Inovace v monitorování kardiorespiračních funkcí pro vesmírné mise

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá scénářem s nakloněným lůžkem hlavou dolů (HDBR) při úhlech 5° až 20°, který vytváří analogové podmínky mikrogravitace pro studium změn kardirespiračního systému. Výzkum zahrnoval měření balistokardiografických (BKG) parametrů prostřednictvím vícekanálového tlakového senzorického systému na skupině dobrovolníků, kterou tvořili trénovaní jedinci, netrénovaní jedinci a studenti pilotní specializace z Univerzity obrany. Dále se provádělo také měření elektrogardiografie (EKG), fotopletysmografie (PPG), respirace a krevního tlaku. Signály byly zpracovány v programu MATLAB. Analyzovány byly rozdíly mezi jednotlivými stupni náklonu lůžka, rozdíly mezi uvedenými skupinami a korelace naměřených BKG parametrů s parametry získanými pomocí EKG. Výsledky statistických testů ukázaly některé významné změny v kardiorespiračních funkcích v závislosti na úhlu náklonu i mezi skupinami (p <0,05), což naznačuje adaptaci organismu na experimentální podmínky. Nejsilnější korelace mezi BKG a EKG byla pozorována u srdeční a dechové frekvence. Získané poznatky mohou přispět k lepšímu pochopení fyziologických změn astronautů a k rozvoji efektivnějších metod prevence negativních dopadů mikrogravitace.

This thesis examines a head-down bed tilt (HDBR) scenario at angles of 5° to 20°, which creates analogue microgravity conditions for studying changes in the cardiorespiratory system. The research involved the measurement of ballistocardiographic (BCG) parameters via a multi-channel pressure sensing system on a group of volunteers consisting of trained individuals, untrained individuals, and pilot specialty students from the Defense University. In addition, electrocardiography (ECG), photoplethysmography (PPG), respiration and blood pressure measurements were also performed. The signals were processed in MATLAB software. The differences between the different degrees of bed tilt, the differences between these groups and the correlation of the measured BCG parameters with the parameters obtained by ECG were analyzed. The results of statistical tests showed some significant changes in cardiorespiratory functions depending on the tilt angle even between groups (p <0.05), indicating adaptation of the organism to the experimental conditions. The strongest correlation between BCG and ECG was observed for heart and respiratory rates. The obtained findings may contribute to a better understanding of physiological changes in astronauts and to the development of more effective methods of preventing the negative effects of microgravity.