生理监测（精选7篇）
生理监测 篇1
日本东京大学发明了一种监测生理数据的新方法,即把微型侦测器贴在生物体内脏表面进行生理数据的监测,研究结果发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊上。
目前这项研究尚处于实验室阶段,主要做法是利用一种黏性强的凝胶,结合比保鲜膜还薄的电路板,附着在心脏上监测心脏的跳动及心肌细胞放电刺激跳动的情形。凝胶由聚轮烷、聚乙烯醇及光引发剂(photoinitiator)制成。
此项研究中,除凝胶之外的另一个特点是超薄又可折弯的电路板。这种电路板可贴在手指关节上,当关节伸缩时,不但功能不受影响,还能对动作进行监测。这种电路板采用聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)制作,只有保鲜膜1/5、A4纸1/30的厚度,可以依需要制造出10 cm厚或10 km长的尺寸。电子商品制造商还可以拿它来当作电容器使用。而在医学或健康保健领域方面,它成为一种穿戴式装置侦测人体生理状况的新界面,同样也可应用在人体内的植入式装置上。
摘要：<正>日本东京大学发明了一种监测生理数据的新方法,即把微型侦测器贴在生物体内脏表面进行生理数据的监测,研究结果发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊上。目前这项研究尚处于实验室阶段,主要做法是利用一种黏性强的凝胶,结合比保鲜膜还薄的电路板,附着在心脏上监测心脏的跳动及心肌细胞放电刺激跳动的情形。凝胶由聚轮烷、聚乙烯
生理监测 篇2
目前, 用于航空生理训练、科研试验的生理参数监测、记录、分析装置主要分为3类:一是航空生理训练装备配备的生理监测系统;二是由于训练装备本身没有配备生理监测装置, 而购买成品生理监护系统;三是使用由我所研制的飞行员生理参数记录检测仪 (以下简称“生参仪”) 。然而, 这3类监测系统在飞行员航空生理训练的应用上存在诸多问题。
(1) 航空生理训练装备配备的生理监测系统在应用上主要有3个方面的问题:一是配备的生理监测装置大多从国外进口, 本土化程度不够, 使用不方便;二是当初引进该设备时功能、指标等方面的要求与现在航空生理训练的要求不相适应, 导致设备不能充分发挥作用或者弃之不用;三是引进的生理参数监测系统一般存在技术壁垒, 无法获取更底层的技术细节, 导致训练要求、需求发生变化的情况下无法对该设备进行升级改造, 无法满足实际需求。
(2) 购买的成品生理监护系统在应用上也存在诸多问题:一是购买的大多数生理参数监测设备的应用对象为医院监护和家庭保健, 从功能指标需求或环境适应性上不能满足航空生理训练的要求;二是这些设备对数据分析缺乏针对性, 不具备航空生理训练辅助评价的功能。
(3) 生参仪的使用存在的主要问题包括:一是检测生理指标与航空训练的需要不完全适应;二是生参仪以记录卡式的非实时分析应用为主[1,2,3]。
所以, 根据上述存在的问题还需要研制一种为航空生理训练专用的飞行员生理监测装置。
1 系统设计与实现
1.1 系统总体设计
系统主要由多生理参数信号提取装置、多人实时生理参数监测计算机终端以及搭载在该终端计算机上的中心监测管理软件构成。系统结构如图1所示。
多参数生理信号提取装置的研制首先应尽量涵盖所有航空生理训练所要求监测的生理参数, 该装置所监测的生理参数包括5导联心电、血氧、血压、温度。除了监测常规的生理参数外, 还为航空生理训练加入专有的氧气呼吸面罩压力及呼吸率参数监测。
其次, 需考虑航空生理训练环境的特殊要求, 比如在低压舱环境下进行航空生理训练需要考虑低气压、高低温的因素。特殊条件下使用常规的生理参数采集传感器、电子元器件不仅影响采集装置的传感器精度、测量范围, 进而降低整个设备的性能, 而且影响元器件的寿命, 造成该设备的故障率高, 维修不方便。所以, 在多生理参数采集板的开发过程中尽量选取满足一定航空适应性要求的传感器、元器件作集成开发。该生理采集装置还遵循小型化的设计原则, 在满足航空生理训练环境适应性的条件下选取尺寸小、质量轻的元器件、传感器。
最后, 应考虑航空生理训练往往存在多人同时展开训练, 而且有些训练项目有一定风险, 所以, 要求该监测装置具备同时多人生理参数的准确实时监测功能。各个生理数据的采集、算法设计全部在硬件芯片上实现, 数据传输包括原始数据以及生理参数的相关指标结果, 不用中心监测终端计算后再显示, 提高监测的实时性。
1.2 硬件设计与实现
系统硬件设备主要包括生理参数检测装置和中心监测终端计算机2个部分。
生理参数检测装置集成了一块多生理参数采集电路板, 包括心电、血氧、血压和温度 (2通道) 的常规生理参数传感器以及氧气呼吸面罩压力及呼吸参数传感器电路、袖带血压充气泵、电源模块、网络传输模块, 其硬件接口关系如图2所示。各个采集模块通过硬件算法计算得到相关波形参数 (ECG、Sp O2等) 、数字参数 (心率、血氧浓度、血压等) , 使用预先定义的数据协议包封装成IP数据包, 通过IP网络传输到中心监测计算机终端。该数据协议也包括对采集装置的各种参数设置命令, 利用中心监测计算机终端软件来控制生理参数采集装置[4,5,6]。
多参数测量电路板中对于血压的测量所需的部件最多, 也最为复杂, 它由压力传感器、气泵、气阀 (快阀和慢阀) 、设备接口血压插座以及连接这些部件的三通转接头、四通转接头组成。其连接方式如图3所示。拔下气阀的橡胶管路, 查看气阀的出气孔, 孔径小的是慢阀, 孔径大的是快阀;慢阀的供电电线插头连接电路板J17插座, 快阀连接J18插座, 充气泵的供电线插头连接J15插座。安装管路时不可皱折, 以确保压力传感器与器官尽量保持良好通气。
另外, 氧气呼吸面罩压力及呼吸参数传感器是本设备实现的另一个难点问题。它选用的霍尼韦尔Tru Stability高精度硅压力传感器可提供在制定满量程压力范围和温度范围内读取压力的比率模拟输出, 可通过使用板载专用集成电路针对传感器零点、灵敏度、温度影响和非线性进行充分校准和温度补偿。该传感器的工作电压较低、功耗极小, 可在-20~85℃范围内工作, 测量范围在60 mbar~10 bar (1 bar=1×105Pa) , 完全符合航空训练环境适应性的要求, 呼吸面罩压力测量精确稳定, 传感器封装形式如图4所示。
多人实时多生理参数中心监测终端载体可选用商用服务器或便携式计算机等, 通过网络设备将中心监测计算机终端与各个生理监测设备互联, 实时获取监测数据。中心监测设备完成生理参数数据的显示、存储以及数据管理等。
1.3 软件设计与实现
多人实时多生理参数监测软件采用模块化设计, 将软件根据不同的功能需求分为4个功能模块, 如图5所示。
(1) 数据管理功能模块:主要用来创建航空生理训练项目、创建人员基本信息、训练人员信息与实验项目绑定, 还包括已完成实验项目人员信息和训练数据的管理。
(2) 实时监测分析功能:将实时采集的生理参数信息进行分析显示, 主要显示的波形有心电波形、呼吸波形、血氧波形, 主要显示的参数有心率、呼吸率、血压、体表温度、脉率和呼吸面罩压力参数, 其他还包括硬件故障或检测装置佩戴不正确等参数显示。
(3) 数据回顾功能:实时回顾训练监测数据;形成统计分析报告, 报告内容包括心搏总数, 正常、异常心搏数, 最快、最慢心率, 呼吸率, 体表温度, 血压及时点, 异常心电事件及其关联参数统计等。
(4) 参数设置功能:参数主要分为2部分内容。第一部分主要是对生理采集装置进行硬件设置, 如网络IP、端口设置、时钟校准等;第二部分主要是对生理参数报警阈值进行设置, 如设置正常心率上下限、正常呼吸率上下限、心电异常事件报警等。参数报警设置与训练项目绑定主要是满足不同训练内容, 侧重不同的生理参数, 并且对异常生理参数要求的阈值也不一样, 所以, 需要训练项目进行绑定。
多人实时生理参数监测软件在Virtual Studio2005开发平台下, 使用C++语言编写, 运用面向对象的技术思想分别实现各功能模块[7,8,9,10,11];数据协议进行了模块化封装, 方便今后协议修改和升级。该软件界面如图6所示。
2 应用效果
基于航空生理训练的多人实时生理监测系统的研制任务来源于我所的低压舱实验室建设, 目前的设计和实现主要是针对我所低压舱高空缺氧训练、高空加压呼吸训练等航空生理训练设计实现的。该设备可同时支持4人次以上的训练监测, 已经进行了20多人次 (含飞行员、锻炼员) 验证试验及环境试验测试 (主要包括高空缺氧体验训练、高空缺氧耐力检查和评定训练、加压呼吸训练) , 累计达200多条试验数据。经试验证明, 该系统软、硬件工作稳定, 数据传输完整, 可靠性良好且软件处理实时性、数据分析准确性、监测异常报警情况良好。
3 结论
基于航空生理训练的多人生理监测系统具备小型化、信息化、智能化和模块化的特点。 (1) 小型化:设计实现的生理参数监测设备体积小、质量轻, 在航空生理训练试验时方便佩戴、安装, 不受场地空间、试验条件等因素的影响。 (2) 信息化:数据传输采用IP网络传输的方式同时对多人进行实时监测, 使用方式灵活多变。 (3) 智能化:在实时监测过程中按设定的不同训练科目自动调整报警条件和判据。 (4) 模块化:各个生理参数采集的开发采用模块化设计, 方便调试维护。
目前, 该系统的数据传输采用有线传输的方式。这种方式的优点是网络传输稳定, 受环境因素影响小;缺点是采用有线的方式对于设备安装部署有一定的困难, 拟在现有设备的基础上扩充无线连接模块, 使设备在空间安装部署更为苛刻的情况下使用无线数据传输的模式。
该系统的设计实现目前主要立足于航空生理训练生理参数的监测报警, 而对于生理参数数据有针对性的分析以及对训练效果的自动判定还未涉及。下一个阶段的工作是根据不同训练项目的要求和标准扩展相应的数据分析、训练绩效自动判定和评价, 将该系统的应用纳入到航空生理训练的所有科目, 使其成为航空生理训练的专有装备。
摘要：目的:设计实现一种多人生理参数实时监测系统, 满足航空生理训练环境的特殊要求。方法:使用自主研制的多生理参数检测板作为生理信号提取装置, 运用TCP/IP网络传输技术以及多线程编程技术实现多人生理参数实时监测系统。结果:该系统工作稳定, 可以实时准确地分析得到航空生理训练相关的生理检测参数结果。结论:该监测系统可以满足航空生理训练特殊环境的要求, 且具有小型化、信息化、智能化和模块化的特点, 有一定的推广应用价值。
关键词：航空生理训练,航空生理环境,生理参数监测
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生理监测 篇3
生理参数监测在远程监护系统中作为远程医疗的重要组成部分,用于实现患者生理数据的采集和实时传输。近年来,生物医学传感器和监护终端趋向小型化和便携化,与无线远程传输网络结合起来,使患者可以在一定范围内自由移动,而不必受监护装置的限制。国内外关于远程监护的研究主要集中在几个方面,围绕传感器设计和远程通信等技术问题,围绕特定疾病的远程医疗方案及其临床评价;包括便携式、低功耗的传感器节点设计,传感器节点的软硬件平台体系结构研究和基于网络的远程通信方法等问题。可以通过对特定慢性病实施常规远程监护有效降低患者的再入院率。利用网络和传感器技术实现医学信息的测量和远程传输,供医院的专家进行远程诊断,也可以用于动态跟踪病态发展。远程监护的无线传感器节点主要用于采集人体生理指标,并通过一定方式将数据传输到监护平台。本地终端程序完成对数据的采集并无线传送,主控监护平台接收数据并实时显示。应用程序通过发送AT指令使数据发往远程终端。
本文的特点是应用无线网络,基于Zig Bee传送血压和血氧参数,并基于Wi Fi传送心电信号,在嵌入式系统平台上可以显示出各个参数和相应曲线。采集的血压模块,心电模块,血氧饱和度等参数通过串口与ARM处理器连接。再通过GPRS模块发送到手机上。可对远端患者的主要生理参数,如心电、血压、血氧饱和度等进行监测。适合自理能力较差的老年人,可以脱离监护人员的视线自由活动。
1 远程监护系统总体方案设计
远程监护系统主要由Zig Bee网络、主控监护平台和远程通信三部分组成。Zig Bee网络的功能是完成各个生理数据的采集,将数据发送到主控监护平台,在主控监护平台的界面中显示出来,并存储到数据库中,主控监护平台通过对GPRS模块进行AT指令控制,将测量的生理数据传送到远程终端。系统框图如图1 所示。
系统选用Zig Bee技术作为主要的短距离数据传输技术,Zig Bee传输数据可靠性高、容易实现、功耗低、成本低,对于实时传输大量数据,则可能会出现传输速率低,存在迟滞延时的问题。系统设计中的心电数据以实时数据包形式发送,要求显示实时数据曲线,因此加入Wi Fi技术,Wi Fi传输数据速度快,可靠性高,灵活性以及无线覆盖范围广,但功耗较大使用成本较高。为节约成本,只使用Wi Fi技术传输心电数据。因此本设计采用两种短距离无线传输技术,根据采集到的不同信号特点选择传输方式,能够使传输数据更加安全、可靠,也能够降低成本。系统的主控监护平台以S5PV210为核心,采用Linux操作系统。与PC机比较,嵌入式系统的优点可以概括为体积小、成本低、可靠性高、稳定性好及功耗低等,嵌入式Linux源代码开放、系统内核可裁剪、内核网络结构完整,所以选择它作为操作系统。监护平台的界面程序是基于Qt/Embedded设计开发的,Qt/Embedded开源免费,采用Qt/Embedded开发工具,能够使在PC机上开发的应用程序在稍加修改的情况下就能够运行在基于Qt/Embedded的嵌入式平台上,应用程序具有高度的可移植性。系统的远程通信部分采用GPRS远程传输技术,GPRS技术具有传输速率高、覆盖范围广、操作简单等特点,在远程数据传输中具有独特的优势,只需要对GPRS模块进行相应的指令控制就能够实现远程通信。
2 血压测量站点设计
2.1 血压测量模块常用指令
血压测量站点由血压测量板和血压传感器两部分组成,血压测量模块为SUPER NIBP 200A,支持成人、小儿、新生儿三种病人模式,测量范围宽。 SUPER NIBP 200A通过串口与微处理器通信,接收外部命令,完成相应操作,返回系统状态和相应数据。数据格式为起始位+8 位数据位+1 位停止位,波特率设为4 800 b/s。
SUPER NIBP 200A的当前状态可由微处理器通过相应的指令进行控制。
微处理器向传感器发送的命令格式为:
<STX>ab;;cd<ETX>
其中:<STX>为ASCII码的正文起始标志,其值为02;ab为命令代码对应的ASCII码值;符号;为“;”对应的ASCII码值;cd为2 位十六进制校验和对应的ASCII码值,校验和是此前各位数值之和的低8 位,不包括<STX>;<ETX> 为ASCII码的正文结束标志,其值为03。在程序中定义一个结构体,用于存放微处理器发送的指令格式。
SUPER NIBP 200A模块测量方式有自动测量、手动测量和连续测量等,自动测量方式又可以按照周期不同进行细致划分,可设置47 条指令用于控制SUPER NIBP 200A的模块功能。部分指令如表1 所示。
2.2 血压测量流程图
血压测量站点的应用层主要完成血压数据的采集,通过对血压测量模块通信协议和指令的分析,实现血压数据的采集。血压测量流程图如图2 所示。
血压测量站点实物图如图3 所示。
2.3 血氧测量站点设计
血氧测量站点由血氧测量板和血氧传感器两部分组成,实物图如图4 所示。
血氧饱和度SPO2,即血液中血氧的浓度,是血液中被氧结合的氧合血红蛋白的容量占全部可结合的血红蛋白容量的百分比,是反映血液循环系统和呼吸循环的重要参数之一。SPO2 监测是一种无创性技术通过测量所选光波波长的吸收来测定氧合血红蛋白及脉率。测量的具体方法是将指尖部位插入在指套式传感器,使其位于两个发光管和一个光探测器之间,测量时两个发光管交替发光,光探测器接收透射光信号,获取脉搏波然后通过数字处理,根据血氧饱和度的测量模型计算血氧饱和度。
血氧板能够提供快速准确的血氧饱和度和脉率的测量。血氧板通过串口与微处理器通信,数据格式为起始位+8 位数据位+1 位停止位,波特率设为4 800 b/s。血氧板将测量的数据以数据包的形式发送给微处理器,数据包为5 B格式,每秒钟发送60 个包。程序设计中定义一个结构体,用来存放血氧板发送的数据包,血氧板可以测量的生理数据有脉率和动脉血氧饱和度等。
2.4 心电测量站点设计
心电测量板集成了Zig Bee模块CC2530、Wi Fi模块和心电测量模块Mini8001 等,Zig Bee模块实现加入Zig⁃Bee协调器创建的网络。由于心电测量的数据要求实时显示,数据包大,Zig Bee已经满足不了需求,采用Wi Fi模块进行心电数据的传输。心电测量模块主要是用来测量心电数据。模拟心电信号发生器产生模拟人体心电动态信号,顺序产生P波、RS波、T波等正常人的连续心电信号。
2.4.1 心电测量原理
心电监护是检测和预防心律失常的重要手段。心律失常是一种极其常见而又非常重要的心电活动异常状态,常见的综合症状有血液循环失常、心动过缓、心动过速等,严重的甚至会猝死。心电图指的是心脏在每个心动周期中,由起搏点、心房、心室相继兴奋,伴随着心电图生物电的变化,通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化图形(ECG),心脏有节奏的收缩和舒张,使心肌产生的电激动沿着特殊的传导系统下传,产生一系列的电生理变化,通过在体表放置两个电极,获取这些电信号,两点电极之间的电位差,形成一条连续的曲线,这条连续的曲线就是ECG。一个完整的ECG波反映了心脏跳动不同阶段的状态,一般有由P波、QRS综合波、T波和U波组成。
2.4.2 心电测量模块
系统采用Mini8001 心电测量模块通过异步串行通信与微处理器进行通信,数据格式为起始位+8 位数据位+1 位停止位,波特率设为57 600 b/s。发送数据包格式如表2 所示。
基本格式说明:
(1)01H是包开始标志,之后的是数据字节,都大于0x80。
(2)高位字节包含了后面字节的最高位bit7,Bit0是ECG的bit7,Bit1 是心率低字节的bit7,Bit2 是心率高字节的bit7,Bit3 是心率STATUS的bit7,Bit4~Bit6 没有使用,Bit7 固定是1。
(3)ECG心率低字节、心率高字节,它们的Bit7 固定为1,数据的bit7 在高位字节中:
心率=心率高字节×256+心率低字节
在程序中定义一个结构体用来存储心电测量模块测量的数据。
心电测量站点程序设计主要是对Zig Bee协议栈的应用层设计,在应用层需要完成心电数据的采集和传输。心电数据是实时显示,采用Wi Fi传输。心电测量模块Mini8001 将模拟心电信号发生器产生的数据发送给Wi Fi模块。心电数据显示流程图如图5 所示。
2.5 远程监护系统界面设计
远程监护系统监护平台界面程序是基于嵌入式Linux操作系统平台,使用Qt Creator软件设计实现显示和存储数据功能。界面设计分为欢迎界面、显示界面、远程通信界面和数据库存储界面。首先进入欢迎界面,延时3 s后进入到显示界面,此时给各个测量站点上电,可以将测量的生理数据显示在界面上。进入远程通信界面,执行相应操作可将生理数据传输到远程终端,进入数据库存储界面可查看测量历史数据。显示界面显示测量的生理数据,并且提供到各个界面的跳转功能。
2.5.1 监护系统界面设计工作流程图
血氧和脉率的数据通过血氧测量站点测得,血压数据通过血压测量站点测得,这两者都是通过协调器串口传送到主控监护平台。测量的心电数据通过Wi Fi直接传送给主控监护平台,并以实时曲线的方式显示。监护系统界面设计工作流程图如图6 所示。
2.5.2 远程通信功能
远程通信界面模拟手机的基本功能,实现了对测量数据的远程发送。设置0~9 十个数字键,按下相应的按钮,就会在对应的文本框中显示相应的数字。利用信号和槽机制,按下按钮激活click()信号,执行相应的槽函数。对GPRS模块进行AT指令的控制。当按下send⁃Msg按钮时,click()信号被触发,则调用相应的槽函数gprs_send_message()。
当测量数据上传到监护平台后,在显示界面的相应位置显示出来,同时将数据存储到数据库中,方便医生和病患日后查看。系统中的数据库是针对某个病人设计的,数据存储量较小。使用数据库软件设计生成数据库文件look_history.db,并将该文件拷贝到应用程序工程中。在界面程序中,需要添加SQLITE数据库驱动,并且将数据库名称设置成需要的数据库文件名。将远程监护系统的程序在虚拟机的Fedroa14 环境下编译,将生成的可执行文件yuancheng和数据库文件look_history.db通过SD卡拷贝到开发板目录/bin,改变这两个文件的可执行权限,编写脚本文件setqt4env,配置Qt4.7 的环境变量。将此应用程序设置成开机自启动,将文件/etc/init.d/rc S中的/bin/qtopia &替换成需要执行的程序。这样,每次开机,程序就会自动执行并进入到远程监护系统的欢迎界面。搭建好远程监护系统,系统上电,各测量站点和协调器上电,等待几秒,待Zig Bee组网成功后,依次按下各测量站点的测量按键进行测量,每个站点测量完成后将数据发送给协调器,如果此时点击“远程通信”按钮,进入远程通信界面如图7 所示。
远程通信界面中短信编辑区可以显示测量数据,在电话号码编辑区输入手机号,点击“send Msg”按钮,将测量信息发送出去,或者点击“call”按钮,建立通话连接。如果点击“历史记录”按钮,进入数据库界面,发现已经将测量的数据存入了数据库中如图8 所示。
3 结语
远程监护系统的设计研究具有十分重要的意义。对患者的生理参数可以进行实时监测,并通过无线网络将数据传送至主控监护平台,主控监护平台对数据进行实时处理和分析。通过主控监护平台的显示屏随时了解健康状况。远程监护借助于ARM处理器、传感技术和现代无线通信技术,是一种体积小、功耗低、实时安全的便携式人体健康参数无线监测系统。对正常人的生理参数进行监护,可以评估个人的健康状况,适时调整生活习惯,从而达到预防疾病的目的。
摘要：文中阐述远程监护系统总体方案,描述远程监护系统节点结构图和节点组网功能。说明血压测量站点设计、血压测量模块命令和血压测量流程图,并进行血氧测量站点和心电测量站点设计。以S5PV210为核心的Tiny210嵌入式平台,采用Linux操作系统,基于Qt Creator软件进行远程监护系统界面设计。将测量的生理数据显示在界面上。ZigBee网络能够接收并传递测量的生理数据,监护平台的图形界面能够正常显示接收的生理数据,实现对心电数据的实时曲线的绘制,并且能够实现数据的存储和远程通信的功能。
关键词：血压测量,心电图,ZigBee网络,远程通信,嵌入式系统
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用于监测牛的生理参数的无线系统 篇4
技术简介:以色列Veteri公司的新型无线系统可用于持续监测奶牛的心率、呼吸频率、瘤胃温度以及瘤胃活跃程度。
该系统包含3个部分: (1) 一种电子胶囊, 给多产期的奶牛服用, 并直达胃部; (2) 建立在电子胶囊和中央计算机之间的连接点; (3) 中央监控组件, 对传输的数据进行处理分析, 用于诊断动物的健康和新陈代谢情况。
通过将奶牛体内的胶囊传输的数据与独立设备监测到的心率、呼吸频率以及瘤胃活跃程度进行对比, 从而验证了这种胶囊能够精确地检测这些参数的性能。
这一新型的系统已经研发出并进行了测试。这些生理参数反应了奶牛的生理状况, 其中的异常数值能够显示出由于压力、疾病或者生殖状况导致的不同的变化。
现阶段针对涉及特殊事件中参数的特别变化的研究正在开展:
--在实验室中对奶牛进行多种压力条件下的小型研究;
--用于商业乳制品生产的奶牛的大规模研究。
这些研究的结果将用于开发中央畜群管理系统的一套警报体系。
誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗誗
生命科学领域的质量管理软件
(2010-09-以色列)
生理监测 篇5
目前国内一些便携式生理检测仪设备, 虽然可以检测多个生理参数, 但很多只是单独地研究了便携式监测仪或采用物联网的形式连接大型医疗设备, 其设计大多复杂、价格昂贵, 难以得到广泛的应用[3~5]。
本文设计一种基于开源电子平台Arduino的远程定位生理参数监测仪, 实时采集人体的生理参数, 应用于突发状况下的快速定位和急救, 兼具了便携、远程定位和发送、性价比高、设计简单的特点, 可以起到定位急救的作用。
1 总体设计
系统由定位模块MXTOS2-200、Arduino最小系统、生理参数采集模块、无线传输模块和人机交互模块组成, 其框图如图1所示。其中, 无线数据接收节点主要由无线传输模块、报警器、微处理器和计算器模块组成。生理参数采集模块将采集到的呼吸频率、脉搏、行走状态等参数经A/D转换成数字信号, 微处理器对转换后的信号进行处理并显示, 然后无线传输模块将处理后的数据打包发送出去, 数据接收节点接收到生理参数采集节点的数据后, 微处理器将数据进行拆包, 取出有效数据并通过串口发送至计算机, 计算机对采集的各项生理参数进行分析、处理和显示或者直接通过GSM模块发送至手机。该系统实现了呼吸频率、脉搏等生理参数的采集和测量、行走状态的监控以及实时的GPS (Global Positioning System, 全球定位系统) 位置坐标和时间信息的获取和信号的无线传输。如果采集图2单片机最小系统到的呼吸频率、脉搏与预设值 (标准范围) 有差异或检测到人体跌倒时, 则通过人机交互模块显示和语音报警, 并且启动通讯模块, 将生理参数和位置信息传递到上位机或集控中心。这样模拟出人在外遇到突发状况的情景, 可以看到系统的各模块的运行;同时系统也可以用于日常的体检自查和远程数据传递, 便于医师进行数据分析和疾病诊断。
2 硬件设计
硬件部分主要包括控制器的选取与电源模块的设计、生理参数测量模块、MXTOS2-200导航模块、G S M无线通信模块与LCD人机交互模块。其中, 最小系统采用Arduino MEGA2560, 主要在于MEGA2560具有54路数字输入/输出接口 (15路用于PWM) 和4个硬件串口, 丰富的I/O接口便于扩展, 其最小系统电路如图2所示。
2.1 生理参数测量模块
脉搏测量常用方法有:从心电信号中提取、通过血压测量获取、光电容积法。前两种方法提取信号都会限制病人的活动, 如果长时间使用会增加病人生理和心理上的不舒适感。而光电容积法脉搏测量作为监护测量中最普遍的方法之一, 其具有方法简单、佩戴方便、可靠性高等特点[8]。本系统采用Pulse Sensor网站设计的开源脉搏传感器。该传感器带有放大和消噪功能, 测量时可直接戴在手指、或夹在耳朵上, 供电电压为3~5V, 输入信号为模拟量;实验利用开源的Arduino下位机程序和Processing上位机程序, 可以方便的显示脉搏波形, 便于进一步开发;此外, 该传感器上外接一个LED, 通过光强的变化显示脉搏的快慢。该传感器提供三个接线端, 分别为电源、模拟信号输入、地。如图3所示, 其硬件电路只需将信号线接ADC采集接口, 接通电源和地, 就可进行采集, 采用采集频率为500Hz。
呼吸频率测量模块选取灵敏度高的热电阻Pt1000传感器进行呼吸频率信号的获取, 其原理是人体呼吸时, 呼吸气体之间会存在温差, 把热敏电阻置于鼻孔出口处, 其阻值将随呼吸的周期形成呼吸波, 一分钟呼吸波的个数即为呼吸频率值。行走状态传感模块采用能提供三维加速度的集成传感器ADXL345, 其原理是当人在行走和静止时, 垂直加速度为1g, 前后左右加速度为0;当人体在跌倒时大部分是前后或侧向跌倒, 将导致前后左右加速度短时间内发生巨大变化。一方面, Arduino提供了ADXLxx开源设计;另一方面, 具有串行SPI和I2C两种通讯操作模式, ADXL345与Arduino之间采用I2C通信。ADXL345符合标准的I2C总线规范, 支持逐个字节和连续字节读取, 其数据传输可以采用100k Hz的标准模式或400k Hz的快速模式。在快速模式下, 采用连续读取可以保证数据输出的一致性, 从而提高系统的准确性。此外, A DX L345可以依靠内部集成的一个FIFO存储器管理系统, 对输出数据进行缓冲处理, 降低CPU的负荷以及整个系统的能耗[9]。如图3所示, 设置ADXL345使用I2C通信方式, 设置CS为高电平。
2.2 MXTOS2-200导航与GSM通信模块
卫星定位的基本思想是在一个三维坐标系中, 确定一个点A (X0, Y0, Z0) , 可以通过其他三个点建立一个三元二次方程组来求出此坐标点, 从而得到该位置的准确定位。接收机是实现卫星导航最常见的用户终端设备之一, 其原理是通过接收可见卫星的信号来获取信息, 并通过相应算法处理得到当前载体位置、速度、时间, 以及卫星状况等信息, 实现有效的导航定位功能[10]。Arduino平台提供了支持GPS库函数以及GPS的设计方案, 系统采用北京时代民芯有限公司的具有GPS和BD-2双模导航功能的MXTOS2-200接收机板卡可以很好的与其对接。此板卡是射频前端、基带处理、定位软件、配套接口的高度集成, 具有低功耗、小体积、高可靠、高性能等特点, 可实现GPS/BD-2单模、双模灵活定位模式[11], 有两个串口支持4800~115200bps, 默认为串口0输出。MXTOS2-200从天线输入到串行输出的整个信号处理链包含在一个单独的模块当中。其数值基带主要包括AD采样, 信号捕捉, 信号跟踪和信号处理四个部分。GPS信号通过串口读取, 因此只需将信号线接CPU的RXD就可获取GPS信号。
系统无线通信采用具有多种工作频带的GSM模块, 其优点在于GSM可以提供更高的数字语音质量和替代呼叫的低成本的新选择 (短信) ;此外, Arduino平台提供了支持GSM库函数以及GSM的设计方案。新一代无线通信M10具有超低功耗和宽工作温度范围, 为M2M应用提供了完善的GSM/GPRS短信、数据传输及语音服务, 是M2M理想解决方案, 适用于车载、个人跟踪、无线POS、智能计量、安防。M10可以工作在850/900/1800/1900MHz四频段, 具有正常、关机、最小功能、闹铃等四种模式, 上下行最大传输速率可达到85.6kbps。本系统主要应用GSM的短信功能, 设计中接线只需将GSM_TX/GSM_RX/Modern_res连接到单片机串口相连 (RXD/TXD) 即可, 如图3所示。其中, GSM_TX/GSM_RX用于收发信息, Modern_res用于模式选择。如果要使用语音功能, 需在外围配备喇叭和咪头用于语音信号的输出与输入。在使用过程中, 由于本设计只涉及到GSM发送短信息的功能, 因此, 只需将GSM_TX接单片机的RXD即可, Modern_res接入接口用于模式设置。
3 软件设计
主程序设计基于Arduino IDE的开发平台完成。由于Arduino平台提供了GPS和GSM开发的库函数, 大大降低了系统设计的难度。其流程如下:首先, 完成初始化 (中断、LCD、ADXL345、串口、GSM/GPS等初始化) 后, 启动GPS/GSM模块, 进入串口中断等待;接着, 查询串口是否有数据。当查询到串口中有数据传来时, 就开始判断数据是否符合预先设定协议, 如果符合微控制器跳转到生理参数测量模块之中读取行走状态、脉搏、呼吸频率等相关数据, 并进行相应数据处理和显示。处理完之后返回数据到主程序, 对采集的数据进行相应的处理。最后, 将处理完的数据与预先设定的阀值进行比较, 如果未超出阀值则通过GSM返回正常标志数据, 否则, 转入到GPS子程序 (MXTOS2-200) 之中, 判断校验数据是否正确, 若正确则进行数据包的解析, 获取当时人的准确位置;若不正确则继续等待校验直到获取准确位置。接着, 执行GSM发送指令, 发出经纬度时间等信息到上位机, 同时发出警报寻求救援;如果在阀值以内则返回继续监听串口数据, 循环上述过程。主程序流程图如图4所示。
3.1 MXTOS2-200
MXTOS2-200支持以$GPGGA、$GPGSV、$GPGSA为主的16通信协议, 通过相关协议设置可以获取UTC时间、经纬度、GPS状态、正在使用的卫星数量、HDOP水平精度因子、海拔高度、差分时间及ID等等。本系统采用$GPGGA协议, 通过串口数据来判断和校验, 经校验后, 接收数据 (本系统主要提取时间、经纬度、有效性) 并进行处理, 最后保存返回数据给主程序。MXTOS2-200子程序流程图如图5所示。
3.2 生理参数
A D X L 3 4 5可以通过设置内部寄存器0x2c来控制输出数据的频率 (100k Hz和400k Hz) , 将检测得到的X、Y、Z三个坐标轴数据保存在6个8位寄存器 (0x32-0x37) 之中, 其中X轴数据保存在寄存器0x32和0x33中;Y轴数据保存在寄存器0x34和0x35中;Z轴数据保存在寄存器0x36和0x37中;数据以补码的形式输出, 并且高位在前低位在后。用ADXL345的X轴测量人体左右的加速度;Y轴测量人体前后的加速度, Z轴测量人体上下的加速度。ADXL345子程序流程图如图6所示。
3.3 实验结果
将加速度传感器ADXL345的坐标与人体坐标对应固定在人体;两个PT1000呼吸频率传感器一个固定在鼻孔内一个固定在外面, 通过呼吸的温度差导致的电阻变化进行测量;脉搏传感器直接戴在手指上, 接通电源, 进行测试。通过Arduino IDE自带的串口监视工具检测正常情况和摔倒状态下生理参数, 其测量实验数据如图7所示。
由图可知, 当人体生理正常并且时, 测量的呼吸频率、脉搏在正常范围 (呼吸频率为15~25次/min, 脉搏65~80次/min) 内, 其脉搏频率大约是呼吸频率的四倍, 符合正常生理状况;当人体摔倒时可知XYZ轴加速度发生巨大变化, 呼吸频率和脉搏频率上升, 此时启动蜂鸣器, 并调用GPS模块, 测量经纬度, 最后打包数据通过GSM发送。
4 结束语
基于Arduino开源环境, 结合MXTOS2-200定位模块提出一种远程定位多生理参数监测设计方案, 完成了相应生理模块的测试, 结果表明系统可以准确地对生理不正常条件进行预警。
系统性价比高, 便于携带;开源平台大大降低了设计的难度。
但是本系统也有局限:首先, 采集的生理参数还不够全面, 可以继续扩展温度、无创血压、血饱和度等;其次, 传感器安装和选用方面也有待进一步提高, 实际使用中应考虑多传感器集中封装 (比如封装在手表内) 的问题;最后, 可以考虑将测量数据存储在Yeelink (提供免费传感器数据接入管理的互联网服务) , 编写相应的Android应用, 便于随时随地的查看。
摘要：基于Arduino平台采用提供高精度三维位置的MXTOS2-200模块, 设计了一种体积小巧的远程定位生理参数监测仪。利用独特的过采样技术和低功耗的传感模块, 结合Arduino开源环境对人体脉搏、呼吸频率、行走状况 (跌倒) 等生理状态参数的实时采集测量, 与正常生理参数范围做比较, 进行预警动作。实验表明, 该监测仪可以对生理参数进行实时采集, 得到精确的测量数据进行生理判断;Arduino平台提供GSM、GPS以及常用生理参数传感器的库函数可大大降低设计难度;系统具有设计简单、低功耗、低成本的优点。
关键词：Arduino,MXTOS2-200,生理参数,GSM
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生理监测 篇6
关键词：重症脑损害,脑功能,神经电生理
重症脑损害的病因复杂,具有发病急,病情变化快特点,就诊时患者多数已处于昏迷状态,是临床诊治中的难点。而目前临床应用的脑功能监测设备仅侧重于生命体征的监护,缺少有关大脑皮层及脑干功能等全面的评价技术。本文采用脑电图(EEG)、脑干听觉诱发电位(BAEP)等神经电生理技术,对临床常见神经重症患者的脑功能进行监测。
1资料与方法
1.1病历资料
随机选取我院2007年1月~2010年1月住院的重症脑损害昏迷患者106例。其中,男66例、女40例。年龄26~78岁。其中大面积脑梗死16例,脑出血10例,重度颅脑损伤24例,CO中毒30例,药物中毒9例,肾性脑病5例,肝性脑病4例,肺性脑病2例,重症脑炎6例。全部病例均经头颅CT、MRI及相关生化检查,诊断明确。
1.2检测方法
EEG采用日本光电7314型脑电图机,动态脑电图采用北京太阳公司Solar 1848数字脑电图仪。记录电极按国际10/20系统安放。进行单、双导常规脑电图描记。记录时间:EEG检查在治疗前后监测1~3次不等,每次记录中同时给予声音刺激(呼唤病人名字)和疼痛刺激(压迫眶上神经)并观察脑电图反应性,每次监测时均进行格拉斯哥昏迷量表(GCS)评分并记录之。
EEG诊断参照黄远桂标准[1],分为轻度异常、中度异常和重度异常。按频率、波形和波幅改变,分为中高幅慢波型、发作波型、α昏迷型、β昏迷型、纺锤昏迷型、三相波型、平坦波型及爆发-抑制型等8种类型。
BAEP采用丹麦Keypoint IV型肌电诱发电位仪,受检者安静平卧,记录电极置于同侧乳突处,参考电极置于Cz,前额FPz接地。皮肤电极阻抗均小于5 kΩ。给予单耳短声刺激,分析时程10 ms,刺激频率为10 Hz,叠加1 000次以上,带通100~3 000Hz,测试以110 dbn HL作为刺激强度,刺激同时对侧耳以小于刺激侧强度40 d B的白噪声遮掩,左右耳依次检查。
BAEP诊断采用潘映辐标准[2],异常分为:(1)重度异常:表现为Ⅲ、Ⅴ波均消失;(2)中度异常:表现为Ⅲ或Ⅴ波消失或分化不良;(3)轻度异常:表现为Ⅲ、Ⅴ波分化欠佳或潜伏期(PL)延迟;(4)无异常:表现为I、Ⅲ、Ⅴ波分化良好,PL、峰间潜伏期(IPL)正常。
根据病情需要,对本组重症脑损害患者在治疗前后动态监测检查EEG、BAEP1~3次,并对部分病例做了跟踪随访检查。
2结果
本组106例神经重症患者均在急性期接受了EEG检查,异常率达100%。EEG表现重度异常61例,中度以上异常45例,EEG频率波形异常有以下几种改变:
2.1中高幅慢波型
66例,表现以中~高、极高波幅的θ波为主,伴少量α、δ波;或以中~高、极高波幅的δ波为主,伴少量α、θ波,多呈广泛性弥漫分布于各导。本型见于重度CO中毒、颅脑损伤、散发性脑炎、病毒性脑干脑炎及脑出血、脑梗死等。
2.2发作波型
23例,表现为两侧分布或以病侧为主的阵发性中高波幅的θ及δ波,在慢波背景下可见阵发性尖波或棘波发放或尖慢、棘慢复合波混合出现。本型见于重度颅脑损伤,肝性昏迷,去大脑皮层状态等。
2.3α昏迷
5例,表现为8~12 Hz低至高幅的α样波活动为主,各导可见少量散在性低~中、中~高幅的慢波弥漫,以前额区、前颞区占优势,调节调幅差,对刺激无反应。本组见于重度CO中毒,颅脑损伤,药物中毒等。
2.4β昏迷型
2例,表现为14~25 Hz低至中幅的β样波活动为主,两侧基本对称,广泛分布于各导,持续出现。本组见于重度CO中毒等。
2.5纺锤—昏迷型
5例,各导出现规律性12~14 Hz,20~50μv左右的纺锤波,呈阵发性出现。本组见于脑干损伤、重度CO中毒等。
2.6三相波
3例,各导阵发性、周期性或连续性出现3个位相波,主体波向下为第二相,波幅最高,在其前后各有1个与主波位相相反的波,多呈广泛性出现,以前头部占优势。本组见于肝性脑病和肾性脑病。
2.7平坦波型
2例,各导均显示极低波幅(20μv)以下的平坦波或近乎于直线状态,病人对刺激均无反应,均呈去皮层状态,本组见于脑干损伤,药物中毒等。
2.8爆发-抑制型
3例,各导均显示极低波幅(20μv)以下的平坦波背景上爆发性出现高波幅的不规则形慢波群,本组见于药物中毒,重度CO中毒等。
本组有32例同步做了BAEP检查,异常率46.0%(15/32)。其中重度异常5例,中度异常3例,轻度异常7例。
2.9神经电生理监测与预后的关系
本组资料显示,106例昏迷患者47例(44.3%)恢复良好,治疗后41例(38.7%)遗留不同程度后遗症,死亡18例(17.0%)。EEG检查出现平坦波、爆发-抑制波、三相波及α昏迷者预后多不良。但本组1例巴比妥类药物中毒的α昏迷患者经抢救治疗后恢复良好。β昏迷患者预后较好,各类慢波型及纺锤波昏迷者因病因较复杂,预后与原发病关系密切相关,脑电图出现各类发作性异常波者预后欠佳。
BAEP表现重度异常者预后不佳。
对上述各组脑电波形异常与患者预后进行相关分析,表明脑电波异常类型与预后密切相关(P<0.05)。
3讨论
对于重症脑损害患者脑功能的判断,三十余年来脑干反射、疼痛刺激反应、GCS评分等一直是国际神经内外科领域判断脑损害患者脑功能及预后最常用的标准,但因受诸多因素影响,上述方法对脑损害病因及预后评价有一定局限性[3]。近年来,随着神经电生理诊断技术的飞速发展,有关该技术在重症脑损害患者的临床诊断及预后评价等方面得到广泛应用。
本组重症脑损害昏迷患者的EEG表现主要有中高幅慢波型、发作波型、α昏迷型、β昏迷型、纺锤昏迷型、三相波型、平坦波型及爆发-抑制型等8种类型。其中以中高幅慢波型出现率最高,多见于幕上大脑半球病变,或有其他类型转变而来。α昏迷型多见于重度CO中毒、颅脑损伤及药物中毒患者,该型多见危重症患者,典型脑电图改变持续时间多较短暂,大多在几天后被平坦波型及爆发-抑制型所取代。但本组有1例服用巴比妥中毒导致α昏迷患者经积极治疗后痊愈,EEG恢复正常。三相波型见于肝性脑病及肾性脑病的早期,随病情加重,三相波逐渐演变为高幅慢波。纺锤昏迷型及β昏迷型较少见,多与脑干损伤或重度CO中毒所致低位脑干损害有关。
CT、MRI等影像学检查对重症脑损害昏迷患者的病因诊断有帮助,但对进一步判断患者预后价值无法做出估计,目前认为最有希望对重症脑损害昏迷患者预后做出正确判断的检测手段是神经电生理检查[4,5]。通过对本组患者的EEG构型分析,结合临床肯定提示预后不良的脑电波为三相波、平坦波和周期波。缺氧性脑病出现爆发-抑制图型提示预后不好,但大量使用镇静剂及麻醉剂的患者出现爆发-抑制波预后良好。心肺复苏和脑干血管病出现α型昏迷预后不佳,大量服用中枢神经系统镇静剂、CO中毒的患者出现α型昏迷图型预后良好。
BAEP由于可以敏感的反映脑干受损情况,而且很少受到药物及觉醒水平或主观意识的影响,可重复性好。因此,在重症患者病情判断、指导治疗及预后评估上有着显著的临床意义[6]。本组BAEP主要异常表现III、V波波形分化欠佳或波形缺失,III、V波的存在与否可间接反应脑干上行激活系统的功能。然而BAEP也有其局限性,它只能反映部分脑区的功能,建议联合EEG、SEP等技术,提高预后判断的价值。
本组资料表明,EEG检查可对大脑皮层病变诊断定位及脑功能的判断具有重要价值,BAEP对皮层下及脑干功能的评价具有一定的优势。二者联合应用对重症脑损害的病因诊断、抢救治疗及预后评估等具有重要的临床价值,可弥补CT、MRI等影像学检查的不足。
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生理监测 篇7
随着武术散打运动在世界范围内的蓬勃发展,越来越多的国家和地区纷纷加入此项目的竞赛,运动技术水平日益提高,比赛争夺更加紧张激烈,因此,对散打运动员的科学训练是摆在我们这些研究者和教练员面前的重要课题。散打是以技击为特点的激烈对抗性项目,运动成绩很大程度上取决于战略战术和技术水平的发挥,但运动员机体的机能状态和能量代谢系统的供能水平也起着重要作用。CK是短时间内激烈运动时能量补充和ATP恢复反应的催化酶,与运动时、运动后能量平衡及转移的关系密切。训练后BLA值的差别可反映赛前运动员对训练抗强度的适应状况及运动员的无氧能力。专项训练后T的浓度显著增加,而大运动负荷后,使运动员肌体疲劳可导致运动员T值下降,因此,作为监控散打训练的重要生化指标。进一步探讨CK、BLA、T在训练中的变化规律,从而进行科学训练,提高训练效果,具有重要的意义。
2 研究对象和研究方法
2.1 研究对象
山东省临沂大学体育学院散打专业学生大三前十名,大四前十六名,共26 名(级别:一级8 人,二级18 人,年龄:20—23.5 岁,卧推:85km—120km)。
2.2 研究方法
2.2.1 文献资料法
查阅相关文献10 余篇。通过查阅《中国期刊全文数据库》和《中国学文论文全文数据库》等专著和期刊,文献检索范围的时间跨度为1995-2008 年,这些相关文献从不同的角度与层次研究了散打运动员训练中血清肌酸激酶(CK)、血乳酸(BLA) 、血睾酮(T)的变化研究,从中收集了与本研究有关的相关理论和技术资料。
2.2.2 采血化验分析法
把研究对象训练期间每周三早上(6 :00 ~ 7 :00静卧10 min) 由专人采取手指末端血0.08ml,测定其CK、BLA、LDH、C、 T的生化指标,下午选取实战训练后3 min、1h各采取静脉血4ml,测定其CK、BLA、LDH、C、 T的生化指标, 连续测试四周, CK采用生化自动分析仪(EK IACHEMDT SYSTEM ) 测试:BLA采用血乳酸血糖仪测试(YS I2300);LDH、C、T采用125iv放射免疫分析法测试(DPC)。
2.2.3 数理统计法
根据研究目的和内容的需要,建立本文所需要的CK、BLA、LDH、C、T生化指标信息资料数据库,对所收集的数据采用现代分析软件包Spss11.0 在p4 计算机上进行处理,得出本文研究所需要的数据。
3 研究结果与分析
人体运动时机体内一系列生理生化变化时其对所承受运动负荷的客观反映,反映机体对运动训练的应激能力。如果运动负荷适宜且恢复措施及时,机体就会出现良好的适应性变化;训练负荷太小,运动能力提高就不明显;训练负荷过大,非但不能提高运动能力,反而会出现过度训练。因此,在运动训练实践中,科学合理地运用生化指标来评定运动员的机能状态有非常重要的意义。
(X±SD)
注:*P < 0. 05 ,**P < 0. 01。
(X±SD)
注:*P < 0. 05 ,**P < 0. 01。
(X±SD)
注:*P < 0. 05 ,**P < 0. 01。
资料显示, 我国成人正常安静时CK男子为50 ~ 300U/L,我们通过对散打运动员训练前调安静值的测定发现,其结果在普通人的正常参考值范围内。说明运动员休充分,身体恢复较好,为训练期的运动量安排提供了良好保证。实战训练后,CK较安静时上升约3 倍,这与散打运动的项目特征和动作特点密切相关。散打是以踢、打、摔为主的对抗性项目,实战训练要求运动员快速、准确、有力地完成攻防动作,这种短时间大强度的对抗训练可导致肌细胞缺氧,运动牵拉使细胞膜通透性增强,导致CK浓度增加。查阅文献资料可知:CK与机能代谢密切相关,参与糖酵解控制、线粒体呼吸和肌肉收缩功能。CK的活性变化,可反映运动负荷的大小及运动员运动训练后的疲劳程度,同时还是反映神经肌肉组织的损伤的敏感指标。从表1、2、3 可以清楚地看出CK表现为先升后降的趋势,在最大负荷训练周随之表现出相应的变化(P< 0.05),后随着运动负荷的下降,CK亦表现出下降的趋势。
目前关于BLA安静值的测定报道不多。我国普通男子安静时的BLA值常维持在一定的范围,动力血为0.5-0.8,静脉血为0.6-1.5。研究对象赛前训练期即日清晨为1~2 mmol/ L,说明散打运动员基础值均在我国正常人范围之内。表明运动员健康状况基本正常,机能状况未出现明显下降,说明运动员对周训练负荷的适应,因此,对散打运动员基础值的确定可以参考我国普通男子的标准。实战训练后,BLA浓度显著增加,BLA的形成是人体内肌糖原或葡萄糖在无氧条件下分解的最终产物,运动时骨骼肌中生成肌乳酸,然后透过细胞进入血液即生成BLA,并随血液循环到达身体的其他组织被代谢消除。运动强度的大小与血乳酸具有直接的关系,在一定范围内,随运动强度增大,乳酸生成增多,反映出散打运动项目的无氧供能特点,而在大强度的实战训练中运动员体内乳酸大量堆积时,工作能力未明显下降,肌肉适于参与剧烈运动,机体耐受乳酸能力强,说明高水平运动员无氧能力较强,从表1、2、3 可以清楚地看出BLA表现为先升后降的趋势,因此,BLA是反映散打运动员运动强度和糖酵解能力的良好指标。
文献研究表明,LDH活性高低可用来评价骨骼肌、肝脏、肾脏及心脏无氧代谢能力,是无氧氧化的标志酶。资料显示,我国成人正常安静时LDH男子为231.36±26.95 U/L,我们通过对散打运动员训练前调安静值的测定发现,其结果在普通人的正常参考值范围内。说明运动员休充分,身体恢复较好,为训练期的运动量安排提供了良好保证。实战训练后3 min,LDH迅速上升约为297.36±32.64(以第一周为例),这与散打运动短时间大强度的对抗训练的项目特征和动作特点密切相关。而训练后1h LDH的值下降到268.35±73.23,表1、2、3 可以清楚地看出LDH表现为先升后降的趋势,说明随着运动员对运动强度的适应而使得LDH降低,同时也说明强度不同,血清LDH产生不同的变化,运动强度和运动量比较,运动强度对散打运动员血清LDH值的变化影响更大。
C值是肾皮质分泌的糖皮质激素的主要成分,它具有促进肝内糖元异生,加速外周组织中蛋白质分解,并抑制它们对氨基酸的摄取与利用.我国普通男子的C值常维持在一定的范围17.38±6.49μg/dl,本文的研究对象赛前训练期即日清晨为17.31±6.57μg/dl,说明散打运动员基础值均在我国正常人范围之内。表明运动员健康状况基本正常,机能状况未出现明显下降,说明运动员对周训练负荷的适应,因此,对散打运动员基础值的确定可以参考我国普通男子的标准。实战训练后3 min,C浓度显著增加到25.36±7.43μg/dl,运动强度的大小与C有直接的关系,许多研究也表明,大强度、短时间的运动后血浆皮质醇也会明显增加。测试8名训练者以100%V。O2max强度运动15 min后血浆皮质醇增高达到峰值。但随后C的变化并没有出现持续性升高,这与本文的研究是一致的,运动员在训练后1h C的浓度下降到23.38±7.63μg/dl,这与严政等人的研究结果相同。从表1、2、3可以清楚地看出C表现为先升后降的趋势。
资料显示: 人类的攻击性和愿意从事训练的意愿与T值有关, 我国成人男子正常安静时T为270 ~ 560μg/dl,测试表明:从第一周到第四周运动员在安静状态下的T值分别为413.16 ±51.38、486.53±46.35、395.23 ±49.26、426.73 ±68.75,应该说略高于正常普通男子,说明运动员机能状态良好。而训练后,运动员的T值迅速生高,表明睾酮与运动密切相关。大量研究表明,睾酮具有同化作用,可促进骨骼肌蛋白质合成,增强肌力;促进促红细胞生成素的产生和直接促进骨髓造血;促进磷酸肌酸的合成,减少尿中肌酸的排出。但随着运动负荷的增加及积累,T值出现下降的趋势,说明是由于运动员的疲劳积累所致,当将训练强度适当降低后,运动员的机能状态得到恢复,T值也随之出现上升趋势,因此,T值与运动能力和运动负荷的安排有着密切的关系。
4 结论与建议
4.1 结论
(1)散打运动员安静CK值全部为50 ~ 300U/L、BLA值全部为1 ~ 2 mmol/ L,在我国普通男子范围之内;T值略高于正常普通男子。(2)CK、BLA随着运动员对训练负荷的适应降低,训练初期随训练强度大,机体CK、BLA活性增加,后期CK、BLA的活性逐渐下降。(3)强度较大的训练负荷,使运动员的T值迅速生高,表明睾酮与运动密切相关,但随着运动负荷的增加及积累,T值出现下降的趋势。
4.2 建议
(1)CK、BLA、T值是散打项目敏感的测试指标,定期检测CK、BLA、T等生化指标,能使教练员掌握肌肉对训练负荷的适应水平和运动员的机能状态,制定合理的训练计划。(2)随着散打运动员机能水平的提高,机体对负荷的适应CK、BLA值降低,因此,CK、BLA可作为散打运动员不同阶段机能评定了解机能水平的定量指标。(3)强度较大的训练负荷,使运动员的T值迅速生高,但大运动量训练或过度训练,T值出现下降的趋势。(4)散打运动员在教学实战和正式比赛后,其CK、BLA值存在差异,因此,要成为优秀运动员,必须多参加大型比赛,提高自身的竞技能力。
摘要：通过实验法对临沂大学体育学院26名散打专业学生在训练中血清肌酸酶CK、血乳酸BLA、血清乳酸脱氢酶LDH、血清皮质醇C、血睾酮T的生化指标进行了监测。结果显示:散打运动员CK、BLA、LDH、C、T基础值与我国普通男子无显著性差异。专项训练开始后CK、BLA、LDH、C和T的浓度显著变化,CK、BLA、LDH、C值随着运动员对训练负荷的适应降低,而大运动负荷后可导致运动员T值下降,对运动员个体而言,CK、BLA、C、LDH、T指标与自身比较意义更大。由此更能清楚地分析队员现实状态下的专项竞技能力,从而为科学训练提供参考依据。
关键词：高水平,散打运动员,CK,BLA,C,LDH,T
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