Програмно-апаратна система оцінки функціонального стану серцево-судинної системи у процесі реабілітації

Abstract

У кваліфікаційній роботі розроблено програмно-апаратну систему оцінки функціонального стану серцево-судинної системи у процесі реабілітації. Проведено аналіз сучасних методів і засобів функціональної діагностики серцево-судинної системи та обґрунтовано доцільність використання автоматизованих засобів контролю фізіологічних показників під час проведення реабілітаційних заходів. У роботі запропоновано структуру програмно-апаратної системи, до складу якої входять датчик реєстрації серцевої діяльності, мікроконтролерна платформа Arduino Nano та програмне забезпечення, реалізоване у середовищі MATLAB R2014a. Розроблено математичне забезпечення системи, що базується на визначенні частоти серцевих скорочень, розрахунку індексу Руф’є та коефіцієнта відновлення серцевого ритму після фізичного навантаження. Створено алгоритмічне забезпечення збору, обробки та аналізу даних, а також розроблено графічний інтерфейс користувача для автоматизованого проведення досліджень та відображення результатів оцінювання. Виконано 5 тестування розробленої системи та запропоновано методику проведення медикобіологічного дослідження для оцінювання функціонального стану серцевосудинної системи у процесі реабілітації. Отримані результати підтверджують можливість використання розробленої програмно-апаратної системи для автоматизованого контролю функціонального стану серцево-судинної системи, підвищення об’єктивності оцінювання та підтримки прийняття рішень під час проведення реабілітаційних заходів. Практичне значення роботи полягає у можливості застосування системи в медичних, реабілітаційних та навчально-наукових закладах

This bachelor's qualification thesis is devoted to the development of a software and hardware system for assessing the functional state of the cardiovascular system during rehabilitation. An analysis of modern methods and tools for functional diagnostics of the cardiovascular system was carried out, and the feasibility of using automated means for monitoring physiological parameters during rehabilitation procedures was substantiated. The thesis proposes the structure of a software and hardware system consisting of a heart activity registration sensor, an Arduino Nano microcontroller platform, and software implemented in the MATLAB R2014a environment. Mathematical support of the system was developed based on heart rate determination, Ruffier index calculation, and recovery coefficient assessment after physical exercise. Algorithmic support for data acquisition, processing, and analysis was developed, and a graphical user interface was created to automate research procedures and visualize assessment results. The developed system was tested, and a biomedical research methodology for evaluating the functional state of the cardiovascular system during rehabilitation was proposed. 7 The obtained results confirm the possibility of using the developed software and hardware system for automated monitoring of the functional state of the cardiovascular system, improving the objectivity of assessment, and supporting decision-making during rehabilitation procedures. The practical significance of the work lies in the possibility of applying the developed system in medical, rehabilitation, educational, and research institutions.