Automated Assessment of a Students Circulatory System Functional State Using Martine's Test

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorVoinyk, B. A.
dc.contributor.authorBorisova, G. V.
dc.contributor.authorUmanets, V. S.
dc.contributor.authorBoiko, G. L.
dc.contributor.authorPavlov, A. V.
dc.contributor.authorNastenko, Ie. A.
dc.date.accessioned2020-04-10T13:12:48Z
dc.date.available2020-04-10T13:12:48Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenBackground. The systematic self-control of students' health state allows optimizing the educational process organization of physical education and contribute improving the functioning of body systems. One of the common methods of such observation is the functional Martine's test, which provides an opportunity to investigate the dynamics of changes in blood pressure and heart rate between the resting state and every minute for five minutes after the load. In most cases, this load characteristic sufficiently fully reflects the student's cardiovascular system state. The determination of the characteristic patterns of such states will allow offering a mechanism for assessing the functional state of the circulatory system. The regular Martine's testing will allow observing the dynamics and evaluating changes in the body during the observation period. Objective. Creation of an automated system for assessing of a student’s circulatory system functional state changes. Methods. The students database of the National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” created during the research by the Department of Physical Education, was used for the study. To determine the functional patterns, separately for boys and girls, cluster analysis was used by the "k-means" method in the parameter space of the blood pressure and heart rate measured during the functional Martine's test. As a result, 7 clusters of states for young men and 8 clusters for girls were obtained. Clusters differ significantly in the nature of the response of blood pressure and heart rate to the load test. The centroids of the resulting clusters were further considered as functional patterns (the most typical representatives) of the body's response to the test physical load. The assessment of the circulatory system functional state is calculated by comparing the student test data with the previously defined functional patterns by the minimum Euclidean distance criterion. Conclusions about the functional state of the system are formed. Results. The clusters of the circulatory system functional states in the extended space of blood pressure and heart rate parameters of functional Martine's test are obtained. The clusters correspond to the normal states and different stages of the regulatory reserves reduction of the body. The algorithm allowing to consider features of an organism functional state at essential deviation of Martine's test indicators from a certain functional pattern is developed. This admits controlling the individual level of physical activity, adapting the training program and identifying conditions requiring additional medical control. Conclusions. As a study result, the automated system for assessing the functional state of technical university students circulatory system using Martine's test was developed. The system relates observation to one of the study sample clusters that were obtained using the "k-means" method. For additional information on the state of the circulatory system, the average radius of the cluster is used, since objects that are far removed from the center may have properties similar to those of a neighboring cluster. The developed system provides an opportunity for screening control the students cardiovascular system state during the educational process.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Систематические самостоятельные наблюдения студентов за состоянием своего здоровья позволяют оптимизировать организацию учебного процесса физического воспитания и способствуют улучшению функционального состоянию систем организма. Одной из распространенных методик такого наблюдения является функциональная проба Мартине, которая предоставляет возможность исследовать динамику изменения артериального давления и пульса в период между состоянием покоя и на каждой минуте после нагрузки в течение пяти минут. Указанная нагрузочная характеристика в большинстве случаев достаточно полно отражает состояние сердечно-сосудистой системы студента. Определение характерных паттернов таких состояний позволит предлагать механизм оценки функционального состояния системы кровообращения. Регулярное проведение пробы Мартине позволит наблюдать динамику и оценивать изменения в организме за период наблюдений. Цель. Создание системы автоматизированной оценки изменений функционального состояния системы кровообращения студентов. Методика реализации. Для исследования использовалась база данных студентов Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского”, созданная в процессе исследований кафедры физического воспитания. Для определения функциональных паттернов, отдельно для юношей и девушек, применялся кластерный анализ методом “k-средних” в пространстве параметров артериальное давление–пульс, измеренных в процессе проведения пробы Мартине. В результате были получены 7 кластеров состояний для юношей и 8 кластеров для девушек. Кластеры существенно отличаются по характеру реакции показателей артериального давления и пульса на выполнение теста. Центроиды полученных кластеров в дальнейшем рассматривались как функциональные паттерны (типичные представители) реакции организма на тестовую физическую нагрузку. Оценкa функционального состояния системы кровообращения рассчитывается посредством сравнения показателей теста студента с ранее определенными функциональными паттернами по критерию минимального евклидового расстояния. Формируются заключения о состоянии системы. Результаты. Получены кластеры функциональных состояний системы кровообращения в расширенном пространстве параметров артериальное давление–пульс пробы Мартине. Кластеры соответствуют состояниям нормы и различным стадиям снижения регуляторных резервов организма. Разработан алгоритм, позволяющий учитывать особенности функционального состояния организма при существенном отклонении показателей пробы Мартине от определенного функционального паттерна. Это дает возможность контролировать индивидуальный уровень физических нагрузок, адаптировать программу тренировок и выявлять состояния, требующие дополнительного медицинского контроля. Выводы. В результате проведенного исследования была разработана система автоматизированной оценки функционального состояния кровообращения студентов технического университета с применением пробы Мартине. Система относит наблюдения в один из кластеров обучающей выборки, полученных с использованием метода “k-средних”. Для дополнительной информации о состоянии системы кровообращения используется средний радиус кластера, поскольку объекты, сильно удаленные от центра, могут иметь свойства, близкие к свойствам соседнего кластера. Разработанная система позволяет как осуществлять контроль за состоянием системы кровообращения единовременно, так и проводить скрининговый контроль группы студентов.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Систематичні самостійні спостереження студентів за станом свого здоров’я дають змогу оптимізувати організацію навчального процесу фізичного виховання і сприяють поліпшенню функціонального стану систем організму. Однією з поширених методик такого спостереження є функціональна проба Мартіне, яка надає можливість досліджувати динаміку зміни артеріального тиску і пульсу в період між станом спокою і на кожній хвилині після навантаження протягом п’яти хвилин. Вказана навантажувальна характеристика в більшості випадків досить повно відображає стан серцево-судинної системи студента. Визначення характерних патернів таких станів дасть змогу пропонувати механізм оцінки функціонального стану системи кровообігу. Регулярне проведення проби Мартіне дасть можливість спостерігати динаміку й оцінювати зміни в організмі за період спостережень. Мета. Створення системи автоматизованої оцінки змін функціонального стану системи кровообігу студентів. Методика реалізації. Для дослідження використовувалася база даних студентів Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, створена в процесі досліджень кафедри фізичного виховання. Для визначення функціональних патернів, окремо для юнаків і дівчат, застосовувався кластерний аналіз методом “k-середніх” у просторі параметрів артеріальний тиск–пульс, виміряних у процесі проведення проби Мартіне. В результаті було отримано 7 кластерів станів для юнаків і 8 кластерів для дівчат. Кластери істотно відрізняються за характером реакції показників артеріального тиску і пульсу на виконання тесту. Центроїди отриманих кластерів у подальшому розглядалися як функціональні патерни (типові представники) реакції організму на тестове фізичне навантаження. Оцінкa функціонального стану системи кровообігу розраховується у порівнянні показників тесту студента з раніше визначеними функціональними патернами за критерієм мінімальної евклідової відстані. Формуються висновки про стан системи. Результати. Отримано кластери функціональних станів системи кровообігу в розширеному просторі параметрів артеріальний тиск–пульс проби Мартіне. Кластери відповідають станам норми і різним стадіям зниження регуляторних резервів організму. Розроблено алгоритм, що дає змогу враховувати особливості функціонального стану організму при суттєвому відхиленні показників проби Мартіне від певного функціонального патерну. Це дає можливість контролювати індивідуальний рівень фізичних навантажень, адаптувати програму тренувань і виявляти стани, що вимагають додаткового медичного контролю. Висновки. Розроблено систему автоматизованої оцінки функціонального стану кровообігу студентів технічного університету із застосуванням проби Мартіне. Система відносить спостереження в один із кластерів навчальної вибірки, отриманих із використанням методу “k-середніх”. Для додаткової інформації про стан системи кровообігу використовується середній радіус кластера, оскільки об’єкти, сильно віддалені від центра, можуть мати властивості, близькі до властивостей сусіднього кластера. Розроблена система дає змогу як здійснювати контроль за станом системи кровообігу одноразово, так і проводити скринінговий контроль групи студентів.uk
dc.format.pagerangePp. 114–148uk
dc.identifier.citationAutomated Assessment of a Students Circulatory System Functional State Using Martine's Test / Voinyk B. A., Borisova G. V., Umanets V. S., Boiko G. L., Pavlov A. V., Nastenko Ie. A. // Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal. – 2017. – Vol. 2, No. 3. – Pp. 114–148. – Bibliogr.: 7 ref.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/ibb.2018.2.3.137752
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/32827
dc.language.isoenuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.rightsAttribution 4.0 International (CC BY 4.0)en
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/en
dc.sourceInnovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal, 2018, Vol. 2, No. 3uk
dc.subjectмінімальна евклідова відстаньuk
dc.subjectфункціональна проба Мартінеuk
dc.subjectкластеризаціяuk
dc.subjectметод “k-середніх”uk
dc.subjectфункціональний патерн кровообігуuk
dc.subjectсередній радіус кластераuk
dc.subjectcluster average radiusuk
dc.subjectfunctional Martine's testuk
dc.subjectclusteringuk
dc.subject"k-means" methoduk
dc.subjectfunctional circulation patternuk
dc.subjectminimal Euclidean distanceuk
dc.subjectсредний радиус кластераuk
dc.subjectфункциональная проба Мартинеuk
dc.subjectкластеризацияuk
dc.subjectметод “k-средних”uk
dc.subjectфункциональный паттерн кровообращенияuk
dc.subjectминимальное евклидово расстояниеuk
dc.subject.udc519.237.8uk
dc.titleAutomated Assessment of a Students Circulatory System Functional State Using Martine's Testuk
dc.title.alternativeАвтоматизована оцінка функціонального стану системи кровообігу студентів із використанням проби Мартінеuk
dc.title.alternativeАвтоматизированная оценка функционального состояния системы кровообращения студентов с использованием пробы Мартинеuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
3.pdf
Розмір:
958.84 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 2, No. 3