Математика в кардиологии реферат
Обновлено: 19.05.2024
Результаты и обсуждение. Мобильное приложение увеличивает удобство работы с математическими формулами и сокращает время получения их результата. Использование 1С в качестве среды разработки дает возможность осуществлять автоматическое заполнение полей калькулятора медицинскими данными пациента, что существенно упрощает и ускоряет работу с математическими моделями.
Заключение. Разработанные мобильное приложение и внешняя обработка для 1С позволили внедрить научные разработки ТКНЦ, выраженные в виде математических формул, в реальную клиническую практику за счет увеличения скорости получения результата и частичной автоматизации процесса заполнения полей.
Ключевые слова
Об авторах
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Кузнецов Вадим Анатольевич, д-р мед. наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации, научный консультант
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Гапон Людмила Ивановна, д-р мед. наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации, научный руководитель научного отдела клинической кардиологии
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Малишевский Лев Михайлович, лаборант-исследователь, лаборатория инструментальной диагностики научного отдела инструментальных методов исследования
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Лобунцов Даниил Сергеевич, лаборант-исследователь, лаборатория инструментальной диагностики научного отдела инструментальных методов исследования
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Дзябенко Егор Анатольевич, программист, отдел автоматизированных систем управления
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Солдатова Анна Михайловна, канд. мед. наук, научный сотрудник, лаборатория инструментальной диагностики научного отдела инструментальных методов исследования
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Пушкарев Георгий Сергеевич, канд. мед. наук, научный сотрудник, лаборатория инструментальной диагностики научного отдела инструментальных методов исследования
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Тодосийчук Виктор Викторович, д-р мед. наук, заведующий отделением функциональной диагностики; ведущий научный сотрудник, лаборатория инструментальной диагностики научного отдела инструментальных методов исследования
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Тюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук
Россия
Ярославская Елена Ильинична, д-р мед. наук, врач, отделение ультразвуковой диагностики; ведущий научный сотрудник, лаборатория инструментальной диагностики научного отдела инструментальных методов исследования
625026, Тюмень, ул. Мельникайте, 111
Список литературы
1. Ralston J., Reddy K.S., Fuster V., Narula J. Cardiovascular diseases on the global agenda: The United Nations high level meeting, Sustainable Development Goals, and the way forward. Glob. Heart. 2016;11(4):375–379. DOI: 10.1016/j.gheart.2016.10.029.
2. Шляхто Е.В., Звартау Н.Э., Виллевальде С.В., Яковлев А.Н., Соловьева А.Е., Алиева А.С. и др. Система управления сердечнососудистыми рисками: предпосылки к созданию, принципы организации, таргетные группы. Российский кардиологический журнал. 2019;24(11):69–82. DOI: 10.15829/1560-4071-2019-11-69-82.
3. Califf R.M. Future of personalized cardiovascular medicine. J. Am. Coll. Cardiol. 2018;72(25):3301–3309. DOI: 10.1016/j.jacc.2018.09.079.
4. Antman E.M., Loscalzo J. Precision medicine in cardiology. Nat. Rev. Cardiol. 2016;13(10):591–602. DOI: 10.1038/nrcardio.2016.101.
6. Bonner C., Fajardo M.A., Psych (Hons) B., Hui S., Stubbs R., Trevena L. Clinical Validity, Understandability, and Actionability of Online Cardiovascular Disease Risk Calculators: Systematic Review. J. Med. Internet Res. 2018;20(2):e29. DOI: 10.2196/jmir.8538.
7. Shabaan M., Arshid K., Yaqub M., Jinchao F., Zia M.S., Boja G.R. et al. Survey: smartphone-based assessment of cardiovascular diseases using ECG and PPG analysis. BMC Med. Inform. Decis. Mak. 2020;20(1):177. DOI: 10.1186/s12911-020-01199-7.
9. Ветошкин А.С., Шуркевич Н.П., Гапон Л.И., Губин Д.Г., Дьячков С.М., Пошинов Ф.А. и др. Патент RU № 2623455 С1. Способ прогнозирования риска развития артериальной гипертонии у мужчин трудоспособного возраста, работающих в условиях вахты на Крайнем Севере. Опубл. 26.06.2017.
10. Кузнецов В.А., Солдатова А.М., Криночкин Д.В., Енина Т.Н., Петелина Т.И., Рычков А.Ю. и др. Патент RU № 2623487 С1. Способ предсказания суперответа на сердечную ресинхронизирующую терапию у пациентов с хронической сердечной недостаточностью. Опубл. 26.06.2016.
11. Трубачева И.А., Пушкарев Г.С., Акимова Е.В., Кузнецов В.А., Солдатова А.М., Акимов А.М. Патент RU № 2649829 С1. Способ определения 10-летнего абсолютного суммарного риска смерти от сердечно-сосудистых заболеваний у мужчин трудоспособного возраста. Опубл. 04.04.2018.
12. Лыкасова Е.А., Тодосийчук В.В., Кузнецов В.А., Дьячков С.М. Патент RU № 2650039 С1. Способ прогнозирования риска развития пароксизмов желудочковой тахикардии у больных в первые сутки инфаркта миокарда. Опубл. 06.04.2018.
13. Кузнецов В.А., Тодосийчук В.В., Кутрунов В.Н., Дьячков С.М. Патент RU № 103857 A. Способ прогнозирования риска развития желудочковых аритмий высоких градаций у пациентов, направленных на коронарную ангиографию. Опубл. 08.08.2018.
14. Кузнецов В.А., Ярославская Е.И., Горбатенко Е.А. Патент RU № 2690405 С1. Способ диагностики необструктивного коронарного атеросклероза у мужчин с подозрением на ишемическую болезнь сердца. Опубл. 03.06.2019.
16. Ярославская Е.И., Кузнецов В.А., Горбатенко Е.А. Диагностика необструктивного коронарного атеросклероза у мужчин с подозрением на ИБС. Атеросклероз. 2018;14(4):56–66. DOI: 10.15372/ATER20180406.
17. Пушкарев Г.С., Кузнецов В.А., Акимова Е.В. Суммарный 10-летний риск смерти от сердечно-сосудистых заболеваний у мужчин 25–64 лет г. Тюмени. Профилактическая медицина. 2020;1(23):77–84. DOI: 10.17116/profmed20202301177.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
АВИАСТРОИТЕЛЬНОГО РАЙОНА Г. КАЗАНЬ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:
Выполнила: Садчикова Валерия
Научный руководитель: Хуснутдинова А. М.
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕМАТИКИ В МЕДИЦИНЕ
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИКИ В ПЕДИАТРИИ.
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИКИ В СЕСТРИНСКОМ ДЕЛЕ
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИКИ В КАРДИОЛОГИИ
МАТЕМАТИКА (греч. mathematike - от mathema - наука), наука, в которой изучаются пространственные формы и количественные отношения. До нач. 17 в. математика - преимущественно наука о числах, скалярных величинах и сравнительно простых геометрических фигурах; изучаемые ею величины (длины, площади, объемы и пр.) рассматриваются как постоянные. К этому периоду относится возникновение арифметики, геометрии, позднее - алгебры и тригонометрии и некоторых частных приемов математического анализа. Областью применения математики являлись: счет, торговля, землемерные работы, астрономия, отчасти архитектура. В 17 и 18 вв. Потребности бурно развивавшегося естествознания и техники (мореплавания, астрономии, баллистики, гидравлики и тд)
Математика не относится к естественным наукам, но широко используется в них как для точной формулировки их содержания, так и для получения новых результатов. Математика — фундаментальная наука, предоставляющая языковые средства другим наукам.
В медицинских образовательных учреждениях роль математики неприметна, поскольку во всех случаях на первый план, естественно, выдвигаются медицинские и клинические дисциплины, а теоретические, в том числе математика, отодвигаются на задний план, как предмет базового высшего образования, не учитывая, что вводятся новые технологии и методы, основанные на математических достижениях в области медицины.
МЕДИЦИ́НА ( лат . medicina , от medicus врачебный , лечебный ), область науки и практическаядеятельность , направленные на сохранение и укрепление здоровья людей . Опытным путем в течение многих веков были накоплены лечебные средства и приемы.
Как оказалось, большинство учеников считают, что математика не нужна, но врачи так не считают.
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
Применение математических методов в медицине началось позже, чем в химии и, тем более, в физике. Перечислим самые значимые первые работы учёных в этом направлении. Бельгийский математик А. Кетле (1796-1874), английский исследователь Ф. Гальтон (1822-1911), английский математик К. Пирсон (1857-1936) , американский математик Н. Винер (1894-1964), А. Н. Колмогоров (1903-1987) применили математическую теорию вероятностей и статистику; английский математик Р. Фишер (1890-1962) разработал метод, называемый дисперсионным анализом; итальянский математик В. Вольтерр (1860-1940) применил дифференциальные и интегральные уравнения, А. А. Ляпунов применил первые методы математического моделирования, И. М. Гельфанд применил методы оптимизации.
На сегодняшний день математические методы широко используют для описания различных медицинских процессов (в первую очередь это необходимо для установления болезненного и нормального функционирования организма, а также его различных систем). В результате благодаря полученным данным можно выбирать наиболее оптимальные направления диагностики и лечения пациента.
3 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕМАТИКИ В МЕДИЦИНЕ
Систематические попытки использовать математические методы в биомедицинских направлениях начались в 80-х гг. , 19в. Общая идея корреляции, выдвинутая английским психологом и антропологом Гальтоном (F. Galton) и усовершенствованная английским биологом и математиком Пирсоном (К. Pearson), возникла как результат попыток обработки биомедицинских данных. Точно так же из попыток решить биологические проблемы родились известные методы прикладной статистики. До настоящего времени методы математической статистики являются ведущими Математическими методами для биомедицинских наук. Начиная с 40-х гг. 20 в. математические методы проникают в медицину через информатику. Наиболее развиты математические методы в биофизике, биохимии, генетике, физиологии, медицинском приборостроении, создании биотехнических систем.
Различные конкретные математические методы применяются в медицины. Потребность в математическом описании появляется при любой попытке вести обсуждение в точных понятиях. Мы несколько конкретнее рассмотрим области применения математики в медицине. До сих пор мы имели в виду главным образом те медицинские исследования, которые требуют более высокого уровня абстракции, чем физика и химия, но тесно связаны с этими последними.
Математические методы в медицине — совокупность методов количественного изучения и анализа состояния и (или) поведения объектов и систем, относящихся к медицине и здравоохранению. В медицине и здравоохранении в круг явлений, изучаемых с помощью математических методов, входят процессы, происходящие на уровне целостного организма, его систем, органов и тканей (в норме и при патологии). Заболевания и способы их лечения; приборы и системы медицинской техники; популяционные и организационные аспекты поведения сложных систем в здравоохранении; Степень математизации научных дисциплин служит объективной характеристикой глубины знаний об изучаемом предмете. Так, многие явления физики, химии, техники описываются математическими методами достаточно полно. В результате эти науки достигли высокой степени теоретических обобщений. Благодаря математическим методам значительно расширилась область познания основ жизнедеятельности и появились новые высокоэффективные методы диагностики и лечения; Математические методы лежат в основе разработок систем жизнеобеспечения, используются в медицинской технике
4 ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИКИ В ПЕДИАТРИИ.
При рождении ребенка и до его рождения применяются математические расчеты для определения веса и роста ребенка. Многие не знали, что кормление ребёнка требует подсчёта по формулам. Или то, что есть формулы подсчёта давления у новорождённого ребёнка.
До рождения ребенка.
Математика используется, например чтобы узнать какой срок беременности, нужно подсчитать по формуле . Предложены специальные формулы для определения срока беременности.
НАПРИМЕР: И.Ф. Жорданиа предложил следующую формулу: X=L+C, где X - искомый срок беременности в неделях, L - длина плода, измеренная тазомером, С - лобно-затылочный размер головки, измеренный тазомером.
Например, при L=24 см и С =11 см Х=24+11=35, т.е. искомый срок беременности 35 недель
После рождения ребенка.
Ребенок только появился, а первые цифры в его жизни уже звучат: дата и время рождения, вес, объем груди и окружности головы.
В период детского возраста:
Период внутриутробного развития – 9 месяцев;
Период новорожденности, 3-4 недели;
Грудной возраст, с 3-4 недель до 12 месяцев;
Период молочных зубов, от 1 года до 3 лет;
Дошкольный возраст, от 3-7 лет;
Младший школьный возраст, от 7 до 12 лет;
Старший школьный возраст, от 12 до 16 лет..
Математические вычисления в педиатрии просто необходимы для правильного развития ребенка.
Прибавка в росте на первом году жизни
Сроки Ежемесячная прибавка Прибавка всего
1-3 мес. по 3-3,5 см 9-10,5 см
3-6 мес. по 2,5 см 7,5 см
6-9 мес. по 1,5-2 см 4,5-6 см
9-12 мес. по 1 см 3 см
Прибавка в весе на первом году жизни
Сроки Прибавка всего
1-3 мес. по 750 г 2250 г
3-6 мес. по 700 г 2100 г
6-9 мес. по 550 г 1650 г
9-12 мес. по 350 г 1050г
При оценке массы тела нужно учитывать, что вес ребенка должен соответствовать его росту
С помощью математических методов решаются задачи, которые необходимо знать каждому родителю: измерение роста, веса ребенка; расчет продуктов для приготовление еды младенцу;
- дозировка лекарственных средств в домашних условиях;
- измерение температуры воды при купании ребенка
Изучив литературу по теме, я подобрала и решила задачи, связанные с педиатрией.
Задача № 1: Физиологическая убыль массы новорожденного ребенка в норме до 10%. Ребенок родился с весом 3 500г., а на третьи сутки его масса составила 3300г. Вычислить процент потери веса.
Решение: Потеря веса на третьи сутки составила 3500-3300=200 грамм. Найдем, сколько процентов 200г составляет от 3500г:
Ответ: физиологическая убыль массы в норме и составила 5,7%
Задача №2 : Вес ребенка при рождении 3300 г., в три месяца его масса составила 4900 г. Определить степень гипотрофии.
Решение: Гипотрофия I степени при дефиците массы 10-20%, II степени – 20-30%, III степени – больше 30%. Увеличение массы тела ребенка за каждый месяц первого года жизни можно рассчитать с помощью таблицы: (см.приложение 2)
1)Сначала определим, сколько должен весить ребенок в 3 месяца, для этого к весу при рождении ребенка прибавим ежемесячные прибавки, т.е. 3300 600 800×2 5500г.
2) Определяем разницу между долженствующим весом и фактическим (т.е. дефицит массы): 5500 4900 600г.
3) Определяем какой процент, составляет дефицит массы: 600:5500×100% 10,9%
Ответ: Гипотрофия I степени и составляет 10,9%
Задача №3 : Ребенок родился ростом 51 см. Какой рост должен быть у него в 5 месяцев (5 лет)?
Решение: Прирост за каждый месяц первого года жизни составляет : в I четверть (1-3 мес.) по 3 см за каждый месяц, во II четверть (3-6 мес.) - 2,5 см, в III четверть (6-9мес.) – 1,5 см и в IV четверть (9-12 мес.) – 1,0 см.
Рост ребенка после года можно вычислить по формуле: X 75 6n, где 75 - средний рост ребенка в 1 год, 6 – среднегодовая прибавка, n – возраст ребенка. Рост ребенка в 5 месяцев: 51+3×3+2×2,5= 65 см Рост ребенка в 5 лет: 75+6×5=105 см
Задача №4: Вы обратили внимание на ученика, которому 12 лет, а его действительный рост составляет 115 см? Какого роста должен быть этот ученик?
Решение: Рост ребенка после года можно вычислить по формуле:
X = 75 + 6n, где 75 - средний рост ребенка в 1 год, 6 – среднегодовая прибавка, n – возраст ребенка. Рост ребенка в 12 лет должен быть: 75+6×12=147 см. Так как действительный рост ребенка 115 см., то используя таблицу , делаем вывод, что рост ученика очень низкий.
Предел допустимых колебаний антропометрических показателей на первом году жизни ребенка: Длина тела ±4 см Масса тела ±1 кг.
Рост детей старше года
Для детей младше 8лет: 130см -7см х n, где n -число лет до 8; то есть, если ребенку 6лет, то его приблизительный рост должен быть 130см -7см х 2 = 116см
Для детей старше 8лет: 130см +5см х n, где n-число лет после 8; например, ребенку 11лет, его приблизительный рост должен быть 130см + 5см х 3 = 145см
Как высчитать примерный предполагаемый рост ребенка
(рост папы + рост мамы) : 2 +5 = рост ребенка
(+ для мальчика, -для девочки)
(178 + 158) : 2 -5 = 163
Я провела исследование среди своих одноклассников, что бы выяснить на сколько точно работает данная формула. Расчеты показаны на графике:
Как видно на диаграмме, это формула работает.
Далее я провела исследование измерений роста и веса учащихся 8 класса, взятые у медицинской сестры школы и провела расчеты соответствия норм и результатов:
Диаграмма составляется по статистическим данным роста детей представленной возрастной группы. (14-15лет)
5 ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИКИ В СЕСТРИНСКОМ ДЕЛЕ.
Математика в сестринском деле, как и в любой другой научной дисциплине, являются получением достоверных данных, позволяющих осуществлять и совершенствовать свою деятельность.
Правила приёма таблеток
1. Точно разделить можно только специально помеченные таблетки или таблетки с насечкой
2. Дозировка имеющегося препарата и дозировка, назначенная врачом, должны быть в одинаковых единицах измерения
Для расчета дозы препарата можно использовать следующее соотношение объемв:
- объем чайной ложки равен 5 мл;
- объем десертной ложки равен 10 мл;
- объем толовой ложи равен 15 мл.
Определим цену деления шприца, если подсчитано число делений до максимального числа на шприце. Если n – максимальное число на шприце, а m – число делений, то цена деления шприца в мл равна n/m.
Определить цену деления шприца, если максимальное число на шприце – 5, а количество делений – 10.
Решение . Цена деления такого шприца равна: 5/10=0,5 мл.
Единица действия ЕД - доза биологически активного вещества или лекарственного средства, вызывающая определенный, объективно регистрируемый физиологический или, соответственно, терапевтический эффект и принятая в качестве меры при дозировании. В ЕД (единицах действия) измеряются антибиотики, инсулин, панкреатин.
Разведение антибиотиков Для разведение антибиотиков применяются:
0,25% раствор новокаина
0,5% раствор новокаина
0,9% раствор хлорида натрия(физиологический раствор)
стерильная вода для инъекций растворитель, прилагаемый к флакону.
Задача 1 Пациент должен принимать лекарство в растворе по две чайные ложки 2 раза в день в течение недели. Какое количество лекарственного раствора ему следует выписать?
Решение: 1)Объем одной чайной ложки = 5 мл 2)В день необходимо принимать 4 чайные ложки, т.е. 5 мл * 4 = 20 мл 3)В течение недели, т.е. 7 дней, т.е. 20мл * 7 = 140 мл Ответ: необходимо выписать 140 мл лекарственного раствора
Задача №2 Врач назначил 160000ЕД гентамицина 2 раза в сутки. Имеется 10 ампул 4% раствора по 2 мл. Сколько мл раствора нужно набрать в шприц для инъекций?
Решение : 1. Находим сколько граммов гентамицины в 1 ампуле
Находим сколько грамм гентамицина назначил врач
Ответ: для инъекции необходимо набрать шприц 4 мл гентамицина или 2 ампулы.
Задача №3 Больному назначено 300 мл стерильного 5% раствора глюкозы для введения внутривенно капельною сколько грамм глюкозы в растворе?
Ответ : 15 грамм глюкозы.
6 ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИКИ В КАРДИОЛОГИИ
Кардиология— обширный раздел медицины, занимающийся изучением сердечно-сосудистой системы человека: строения и развития сердца и сосудов, их функций, а также заболеваний, включая изучение причин их возникновения, механизмов развития, клинических проявлений, вопросов диагностики, а также разработку эффективных методов их лечения и профилактики.
Самым главным центром нашей жизни на протяжении веков является сердце. С биологической точки зрения сердце — феномен поразительный. Оно может пульсировать самостоятельно безо всякой связи с мозгом и делает
10 000 ударов в день и примерно 40 миллионов ударов в год. В зародыше оно начинает формироваться раньше мозга. Ученым до сих пор не известно наверняка, что вызывает это самовозникающее сердцебиение. Сердце — это пульт управления нашего тела. Оно тесно соединяет нас с опытом нашей жизни. До последнего времени к этому типу теорий относилась медицина.
Но уже в течение ряда лет врачи занимаются исследованиями по диагностики сердечных заболеваний. Математика и математический стиль мышления может принести большую пользу в области медицины и здоровья.
Актуальность проблемы. Главной функцией сердца является достаточное снабжение кровью всех органов и тканей для доставки кислорода и питательных элементов каждой клетке организма, а также выведение из клеток продуктов их жизнедеятельности.
Количество случаев заболевания сердца в наше время постоянно увеличивается. Сердце часто страдает от неправильного питания, колебаний давления, психоэмоциональных нагрузок и неправильно рассчитанных физических нагрузок. В настоящий момент смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в России составляет 56%. Этот показатель в Европе в среднем в 3,5 раза ниже для мужчин и в 1,5 раза ниже для женщин.
Строение и работа сердца
Если, сжав руку в кулак, положить ее в центр груди, а потом совсем чуть-чуть сдвинуть влево, то можно получить представление о размерах и положении сердца. Размер его небольшой, как раз примерно с размер сжатого кулака. Сердце – мышечный орган, который работает на протяжении всей жизни человека.
Оно перекачивает около 5-6 литров крови в минуту. Этот объем увеличивается, когда человек двигается, физически напрягается, и уменьшается во время отдыха.
Сердце – это мышечный насос, который обеспечивает движение крови по сосудам. Вместе сердце и сосуды составляют сердечно-сосудистую систему. Она состоит из большого и малого кругов кровообращения.
Математика – это чрезвычайно мощный и гибкий инструмент при изучении окружающего нас мира. Все сведения фиксируются и обрабатываются в виде чисел. А поскольку обработкой числовой информации занимается математика, вот вам и связь между медициной и математикой. Любая наука означает применение математики.
Первоначально необходимо проводить исследования сердца, по результатам которых давать соответствующую нагрузку. Тогда не будет никаких проблем, сердце будет сохранено. Объёмы будут наращиваться постепенно, сердце будет догонять мышцы.
Для определения физической работоспособности (и соответственно, определения оптимальных для данного человека физических нагрузок)
существуют различные способы, от самых простых и приблизительных до высокоточных, но сложных и требующих наличия специальной аппаратуры. Самым простым способом дозирования нагрузок является определение максимального и субмаксимального пульса.
Расчёт максимально допустимого пульса
Максимально допустимый пульс - частота пульса, которая соответствует той работе сердца, при которой достигается максимально возможное потребление кислорода работающими мышцами.
Основная проблема заключалась в том, что не существует общих критериев здоровья человека. Совокупность показателей одного конкретного пациента могут значительно отличаться от показателей другого пациента. Медики часто сталкиваются с общими проблемами, сформулированными в медицинских терминах, у них нет готовых задач и уравнений, которые нужно решать. Математические методы более точны, и в них используются четкие формулировки и большой набор понятий.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| doklad.docx | 109.43 КБ |
Предварительный просмотр:
Кичеев Андрей ученик
9 класса МБОУ СОШ №25
Глава 1 Сердце — это пульт управления нашего тела
1.2 Основные причины низкого уровня здоровья населения и роста числа сердечнососудистых заболеваний ………………………………………6
Глава 2. Математика сердца
- Математические методы в медицине …………………………….……13
- Исследование состояния сердца группы учащихся, регулярно занимающихся спортом, и влияния на сердцефизических нагрузок………. 13
- Расчёт максимально допустимого пульса……………………………….15
2.4 Расчёт субмаксимального пульса…………………………………………..15
2.5 Расчёт двойного произведения……………………………………….…….16
2.7 Исследование нервной регуляции ССС. Расчёт индекса Кердо……….…18
2.8 . Наблюдения за весом………………………………… …………………..18
Список использованной литературы………………….…………………….…22
Основная проблема заключалась в том, что не существует общих критериев здоровья человека. Совокупность показателей одного конкретного пациента могут значительно отличаться от показателей другого пациента. Медики часто сталкиваются с общими проблемами, сформулированными в медицинских терминах, у них нет готовых задач и уравнений, которые нужно решать. Математические методы более точны, и в них используются четкие формулировки и большой набор понятий.
Этапы подготовки задачи – трудоемкий процесс и занимает много времени. Но именно разные взгляды на проблему математиков и медиков, являющимися представителями двух отличных по своей методологии наук, помогают получить положительный результат лечения.
Главнейшим центром нашей жизни на протяжении веков является сердце. Если посмотреть с биологической точки зрения, то это невероятный, поразительный феномен! Оно может пульсировать самостоятельно безо всякой связи с мозгом и делает 10 000 ударов в день и примерно 40 миллионов ударов в год. А вот сердце зародыша формируется раньше мозга. Ученым до сих пор не могут понять, что вызывает это самовозникающее сердцебиение. Сердце — это пульт управления нашего тела.
Цель научно-исследовательской работы: рассмотреть возможность
применения математических методов при первичной самостоятельной диагностике сердца.
Актуальность проблемы. Главной функцией сердца является достаточное снабжение кровью всех органов и тканей для доставки кислорода и питательных элементов каждой клетке организма, а также выведение из клеток продуктов их жизнедеятельности.
Случаи с Заболеванием сердца увеличиваются каждый день. Сердце часто страдает от колебаний давления, неправильного питания, психоэмоциональных нагрузок и неправильно рассчитанных физических нагрузок. В настоящий момент смертность от сердечнососудистых заболеваний в России составляет 56%. Этот показатель в Европе в среднем в 3,5 раза ниже для мужчин и в 1,5 раза ниже для женщин.
Но это относит к фактам.
20 ноября 2009 года умер во время прямого радиоэфира ведущий ишоумен Роман Трахтенберг. Ему был 41 год. Непосредственной причиной
смерти Романа Трахтенберга стал сердечный приступ.
В тот же день, 16 декабря 2009 года умер государственный и политический деятель Егор Гайдар. Ему было 53 года. Причина смерти – отек легких, вызванный ишемией миокарда.
18 марта 2010 года на 40-м году жизни неожиданно во время тренировки остановилось сердце лучшего игрока ХХ века в мини-футбол Константина Ерёменко.
Этот список можно продолжать и продолжать…
Внезапная коронарная смерть – смерть от остановки сердца. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет ее как смерть, наступившую мгновенно или в течение 6 часов после начала сердечного приступа.
Глава 1 Сердце — это пульт управления нашего тела
1.1 Работа и строение сердца
Если, руку собрать в кулак и сжать, положив в центр груди, а потом совсем чуть-чуть сдвинув влево, то можно получить представление о размерах и положении сердца. Его размер примерно с кулак, совсем не большой. Сердце – мышечный орган, который работает на протяжении всей жизни человека.
За одну минуту наше сердце перекачивает около 5-6 литров крови. когда человек двигается, физически напрягается, и уменьшается во время отдыха, этот объем увеличивается.
- Сердце – это мышечный насос, который обеспечивает движение крови по сосудам.
- Вместе сердце и сосуды составляют сердечнососудистую систему. Она состоит из большого и малого кругов кровообращения.
- Сердечная мышца называется миокардом.
- Выделяют сократительный и проводящий миокард.
- Сократительный миокард – это собственно мышца, которая сокращается и производит работу сердца.
- Для того чтобы сердце могло сокращаться в определенном ритме, оно имеет уникальную проводящую систему.
- Электрический импульс для сокращения сердечной мышцы возникает в синоатриальном узле, который находится в верхней части правого предсердия и распространяется по проводящей системе сердца, достигая каждого мышечного волокна.
Стоит отметить, что сердце сокращается частями и по очереди, а не одновременно и целиком: сперва предсердия, а за ними желудочки.
Если ритмично сжимать и разжимать кулак, то можно приблизительно представить себе, как сердце работает. От чего же может возникнуть внезапная остановка сердца?
1.2 Основные причины низкого уровня здоровья населения и роста числа сердечнососудистых заболеваний
За последнее десятилетие распространенность расстройств сердечнососудистой системы у школьников возросла в 3 раза и выявляется у каждого второго подростка. Уровень смертности детей различных возрастных групп в России в 2–4 раза выше, чем в экономически развитых странах. Неблагополучна ситуация и с физическим развитием детей: отмечено снижение числа имеющих нормальную массу тела и увеличение количества низкорослых ребят. У 30 % юношей и девушек выявляется задержка полового развития, а 40 % юношей и девушек имеют болезни, которые могут ограничить возможность реализации репродуктивной функции. Показатели психической болезненности детского населения и подростков в 2 раза выше, чем взрослых, и имеют неуклонную тенденцию к росту. Структура сердечнососудистой патологии в детском возрасте за последние десятилетия претерпела существенные изменения. Наряду с тем, что значительно уменьшилась частота ревматических поражений сердца, бактериальных эндокардитов, увеличился удельный вес нарушений сердечного ритма, артериальной гипертензии, кардиомиопатий, нейроциркуляторных дистоний. Отмечен ежегодный рост числа детей с врожденными пороками сердца, метаболическими нарушениями в миокарде. Большинство случаев смерти детей от болезней системы кровообращения приходится на органические поражения и врожденные пороки сердца и сосудов. Другими словами, в спорт изначально могут приходить дети и подростки или уже имеющие скрытые патологические состояния и заболевания, или представляющие группы риска по их возникновению. В связи с этим проблема высокопрофессионального медицинского обеспечения спорта, включая детский и юношеский, приобретает особую значимость. Для ее решения необходима максимально информативная в диагностическом плане процедура медицинского допуска спортсменов к занятиям. На этапе первичного отбора детей и подростков в спортивные секции важно обеспечить не только оценку состояния здоровья на момент обследования с позиций реализации ранней диагностики пограничных состояний, но и прогнозирование с учетом выявленных факторов риска: немолодой возраст матери, тяжелое течение беременности и родов, наследственная предрасположенность, осложнения заболеваний, перенесенных ребенком в раннем возрасте, побочные действия лекарственных препаратов, используемых при их лечении, и т. п. Этим обусловлена необходимость изучения роли обследования сердечнососудистой системы и процедуры медицинского допуска для детей, занимающихся спортом.
Выделим две группы причин, обусловливающих ухудшение всех демографических показателей.
Первая группа – нездоровый образ жизни:
· вредные привычки: курение, злоупотребление алкоголем, наркомания и токсикомания;
· дефицит физической активности (гипокинезия);
· низкая мотивация на здоровье.
Анализ показал, что за последние 10 лет существенно возросло потребление хлебопродуктов и картофеля и уменьшилось – овощей, фруктов, мяса, рыбы, молока, яиц. В результате современные дети в среднем недополучают до 30% белков и 15–50% витаминов. Это приводит к задержке развития, снижению иммунитета, ухудшению нервно-психической деятельности, развитию заболеваний. С другой стороны, неправильное питание приводит к избыточной массе тела (12–36%), что формирует предпосылки для возникновения заболеваний сердечнососудистой системы (гипертонии), сахарного диабета и т. д.
Вторая группа факторов, отрицательно влияющих на здоровье населения, связана с психоэмоциональным напряжением и стрессом. Это обусловлено экономической необеспеченностью большинства населения, правовой незащищенностью, невостребованностью интеллектуального потенциала в обществе, утратой социального статуса, тяжелой криминогенной обстановкой, неуверенностью в будущем, миграционными процессами, конфликтной обстановкой в семье и на работе. Примерно 70% населения России в настоящее время находится в состоянии умеренного и сильного психосоциального стресса.
Медицинские проблемы связаны со следующими основными факторами:
· бытовая необустроенность, безработица, низкий уровень материального дохода, плохие условия;
· сложности психологической адаптации к новым условиям жизни, состояние хронического стресса;
· сложности медицинского обслуживания;
· изменение климатогеографических факторов.
Специалисты подчеркивают, что миграция отрицательно влияет на состояние здоровья не только самих мигрантов, но и населения территорий, их принимающих. Прежде всего это касается роста инфекционных заболеваний как результата прямого завоза инфекции, а также ухудшения санитарного состояния.
До появления первых симптомов болезни сердца, мы можем постараться его предупредить. Каковы первые признаки заболевания сердца:
- слабый ускоренный пульс;
-одышка при незначительных физических нагрузках;
Непосредственные причины внезапной остановки кровообращения следующие:
- фибрилляция желудочков – быстрые беспорядочные сокращения мышечных волокон, которые очень расстраивают работу сердца. Само сердце при этом живо, но кровообращение останавливается.
- тахикардия – резкое увеличение числа сердечных ударов в минуту (90 и больше).
- асистолия – отсутствие сердечных сокращений (систол). Желудочковая асистолия ведет к остановке сердца.
- брадикардия – уменьшения количества ударов сердца в минуту (55 и меньше).
- ишемическая болезнь сердца (ИБС) – это болезнь, объединяющая стенокардию, инфаркт миокарда и атеросклеротический кардиосклероз.
Глава 2. Математика сердца
2.1 Математические методы в медицине
В биологии, медицине и здравоохранении в круг явлений , изучаемых с помощью математических методов , входят процессы происходящие на
-уровне целостного организма его систем органов и тканей
-забеливания и способы их лечения
-приборы и системы медицинской техники
- биологические процессы, происходящие на молекулярном уровне.
Так многие явления физики, химии, техники описываются математическими методами достаточно полно.
Для обработки биомедицинских данных используют различные методы математической статистики. Эти методы используются для вычисления закономерностей.
Математические методы – это чрезвычайно мощный и гибкий инструмент при изучении окружающего нас мира. Все сведения фиксируются и обрабатываются в виде чисел. А поскольку обработкой числовой информации занимается математика, вот вам и связь между медициной и математикой. Любая наука означает применение математики. Так как же математические методы применяются в медицине?
Моделирование - один из главных методов, позволяющий ускорить технический процесс, сократить сроки освоения новых процессов.
Моделью называется материальный или идеальный объект, который строиться для изучения исходного объекта и который отражает наиболее важные качества и параметры оригинала. Процесс создания моделей называется моделированием. Модели подразделяются на материальные и идеальные. Модели бывают динамические и статические. В динамических моделях участвует фактор времени. В статических моделях поведение моделирующего объекта в зависимости от времени не учитывается.
К процессу моделирования предъявляются требования:
- эксперимент на модели должен быть проще, быстрее, чем эксперимент на оригинале.
- должно быть известно правило, по которому проводиться расчет параметров оригинала на основе испытания модели. Без этого даже самые лучшие исследования модели окажутся бесполезными.
Статистика – наука о методах сбора, обработки, анализа и интерпретации данных, характеризующих массовые явления и процессы, т.е. явления и процессы, затрагивающие не отдельные объекты, а целые совокупности.
Медицинская статистика направлена на решение наиболее выраженных современных проблем в здоровье населения. Основными проблемами являются необходимость снижения заболеваемости, смертности и увеличения продолжительности жизни населения. Соответственно, на данном этапе основная информация должна быть подчинена решению этой задачи. Должны подробно проводиться данные, характеризующие с разных сторон ведущие причины смертности, заболеваемости, частоту и характер контактов больных с медицинскими учреждениями, обеспеченье нуждающихся необходимыми видами лечения, включая высокотехнические.
Биометрия - раздел биологии, содержанием которого являются планирование и обработка результатов количественных экспериментов и наблюдений методами математической статистики. При проведении биологических экспериментов и наблюдений исследователь всегда имеет дело с количественными вариациями частоты встречаемости или степени проявления различных признаков и свойств. Поэтому без специального статистического анализа обычно нельзя решить, каковы возможные пределы случайных колебаний изучаемой величины. Математико-статистические методы, применяемые в биологии, разрабатываются иногда вне зависимости от биологических исследований, но чаще в связи с задачами, возникающими в биологии и медицине.
Применение математико-статистических методов в биологии представляет выбор некоторой статистической модели, проверку ее соответствия экспериментальными данными и анализ статистических и биологических результатов, вытекающих из ее рассмотрения. При обработке результатов экспериментов и наблюдений возникают три основные статистические задачи: оценка параметров распределения; сравнение параметров разных выборок; выявление статистических связей.
2.2 Исследование состояния сердца группы учащихся, регулярно занимающихся спортом, и влияния на сердцефизических нагрузок
Я задумалась о проблеме физической тренировки детей. Парадокс в том, что талантливого ребенка загубить проще, чем обыкновенного. Приходит ребенок 10-12 лет на тренировку с нормальным сердцем. Потом начинается период, когда мышцы быстро растут, а сердце не успевает расти. Такой ребёнок может на пульсе 200 бегать часами. Сердце маленькое, оно при этом закисляется, а мышцы не закисляются. В 13 - 16 лет уже есть дистрофия миокарда, но он чемпион России в легкой атлетике, в лыжных гонках… Ему исполняется 16 - 17 лет, надо идти в сборную команду, а у него сердца нормального нет, всё. Поэтому у нас в легкой атлетике сейчас практически нет бегунов. Они в большинстве своём изуродованные, у них плохие сердца. Что же делать?
Первоначально необходимо проводить исследования сердца, по результатам которых давать соответствующую нагрузку. Тогда не будет никаких проблем, сердце будет сохранено. Объёмы будут наращиваться постепенно, сердце будет догонять мышцы.
Профессиональный спорт сегодня молодеет, поэтому и число внезапных смертей среди спортсменов растёт.
Мы решили обратить внимание родителей, тренеров и самих учащихся, занимающихся спортом, на данную проблему. Показать ряд способов первичной диагностики состояния сердца.
Важно уметь хотя бы приблизительно оценивать свои физические возможности. Этим мы сейчас и займемся.
Для определения физической работоспособности (и соответственно, определения оптимальных для данного человека физических нагрузок)
существуют различные способы, от самых простых и приблизительных до
высокоточных, но сложных и требующих наличия специальной аппаратуры. Самым простым способом дозирования нагрузок является определение максимального и субмаксимального пульса.
Для исследования была выбрана группа учащихся 10-х классов школы (5 человек), регулярно занимающихся спортом.
2.3 Расчёт максимально допустимого пульса
Максимально допустимый пульс - частота пульса, которая соответствует той работе сердца, при которой достигается максимально возможное потребление кислорода работающими мышцами.
Вряд ли существует какая-то другая наука, помимо математики, которая бы имела такое же значение в жизни каждого отдельного человека и всего общества в целом. Мы встречаемся с математикой каждый день и повсюду — когда просыпаемся в доме, который должен быть построен согласно точным математическим расчётам, переходим дорогу на зелёный свет, который должен гореть определённое количество секунд. Ни секундой больше, но и не секундой меньше. От этого зависит жизнь людей. Любой врач или медицинский работник подтвердит, что не раз использовал ту же таблицу умножения или правила подсчёта рациональных чисел. Часто медицинские работники сталкиваются с общими проблемами, сформулированными в медицинских терминах, с целью помочь больному, они не приносят готовых задач и уравнений, которые нужно решать. В современном мире медицина играет большую роль. В зависимости от уровня развития медицины зависит здоровье и продолжительность нашей жизни. Без математических знаний невозможно представить качественную медицину.
Математические методы в медицине - совокупность математических подходов, используемых для получения количественных зависимостей, построения моделей закономерностей каких-либо процессов или явлений, происходящих в живых организмах, а также относящихся к организации службы здравоохранения и охраны здоровья. Статистика - наука о методах сбора, обработки, анализа и интерпретации данных, характеризующих массовые явления и процессы. Медицинская статистика направлена на решение наиболее выраженных современных проблем в здоровье населения. Основными проблемами являются необходимость снижения заболеваемости, смертности и увеличения продолжительности жизни населения. Биометрия - раздел биологии, содержанием которого являются планирование и обработка результатов количественных экспериментов и наблюдений методами математической статистики. При проведении биологических экспериментов и наблюдений исследователь всегда имеет дело с количественными вариациями частоты встречаемости или степени проявления различных признаков и свойств. Применение математико-статистических методов в биологии представляет собой выбор некоторой статистической модели, проверку ее соответствия экспериментальным данным и анализ статистических и биологических результатов, вытекающих из ее рассмотрения.
В биологии, медицине и здравоохранении в круг явлений, изучаемых с помощью математических методов, входят процессы, происходящие на уровне целостного организма, его систем, органов и тканей; заболевания и способы их лечения; приборы и системы медицинской техники; популяционные и организационные аспекты поведения сложных систем в здравоохранении; биологические процессы, происходящие на молекулярном уровне.
На первый взгляд кардиология и математика могут показаться несовместимыми областями человеческой деятельности. Кардиология - обширный раздел медицины, занимающийся изучением сердечно - сосудистой системы человека. Математические методы широко применяются в кардиологии. Развитие математических моделей и методов способствует расширению области познания в кардиологии; появлению новых высокоэффективных методов диагностики и лечения; созданию медицинской техники. Сердце в идеале способно реагировать на малейшие изменения в потребностях многочисленных органов и систем. Изменчивость сердечного ритма – очень важный показатель, позволяющий врачам диагностировать многие болезни, прогнозировать смертность больных, перенесших инфаркт миокарда. Ритмограмма – это числовая последовательность, элементами которой являются промежутки времени между двумя соседними сердечными сокращениями. Сущность метода корреляционной ритмографии заключается в графическом отображении последовательных пар кардиоинтервалов в двухмерной координатной плоскости. График и область точек, полученных таким образом, называется корреляционной ритмограммой или скатгерграммой. Современные компьютерные технологии позволяют быстро проводить анализ сердечного ритма за любые промежутки времени, включая суточную регистрацию кардиограммы. Таким образом, математика помогает врачам-кардиологам в диагностике различных заболеваний.
Педиатрия - область клинической медицины, изучающая здоровье ребенка в процессе его развития, физиологию, патологию, методы профилактики и лечения заболеваний, угрожающих гармоничному развитию или представляющих опасность для жизни детского организма [1]. Когда вы с ребёнком приходите к участковому педиатру на очередной профилактический осмотр, доктор обязательно взвешивает малыша, а также измеряет его рост (длину тела) и обхваты (грудной клетки, головы). Зачем выполняются данные действия? Чтобы сверить полученные замеры с данными центильных таблиц и определить, соответствует ли возрасту ребёнка его развитие, пропорциональна ли его фигура, гармонично ли растут все части его тела. Такой метод достаточно прост, но позволяет вовремя выявить отклонения в физическом состоянии малыша и принять меры по исправлению ситуации. Центильный метод - это один из способов оценки физического развития детей. Он предполагает сравнение данных антропометрии одного конкретно взятого ребёнка со среднестатистическими результатами, полученными при массовых обследованиях (от замеров одних и тех же величин у определённого количества детей с теми же возрастными показателями). Центильные таблицы предоставляют информацию по замерам длины тела, массы, окружности головы, окружности грудной клетки. Все показатели учитывают возраст детей, оценке подлежат и величины, и соотношение их одна другой: так можно определить не только, соответствуют ли рост, вес и другие показатели ребёнка его возрасту, но и гармонично ли формируется и растёт его тело.
Математическая статистика является основой применения количественных методов анализа в различных сферах человеческой деятельности. В зависимости от объекта исследования имеются различные направления применения методов математической статистики. Большое внимание уделяется применению статистических методов для обработки медико-биологических данных. Этими вопросами занимается медицинская статистика. Медицинская статистика - отрасль социальной статистики, которая изучает количественные характеристики состояния здоровья населения, развития системы здравоохранения, определяет степень интенсивности влияния на них социально-экономических факторов, а также занимается приложением статистических методов к обработке и анализу результатов клинических и лабораторных исследований. Медицинская статистика использует методы математической статистики, связанные с обработкой выборочных данных. Сбор медико-биологических данных базируется на законе больших чисел, позволяющем при массовых обследованиях выявить наличие объективных закономерностей, лежащих в основе эпидемиологических, социальных, медицинских процессов. В медицинской статистике выделяют следующие разделы: статистику здоровья населения, изучающую санитарно-демографические процессы, динамику заболеваемости, физического развития, и статистику здравоохранения, изучающую деятельность медико-санитарных учреждений и медицинских кадров. Демографическая статистика изучает численность, состав, плотность расселения, механическое (миграция) и естественное движение населения и их влияние на состояние здоровья и здравоохранения. Демографическая статистика подразделяется на статистику и динамику населения. Статистика населения – раздел медицинской демографии, изучающий численный состав населения, структуру населения по полу, возрасту, уровню образования, национальности, семейному положению и т.д. А статистика здравоохранения помогает руководителям учреждения оперативно управлять своим объектом, а врачам всех специальностей – судить о качестве и эффективности лечебно-профилактической работы.
Интенсификация труда медицинских работников в условиях бюджетно-страхового здравоохранения предъявляет повышенные требования к научно-организационным факторам. В данных условиях возрастают роль и значимость медицинской статистики в научной и практической деятельности медицинского учреждения. Статистика помогает контролировать деятельность учреждения, оперативно управлять им, судить о качестве и эффективности лечебно-профилактической работы. Традиционная статистическая система в здравоохранении основана на получении данных в виде отчетов, которые составляются в низовых учреждениях и затем суммируются на промежуточных и высших уровнях. Статистические подходы лежат в основе современного научного поиска, без которого познание во многих областях науки и техники невозможно.
Медицина не может существовать без математики. В настоящее время, согласно требованиям государственных стандартов и действующих программ обучения в медицинских учреждениях, основной задачей изучения дисциплины "Математика" является вооружение студентов математическими знаниями и умениями, необходимыми для изучения специальных дисциплин базового уровня, а в требованиях к профессиональной подготовленности специалиста заявлено умение решать профессиональные задачи с использованием математических методов. Данные результаты показывают, что, изучая математику, в дальнейшем медицинские работники приобретают те или иные профессионально-значимые качества и умения, а также применяют математические понятия и методы в медицинской науке и практике.
Читайте также: