой пояс должен быть расслаблен. Пациент не должен приподниматься в седле. Высота седла устанавливается на таком уровне, чтобы в нижнем положении педали нога была полностью выпрямлена в коленном суставе. Основное ограничение в проведении теста на велоэргометре – это непривычное положение и появление усталости в квадрицепсах. Обычно усталость в ногах у неопытного «велосипедиста» заставляет пациента прекращать нагрузку прежде, чем достигается истинное МПК. Таким образом, при проведении ВЭМ максимальное потребление кислорода у лиц, не приспособленных к работе на велоэргометре, оказывается на 5% – 20% ниже, чем при нагрузке на тренд миле. Существуют заметные отличия между проведением теста в горизонтальном или вертикальном положении тела. У здоровых лиц ударный объем и конечнодиагностическое давление при проведении теста в положении лежа изменяются незначительно. В то время как в вертикальном положении на средних мощностях нагрузки эти показатели возрастают, приобретая вид плато. У лиц с сердечными аномалиями в положении лежа в левом желудочке создается более высокое давление, чем в вертикальной позиции. Когда пациенты со стенокардией выполняют идентичную субмаксимальную нагрузку на велоэргометре в положении лежа и стоя, у них ЧСС выше при работе в горизонтальной позиции, а значит, и максимальный уровень нагрузки достигается на меньших мощностях и, соответственно, стенокардия появляется при меньших цифрах двойного произведения. Депрессия сегмента ST обычно более выражена при работе в горизонтальной позиции из-за большего объема левого желудочка при данном положении тела.

Испытания РЭСИ на ударную прочность и устойчивость, воздействие ...

... испытаний на одиночные удары служат ударные стенды копрового типа, а на многократные удары - стенды кулачкового типа, воспроизводящие удары полу синусоидальной формы. Рисунок 1 - Стенд для испытаний на ... Испытания на воздействие линейных нагрузок Испытания ... на приспособлении с минимальным зазором и тем ... минут, если не требуется большее время для контроля и/или измерения параметров. Испытание на ...

Рисунок 5– Велоэргометр

Правила эксплуатации велоэргометров: поскольку мощность нагрузки на механическом эргометре зависит не только от сопротивления, но и от числа оборотов в минуту, необходимо следить за исправностью самого счетчика оборотов. Также важно проверять адекватность натяжения ленты и степень загрязнения махового колеса. Механические эргометры требуют аккуратного обращения в связи с происходящими нарушениями калибровки при их частом использовании или перемещении. Правила калибровки механических эргометров различаются в зависимости от вида тормозного устройства и указаны в инструкциях по их эксплуатации. Электрически тормозящие эргометры откалибровать труднее, поэтому их калибровка обычно предусматривается фирмой-изготовителем или организацией, имеющей право на ремонт и проверку медицинского оборудования.

2.1 Типы нагрузок

Физические нагрузки делятся на три типа: изометрические (статические), изотонические (динамические) и комбинированные (резистивные).

Изометрическая (статическая) нагрузка определяется как мышечное сокращение без движения (сохранение одной позы, держание тяжести, сжатие кости), она в большей мере повышает артериальное давление, чем объемное наполнение левого желудочка. Кардиоваскулярный ответ на изометрическое сокращение унифицировать. При этом типе нагрузке минутный объем кровообращения увеличивается меньше, чем при изотонической нагрузки из-за сопротивления активных мышечных групп, ограничивающих приход крови. Изотоническая нагрузка (динамическая) – это сокращение мышечное, приводящее к движению (велоэргометрия).

При динамических нагрузках происходит увеличение объемного наполнения левого желудочка, а кардиоваскулярный ответ на нагрузку будет пропорционален участвующей в сокращении мышечной массе и интенсивности нагрузки.

Комбинированные (резистивные) – комбинирование изометрической и изотонической нагрузки, которые направлены на преодоление сопротивления.

Динамические нагрузки больше подходят для тестирования, так как они больше повышают минутный объем кровообращения, чем уровень артериального давления и конечно же потому что их можно стандартизировать. Но обычно, большая степень двигательной активности (занятия спортом, рабочая деятельность) является комбинацией всех трѐх типов нагрузки. [8]

При работе на велоэргометре существует 4 типа нагрузочных тестов:

•  непрерывные одноступенчатые;
•  многоступенчатые с возрастающей мощностью нагрузки и паузами отдыха между ступенями (прерывистые);
•  ступенчатые непрерывно-возрастающие;
•  непрерывно-возрастающие типа «рэмп».

Наиболее часто используемыми в отечественной практике являются ступенчатые непрерывно-возрастающие протоколы, когда продолжительность каждой ступени колеблется от 2 до 5 минут (время, необходимое для стабилизации гемодинамических параметров).

Для ножного велоэргометра обычно рекомендуется начинать нагрузку с 10 или 25 Вт, увеличивая мощность нагрузки на 25 Вт каждые 2 или 3 минуты до достижения критериев прекращения нагрузки.

2.2 Реакция сердечно-сосудистой системы на динамическую нагрузку

Ответ организма на физическую нагрузку состоит из сложной серии сердечно-сосудистых реакций, в результате которых, активная мускулатура снабжается необходимым количеством крови по мере возрастания метаболическим потребностям, во-вторых, осуществляется распределение энергии, достигнутой в результате мышечной работы и в-третьих, сохраняется адекватный мозговой и коронарный кровоподтек.

По мере того, как в минутный объем кровообращения в процессе нагрузки увеличивается, в функционирующих мышцах периферическое сопротивление будет уменьшатся, а в органах и тканях, которые не функционируют во время нагрузки, периферическое сопротивление будет увеличиваться. Ощутимое увеличение кровоподтека при умеренном повышении артериального давления приводит к снижению системного сосудистого сопротивления.

Немедленным ответом сердечно-сосудистой системы на нагрузку является учащение ЧСС из-за уменьшения воздействия на блуждающий нерв и усиления симпатических воздействий на сердце и сосуды. Во время физической нагрузки ЧСС увеличивается линейно с нагрузкой и потреблением кислорода. При низких нагрузках и при постоянном уровне работы ЧСС достигает устойчивого состояния в пределах нескольких минут. По мере того, как нагрузка увеличивается, время, необходимое для стабилизации ЧСС, прогрессивно удлиняется.

Линейная взаимосвязь между ЧСС и интенсивностью нагрузки наблюдается при мощности нагрузки, соответствующей 50-90% от МПК. При нагрузках средней интенсивности начальный прирост ЧСС может быть несколько более выраженным. Стабилизация пульса у нетренированных лиц наблюдается при нагрузках, при которых ЧСС не превышает так называемую границу выносливости – 130 уд/мин. При более тяжелой работе пульс все время продолжает учащаться. У молодых людей взаимосвязь между мощностью нагрузки и ЧСС является линейной в зоне от 95-105 до 170 уд/мин. При меньших и больших значениях ЧСС линейность этой взаимосвязи нарушается. В зоне нагрузок умеренной, средней и большой мощности у здоровых лиц разного возраста взаимосвязь между ЧСС и интенсивностью нагрузки удовлетворительно аппроксимируется следующими уравнениями: для мужчин: ЧСС= 0,1 × нагрузка (кгм) + 68 (±15 уд/мин), для женщин: ЧСС= 0,13 × нагрузка (кгм) + 81,5 (±15 уд/мин).

Разность между максимально достигнутой и исходной ЧСС (хронотропный резерв сердца) у условно здоровых лиц в среднем составляет 85-90 уд/минуту, при ИБС его величина снижается до 60-65 уд/минуту. На величину ЧСС во время нагрузки влияют различные показатели, включая возраст. Средние цифры максимальной ЧСС уменьшаются с возрастом, что обусловлено вегетативными влияниями. Динамические нагрузки увеличивают ЧСС в большей степени, чем изометрические нагрузки или нагрузки, направленные на преодоление сопротивления. Выраженная реакция ЧСС на нагрузку наблюдается после предшествующего постельного режима. Другие показатели, которые влияют на ЧСС, это – положение тела при выполнении нагрузки, уровень тренированности, состояние здоровья, объем крови и окружающая среда. У пациентов, не приспособленных к выполнению нагрузки, в первые 30-60 секунд возможно чрезмерное повышение систолического АД и учащение ЧСС, которые в последующем стабилизируются. Кроме того, неадекватное учащение ЧСС на низких мощностях нагрузки может отмечаться у нетренированных лиц, пациентов с фибрилляцией предсердий, анемией, у лиц с ограниченной функцией левого желудочка. У пациентов, не способных к учащению ЧСС при возрастающих нагрузках, отмечается более неблагоприятный прогноз. Так, французские ученые во главе с д-ром Xavier Jouven (Клиника Hopital Europeen Georges Pompidou, Париж) обследовали 5713 относительно здоровых мужчин, которым в 1967-72 гг. проводились пробы с дозированной физической нагрузкой, после чего наблюдение продолжалось в среднем 23 года. За этот срок умер 81 участник. Риск внезапной смерти был достоверно выше у мужчин с исходно высокой частотой сердечных сокращений (ЧСС) – более 75 уд/мин (относительный риск, ОР, 3.92), а также при недостаточном приросте ЧСС на фоне нагрузки менее 89 уд/мин (ОР 6.18) и при замедленной нормализации ЧСС после прекращения нагрузки – замедление менее чем на 25 уд/мин (ОР 2.20).

После поправки на различные вмешивающиеся факторы оказалось, что связь всех этих трех признаков с риском внезапной смерти сохранила статистическую достоверность.

Заключение о хронотропной некомпетентности (неспособность достигнуть

85% от расчетной возрастной максимальной ЧСС) не должно использоваться для оценки прогноза лиц, которым тест проведен на фоне приема ßблокаторов. Ответ ЧСС на максимальную нагрузку у лиц разного пола, возраста, различного уровня физической подготовки характеризуется значительными индивидуальными колебаниями. ЧСС зависит от множества факторов, особенно возраста и состояния здоровья. Линейность взаимосвязи между ЧСС и интенсивностью нагрузки наблюдается в диапазоне нагрузок средней интенсивности. Максимальная ЧСС каждые 10 лет уменьшается в среднем на 5 – 7 ударов/ минуту. [8]

3. МЕТОДИКА ТЕСТОВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Для проведения физической нагрузки используется велоэргометриядиагностический метод электрокардиографического исследования для определения индивидуальной толерантности к физической нагрузке. Изотоническая нагрузка во время велоэргометрии соответствует мышечному сокращению, вызывающему движение, и способствует увеличению объемного наполнения левого желудочка. Такого рода нагрузочные тесты помогают определить реакцию сердечно-сосудистой системы человека на физическую нагрузку, степень адаптации организма к физической нагрузке организма в целом. В данной работе использовался велоэргометр Kettler E5 7682-600 (рисунок 7) с электромагнитной системой сопротивления и электронной регулировкой, плавно регулировать уровень подаваемой нагрузки (25-400 Вт, шаг 5 Вт) позволяющей круглосуточный контроль уровня оксигенации крови, сопряженного с оценкой частоты пульса, производился с использованием портативного монитора WristOx 3100 с временной дискретизацией в 4 с и диапазоном эффективных изменений оксигенации от 75 до 100 % и общим временем мониторирования до 33 часов (рисунок 6).

Цифровой пульсоксиметр WristOx 3100 является небольшим, размещаемым на запястье прибором, который измеряет и отображает на дисплее результаты измерений, а также сохраняет в памяти значения оксигенации кислорода и частоты пульса испытуемого.

Рисунок 6– монитор WristOx 3100 для круглосуточного контроля уровня

оксигенации крови

Рисунок 7– Велоэргометр Kettler E5 7682-600

Оксигенацией крови (или сатурацией) называют отношение количества оксигемоглобина к общему количеству гемоглобина в крови, выраженное в процентах. Оксигенацию обозначают символами SaO2 или SpO2, либо SPO (в большинстве случаев пользуются символом SpO2).

Определение оксигенации крови можно записать в виде формулы:

SpО2 = (НbО2 / (НbО2 + Нb)) ·100 % (8)

Оснащаем волонтера монитором WristOx 3100. Для начала эксперимента надо определиться с характеристиками волонтера, для выбора субмаксимальной мощности. Наш волонтер попадал под группу мужчин, 2029 лет и весом 80кг.

Таблица 3 – Значения субмаксимальной ЧСС при пробах с физической нагрузкой, рекомендованные ВОЗ

Далее начинаем сам эксперимент. Волонтеру задается нагрузка в 45 Вт, при которой он в течении 3 минут крутит велоэргометр. Далее в течении 15 минут волонтер отдыхал. Увеличив нагрузку до 90 Вт., крутил 3 минуты. Отдых 15 минут. Увеличили нагрузку до 135 Вт., 3 минуты нагрузки. 15 минут отдыха. Нагрузка 180 Вт в течении 3 минут. Отдых 30 минут.

Второй эксперимент проводился в течении 54 минут. На волонтера одевался монитор WristOx 3100, после чего на волонтера подавалась нагрузка с 25 Вт. до 200 Вт. С шагом 25 Вт. Каждая нагрузка крутилась на протяжении 3 минут, после чего волонтер восстанавливался 30 минут.

Третий эксперимент волонтеру определялась половина субмаксимальной нагрузки и подавалась 125 Вт на протяжении 15 минут, после чего было восстановление 30 минут.

Четвертый эксперимент проводился на волонтере по методике возрастающей нагрузки от 50W до 200W на велоэргометре в течении 3 минут с промежутками на отдых по 57 минут.

Вследствие многообразия проявлений функционирования сердечно сосудистой системы по данным мониторинга в экспериментальном исследовании было решено использовать пятый эксперимент, достаточно кратковременной нагрузкой в пределах 3 минут и полного восстановления до исходного состояния. Объем выборки при этом составил пять экспериментальных исследований за исключением всех проведенных при других случаях. Причиной этого является полное отсутствие дисперсии ритма вследствие утомляемости и отсутствия восстановления исходного состояния.

Пятый эксперимент проводился пять раз в разные дни. Начало эксперимента начиналось с отдыха волонтера на протяжении 57мин., после чего подавалась нагрузка в 50W 3 минуты. Дальше волонтер восстанавливался 57 минут, после чего нагрузка увеличивалась до 100W и крутилась на велоэргометре 3 минуты. Отдых 57 минут. Нагрузка 150W 3 минуты. Отдых 57 минут. Нагрузка 200W 3 минуты. Отдых 3 минуты.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сердечно-сосудистая система, как и другие биологические системы, характеризуется различными типами отклика на изменение внешних параметров окружающей среды. Выделяют три основных типа такого отклика, которые относят к позиционному реагированию, дифференциальному и интегрирующему.

По результатам первого эксперимента с многоступенчатой нагрузкой мы можем увидеть, что с повышением нагрузки у волонтера накапливается усталость, за 15 минут времени отдыха, не успевает полностью восстановиться.

Результаты второго эксперимента: процесс полного восстановления в течение 48 минут не произошел. Содержание кислорода в крови в процессе нагрузки уменьшалось, в процессе восстановление увеличивалось.

Рисунок 8– поведение сердечных сокращений и содержание кислорода в

крови во время второго эксперимента

Результаты 3 эксперимента: после подаваемой на волонтера постоянной нагрузки в течение 30 минут, он находился в состоянии покоя 36 минут. За время отдыха полное восстановление не произошло (рисунок 8).

По результатам четвертого эксперимента с многоступенчатой нагрузкой можно увидеть процесс полного восстановления после трехминутной нагрузки. Результат представлен на рисунке 9.

Рисунок 9– динамика периода сердечного сокращения на фоновом интервале

и интервале с нагрузкой По окончанию пятого эксперимента, из полученных данных на пульсометре вычел квазиэкспоненциальный тренд среднего. После чего воспользовался дискретным преобразованием Фурье, получил амплитудный спектр. Так как спектры несколько зашумлены, что бы увидеть характерные пики спектров сгладил их фильтром Хемминга, окно подбирали эмпирически. Результаты преобразования всех пяти экспериментов представлены на рисунках 10, 11, 12, 13, 14.

Рисунок 10– Амплитудные спектры вариаций периода сердечных сокращений для 4 интервалов восстановления после ступенчатой нагрузки

(эксперимент №1)

На рисунке 10 видим хорошо выраженные частотные показатели VLF, HF, LF, на всех пяти нагрузочных пробах, а так же на фоне (нахождение волонтера в стоянии покоя).

VLF — мощность в диапазоне очень низких частот (0,003-0,04 Гц), характеризующая активность симпатического отдела. LF — медленные волны, мощность в диапазоне низких частот (0,04-0,15 Гц).

HF — быстрые волны, дыхательные волны, мощность в диапазоне высокой частоты (0,15-0,40 Гц).

Рисунок 11– Амплитудные спектры вариаций периода сердечных сокращений для 4 интервалов восстановления после ступенчатой нагрузки

(эксперимент №2)

На рисунке 11 видим хорошо выраженные частотные показатели VLF, HF, LF, на всех пяти нагрузочных пробах, а так же на фоне (нахождение волонтера в стоянии покоя).

Рисунок 12– Амплитудные спектры вариаций периода сердечных сокращений для 4 интервалов восстановления после ступенчатой нагрузки

(эксперимент №3)

Рисунок 13– Амплитудные спектры вариаций периода сердечных сокращений для 4 интервалов восстановления после ступенчатой нагрузки

(эксперимент №4)

На рисунке 13 видим хорошо выраженные частотные показатели VLF, HF, LF, на всех пяти нагрузочных пробах, а так же на фоне (нахождение волонтера в стоянии покоя).

Рисунок 14– Амплитудные спектры вариаций периода сердечных сокращений для 4 интервалов восстановления после ступенчатой нагрузки

(эксперимент №5)

На рисунке 14 видим хорошо выраженные частотные показатели VLF, HF, LF, на всех пяти нагрузочных пробах, а так же на фоне (нахождение волонтера в стоянии покоя).

Посчитали степень согласованности (коррелированности) амплитудных спектров для фонового интервала и интервалов восстановления. Во всех пяти экспериментах оказалась крайне высокая r > 0.85. Результаты представлены на рисунке 15. Рисунок 15– Степень согласованности (коррелированности) амплитудных

спектров для фонового интервала и интервалов восстановления

Была посчитана общая мощность спектра (TP – total power).

При рассмотрении суммарной мощности спектра на выделенных временных интервалах, то есть общепринятый показатель ТР, то как видно из рисунка 16 во всех 5 случаях общая мощность спектров на интервале первого восстановления значимо выше, чем в фоновом интервале при этом для других этапов восстановления такая тенденция выражена слабее.

9000

8000

7000

6000

TP, мс2

5000

4000 Фон

3000 1восст

2000

1000

1эксп 2эксп 3эксп 4эксп 5эксп

№ эксперимента

Рисунок 16– Общая мощность спектра (TP – total power) фона и первого

восстановления в 5 экспериментах Таблица 4 – Общая мощность спектра (TP – total power)

1 эксп 2 эксп 3 эксп 4 эксп 5 эксп Фон 2548.44 4317.7 4012.53 4236.5 6239.86 1 восст. 3985.99 6074.72 6032.66 5922.17 8464.71 2 восст. 2109.76 8146.11 8770.04 3354.04 4132.43 3 восст. 2513.17 4405.69 6379.62 1584.27 6836.77 4 восст. 2805.76 3907.34 4857.23 1447.65 5433.1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы проведено ознакомление с общей характеристикой биоритмической активности сердечно-сосудистой системы, методами ее регистрации и обработки. А также были проведены тестовые эксперименты, из которых сделали следующие выводы: 1) Как характер распределения спектральных компонент для различных фаз восстановления, так и абсолютное значение амплитудных спектров совпадают в фазах восстановления при различных нагрузках с амплитудами спектральных составляющих фона. 2) В результате анализа влияния уровня нагрузки на изменчивость периода сердечных сокращений показано, что уровень подавления дисперсии, т.е. изменчивости периода сердечно-сосудистых сокращений во всей полосе частот, при восстановлении зависит от уровня нагрузки с вероятностью 95%. 3) Наблюдается доминирование при фазе восстановления частот HF диапазона, LF диапазона и VLF диапазона. Таким образом, амплитудные значения в данных частотных диапазонах являются интегральным диагностическим признаком для оценки функционального состояния организма в целом, что подтверждает известные факты. 4) Степень согласованности амплитудных спектров для фонового интервала и интервалов восстановления характеризуется высокой степенью сопряженности (r > 0.85), что является свидетельством достаточности выбранного интервала времени (60 минут) для полного восстановления при выбранных нагрузочных пробах и оценки амплитудных спектров при характеристике суточной динамики RR интервалов и воздействия внешних факторов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/ultrazvukovaya-diagnostika-ibs/