Информационные системы в физической культуре и спорте

Раздел 3. Информационные системы в физической культуре и спорте Содержание раздела: Информатизация отрасли «физическая куль­ тура и спорт», классификация ИС в физической культуре и спорте. Информатизация отрасли «физическая культура и спорт» предпо­ лагает разработку и применение информационных технологий в следующих информационных системах (рис.3.1): 1. Делопроизводство педагога, тренера-преподавателя, научного работника, студента; 2. Обслуживание спортивных соревнований; Информатизация отрасли Делоаро1г?водство педагога, тренера. ш»лед01штеяй Обслужииаййе спортивных соревнований Иаучночиешдическое обеспечение спортивной -тренировки Научно-мшоднческое обеспечение ф*шгчсского воспитания Учебный процесс в вузах физической культуры Научноиес ледстате льекая работа Рис.3.1. Инф ормационные системы в отрасли «ф изическая культура и спорт» {по Федорову А.И., 2001) 3. Научно-методическое обеспечение подготовки спортсменов: а. автоматизированные диагностические комплексы для оценки и монито­ ринга состояния спортсменов; б. компьютеризированные тренажерно-диагностические стенды для обес­ печения комплексного контроля специальной подготовленности спорт­ сменов; в. компьютеризированные комплексы для сбора и анализа информации о технической подготовленности спортсменов г. экспертные системы для планирования тренировочного процесса спорт­ сменов; д. системы "виртуальной реальности " для формирования у спортсменов двигательных навыков и умений е. автоматизированные системы для контроля и управления тренировоч­ ным процессом спортсменов; ж. компьютерные программы для решения задач моделирования и прогнози­ рования в спорте. 4. Научно-методическое обеспечение физического воспитания детей, подро­ стков, учащейся молодежи: а. автоматизированные методы оценки физического состояния человека; б. реализация дифференцированного подхода на основе использования со­ временных информационных технологий. 5. Учебный процесс в вузах физической культуры: а. электронные учебные пособия в системе высшего физкультурного обра­ зования; 6. информационно-поисковые и справочные системы; в. автоматизированные обучающие системы; г. моделирование предметной среды; д. компьютеризированные учебные курсы; е. системы компьютеризированного контроля знаний; ж. экспертные системы учебного назначения с элементами искусственного интеллекта. б. Научно-исследовательская, организационная и управленческая деятель­ ность: а. автоматизация социологических исследований; б. создание баз данных и баз знаний по актуальным проблемам физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры; в. создание баз данных нормативно-правовых документов в отрасли "Физи­ ческая культура и спорт" и т.п. г. создание баз данных и баз знаний по актуальным проблемам физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной фи­ зической культуры. Литература 1. Федоров, А.И. Методологические аспекты информации высшего физкуль­ турного образования /А.И. Федоров. -Челябинск: УГАФК, 2001, -352с Контрольные вопросы к разделу 3. ■1. Перечислите ИС в физической культуре и спорте. 2. Охарактеризуйте программное обеспечение делопроизводства педагога, тренера-преподавателя, научного работника, студента. з. Опишите возможности информационных систем в обслуживании спортив­ ных соревнований. 4. Какие функции выполняют ИС в научно-методическом обеспечении подго­ товки спортсменов, физическом воспитании детей, подростков, учащейся мо­ лодежи? 5. Какие функции выполняют ИС в учебном процессе в вузах физической куль­ туры? 6. Как используются ИТ в научно-исследовательской, организационной и управленческой деятельности? Раздел 4. Компьютерная диагностика в физической культуре и спорте Содержание раздела: Базы данных и базы знаний. Методы регист­ рации сигналов в физической культуре и спорте: датчики и аппаратура. Компьютерная диагностика в ФКиС. Кардиотесты. Тепловизионная диагно­ стика. Электропунктурные методы диагностики функциональных систем спортсменов. Метод газоразрядной визуализации. Компьютерная психоди­ агностика. Базы данных Ключевым фактором функционирования ИТ в физической культуре и спорте является оперативное принятие эффективных решений, связанных с диагностикой, планированием учебно-тренировочного процесса, дозировани­ ем физической нагрузки, контролем за выполнением технико-тактических дей­ ствий спортсменов, рекомендациями на двигательную реабилитацию и мн.др. Однако естественное стремление усовершенствовать процессы принятия ре­ шений нередко наталкивается на труднопреодолимое препятствие - огромный объем, высокая сложность и разноплановость данных различных ИС. Сделать такую информацию доступной для анализа - одна из наиболее серьезных задач, стоящих сегодня перед профессионалами в области ИТ. Современные подходы к решению этой задачи ориентированы на построение «баз данных» (БД) или «хранилища данных» (data warehouse), позволяющих «высвободить» информацию из жестких рамок оперативных систем и лучше осознать про­ блемы реальной деятельности. БД - это интегрированный накопитель инфор­ мации, собранной из других систем, на основе которого строятся процессы принятия решений и анализа данных. Общие признаки БД: I Информация в хранилище данных концентрируется вокруг базовых понятий, используемых в деятельности организаций (например, диагностика, плани­ рование учебно-тренировочной нагрузки, рекомендации, контроль за вы­ полнением и пр.); в «Сырые» данные собираются из неинтегрированных оперативных и унасле. дованных приложений, очищаются от ошибок, затем агрегируются и пред­ ставляются в виде, понятном конечным пользователям; * На основании откликов пользователей, а также закономерностей, обнару­ женных с помощью соответствующих методов, архитектура хранилища дан­ ных со временем претерпевает изменения - то есть процесс создания хра­ нилища является итеративным. База данных - это собрание данных, предназначенное для поддержки принятия управленческих решений и отличающееся предметной ориентированностью, интегрированностью, поддержкой хронологии ..... и неизменяемостью Ш Термины «база данных» (БД) и «система управления базами данных» (СУБД) чаще всего употребляются как относящиеся к компьютерам. Понятие БД можно применить к любой связанной между собой по определенному при­ знаку информации, хранимой и организованной особым образом - как прави­ ло, в виде таблиц. По сути, БД - это некоторое подобие электронной картоте­ ки, электронного хранилища данных, которое хранится в компьютере в виде одного или нескольких файлов. Операции с БД; • добавление новой информации в существующие файлы БД; • добавление новых пустых файлов в БД; • изменение (модификация) информации в существующих файлах БД; • поиск информации в БД; • удаление информации из существующих файлов БД; • удаление файлов из БД. Основным назначением БД в первую очередь является быстрый по­ иск содержащейся в ней информации. При значительном размере БД ручной поиск, а также модификация содержащейся информации занимает значитель­ ное время. Использование компьютера для ведения БД устраняет перечис­ ленные выше проблемы - поиск и выборка информации, ее модификация осуществляются достаточно быстро и эффективно. Существует большое количество программ, которые предназначены для организации информации, помещения ее в таблицы манипуляции с нею они получили название - системы управления базами данных (СУБД). Основная особенность СУБД - это наличие средств для ввода и хране­ ния данных, для описания их структуры. Методы регистрации сигналов в ф изической культуре и спорте: датчики и аппаратура. Основным источником получения данных в физической культуре и спорте являются целенаправленные наблюдения и аппаратурные исследова­ ния различных параметров. Устройство, посредством которого непосредственно производится за­ меры данных, называется датчиком. Конструкция датчика зависит от физиче­ ского параметра регистрируемых данных. Например, время регистрируется секундомером, электропроводность кожных покровов - электродами, темпе­ ратура тела спортсмена - тепловизионными детекторами. Компьютерная диагностика в ФКиС | / Кардиотесты ^ Наибольший удельный вес данных в физической культуре и спорте со­ ставляет функциональная диагностика. При занятиях физической культурой и спортом - практически на всех этапах спортивной подготовки, двигательной рекреации и физической реабилитации, разработке индивидуальных про­ грамм и рекомендаций по оздоровительному занятию физическими упражне­ ниями и пр. - чрезвычайно важно знать физическое состояние (физическую подготовленность) человека. Физическое состояние (подготовленность) скла­ дывается из многих параметров - состояния костно-мышечной системы, сер­ дечно-сосудистой, дыхательной, системы пищеварения и выделения, нервной системы, эндокринной, иммунной системы. Физическое состояние (подготов­ ленность) человека определяется функциональных проб. с помощью нагрузочных тестов или Нагрузочные тесты или функциональные пробы (тест и проба - синонимы) - это исследование состояния какой-либо системы организма при контрольном испытании данной системы стандартной нагрузкой -------с последующим анализом результатов измерений. Я При простых функциональных пробах измеряются такие параметры ор­ ганизма как частота сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (АД), частота дыхания (ЧД) до и после выполнения стандартной нагрузки. Величина и характер изменения параметров сравниваются со стандар­ тизованными нормами этих изменений, полученными при обследовании большой группы здоровых людей. Как правило, проведение функциональных проб основано на выполне­ нии испытуемым определенной физической нагрузки, вызывающей функцио­ нальное напряжение адаптивных механизмов организма: сердечно­ сосудистой, эндокринной, системы дыхания и газообмена и др. Функциональные пробы могут быть разделены на две большие группы в зависимости от времени исследования реакции организма: непосредственно во время воздействия физической нагрузки или сразу после ее прекращения. Измерение параметров в этих случаях дает разную информацию. В первом случае по полученным данным судят об адаптации организма к физическим нагрузкам, а во втором о закономерностях восстановительных реакций. В отечественной физической культуре и спорте наиболее распростра­ ненными являются следующие функциональные тесты с физическими нагруз­ ками. 1. Проба с приседаниями ( проба Мартине) 2. Проба Руфье-Диксона. 3. Ситтест. 4. Проба с наклонами. 5. Стептест для женщин 6. Стептест R.Shephard. 7. Гарвардский стептест 8. Ортостатическая и клиностатическая пробы. 9. 3-х ступенчатый эргометрический тест. 10. Тест Астранда. 11. Тест PWC170. Тесты 1-8 позволяют оценивать физическое состояние по восстанови­ тельной реакции организма на физическую нагрузку. Тесты 9-11 позволяют оценивать адаптацию организма к физической нагрузке. С целью увеличения точности результатов тестирования, особен­ но при массовых обследованиях важно применять специальные пуль­ сометры, ритмокардиоскопы с автоматическим анализом результатов тестирования на ПК. Общее физическое состояние (функциональная возможность), опреде­ ляется как способность человека удовлетворительно выполнять мышечную работу, оценка которой может производиться посредством: • величины, продолжительности и характера максимальной нагрузки, которое данное лицо способно выполнить; • соотношения между уровнем субмаксимальной нагрузки и реакцией орга­ низма на нее; • времени восстановления сердечно-сосудистой и дыхательной систем после максимальных или субмаксимальных нагрузок. Необходимо отметить, что одноразовое тестирование зачастую не по­ зволяет сделать правильные выводы о функциональном состоянии человека. Более информативна динамика изменения показателей при периодическом тестировании. Для того, чтобы результаты повторных тестирований (для кон­ троля за изменением функционального состояния в процессе тренировки или реабилитации) необходимы одинаковые вид и величина нагрузки, одинаковые условия внешней среды, времени суток, режима дня (сон, питание). В тестах с физической нагрузкой для определения физического состоя­ ния в спорте и физической культуре используют следующие ф ормы двига­ тельной активности: бег, ходьба, педалирование на велоэргометре, ходьба по ступенькам, работа на гребных тренажерах, ритмическое выполнение оп­ ределенных физических упражнений, орто- и клиностатическая пробы и др. Наиболее универсальным способом задания нагрузки считается вер­ тикальное педалирование на велоэргометре. В настоящее время в про­ даже имеется широкий выбор велоэргометров с программным управлени­ ем нагрузкой с помощью встроенного компьютера. Например, велотренажер Luxor (фото слева) создан с учетом последних разработок в области спортивного оборудо­ вания. Показатели пульса снимаются с ладоней рук сенсорными датчикам и/ расположенным на рукоятках, данные о пульсе отображаются на экране компью ­ тера. Особенности: магнитная 8-ми уровневая система нагрузки; усиленная рама обес­ печивает надежность и устойчивость конст­ рукции; оригинальный дизайн: полупро­ зрачный корпус; регулируемое по высоте мягкое сидение; большие педали с фикси­ рующими ремнями; компьютер отобража­ ет скорость, время, дистанцию, калории, пульс; функция Recovery оценит состоя­ ние вашего сердца по 6-балльной шкале; Транспортировочные ролики. Размеры: 95x48x120 см. Вес: 28 кг максимальный. Стоимость: 262 $. Тест с ходьбой или бегом может быть выполнен на беговой дорожке (тредбане или тредмиле) с компьютером; конструкция тредбана должна пре­ дусматривать возможность измерения и изменения скорости и наклона ленты. Например, беговая дорожка 680 (фото справа) с магнитной 8-уровневой системой на­ грузки. Два угла наклона. Складная конструкция. Максимальный вес пользователя 100 кг. Ком­ й пьютер: один большой жидкокристалличе­ ский монитор с функцией сканирования: время, расход калорий, скорость, дистанция, пульс, функция восстановления. Показания пульса снимаются сенсорными датчиками, расположенными на рукоятках. Беговое по­ лотно: 360x1200 мм. Размеры: в рабочем со­ стоянии - 1500x730x1380 см., в сложенном виде - 660x730x1440 см. Стоимость: 280 $ Простым, физиологичным и точным спо­ собом дозирования нагрузки является степэргометрия. В основу этого вида нагрузки положен ритмиче­ ский подъем и спуск по ма­ ленькой лестнице. Автора­ ми различных степ тестов предложены одно-, двух- и трехступенчатые лестницы. Мощность работы регули­ руется изменением высоты ступенек или темпа восхо­ ждения. На ■■ одноступенчатую лестницу 3 4 5 6 обследуемый поднимается Рис.4.1. Н а одностороннюю двухступенчатую лест­ на два счета, таким же ницу восходят на три счета и такж е, не поворачива­ образом не поворачиваясь, ясь, спускаются вниз; полный цикл вклю чает 6 шагов. происходит спуск; один восхождения состоит из 4-х шагов (рис.4.1). Темп (нвпжвскд&ршя лшнишВДешвя гов в минуту неудобен, из-за потери ориентации, а превышающий 180 шагов в мин. - опасен. Высота восхождения на одноступенчатую лестницу для моло­ дых здоровых людей должна составлять 40-50 см. Более удобна двухступенчатая лестница. Высота каждой ступеньки равна 23 см. В настоящее время, для степэргометрии ис­ пользуются компьютеризированные эллиптические тренажёры (степперы). Например, эллиптический тренажёр (степпер) Body Sculpture ВЕ-6600 (фото справа). Магнитная система торможения со ступен­ чатой регулировкой. Выполнен по технологии "Hi­ Tech". Датчики пульса расположены на дуге. Ком­ пьютер: время, скорость, дистанция, калории, пульс. Сканирующий режим. На опорах транспорт­ ные ролики. Стоимость 235 $. Выпускаются и более дорогие степперы. Например, эллиптический тренажёр Johnson JPE-5100 (фото слева). Тренажер двойного действия, клубный, самовыравнивающиеся пе­ дали, автономное питание (генератор постоян­ ного тока), 6 программ кардио, матричный дисплей - 4 окна, датчик пульса на рукоятках или нагрудный типа Polar. Эллиптический тре­ нажер двойного действия. Он имеет связанную систему рычагов для ног и рук, движение кото­ рыми создает тренировочную нагрузку для все­ го тела. Рычаги для рук могут быть легко от­ ключены. Тренажер пригоден для использова­ ния в фитнес-центрах и корпоративных клубах (8 часов в день), а также и дома (high-end equipment). Для контроля сердечной деятельности служат отображение пульса на дисплее консоли и пальцевые датчики на рукоятках. Стоимость 2880 $. Тепловизионная диагностика С середины 80-х годов XX века в медицине получили распространение тепловидение (Воробьев А. б., 1985) и инфракрасная (ИК) термография (Госсорз Ж., 1988). Основу тепловидения составляет аппаратурная регистра­ ция инфракрасной части спектра электромагнитного излучения. Тепловизионная диагностика - это способ распознавания заболеваний на основании изучения распределения тепловых полей по покровам l тела организма. В последние годы тепловизионная диагностика становится все более востребованной и в физической культуре и спорте - помимо функциональной диагностики, именно ИК-методы могут справляться с одной из сложных про­ блем тренировочного процесса - дистанционным контролем напряжения групп мышц. Регистрация тепловизорами более разогретых участков поверхности тела, позволит судить об умении спортсменом управлять своими мышцами. Например, в боксе, где удары руками требуется сопровождать напряжением определенных групп мышц ног, паховой области и спины ИК-методы уже на начальном тренировочном этапе смогут скорректировать мышечную деятель­ ность спортсменов и в более короткие сроки отобрать перспективных атлетов. ИК-методы могут быть востребованы во всех видах спорта, где остро стоит проблема контроля дифференцированной работы групп мышц, например, в атлетизме. Аппаратура для тепловизионной диагностики: БТВ-01,'ТВ-03, Радуга-3, Радуга-5. Одна из последних отечественных разработок (2002 г.) - тепловизионный компьютерный комплекс ТВ-ОЗК с методиками тепловизионной реф­ лексодиагностики и стандартного тепловидения (Рис.4.2). Область примене­ ния - абсолютно безвредная для врача и пациента ранняя диагностика прак­ тически всех основны х заболеваний внутренних органов (в том числе онкологических) как детей, так и взрослого человека. Программное обеспечение к тепловизору ТВ-ОЗК позволяет : получать качественное тепловизионное изображение в реальном мас­ штабе времени и пространства; • поддерживать БД термограмм и пациентов, составленную в виде "историй болезни"; • производить цифровую обра­ ботку термограмм; • распечатывать термограммы в цвете и с разным масштабом; • экспортировать термограммы в графическом виде. Р и с 4 .2 . Тепловизионный компьютерный Физические характеристики комплекс ТВ-ОЗК - отечественная разра­ ботка ЗА О С В ЗМ (Россия, 6 03 0 2 2, Нижний тепловизора ТВ-ОЗК: Новгород, пр. Гагарина, 23/1 1. Оптимальный уровень разре­ Тел.: (8 3 1 2 )-3 4 -5 9 -2 3 ; Факс: (8 3 1 2 )-6 5 -6 0 -3 0 шающей способности - 0,1 °С в E-Mail: _ ). диапазоне температур от 25 до 40°С. 2. Малогабаритность (размещается в "дипломате"). 3. Практически полная бесшумность работы. 4. Возможность ежедневной транспортировки. Параметры т епловизионной камеры ТВ-ОЗК ; • Диапазон исследуемых температур - от -5 до 500 °С, • Расстояние до исследуемого объекта - от 25 см до бесконечности. • Длительность сканирования строки - 20 ± 0,2 мс. • Длительность сканирования кадра - 3,2 ± 0,2 с. • Разрешение - матрица 128x128 точек. • Масса - 2 кг. Другая разработка Новосибирского Института физики полупроводников СО РАН - медицинский тепловизор ТКВр-ИФП. (Новосибирск, просп. Ак. Лав­ рентьева, 13, тел.: 33-29-26, 33-35-04, e-mail:vainer@sun20. isp.nsc.ru). Краткая содержательная характеристика разработки: В современной медицине тепловизионное обследование представляет мощный диагностиче­ ский метод, позволяющий выявлять такие патологии, которые плохо поддают­ ся контролю другими способами. Тепловизионное обследование служит для диагностики на ранних стадиях (до рентгенологических проявлений, а в неко­ торых случаях задолго до появления жалоб больного) следующих заболева­ ний: воспаление и опухоли молочных желез, органов гинекологической сферы, кожи, лимфоузлов, ЛОР-заболевания, поражения нервов и сосудов конечно­ стей, варикозное расширение вен; воспалительные заболевания желудочнокишечного тракта, печени, почек; остеохондроз и опухоли позвоночника. Как абсолютно безвредный прибор, тепловизор эффективно применяется в аку­ шерстве и педиатрии. Тепловизор ТКВр-ИФП состоит из тепловизионной камеры на штативе, источника питания, ПК IBM PC, принтера цветной печати, сопровождается пакетом прикладных программ. Программное обеспечение, созданное специ• ально для этого прибора, дает широкий спектр возможностей для обработки данных, полученных при обследовании больного, позволяет составлять и вес­ ти компьютерный архив термограмм и описаний к ним. Тепловизионная система КВр-ИФП сделана с применением матричного детектора на основе арсенида индия. В приборе полностью отсутствуют механические узлы сканирования изображения. Физические характеристики: • предельная температурная чувствительность - не хуже 0,03 °С; • высокая пространственная разрешающая способность, • быстродействие (в реальном режиме измерений - около 20 кадров в се­ кунду, а максимальная частота может достигать 50 кадров в секунду). Такая частота кадров дает возможность исследовать динамику процес­ сов, протекающих в организме (кровоток, реакции нервной системы и т .д .). Применение тепловизоров в спортивной тренировке может оказаться достаточно перспективной - контроль за мышечной деятельностью - важная компонента обучения двигательному действию, хотя не высокая частота съемки (до 50 кадров в секунду по сравнению с минимум 500 кадрами в се­ кунду в видео съемке) потребует поисков определенных форм съемки и обра­ ботки изображений в конкретных видах спорта. Электропунктурный метод диагностики ф ункциональных систем спортсменов. Одним из новых способов активизации и диагностики физиологиче­ ских адаптивных систем атлетов в настоящее время является электропунктура. Электропунктурная диагностика - метод, основанный на определении ; ^[.ф ункционального состояния систем организма человека, путем изf \^м е рен ия электрической проводимости в соответствующих этим i— " функциональным системам биологически активных точках. Одним из удобных и достаточно ин­ формативных является метод отечественного врача Виктора Чернякова. Этот метод вклю­ чает диагностику и тестирование по в о сь­ ми точкам на кисти одной руки (рис.4.3). Первые четыре точки позволяют вы­ явить функциональное состояние организма в целом (БАТ 1) и в отдельных его частях. Ниж­ няя часть тела (БАТ 2) объединяет показатели органов брюшной полости, забрюшинного пространства, малого таза и нижних конечно­ стей. Средняя часть тела (БАТ 3) объединяет органы грудной клетки, шею, верхние конеч­ ности. Верхняя часть тела (БАТ 4) информи­ рует о функциональных процессах в области головы. Таким образом, обследование этих точек позволяет получить общую картину вер­ Рис. 4 .3 . Топограф ия восьми БАТ тикального распределения гипо- или гиперфункциональных патологических процессов. Вегетативная нервная система (БАТ 5), сосудистая система (БАТ 6), иммунная система (БАТ 7) и эндокринная система (БАТ 8) - позволя­ ют определить функциональное состояние основ­ ных всеобъемлющих систем. Исследование проводимости БАТ позволяет выявить изменение состояние системы организма, органа или ткани. Автором настоящего электронного учебника определено (В .И Л , 2001), что одной из наиболее показательных, в отношении волевого напряжения была определена БАТ IG-2 (цянь-гу) меридиана "тонкой кишки". Электрические показатели этой БАТ возрастают с увеличением волевого усилия. Точка IG-2 цянь-гу расположена у наружного края основной фаланги V пальца. Аппаратура. Еще в советские годы насчи­ тывалось более десятка образцов аппаратуры для электропунктурной диагно­ стики (Портнов Ф.Г., 1988). Одна из последних разработок - бытовой биоло­ гический анализатор иФеникс-А2" (фото вверху). Технические характеристики бытового биологического анализатора "ФеНИКС-А2": • Ток - не более 500 мкА • Шкала показателей тока - от 0 до 100 у.е. с точностью до 1 десятичного зна­ ка. • Погрешность контроля тока ±0,6 у.е. • Продолжительность работы от одного комплекта источников питания (2 ба­ тареи типа «Крона») не менее 70 ч. • Габаритные размеры: корпуса прибора не более 126x72X26 мм, щупа — 014x117 мм, электрода — 014x85 мм. • Масса прибора не более 200 г. Метод газоразрядной визуализации. Один из современных и перспективных методов диагностики, основан­ ный на эффекте Кирлиана. Метод газоразрядной визуализации (ГРВ) - Биологическая Эмиссия и ^Оптическое излучение, стимулированное электромагнитным полем, ^усиленное Газовым Разрядом с Визуализацией за счет компьютер* ной обработки данных (БЭО ГРВ). Ниже перечислены научные учреждения, принимающие участие в ГРВ исследованиях в области: Физики: СПбИТМО; Институт Кибернетики РАН; Университет г. Монре­ аль (Канада) Медицины: СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова; Институт Мозга Человека им. акад. Бехтерева при РАН (СПб); СПб Военно-Медицинская Академия; Во­ ронежская Гос. Медицинская Академия; НИИ Акушерства и педиатрии (Рос­ тов-на-Дону); Российская Академия Аюрведической Медицины; Институт Тра­ диционной Медицины; Академия Космической Медицины; Университет г. Куо­ пио (Финляндия); Центры комплиментарной медицины 21 страны мира. Психофизиологии и спорте: Гос.НИИ Физической Культуры и Спорта; СПб Академия Спорта; Международный Университет Стокгольма; Лондон Си­ ти Университет. Физические основы метода газоразрядной визуализации (ГРВ). Ос­ новной источник формирования изображения - это газовый разряд вблизи по­ верхности исследуемого объекта. Можно выделить два основных типа разря­ да, связанных с формированием кирлианограмм: лавинный, развивающийся в ограниченном диэлектриком узком зазоре и скользящий по поверхности ди­ электрика. Для идентификации метода графической регистрации был введен термин ГРВ-графия, а для описания самого изображения - ГРВ-граммы В отличие от распространенных способов медицинской визуализации, в методе ГРВ заключение дается не путем изучения анатомических структур организма, а на основании конформных преобразований и математической оценки многопараметрических образов, параметры кот оры х зависят от психоф изиологического состояния организма. В то же время базовые физические процессы являются общими как для биологических объектов (БО), так и для неорганических объектов. Функциональные особенности БО прояв­ ляются в основном в вариабельности и динамике газоразрядных изображений. Принцип ГРВ заключается в сле­ дующем (рис.4.4); Между исследуемым объектом 1 и диэлектрической пластиной 2, на которой размещается объект, пода­ ются импульсы напряжения от генератора электромагнитного поля 5, для чего на обратную сторону пластины 2 нанесено прозрачное токопроводящее покрытие. При высокой напряженности поля в газо­ вой среде пространства контакта объекта 1 и пластины 2 развивается лавинный Рис.4.4 . Сдомтимвсаве и/или скользящий газовый разряд (ГР), ««гобдо*ни# устройств параметры которого определяются свой­ д т иеел|у№й£нив ГРВ ствами объекта. Свечение разряда с по­ : 0 ^ щиетеристш (а) и его ,__ ЗКВМкДЛ#НТН|М схема (б) мощью оптической системы и ПЗС-камеры ШЯьесг исследования, 3 преобразуется в видеосигналы, которые 2-прадр»ч*ый электрод; записываются в виде одиночных кадров 3-Ф тмееш я система; 4 -* кдеопреобр» sown е п * (ГРВ-грамм) или AVI-файлов в блок памя­ О Т 5 - электронные блоки ти 4, связанный с компьютерным процес__ сором обработки. Процессор обработки представляет собой специализированный программный комплекс, который позволяет вычислять ряд параметров и на их основе делать определенные диагностические заключения. Области применения метода ГРВ: 1. в медицине; 2. в спорте - диагно­ стика психофизического потенциала спортсменов; 3. в психологии - оценка I <.........-'-•r4.;=v < v..-,,.-*. -.................... психоэмоционального состояния; оценка измененных состояний сознания (ИСС). Диагностика психоф изического потенциала спортсменов. В ре­ зультате скрининговой биоэлектрографической диагностики психофизиологи­ ческого потенциала человека собрана база данных по приблизительно 200 высококвалифицированным спортсменам. Она включает в себя как данные, полученные методом ГРВ, так и множество верифицирующих показателей (параметры сердечной деятельности, психологическое тестирование, геноти­ пическая выносливость и т.п.). В результате выявлена связь характеристик ГРВ с психофизическим потенциалом спортсменов. Разработана автоматизи­ рованная система скрининг-диагностики психофизического потенциала спорт­ сменов, которая позволяет осуществлять как индивидуальную экспрессдиагностику, так и ранжирование спортсменов внутри группы. «на фоне» «перед соревнованиями» ГРВ-граммы спортсменки Сопоставление изменений параметров ГРВ-грамм с тем или иным пси­ хоэм о ц иональны м состоянием человека позволило выделить разные группы испытуемых с наиболее выраженными психическими отклонениями. На основании этих исследований была разработана программа "GDV Activation". Результатом вычислений в данном программном обеспечении является опре­ деление уровня тревожности (Stress Factor) путем параметрического анализа ГРВ-грамм, полученных при разных режимах ГРВ-съемки. ГРВ-метод при проф ессиональном отборе применяется для скринин­ говой оценки в рекрутинговых агенствах и в отделах по подбору кадров, а так­ же для экспресс-оценки состояния человека перед выполнением определен­ ной задачи. & <=$> Ф&- Ф:. Исследование изменений струк­ туры воды, возникающих вследствие воздействий различной природы, ста­ новится все более актуально в связи с загрязнением окружающей среды и плохого качества питьевой воды. Ме­ тод ГРВ является одним из немногих инструментальных методов, позво­ ляющих оперативно и просто иссле­ довать тонкие структуры воды, а так­ же учитывать особенности воздейст* вия окружающей среды. с= ф j_ A - ГРВ-грамм а обычного состояния сознания. В - ГРВ-грамм а измененного состоя­ ния сознания. ГРВ-грамма листа дистиллят раствор NaCI вино вода Современное ГРВ-оборудование позволяет оценивать энергетическое состояние живых и неживых объектов, а также их воздействие на человека. ГРВ аппаратура "G D V C am era" "ГРВ Камера Компакт" Приставка ГРВ+ Акупунктурный щуп ГРВ Камера. Позволяет наблюдать, регистрировать, вносить в компью­ тер (для последующей обработки) ГРВ свечение любого объекта. ГРВ снимки объектов регистрируются в настоящем моменте времени. Комплекс ГРВ Камера включает: т прибор "GDV Camera"; « ПО: "GDV Capture", "GDV Processor", "GDV Printing Box", "GDV Aura", "GDV Diagram", "GDV Activation", "GDV Chakra"; установочный диск USB; « комплект проводов: USB кабель, ГРВ кабель, сетевой шнур; ш адаптерная мышь; т затемняющая крышка; ш набор фильтров; ш тест-объект; реперный электрод; « инструкция по эксплуатации. Возможность работы с дополнительны м ГРВ оборудованием: « ГРВ-Минилаборатория ш ГРВ+ (выносной блок) ш ГРВ акупунктурный щуп (для съемки БАТ точек на различных участках тела) Параметры ГРВ Камеры: ж длительность импульса 10 мкс; • частота 1024 Гц; ш вес 5 кг; ш габариты - 39,5x16,5x34,5 см. ГРВ Компакт. Предназначен для компьютерной регистрации и анализа ГРВ-грамм (свечений) пальцев рук человека. Используется только для экс­ пресс-диагностики состояния организма человека. Прибор работает от встро­ енной аккумуляторной батареи, что позволяет использовать данную модифи­ кацию для работы в полевых условиях. Прибор "ГРВ Компакт" включает: ш прибор "ГРВ Камера Компакт"; * ПО: "GDV Capture", "GDV Aura"; is установочный диск USB; « комплект проводов:USB кабель, ГРВ кабель; и зарядное устройство; , затемняющая крышка; ш набор фильтров; р тест-объект; & реперный электрод; & инструкция по эксплуатации. Параметры ГРВ Компакт: ; работа только в 1 режиме; v длительность импульса 10 мкс; частота 1024 Гц; вес не более 3 кг; габариты - 230 х 180 х 100 мм. Приставка ГРВ+. Предназначена для работы с малоподвижными боль­ ными людьми и позволяет снимать ГРВ-граммы пальцев ног, регистрировать ГРВ-граммы животных и крупных объектов. Прибор "ГРВ+" является пристав­ кой к прибору "ГРВ Камера" и работает только в комплексе с данным прибо­ ром. Прибор "ГРВ+" включает: к прибор ТРВ+"; и комплект проводов: USB кабель, ГРВ кабель; ш тест-объект; я» крышка с большим отверстием; к специальная пленка для съемки животных; * инструкция по эксплуатации. Параметры "ГРВ+": и длительность импульса 10 мкс; частота 1024 Гц; ш вес не более 1,5 кг; . габариты - 200x135x100 мм. Приставка ГРВ акупунктурный щуп. Предназначен для визуального наблюдения и компьютерной регистрации газоразрядного свечения различных областей тела человека и животных, включая точки акупунктуры, энергетиче­ ские каналы и области свечения головы. Активно используется для корректи­ ровки точечного воздействия на организм человека (напр.: физиотерапия, электропунктура, иглоукалывание). Прибор "ГРВ акупунктурный щуп" является приставкой к прибору "ГРВ Камера" и работает только в комплексе с данным прибором. Прибор "ГРВ акупунктурный щуп" включает: ш прибор "ГРВ акупунктурный щуп"; а ГРВ кабель; s реперный электрод; ж инструкция по эксплуатации Параметры прибора: а работа только в 1 режиме; длительность импульса 10 мкс; ш частота 1024 Гц; «в вес не более 800 г; «габариты - 135 х 85 х 115 мм (в транс­ портировочном состоянии). ГРВ-Минилаборатория, Набор электродов, предназначенный для лабо­ раторных исследований жидкостей и твердых материалов, как органической, так и неорганической природы. Включает в себя 5 различных устройств. Совместно с набором поставляется специальное ПО "GDV Video Analyzer". Перечисленные ГРВ-приборы изго- ГРВ-М инилаборатория тавливаются непосредственно под научным руководством профессора К.Г. Короткова - автора и разработчика методики ГРВ. Программное обеспечение ГРВ-аппаратуры GDV Capture (ГРВ Съемка). Программа позволяет быстро и просто осуществлять съемку ГРВ-грамм десяти пальцев рук человека, произвольного количества ГРВ-грамм жидкостей или других биологических объектов, а также съемку коротких видеофильмов газового разряда (ГРВ-видео). GDV Processor (ГРВ Процессор). Программа предназначена для обра­ ботки черно-белых ГРВ-грамм, вычисления их числовых характеристик и ста­ тистических параметров. GDV Aura (ГРВ Аура). Программа для обработки черно-белых ГРВграмм с последующим окрашиванием изображения информативно значимыми цветами и построения математической модели ГРВ-ауры вокруг тела челове- GDV Diagram (ГРВ Диаграмма). Программа предназначена для прове­ дения мониторинга состояния органов и систем человека на основании пара­ метров ГРВ-грамм, полученных с десяти пальцев рук. ШШШ GDV Activation (ГРВ Активация). Предназначена для количественного определения уровня тревожности (стресса) человека путем сопоставления параметров ГРВ-грамм пальцев рук, снятых с фильтром и без фильтра. GDV Chakra (ГРВ Чакра). Программа предназначена для графического представления распределения ГРВ параметров между энергетическими цен­ трами тела - чакрами - на основании обработки ГРВ-грамм десяти пальцев рук. ш т GDV Printing Box (ГРВ Печать). Программа предназначена для накоп­ ления и печати материала, подготовленного в программах GDV (ГРВ). ' ! • ! » |ч | I GDV Video Analyzer (ГРВ Видео-анализатор). Программа предназна­ чена для анализа динамических изображений ГРВ-грамм, вычисления их. ста-. Компью терный анализ ГРВ-грамм включает в себя секторную диагно­ стику и параметрический анализ ГРВ-грамм. Секторная диагностика основана на диагностической таблице, которая связывает характеристики свечения отдельных зон пальцев рук с функцио­ нальным состоянием органов и систем организма. На основе ГРВ-грамм стро­ ится модель распределения поля вокруг тела человека. Параметрический анализ основан на оценке более 30 параметров ГРВграмм, факторном и корреляционном анализе. Рассматриваются геометриче­ ские, яркостные, структурные, фрактальные, вероятностные и другие группы параметров. Результаты ГРВ-исследования. Оценка состояния организма методом ГРВ производится на основании анализа полученных изображений ГРВ-грамм, обработанных стандартным пакетом программ. Заключение по проведенному исследованию делает врач. После проведенного обследования предусмотрена возможность распе­ чатки на принтере изображений и данных. Результаты обследования больных сохраняются в памяти компьютера, на дискетах, лазерных дисках и других носителях информации. Есть возможность их сравнения как в процессе лече­ ния, так и при динамическом наблюдении. Созданные БД можно использовать в практической деятельности и при научных исследованиях. • • • • • • • Требования к компью теру для ГРВ-исследования Минимальные: Pentium-200MHz и выше, оперативная память - 32 Mb, 100 Mb свободного места на жестком диске, монитор SVGA с разрешением не ниже 800x600 и 16 bit colors, видеокарта с памятью 2 Mb, USB-порт, Операционная система Windows 98, ME, 2000. Оптимальные: 400 MHz, 64 MB RAM, 500 MB свободного места на жестком диске Компьютерная психодиагностика Психологическая подготовка подразделяется на психологию личности и психологию интеллекта, поэтому, при постановке задачи на компьютерные психологические исследования, необходимо четко определиться с теми пси­ хическими качествами и интеллектуальными способностями, которые опреде­ ляют готовность к спортивной деятельности, ее надежность. Другой пробле­ мой является формализация получаемых данных, их компьютерная обработ­ ка; .. Компьютерная психо­ Компьютерная психодиагностика - это диагностика уже много лет [психологическое тестирование является областью примене­ [средствами компьютерной техники. ния информационных техно­ логий. В нашей стране пер­ вые тесты стали программировать еще на отечественных ЭВМ, но бум психо­ логического тестирования пришелся на распространение в СССР, а затем СНГ операционной системы DOS для IBM PC или совместимых с ними ПК. Наиболее распространенными для тестирования спортсменов стали программы Шестнадцатифакторный опросник Кзтгелла (16PF) и Восьмицвет­ ный тест Люшера (рис.4.21). Ри с.4.21.а. Интерф ейс программы Ш естнадцатифакторны й опросник Кэттелла 16PF. Рис.4.21.б. Интерф ейс программы Восьмицветный тест Лю ш ера. Более поздние программы психологического тестирования, созданные в операционной среде Microsoft Windows имеют более привлекательные интер­ фейсы, но идеологически в них мало что изменилось. Программ же направ­ ленной психологической подготовки для спортсменов известно не много. В спорте такие программы еще находятся в стадии теоретических разработок. Литература 1. Гаврилова, Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский. -СПб.: Питер, 2001 .-384с. 2. Глушаков, С.В. Базы данных / С.В. Глушаков, Д.В. Ломотько. -Харьков: Фо­ лио, М.: ACT, 2000. -504с. 3. Дюк, В.А. Компьютерная психодиагностика / В.А. Дюк. -СПб.: Братство, 1994. 4. Дюк, В.А. Информационные технологии в медико-биологических исследова­ ниях / В.А. Дюк, В.Л. Эммануэль. -СПб.: Питер, 2003. -528с. 5. Портнов, Ф.Г. Электропунктурная рефлексотерапия / Ф.Г. Портнов. -Рига: Зинанте, 1988. -352с. 6. Шляхтина, С. Фитнесс в Интернете / С. Шляхтина // Компьютер Price. №49(469) 24-30 ноября, 2003. -С .378-380. Контрольные вопросы к разделу 4. 1. Перечислите и охарактеризуйте функции баз данных и электронных систем управления базами данных. 2. Перечислите формы и средства компьютерного тестирования сердечно­ сосудистой системы (кардиотестирования). 3. Опишите сущность тепловизионной диагностики. 4. Каковы преимущества и перспективы электропунктурной диагностики в фи­ зической культуре и спорте? 5. Перечислите возможности метода газоразрядной визуализации в физиче­ ской культуре и спорте. 6. Опишите сущность и содержание компьютерной психодиагностики в физи­ ческой культуре и спорте.