Implementace, kalibrace a experimentální ověření metody pro automatické hodnocení fyzické zátěže hasičů

Abstract

Fyzická zátěž provází člověka celý život. Je důležitá rozumná míra aktivity pro udržení dobrého zdravotního stavu. Rozdělujeme ji na statickou, při které jedinec například drží těžké břemeno a dynamickou, kdy se člověk pohybuje jako je jízda na kole, chůze a plavání. Při vykonávání nadměrné fyzické zátěže se člověk vystavuje ohrožení vlastního zdraví. Právě hasiči se vystavují občas nárazově vysoce nadlimitnímu energetickému výdeji při výkonu svého povolání [1]. Telemetrické systémy se využívají pro monitoraci pacientů v domácí péči. V nedávně době se začaly integrovat tyto systémy taktéž do monitorace složek IZS. Pro měření veličin pro výpočet energetického výdeje (tepová frekvence, míra aktivity a teplota na kůži) byl použit telemetrický systém FlexiGuard, který byl vytvořen na půdě Společného pracoviště biomedicínského inženýrství FBMI s 1. LF UK. Pro referenční hodnoty energetického výdeje byl použit respirační kalorimetr OxyconMobile. Oba použité přístroje jsou zcela neinvazivní. V praktické části diplomové práce byly provedeny dvě měření. Nejdříve proband absolvoval kalibrační měření formou stupňovaného StepTestu. Následně bylo provedeno ověřovací měření, které obsahovalo fázi klidu na matraci, fáze klidu na židli, fázi chůze s nulovým převýšením, fázi chůze po schodech, fázi práce horní polovinou těla a fázi jízdy na bicyklovém ergometru se stupňovanou zátěží. Z naměřených dat byl vyhodnocen energetický výdej pomocí metod využívající tepovou frekvenci, pohybovou aktivitu a teplotu kůže na hrudníku. Bylo navrženo a testováno celkem 11 metod pro výpočet energetického výdeje. Na základě vyhodnocení dat z experimentu lze konstatovat, že za nejspolehlivější metodu pro výpočet energetického výdeje se osvědčila metoda mnohonásobné lineární regrese za užití tepové frekvence a míry aktivity s jedním stupněm předurčení.

hysical strain on the body is ever present throughout a human's life. It is important to maintain a reasonable level of activity to keep healthy. Activity can be divided between static activity, where an individual holds a heavy burden for example, and dynamic activity, where one moves, walks, cycles, runs, swims etc. Exposing the human body to excessive physical strain can be harmful. For example, firefighters endure extremely high levels of physical strain over relatively short periods of time. This results in over limit values of energetic expenditure. Telemetry systems are used to monitor home care patients. These systems have recently begun to be integrated into integrated rescue system monitoring. The FlexiGuard telemetric system was used to measure the energy expenditure calculation (heart rate, activity rate and temperature on the skin). It was created at the Common Biomedical Engineering Department of the FBMI with the First Faculty of Medicine. The OxyconMobile indirect calorimetry device was used for the energy expenditure reference values, which measures oxygen consumed and carbon dioxide produced from breathing. Both devices are completely non-invasive. In the practical part of the thesis, an experiment was conducted in which probands performed various activities burdening different parts of the body. First, the proband would undergo the calibration measurement in the form of a StepTest. Subsequently, a verification measurement was carried out, which included a resting phase on the mattress, a resting phase in the chair, a zero-rise walking stage, a stair step, phase of work, performed by the upper body and a bicycle ergometer driving phase with increasing gradual load. From the measured data, energy expenditure was evaluated using methods using heart rate, physical activity and skin temperature on the chest. Based on the evaluation of data from the experiment, it can be stated that the method of multiple linear regression using pulse rate and rate of activity with one degree of predestination has proven to be the most reliable method for calculating energy expenditure.