Система Cardio Reserve Определение резерва и нагрузки на

Система Cardio Reserve
Определение резерва и нагрузки на сердце с помощью видеокамеры
Назначение программного изделия Cardio Reserve
СЕРДЦЕ – наш главный орган, благодаря которому мы живем в этом Мире.
На протяжении всего времени нашего существования оно работает без остановки. Мы
постоянно, не задумываясь о последствиях, совершаем такие поступки и действия, которые
наносят непоправимый вред нашему здоровью. И в первую очередь, именно сердце, страдает
от этого больше всего. Проблема заключается в том, что мы не в состоянии оценить меру
вреда, которую мы наносим сердцу своим поведением, а это приводит к тяжелому его
заболеванию.
Смертность от заболеваний сердца составляет более 60 процентов. Как правило,
обращение к врачу носит запоздалый характер.
Чтобы избежать тяжелых последствий необходим объективный контроль за работой
сердца, а также знание допустимых нагрузок и выявление резервов сердца.
При современном уровне применения в быту компьютеров, целесообразно для создания
средств контроля использовать уже имеющиеся устройства ввода информации.
Одним из таких, достаточно дешевых, устройств является веб камера, которая позволяет
регистрировать пульсограму. Это значительно снижает стоимость измерительных
комплексов оценки состояния сердца, делая их доступными для широких слоев населения.
Система Cardio Reserve предназначена для регистрации пульсограмм при помощи
бытовой веб камеры и позволяет в любое время контролировать резерв и нагрузку на сердце.
Область применения
Система Cardio Reserve может быть использована в следующих областях
индивидуального контроля здоровья.
В быту, после проведения спортивных занятий: физзарядка, пробежки, плавание,
спортивные игры.
При посещении фитнес центров, после процедур оздоровления.
После проведения различных спортивных тренировок.
В процессе восстановительного периода после заболеваний сердца.
После возникновения стрессовых ситуаций.
После употребления алкоголя или наркотиков.
Методика оценки тренированности сердца
Оценку тренированности сердца можно получить, если провести функциональную
пробу организма с дозированной нагрузкой. Из разнообразных методов, применяемых для
такой пробы, можно предложить достаточно простой: за 30 секунд проделать 20 приседаний.
Перед началом пробы измерьте пульс в состоянии покоя.
После запуска программы системы Cardio Reserve внесите ваш возраст и пульс покоя в
отведенные для этого поля и проведите измерение кардиорезерва.
Затем, контролируя время по секундной стрелке часов, проделайте быстро (по полторы
секунды в среднем на каждое) 20 глубоких приседаний, уложившись в 30 секунд, и тут же
снова измерьте свой кардиорезерв.
У здоровых, но нетренированных людей, он может уменьшаться до 60 процентов и
восстанавливается к исходному уровню за 2—3 минуты. По мере роста тренированности
резерв после дозированной нагрузки должен составлять не менее 80 процентов и
восстанавливаться до 95 процентов за 1—2 минуты.
При определении индивидуальной нагрузки речь идет только о практически здоровых
людях, причем тренирующей нагрузкой является нагрузка в 75-85% от максимальной, а
для больных ишемической болезнью сердца допускается нагрузка не более 50%.
Общий принцип определения нагрузки таков.
Вы даете определенную нагрузку в течении 3-х минут (скажем, 20 приседаний) и
проводите измерение до нагрузки, сразу после нагрузки и через 3 минуты после нагрузки.
Если нарузка составляет мене 40% , то нагрузка малая, если 40-70%, то нагрузка средняя,
если 70-90%, то нагрузка высокая. Это хороший способ динамического контроля Вашего
физического состояния и определения адекватной нагрузки. Т.е., если те же 20 приседаний
вызывают у Вас маленькую нагрузку, то считать это хорошей тренирующей нагрузкой вряд
ли целесообразно. И наоборот, если нагрузка возрастает до 100%, это означает, что данная
нагрузка для Вас высоковата.
Общие принципы и обоснование метода регистрации
Видеокамера это электронно-оптическое устройство, позволяющее регистрировать в
отраженном свете различные непрозрачные объекты. Изображение объекта с помощью
линзы объектива проецируется на светочувствительную матрицу, сигнал с которой через
USB-канал поступает в персональный компьютер. Далее, производится программная
обработка видеосигнала и вывод изображения на монитор компьютера.
Разрешение камеры определяется количеством точек (пикселей), приходящихся на
единицу площади светочувствительной матрицы видеокамеры. Чем больше пикселей, тем
выше разрешение. Для наших целей этот параметр не является определяющим. Более того,
чем он ниже, тем лучше, – улучшается помехоустойчивость, а также уменьшается размер
видео файла и время его обработки.
Более существенными являются показатели чувствительности в спектральном диапазоне.
Спектральный диапазон видимого света от 400 до 700 нм. Нас будет интересовать область
красного и ближнего инфракрасного участка (более 700 нм).
Практически все камеры в этом диапазоне имеют достаточную чувствительность, т.е.
пригодны для использования в качестве сенсора пульсовой волны.
Остановимся подробнее на вопросах регистрации пульса с помощью камеры.
Предварительные пояснения. Если в темном помещении закрыть яркий источник
света ладонью руки, то мы увидим красный рельеф очертаний пальцев, т.е. ткань руки
является фильтром, пропускающим красный свет. Поскольку вся ткань пронизана
сетью сосудов, которые в такт с сокращением сердца меняют свое кровенаполнение,
в результате чего происходит изменение интенсивности (модуляция) проходящего
света.
Такую же картину мы получим и при использовании видеокамеры. Если закрыть пальцем
объектив и направить на него источник света, то при включенной камере на экране
монитора появится неравномерно светящийся красный квадрат, на котором видны
незначительные колебания яркости отдельных участков. Это и есть пульсация крови в
фаланге пальца.
Съемка или регистрация изображений с помощью видеокамер имеет свои особенности.
Прежде всего, необходимо перед началом съемки подобрать достаточную освещенность
объекта. Освещенность не должна быть очень высокой или очень низкой.
Камеры, как правило, имеют автоматическую регулировку усиления, в связи с этим
сигнал с выхода камеры может во времени значительно изменяться. В силу инерционности
устройства эти изменения происходят скачкообразно с задержкой по времени.
Эти факторы необходимо учитывать при регистрации пульсограмм.
Вернемся к вопросу регистрации пульсаций яркости светового потока в камере.
Яркость пикселя определяется тремя показателями цветности – красного, синего и
зеленого. Их значения можно получить программным путем. Необходимо сразу отметить,
что регистрация незначительных пульсаций яркости производится на уровне больших помех
и шумов. Для выделения такого сигнала применяют специальные методы усиления и
фильтрации. Затем выбирается участок изображения размером, например 10х10 пикселей, и
рассчитывается суммарный показатель яркости для каждого кадра видеозаписи. При этом
производится фильтрация сигнала и его сглаживание. Если запись происходит с
регистрацией яркости каждого кадра, то на выходе мы получим пульсограмму,
позволяющую рассчитать основные параметры работы сердца.
В этом и состоит суть метода, на базе которого разработано программное обеспечение
системы Cardio Reserve.
Инструкция по эксплуатации системы.
Состав необходимого оборудования
1.
2.
3.
4.
5.
Компьютер средней производительности;
Операционная система Windows XP, Windows 7;
Видеокамера типа «раскладушка» (Genius или Logitech);
Источник света – настольная лампа (20 Вт);
Программное обеспечение VideoPuls.exe (поставляется в виде архива
PaketPulsVideoKontrol.rar через Интернет магазин «РАЗРАБОТКИ НАУМОВА» с
сайта pulstream.spb.ru»).
Подготовка к измерению
Перед началом измерения необходимо:
1. Установить на компьютере программное обеспечение VideoPuls.exe
(распаковать архив PaketPulsVideoKontrol.rar в свою папку);
2. Установить и включить источник света (настольную лампу);
3. Проверить работоспособность камеры – включить камеру, закрыть объектив
камеры указательным пальцем и поднести ее к источнику света, так чтобы
камера работала на просвет фаланги пальца. На экране монитора должен быть
виден красный квадрат (Рис.1). (Камеру не выключать);
Рис. 1
4. Установить камеру под источником света в горизонтальном положении,
предварительно полностью раскрыв ее механизм фиксации положения
5. Отрегулировать (при закрытом пальцем объективе) положение камеры под
источником света, перемещая ее по поверхности стола так, чтобы на экране
монитора был виден красный квадрат средней яркости
с зонами
потемнения (недопустимы высокая яркость и совсем темный экран );
6. Закрыть программу проверки работоспособности камеры..
7. Вывести на экран показания системных часов, передвинуть форму часов в
верхний правый угол экрана.
Внимание. В процессе измерения недопустимы движения рук и тела, усилие
прижатия пальца не должно меняться в процессе измерения, исключить
внешние помехи, дыхание - ровное, руки - теплые, состояние – расслабленное.
Время измерения 30 сек..
Последовательность действий при проведении измерений
1. Запустить программу VideoPuls.exe, должна открыться главная форма.
Передвинуть форму в верхний левый угол экрана (Рис.2), так чтобы была видна
секундная стрелка системных часов.
Рис. 2
2. При первом измерении нажать кнопку Identif и внести свои учетные данные:
пульс в покое и возраст. Нажать кнопку SAVE (Рис 3).
Рис. 3
3. Закрыть объектив камеры указательным пальцем левой руки, локоть левой руки
держать на поверхности стола. Нажать правой рукой на главной форме кнопку
Camera, появится форма контроля камеры (Рис.4).
4. Нажать кнопку OpenVidio на форме Camera, через 1-3 сек. на форме появится один
крупный и три мелких красных квадрата (Рис. 5).
5.
Перемещая камеру – отодвигая или приближая ее к источнику света, необходимо
добиться примерно одинаковой яркости изображения большого квадрата с
изображением центрального маленького квадрата. Высокая яркость и
недостаточная освещенность не позволят произвести измерение. Обычно в этом
случае вместо пульсограммы на экране будет идти прямая линия.
Предупреждение. Все манипуляции с нажатием кнопок необходимо проводить не
быстро с интервалом в 1 сек, иначе может произойти нарушение процесса
видеозаписи.
Рис. 4
Рис. 5
6. При первом запуске нажать кнопку FormVideo и установить минимальное
разрешение (Рис.6). Выйти из FormVideo.
Рис.6
7. Нажатием кнопки Exit закрыть форму Camera.
8. Нажав кнопку Video, начать процесс измерения. Появится курсор в виде песочных
часов (Рис 7). Для получения надежных результатов выполнять все
вышеописанные требования при проведении измерения.
9. Запомнить показания секундной стрелки системных часов. Измерение должно
длиться около 30 сек.
Рис.7
10. Сделать двойное нажатие левой клавишей мышки. Через 1-2 сек. песочные часы
исчезнут. Перевести курсор на кнопку Finish и сделать нажатие.
11. После автоматической переустановки экрана процесс измерения будет завершен и
на экране появится пульсограмма (Рис 8).
Рис.8
12. После вывода пульсограммы на экране появится результаты расчетов, а также под
контрольной панелью появятся три активные кнопки START, Check и Calc.
Рис.9
13. Кнопки START, Check и Calc позволяют по шагам повторить процесс расчета и
вывода информации.
ВНИМАНИЕ. Новое измерение можно произвести только после закрытия главной
формы программы.