Глава 5 Применение информационных технологий для хранения, структуризации и анализа данных

Для организации и проектирования исследований со студентами специального медицинского отделения ВолГУ была создана база данных «ВолГУ-СМОУЗ», с помощью которой можно определить уровень состояния здоровья (УСЗ) согласно предложенной модели здоровья. Эта база данных была спроектирована в СУБД (система управления базой данных) Microsoft Visual FoxPro 5.0 в лаборатории «БИТ и МД» кафедры физвоспитания ВолГУ.

Интерфейс программы администрирования базы данных построен с применением стандартных элементов управления Windows с подписями на русском языке, что упрощает адаптацию пользователя к системе. Под интерфейсом понимается визуальная часть программы, позволяющая пользователю вводить в программу необходимые данные и считывать с нее информацию в удобном формате. Взаимодействие пользователя с системой организовано через отдельные диалоговые окна, причем каждое окно отражает законченную подсистему базы данных. В каждом диалоговом окне для просмотра данных, их правки, а также добавления и удаления из базы данных применяются так называемые полосы навигаторов — специальный набор кнопок с графическими пиктограммами на них, нажатие на которые приводит к определенным действиям. Пиктограммы упрощают процесс взаимодействия с системой, информацию о назначении каждой кнопки можно получить обычным для Windows способом — каждая кнопка имеет подсказку по ее назначению.

1) настройка предметной области («предметная область»);

2) формирование административной структуры подразделений, организаций, участвующих в исследованиях («организационная структура»);

3) управление списком участников исследований («участники»);

4) настройка типов исследований («исследования»);

5) управление программами измерений, планирование исследований по ним и ввод результатов измерений («проектирование исследований»);

6) фиксирование результатов работы и выход из программы («закончить сеанс»).

Каждая часть программы работает в отдельном окне, причем в один момент времени оператор имеет возможность работать только с одной из них.

Пользуясь различными страничками диалога, можно задать необходимые системе данные, а именно: перечень известных системе заболеваний (можно проводить как классификацию по МКБ, так и свою собственную); определить список стран, список регионов для каждой страны и список населенных пунктов для каждого региона, причем в системе должен быть определен хотя бы один населенный пункт, а соответственно регион и страна. Для дополнительной информации о каком-либо населенном пункте необходимо последовательно выбрать сначала страну, а затем регион; для описания применяемой модели здоровья необходимо сформировать перечень основных систем модели здоровья (первый иерархический уровень модели здоровья), описать применяемые для исследований методы (при этом, помимо обычных методов – ЭКГ, ЭЭГ и других, можно ввести, например, устный опрос). Все результаты можно хранить в базе данных. По этим данным составляется список применяемых подсистем здоровья. После формирования всего массива данных об используемой модели здоровья в систему необходимо ввести информацию о планируемых исследованиях.

Информация о планируемых исследованиях попадает в систему через отдельную экранную форму:

После сообщения системе информации о планируемых видах исследований необходимо создать административную структуру подразделений организаций, то есть указать, какая учебная группа относится к какому факультету и к какой организации относится этот факультет. При выборе этого пункта меню оператор попадает в отдельную форму с несколькими страничками, где можно просмотреть, добавить, удалить, редактировать информацию.

Две странички этой формы позволяют сообщить данные регистрации и сформировать историю болезни. В регистрационной карточке необходимо заполнить поля, содержащие данные о заболевании, пункте проживания и учебной группе, к которой принадлежит обследуемый студент. Если возникает потребность фиксировать историю болезни, то на второй страничке формы добавляется одна строчка в соответствующей таблице со сведениями о каждом перенесенном заболевании.

Построение схемы проведения исследований осуществляется из диалогового окна, в которое пользователь (оператор) попадает после нажатия кнопки «проектирование исследований».

Ввод данных о результатах исследований производится на этой форме после выбора конкретного обследования из журнала. При этом вносится информация о программе исследования, в рамках которого проведено обследование участника (объекта) исследований, путем выбора нужной группы и конкретного студента этой группы. Фиксирование результатов обследования производится заполнением полей специальной таблицы, после чего внесенные данные могут быть использованы для анализа. С помощью разработанной в данной работе базы данных «ВолГУ-СМОУЗ» можно автоматизировать процесс получения комплексной карты распределения рейтинга по элементам редуцированной модели здоровья.

глава 6
Модель здоровья (редуцированная)

Исходя из параметров, установленных на кафедре физического воспитания ВолГУ, модель здоровья принимает несколько упрощенный вид. В редуцированной модели оценивались результаты опроса, измерения тотальных размеров тела студентов и анализировались записи биопотенциалов, снятых с помощью диагностической системы CONAN.

В первом приближении была создана редуцированная модель, изображенная на рисунке 23. Параметры элементов, измеренных в ходе проведения исследований и вошедших в эту модель, перечислены в таблице 1. Нумерация элементов рисунка 18 сохранена. Выбор параметров поясняется ниже по тексту. Дополнительная нумерация вводится для обозначения порядкового номера параметра, например, d_2.3 соответствует третьему параметру элемента d₂.

Таблица 1

Для обнаружения и изучения разнообразных проявлений болезни, а также для оценки общего состояния здоровья человека применяют различные способы исследования, начиная с опроса, осмотра человека, измерения температуры его тела и заканчивая более сложными методами исследования – проведение функциональных проб и тестов, химическое исследование жидкостей организма, просвечивание рентгеновскими лучами и т.д. Только наиболее полное и систематическое изучение организма позволяет сделать правильные выводы о здоровье человека.

В проводимых исследованиях из всего разнообразия снимаемых показателей человека выбрано несколько наиболее значимых для оценки состояния здоровья (см. рис. 24, адаптированная модель).

Физическое развитие оценивалось по тотальным размерам тела – длине тела, массе тела и обхвату груди. Длина тела интегрально отражает процесс продольного роста человека и наиболее часто определяется в различных антропологических исследованиях. Масса тела характеризует развитие мускулатуры, скелета, жировых отложений, внутренних органов. Обхват груди характеризует величину грудной клетки человека, а также в определенной степени и поперечный размер его туловища. Тотальные размеры тела человека характеризуют процессы роста и физического развития человека, а также определяют своеобразие индивидуальных и групповых различий людей.

Для оценки функционального состояния организма были выбраны показатели деятельности сердечно-сосудистой, нервной и мышечной систем.

Сердечно-сосудистая система выбрана по следующим причинам:

1) наибольший процент заболеваний приходится на сердечно-сосудистую систему и, чтобы предотвратить развитие заболевания этой системы, нужно постоянно следить за ней;

2) сердечно-сосудистая система является одной из главных систем жизнеобеспечения и от нее зависит работа всех органов человека;

3) улучшить работу сердечно-сосудистой системы наиболее эффективным и щадящим способом можно только с помощью физической культуры.

Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы исследовалось с использованием комплекса инструментальных методов, позволяющих объективно оценить биофизические процессы в системе. Для электрокардиографии и реографии характерны высокая информативность и стандартность методов регистрации и оценки. Измерение артериального давления дает дополнительные сведения для более полной оценки состояния здоровья человека. По записям ЭКГ можно выявить наиболее распространенные заболевания сердечно-сосудистой системы: различные аритмии, нарушение проводимости сердца, коронарные патологии, гипертрофии отделов сердца и т. д. По записям РГ можно судить о наличии или отсутствии ряда заболеваний кровеносных сосудов: артериальной гипертензии и гипотензии, сосудистой дистонии, венозных нарушениях и т.д.

Выбор нервной системы сделан по следующим соображениям:

1) очень высокий процент заболеваний среди населения, видна тенденция к росту количества заболеваний;

2) как и сердечно-сосудистая, нервная система влияет на работу всех остальных систем и органов;

3) любое физическое упражнение можно осуществлять только при помощи нервной системы;

4) занятия физическими упражнениями всегда благоприятно воздействуют на функционирование нервной системы.

При физиологическом тестировании функционального состояния мозга человека использовалась электроэнцефалография.

По параметрам ЭЭГ решались вопросы о стабильности функционального состояния во времени, оценивались уровень возбудимости, лабильности, реактивности структур мозга и их сдвиги при внешних воздействиях.

Общепризнанными электроэнцефалографическими параметрами, по которым судят о функциональном состоянии, служат амплитудно-частотные показатели, межполушарная асимметрия, длительность блокирования ритмов покоя и скорость его угасания, характер реагирования биопотенциалов на различные функциональные пробы.

Выбор мышечной системы определялся тем, что:

1) большую часть энергии человек расходует на движение (перемещение в пространстве, работа внутренних органов);

2) с помощью физических упражнений можно эффективно воздействовать на организм в целом и на все функциональные системы в отдельности;

3) без нормальной работы мышечной системы невозможно нормально осуществлять физическую работу, в том числе заниматься физическими упражнениями;

4) развивая мышечную систему, можно устранять физические дефекты, осуществлять эстетическую коррекцию фигуры, физически совершенствоваться.

Состояние мышечной системы оценивалось с помощью электромиографии и миотонометрии скелетных мышц. При анализе ЭМГ по параметрам двигательных единиц скелетных мышц, по скорости проведения возбуждения по волокнам нервов можно судить о наличии (или отсутствии) заболеваний, связанных с поражением мотонейронов, структур волокон периферических нервов, о состоянии нервно-мышечной передачи и мышечных волокон. Для исследований были выбраны прямая мышца живота, мышцы внутренней стороны бедра и бицепсы рук.

Из всего разнообразия оценок психического благополучия человека были выбраны наиболее значимые показатели. Это самооценка самочувствия обследуемого студента и наличие (или отсутствие) сильных эмоциональных переживаний (стрессов).

Оценка самочувствия используется в широко применяемом психологическом тесте САН, который позволяет на основе самооценки исследуемого получить информацию о психических состояниях: самочувствии, активности, настроении.

Состояние стресса — это мобилизация возможностей организма для поддержания нормальных условий жизнедеятельности, защитный процесс, нацеленный сначала на достижение срочной адаптации, а затем на создание базы для перехода от срочной к долговременной адаптации. Стресс — состояние физиологическое, неблагоприятное его влияние отмечается лишь тогда, когда защитные меры недостаточны в отношении стрессора или его стрессовая реакция развивается несбалансированно, например, слишком интенсивно или долго.

В условиях значительного эмоционального напряжения наблюдается несоответствие между чрезмерной стрессовой реакцией (реакцией на воздействие) и действительными запросами организма, т. е. мобилизуется гораздо больше резервов, чем необходимо в данной ситуации. Поэтому опрос о наличии стрессовых ситуаций может дать дополнительную информацию для оценки здоровья.

В связи с большим влиянием на здоровье таких факторов, как курение и алкоголь, в социальной системе модели включены отдельные модули, касающиеся отношения к курению и отношению к алкогольным напиткам.

Воздействие на социальную систему здоровья студента оценивалось по педагогическому влиянию предложенного модульного обучения и по условиям жизни студента (где он живет, состоит ли в браке, количество человек в семье, занимается ли спортом, как относится к здоровому образу жизни).

Заполнение базы данных для каждого студента начинается с анкетных данных, затем проводится социологический опрос, измеряются интересующие параметры тела, снимаются биосигналы и т.д. Все эти измерения проводятся согласно составленного заранее плана исследований. По мере заполнения базы данных для каждого студента формируется банк данных, в котором фиксируются все проведенные обследования и появляется возможность анализировать эти данные как для отдельного студента, так и для всей группы студентов. Биосигналы снимаются и хранятся с помощью автоматизированной системы CONAN и в общем виде показаны на рисунках 25, 26, 27. Автоматизированный комплекс приводит полученные биосигналы к стандартному виду и выдает численные значения параметров ЭКГ, ЭЭГ и РГ, а также предварительный диагноз. Эти численные значения затем переносятся в базу данных соответствующему студенту и могут интерпретироваться там по желанию исследователя с помощью любой стандартной программы, работающей с базами данных, например Excel, Access, Statistica.

Был проведен анализ полученных данных с помощью программы Microsoft Excel и с помощью программы, созданной специально для проводимых исследований. Анализ данных, касающихся модульного обучения на уроках по физическому воспитанию, и подсчет рейтинга отношения студентов к физической культуре проводились отдельно. В общую базу данных здоровья эти результаты вводились в виде интегральных параметров: рейтинг успеваемости студентов на занятиях и рейтинг посещаемости занятий.

глава 7
Применение рейтинга для оценки состояния здоровья

В данной главе представлены экспериментальные результаты исследования состояния здоровья студентов СМО.

Для проверки правильности разработанной модели здоровья был проведен эксперимент в группах СМО на кафедре физического воспитания ВолГУ.

В силу объективных причин – технических возможностей системы CONAN — для оценки состояния здоровья использовалась не вся модель здоровья, а только основные ее элементы. Такую модель мы назвали «рабочей» или «редуцированной» (см. рис. 23). Снимаемые параметры указаны под названиями модулей, к которым они относятся, цифры показывают номер исследования. Во время обследования также фиксировались дополнительные сведения, такие как время, прошедшее от последнего употребления спиртных напитков, ОМЦ у девушек, как давно была стрессовая ситуация. Кроме того, фиксировались условия окружающей среды: температура в помещении, температура на улице, атмосферное давление, влажность воздуха и магнитная обстановка. Каждый параметр вносит свой вклад в общий рейтинг здоровья. Если количественное или качественное значение параметра находится в пределах нормы, то рейтинг параметра равен 1, а рейтинг здоровья увеличивается на 1. Если же значение параметра вышло за пределы нормы, то рейтинг здоровья не изменяется (рейтинг параметра равен нулю). Окончательный рейтинг здоровья является суммой знаний всех параметров.

Рейтинг биологической системы складывается из рейтинга физического развития и рейтинга функционального состояния, рейтинг психической системы представлен рейтингом модуля эмоций, а рейтинг социальной системы складывается из рейтингов условий жизни и учебы студента.

Физическое развитие содержит по сокращенной модели три параметра: длина и масса тела, обхват груди в паузе. Подсчет индекса Кетле (вес(г)/рост(см)) и индекса Эрисмана (обхват груди(см)-рост(см)/2) позволяет сделать следующие оценки. Если индекс Кетле у мужчин находится в пределах 350-450, а у женщин 325—375, то к рейтингу здоровья прибавляется 1 (рейтинг индекса равен 1), если же за пределами, то рейтинг здоровья не меняется.

У индекса Эрисмана пределы соответственно 5.8 и более для мужчин и 3.3 и более для женщин. Полученные рейтинги параметров складываются и в итоге получается, что физически развитый студент имеет максимальный рейтинг, равный 2, а имеющий отклонения в развитии — 1 или 0.

Для оценки функционального состояния снимались ЭКГ (состояние сердца), РГ (состояние кровеносных сосудов), ЭЭГ (состояние головного мозга) и проводились миография и миотонометрия (состояние мышц).

Рейтинг параметров устанавливался так же, как и в физическом развитии, только пределы нормы были взяты в соответствии со стандартами для данного конкретного измерения.

Анализ ЭКГ производился следующим образом:

1) если частота сердечных сокращений (ЧСС) находится в пределах между 60 и 80 ударами в минуту, то рейтинг ЧСС равен 1, если за пределами, то рейтинг ЧСС равен 0;

2) если электрическая ось сердца (ЭОС) находится в пределах между 29 и 61 градусами, то рейтинг ЭОС равен 1, если за пределами, то рейтинг ЭОС равен 0;

3) если значение RR-интервала находится в пределах между 750 и 1000 мс, то его рейтинг равен 1, в противном случае — равен 0;

4) если амплитуда Т-зубца в I-ом стандартном отведении и грудном отведении V6 больше 0 mV, то рейтинги Т-зубца равны 1, если же меньше 0 mV, то рейтинги равны 0;

5) если амплитуда Р-зубца в I и V6 отведениях больше 0 mV, то соответствующие им рейтинги равны 1, если меньше 0 mV, то рейтинги равны 0;

6) если амплитуда Q-зубца в отведениях I, III, V1 и V6 не превышает 1\4 амплитуды R-зубца в соответствующих отведениях, то рейтинги Q-зубцов равны 1, если превышают — рейтинги Q-зубцов равны 0;

7) если амплитуда S-зубца в отведениях I, III, V1 и V6 меньше 2 мВ, то рейтинги S-зубцов равны 1, если больше, то рейтинги равны 0. Общий рейтинг состояния сердца равен сумме рейтингов параметров ЭКГ.

Анализ РГ сосудов выглядит следующим образом:

1) если реографический индекс (РИ) больше или равен среднему значению РИ контрольной группы студентов, то рейтинг РИ равен 1, если меньше, то рейтинг РИ равен 0;

2) если длительность анакроты (А) меньше или равна среднему значению длительности анакроты контрольной группы, то рейтинг А равен 1, если же больше среднего значения, то рейтинг А равен 0;

3) если значение характера катакроты (В) меньше или равно среднему значению характера катакроты контрольной группы, то рейтинг В равен 1, если больше среднего значения по контрольной группе, то рейтинг равен 0;

4) если значение общего состояния сосудистого тонуса (А/Т, где Т — период сокращения сердца) меньше либо равно среднему значению общего состояния сосудистого тонуса контрольной группы, то рейтинг А/Т равен единице, если больше среднего значения, то рейтинг А/Т равен 0.

Далее рейтинг параметров реограммы суммируется, и получается, что в норме рейтинг реограммы добавляет 4 балла к рейтингу здоровья, а если баллов меньше 4, то имеются отклонения в работе сосудов малого таза.

Анализ ЭЭГ проводится по 8 стандартным отведениям (O1, O2, P3, P4, C3, C4, F3 и F4) по 4 диапазонам (тета — от 0 до 4 Гц, дельта — от 4 до 8 Гц, альфа — от 8 до 14 Гц и бета — от 14 до 32 Гц).

Если средняя амплитуда сигнала и средняя частота не выходят за пределы, соответствующие дельта-, альфа- и бета-диапазонам, то рейтинг амплитуды и рейтинг частоты равен 1, если в сигнале не наблюдались частоты тета-диапазона, то рейтинги амплитуды и частоты тета-диапазона равны 1. Если же в сигнале наблюдаются дельта- и тета-колебания, превышающие по амплитуде 40 мкВ и занимающие более 15% от общего времени регистрации, то соответствующие рейтинги равны 0.

Максимальный рейтинг по ЭЭГ равен 48 баллам, так как тета-колебаний не было обнаружено ни в одной ЭЭГ и тета-диапазон не включался в анализ.

Анализ мышечной системы по результатам миотонометрии свелся к сравнению показаний миотонометра со средними значениями аналогичных показаний контрольной группы. Если тонусы мышц живота, бедра и обеих рук в расслабленном и напряженном состояниях были больше или равны соответствующим средним значениям контрольной группы, то эти рейтинги тонусов мышц равны 1, если меньше, то рейтинги тонусов равны 0.

Психическое здоровье студента складывалось из рейтинга стрессовых ситуаций и из оценки самочувствия. Если стрессовые ситуации приводят к частым и большим эмоциональным всплескам, то рейтинг стресса равен 0, если не приводят, то рейтинг стресса равен 1. В конце каждого обследования на протяжении всего эксперимента студентом самим ставилась оценка самочувствия. Если самочувствие было плохое, то ставилась оценка 0, если удовлетворительное — 1, хорошее — 2, отличное — 3. Далее выводилось среднее значение оценки, показывающее, какое самочувствие наиболее свойственно данному студенту. Если конечный результат был больше или равен 2, то рейтинг самочувствия равен 1, если меньше 1, то рейтинг самочувствия равен 0.

В социальной системе анализ проводился следующим образом:

1) если студент питается регулярно, то рейтинг питания равен 1, если не регулярно, то рейтинг питания равен 0;

2) если студент живет в квартире, то рейтинг жилья равен 1, если он живет в общежитии, то рейтинг жилья равен 0;

3) если студент живет в семье, то рейтинг семьи равен 1, если студент живет один, то рейтинг семьи равен 0;

4) если студент регулярно курит и принимает алкогольные напитки, то соответствующие рейтинги равны 0, если же он не курит — рейтинг курения равен 1, если не употребляет спиртные напитки рейтинг отношения к алкоголю равен 1;

5) отношение к физическому воспитанию оценивалось по результатам специального модульного обучения. В общий рейтинг здоровья добавляются два значения — рейтинг успеваемости и рейтинг посещаемости.

Таким образом, по окончании обследования каждый студент получает одно число – глобальный рейтинг здоровья.

По мере заполнения базы данных и подсчета рейтингов отдельных студентов СМО формируется общая картина состояния здоровья всего специального отделения. Для описания полученных результатов были выбраны три группы студентов, имеющих заболевания сердечно-сосудистой системы, заболевания почек и миопию высокой степени.

На рис. 28 представлено распределение итогового рейтинга здоровья студентов СМО по заболеваниям. Графики построены по убыванию рейтинга. Из анализа результатов видно, что большие (более 600 баллов) рейтинги встречаются у студентов с миопией, а самые маленькие (менее 500 баллов) — у студентов с пиелонефритами. Такое распределение рейтинга можно объяснить сложностью и серьезностью урологических заболеваний, в то время как у студентов со слабым зрением все основные системы организма функционируют нормально. Если брать средние значения рейтингов по заболеваниям, то видно, что средний рейтинг студентов с заболеваниями сердца выше остальных, что отражает их лучшее общее состояние здоровья. Обобщая результаты глобальной рейтинговой оценки здоровья, можно отметить, что группы студентов с разными заболеваниями имеют разный уровень здоровья, и поэтому педагогический подход к таким группам должен быть различен с учетом полученных рейтингов.

Для оценки уровня здоровья при нашем подходе можно ввести относительный коэффициент здоровья (ОКЗ):

Введение ОКЗ позволяет ввести единую систему для оценки уровня здоровья студентов, удобную в применении на практике. ОКЗ может меняться теоретически от 0 до 1, на практике — от 0.7, что соответствует патологии у обследуемого студента, до 1 — у здорового студента.

На рис. 29 показаны результаты распределения рейтинга студентов СМО, характеризующие состояние биологической системы в рамках редуцированной модели здоровья. Разброс рейтинга по группе составил около 10 баллов (72-63=9 баллов). Если все данные отнормировать на величину баллов, полученных за оценку ЦНС (48 баллов у всех студентов), то максимальный рейтинг составит 24 балла (студентка Челышева), а минимальный – 15 баллов (студентка Борзенко). То есть состояние биосистемы в таких единицах у студентки Челышевой в 2 раза лучше, чем у студентки Борзенко. Баллы по основным элементам биосистемы распределены следующим образом:

Из таблицы видно, что состояние мышечной системы Челышевой на 7 баллов выше (при максимально возможных 8 баллах). Обе студентки относятся к СМГ с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Однако диагноз по справке у Челышевой — вегето-сосудистая дистония (по гипертоническому типу), а у Борзенко — порок митрального клапана, что и зафиксировано рейтингом и свидетельствует о корректности развиваемых в данной работе модельных подходов к количественной оценке состояния здоровья. Это также говорит о необходимости развития материально-технической базы кафедр физического воспитания, имеется в виду использование в данном исследовании АДК.

• ⇐ Назад
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 678
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• Далее ⇒