RU2699953C1 - Method of determining personalized daily energy expenditures by pulseometry - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medicine, particularly to labor physiology, namely to methods of determining personalized daily energy expenditures of a person, and can be used in medical institutions, medical-sports dispensaries, sports and health-improving complexes. Disclosed is a method of determining personalized daily power consumption by pulseometry, comprising collecting data to obtain calibration dependence of energy expenditures on heart rate, monitoring heart rate (HR) with a wrist pulse meter and converting the obtained HR data into power consumption using a calibration curve formula. To obtain a calibration curve, data collection is carried out three times for a period of not more than 10 days, heart rate monitoring is carried out using a wrist pulse meter with 24-hour recording function and storing digital data in a file suitable for mathematical processing, and obtained data are converted into energy consumption by formula sigmoid EC=ECR+k1/(1+exp(k2×(HR-k3))), where EC – energy costs, kcal/min, ECR – energy costs at rest, kcal/min, HR – heart rate min^-1, k1, k2, k3 are numerical parameters reflecting individual physiological indices of a human body.

EFFECT: invention provides higher accuracy of determination of energy expenditures during a day, as well as provides the possibility of their assessment at each stage of labor activity and rest during the day and for ranges of low and high HR to obtain physiologically justified values.

1 cl, 7 dwg, 6 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к физиологии труда, а именно к методам количественного определения персонализированных суточных энерготрат человека и может быть использовано в лечебно-профилактических учреждениях, врачебно-физкультурных диспансерах, спортивно-оздоровительных комплексах.The invention relates to medicine, in particular to the physiology of work, and in particular to methods for the quantitative determination of personalized daily energy expenditures of a person and can be used in medical institutions, medical and physical dispensaries, sports and fitness complexes.

Актуальность количественного определения суточных энерготрат человека обусловлена необходимостью проведения специальной оценки условий труда, позволяющей устанавливать нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах, на основе которыхразрабатыватьсбалансированный рацион питания для различных групп населенияс низким (работники преимущественно умственного труда), средним (водители, растениеводы), высокими и очень высокими (строители, железнодорожники, шахтеры, спортсмены) уровнями физической активности. [Методические рекомендации MP 2.3.1.2432-08 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации" (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 18 декабря 2008 г.)]. Суточные энерготраты человека складываются из величины основного обмена и расхода энергии на выполнение физической работы. При этом вариабельность суточных энерготрат главным образом зависит от уровня физической активности [Питание человека (основы нутрициологии): Учеб. пособие для мед. вузов / А.Н. Мартинчик, И.В. Маев, А.Б. Петухов; Под ред. А.Н. Мартинчика. - М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2002].The relevance of the quantitative determination of human daily energy expenditures is due to the need for a special assessment of working conditions, which allows establishing physiological requirements for energy and nutrients, based on which to develop a balanced diet for various populations with low (mainly mental workers), medium (drivers, plant breeders), high and very high (builders, railway workers, miners, athletes) levels of physical activity. [Methodical recommendations MP 2.3.1.2432-08 "Norms of physiological requirements for energy and nutrients for various groups of the population of the Russian Federation" (approved by the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation on December 18, 2008)]. A person’s daily energy expenditures are the sum of the basal metabolic rate and energy consumption for performing physical work. Moreover, the variability of daily energy expenditures mainly depends on the level of physical activity [Human nutrition (basics of nutrition): Textbook. allowance for honey. universities / A.N. Martinchik, I.V. Mayev, A.B. Roosters; Ed. A.N. Martinchik. - M .: GOU VUNMTS Ministry of Health of the Russian Federation, 2002].

Наиболее известным способом количественного определения энерготрат при физической активности является хронометражно-табличный способ [Потребности в энергии и белке: доклад Объединенного консультативного совещания экспертов ФАО, ВОЗ и УООН. World Health Organization, Женева, 1987; Ляпин В.А. Гигиеническая оценка питания: учебное пособие / В.А. Ляпин, Т.Н. Соломка, Е.В. Коваленко - Омск: Изд-во СибГУФК, 2012]. Способ заключается в проведении хронометража отдельных видов деятельности человека в течение суток и последующего расчета энерготрат с использованием специальных таблиц, содержащих нормированные данные по отдельным видам деятельности. К недостаткам способа относятсяотсутствие учета индивидуальных особенностей энерготрат человека при физической нагрузке, а также длительность наблюдения и ведения хронометража квалифицированным исследователем (в течение суток) с описанием каждого этапа деятельности в режиме реального времени.The best-known method for quantifying energy expenditure during physical activity is the time-table method [Energy and protein requirements: report of the Joint Consultative Meeting of Experts of FAO, WHO and UNU. World Health Organization, Geneva, 1987; Lyapin V.A. Hygienic nutrition assessment: a training manual / V.A. Lyapin, T.N. Straw, E.V. Kovalenko - Omsk: Publishing House of SibGUFK, 2012]. The method consists in the timing of certain types of human activities during the day and the subsequent calculation of energy consumption using special tables containing normalized data for individual types of activity. The disadvantages of the method include the lack of consideration of individual characteristics of human energy consumption during exercise, as well as the duration of observation and timing by a qualified researcher (during the day) with a description of each stage of activity in real time.

Еще одним распространенным способом оценки энерготрат является способ непрямой калориметрии [RamanA., SchoellerD.A. Energy expenditure. Indirect calorimetry. Encyclopedia of Human Nutrition / Ed. B. Caballero. - Maryland: Academic Press, 2005]. Способ основан на расчетах затрат энергии по разнице данных, полученных при измерении концентрации кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. К недостаткам этого способа следует отнести невозможность проведения измерений газообмена в течение продолжительного времени, невозможность измерений отдельных трудовых действий и нарушение режима трудовой деятельности.Another common method for estimating energy consumption is the indirect calorimetry method [RamanA., SchoellerD.A. Energy expenditure. Indirect calorimetry. Encyclopedia of Human Nutrition / Ed. B. Caballero. - Maryland: Academic Press, 2005]. The method is based on the calculation of energy costs by the difference in the data obtained when measuring the concentration of oxygen and carbon dioxide in the inhaled and exhaled air. The disadvantages of this method include the impossibility of taking gas exchange measurements for a long time, the impossibility of measuring individual labor actions and violation of the labor regime.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ оценки энерготрат с помощью метода пульсометрии с использованием индивидуальной зависимости энерготрат от ЧСС, [Лавриненко С.В., Выборная К.В., Соколов А.И., Кобелькова И.В., Пузырева Г.А., Клочкова С.В., Никитюк Д.Б. Перспективы использование метода пульсометрии для оценки энерготрат и уровня гидратации у спортсменов различных групп спорта. Сборник научных трудов, посвященный 120-летию со дня рождения профессора Н.И. Одноралова и 100-летию ВГМУ им. Н.Н. Бурденко, 2018].The closest in technical essence to the proposed method is a method of estimating energy consumption using the method of pulsometry using the individual dependence of energy consumption on heart rate, [Lavrinenko SV, Vybornaya KV, Sokolov AI, Kobelkova IV, Puzyreva G.A., Klochkova S.V., Nikityuk D.B. Prospects the use of the method of pulsometry to assess energy expenditure and the level of hydration in athletes of various sports groups. Collection of scientific papers dedicated to the 120th birthday of Professor N.I. Odnoralov and the 100th anniversary of VGMU them. N.N. Burdenko, 2018].

Метод заключается в измерении величины энерготрат в состоянии покоя, энерготрат при дозированной пошаговой нагрузке на велоэргометре с шагом 25 Вт в минуту с помощью эргоспирометра беспроводного Oxycon Mobile VIASYS Healthcare GmbH с одновременной регистрацией частоты сердечных сокращений (далее ЧСС).The method consists in measuring the energy consumption at rest, energy consumption at a dosed incremental load on a bicycle ergometer with a step of 25 W per minute using an ergospirometer wireless Oxycon Mobile VIASYS Healthcare GmbH with simultaneous recording of heart rate (hereinafter heart rate).

Результаты измерений при ступенчатой физической нагрузке используют для построения индивидуальных калибровочных зависимостей персональных энерготрат от ЧСС.The results of measurements at a step physical load are used to build individual calibration dependencies of personal energy expenditures on heart rate.

Получают индивидуальную калибровочную линейную аппроксимацию зависимости энерготрат от ЧСС (фиг. 1).Get an individual linear calibration approximation of the dependence of energy consumption on heart rate (Fig. 1).

Затем проводят суточную пульсометрию (мониторинг ЧСС) с помощью кистевого пульсометра Mio Alpha 2.Then, daily pulsometry is performed (heart rate monitoring) using a hand-held heart rate monitor Mio Alpha 2.

Данные мониторинга ЧСС с помощью полученного индивидуального калибровочного линейного уравнения пересчитывают в величину энерготрат за определенный период времени и сутки в целом по формуле видаHeart rate monitoring data using the obtained individual linear calibration equation are converted into energy expenditures for a certain period of time and day as a whole according to the formula

гдеWhere

ЭТ - энерготраты, ккал/минET - energy consumption, kcal / min

ЧСС - частота сердечных сокращений мин^-1 Heart rate - heart rate min ^-1

а, b - числовые параметры, величина которых определяется методом наименьших квадратов для каждого испытуемого.a, b - numerical parameters, the value of which is determined by the least squares method for each subject.

Недостатком этого способа является, во-первых, то, что при однократном измерении величин энерготрат в покое и при нагрузке невозможно гарантировать достоверность этих показателей, зависящих от ряда случайных факторов;The disadvantage of this method is, firstly, that with a single measurement of the energy consumption at rest and under load, it is impossible to guarantee the reliability of these indicators, depending on a number of random factors;

во-вторых, то, что при экстраполяции линейной зависимости энерготрат от ЧСС в области нижних и верхних значений ЧСС получают ложные, физиологически неоправданные значения энерготрат.secondly, the fact that upon extrapolation of the linear dependence of energy expenditures on heart rate in the region of lower and upper heart rate values, false, physiologically unjustified values of energy consumption are obtained.

Технической задачей заявленного технического решения является создание способа позволяющего наиболее точно определить персонализированные энерготраты.The technical task of the claimed technical solution is to create a method that allows you to most accurately determine personalized energy consumption.

Техническим результатом предлагаемого способа является получение количественных физиологически оправданных величин энерготрат человека в процессе любого вида трудовой деятельности без ограничения ее обычного режима.The technical result of the proposed method is to obtain quantitative physiologically justified values of human energy expenditure in the process of any type of labor activity without limiting its normal mode.

Указанный технический результат достигается способом определения персонализированных суточных энерготрат путем пульсометрии, включающий сбор данных для получения калибровочной зависимости энерготрат от частоты сердечных сокращений, мониторинг частоты сердечных сокращений (ЧСС), с помощью кистевого пульсометра, и преобразование полученных данных ЧСС в энерготраты по формуле калибровочной зависимости, при этом для получения калибровочной зависимости сбор данных проводят троекратно за период длительностью не более 10 дней, мониторинг частоты сердечных сокращений проводятс помощью кистевого пульсометра с функцией 24-часовой записи и сохранением цифровых данных в файле, пригодном для математической обработки, а полученные данные преобразуют в энерготраты по формуле сигмоиды ЭТ=ЭТП+k₁/(1+ехр(k₂×(ЧСС-k₃))), где ЭТ - энерготраты, ккал/мин, ЭТП - энерготраты в покое, ккал/мин, ЧСС - частота сердечных сокращений, мин^-1, k₁, k₂, k₃ - числовые параметры, отражающие индивидуальные физиологические показатели организма человека.The indicated technical result is achieved by the method of determining personalized daily energy expenditures by pulsometry, including collecting data to obtain a calibration dependence of energy expenditures on heart rate, monitoring heart rate (HR) using a hand-held heart rate monitor, and converting the received heart rate data to energy expenditure according to the calibration dependence formula, in order to obtain a calibration dependence, data collection is carried out three times for a period of no more than 10 days, monitoring g heart rate is carried out using a hand-held heart rate monitor with 24-hour recording and saving digital data in a file suitable for mathematical processing, and the obtained data is converted into energy expenditures by the formula sigmoid ET = ETF + k ₁ / (1 + exp (k ₂ × (HR-k ₃ ))), where ET - energy expenditure, kcal / min, ETF - energy expenditure at rest, kcal / min, Heart rate - heart rate, min ^-1 , k ₁ , k ₂ , k ₃ - numerical parameters, reflecting individual physiological parameters of the human body.

Отличительной особенностью способа является трехкратное измерение энерготрат и ЧСС в покое и при физической нагрузке, что гарантирует достоверность индивидуальных показателей, дает возможность сформировать массив данных, который позволяет представить зависимость энерготрат от ЧСС в виде сигмоиды, повысить точность определения энерготрат в течение суток, и для диапазонов низкой и высокой ЧСС получать физиологически оправданные величины.A distinctive feature of the method is a three-fold measurement of energy expenditures and heart rate at rest and during physical activity, which guarantees the reliability of individual indicators, makes it possible to generate a data array that allows us to represent the dependence of energy expenditures on heart rate in the form of a sigmoid, to increase the accuracy of determining energy expenditure during the day, and for ranges low and high heart rate receive physiologically reasonable values.

ОПИСАНИЕ СПОСОБАDESCRIPTION OF THE METHOD

Вначале проводят измерение величины энерготрат в покое. Измерения проводят утром, натощак, в положении лежа в течение 10 минут с помощью эргоспирометра беспроводного Oxycon Mobile VIASYS Healthcare GmbH. Одновременно с измерением энерготрат проводят измерение ЧСС с помощью нагрудного пульсометра Polar. Сразу после измерения энерготрат в покое проводят измерения энерготрат и ЧСС при нагрузке на велоэргометре NeoMotion с пошаговым увеличением нагрузки на 25 Вт в минуту в течение не более 10 минут. Измерения величин энерготрат в покое и при нагрузке повторяют в другие дни, всего трижды, за период длительностью не более 10 дней.First, they measure the energy consumption at rest. Measurements are performed in the morning, on an empty stomach, in a supine position for 10 minutes using an Oxycon Mobile VIASYS Healthcare GmbH wireless ergospirometer. Simultaneously with the measurement of energy consumption, heart rate is measured using a Polar chest heart rate monitor. Immediately after measuring energy consumption at rest, energy consumption and heart rate are measured under load on a NeoMotion bicycle ergometer with a stepwise increase in load by 25 W per minute for no more than 10 minutes. Measurements of energy expenditures at rest and under load are repeated on other days, only three times, for a period of no more than 10 days.

Полученный на основании троекратного измерения величин энерготрати ЧСС в покое и при нагрузке массив данных используют для получения персональной аналитической сигмовидной зависимости видаThe data array obtained on the basis of three-fold measurement of the energy consumption of heart rate at rest and under load is used to obtain a personal analytical sigmoid dependence of the form

гдеWhere

ЭТ - энерготраты, ккал/минET - energy consumption, kcal / min

ЭТП - энерготраты покоя, ккал/минETP - energy consumption of rest, kcal / min

ЧСС - частота сердечных сокращений мин^-1 Heart rate - heart rate min ^-1

k₁, k₂, k₃ - числовые параметры, величина которых определяется методом наименьших квадратов по массиву индивидуальных данных для каждого испытуемого.k ₁ , k ₂ , k ₃ - numerical parameters, the value of which is determined by the least square method from an array of individual data for each subject.

Размерности параметров персональной зависимости:Dimensions of parameters of personal dependence:

k₁ - ккал/минk ₁ - kcal / min

k₂ - безразмерный параметрk ₂ - dimensionless parameter

k₃ - мин^-1 k ₃ - min ^-1

Далее в течение суток измеряется ЧСС с помощью кистевого пульсометра с функцией 24-часовой записи и сохранения цифровых данных в файле, пригодном для математической обработки. Полученную суточную пульсограмму преобразуют с помощью персонализированной калибровочной зависимости в гистограмму суточных энерготрат. Энерготраты за любой интересующий отрезок времени получают интегрированием.Then, during a day, heart rate is measured using a hand-held heart rate monitor with 24-hour recording and digital data saving in a file suitable for mathematical processing. The resulting daily pulsogram is converted using a personalized calibration dependence into a histogram of daily energy expenditure. Energy expenditures for any time period of interest are obtained by integration.

Пример 1.Example 1

Определение суточных энерготрат и энерготрат за отдельные периоды суток. Пациент К., мужчина 27 лет, вес 81 кг, рост 181 смDetermination of daily energy expenditures and energy expenditures for individual periods of the day. Patient K., male 27 years old, weight 81 kg, height 181 cm

Вначале измеряют энерготраты в состоянии покоя. Измерение проводят утром, после полноценного ночного сна, натощак. Пациент находится в положении лежа при температуре комфорта, в состоянии полного физического покоя и отсутствия каких-либо внешних раздражителей.Initially, energy consumption is measured at rest. The measurement is carried out in the morning, after a full night's sleep, on an empty stomach. The patient is in a supine position at a temperature of comfort, in a state of complete physical rest and the absence of any external stimuli.

Измерение энерготрат в покое проводят с помощью метаболографа Oxycon Mobile VIASYS Healthcare GmbH методом непрямой калориметрии по составу выдыхаемого воздуха.Measurement of energy consumption at rest is carried out using an Oxycon Mobile VIASYS Healthcare GmbH metabolograph by indirect calorimetry according to the composition of the exhaled air.

Измерение частоты сердечных сокращение в покое (ЧСС) проводят с помощью нагрудного регистратора Polar.Measurement of the heart rate at rest (heart rate) is carried out using a Polar chest recorder.

В результате проведенных измерений получают попарные величины энерготрат в покое и соответствующие им величины ЧСС (табл. 1)As a result of the measurements obtained pairwise values of energy consumption at rest and the corresponding values of heart rate (table. 1)

Далее проводят измерения энерготрат при физической нагрузке. Дозированную нагрузку задают с помощью велоэргометра NeoMotionc 8 ступенями интенсивности, при постоянной скорости вращения 20 км/час (60 rpm). Первая ступень велонагрузки при скорости вращения 20 км/час (60 rpm) соответствует мощности 25 Вт. Длительность нагрузки первой ступени составляет 1 минуту. Длительность второй и последующих ступеней велонагрузки также длятся по 1 минуте на каждую ступень. С каждой новой ступенью нагрузка возрастает на 25 Вт. Последний шаг 8 ступени соответствует мощности нагрузки 200 Вт. Длительность полного тестирования с возрастающей физической нагрузкой составляет 8 минут без учета периода восстановления.Next, they measure energy expenditures during exercise. The dosed load is set using the NeoMotionc bicycle ergometer in 8 steps of intensity, at a constant speed of rotation of 20 km / h (60 rpm). The first stage of cycling at a speed of 20 km / h (60 rpm) corresponds to a power of 25 watts. The duration of the load of the first stage is 1 minute. The duration of the second and subsequent stages of bicycle loading also lasts for 1 minute per stage. With each new stage, the load increases by 25 watts. The last step of step 8 corresponds to a load power of 200 watts. The duration of a full test with increasing physical activity is 8 minutes without taking into account the recovery period.

В ходе нагрузочного тестирования регистрируют одновременно величины энерготрат и соответствующие им величины ЧСС (табл. 2).During stress testing, both the energy expenditures and the corresponding heart rate values are recorded simultaneously (Table 2).

Затем величины энерготрат и ЧСС в покое (табл. 1) объединяют с величинами энерготрат и ЧСС, измеренными при нагрузке (табл. 2).Then, the values of energy consumption and heart rate at rest (Table 1) are combined with the values of energy consumption and heart rate measured under load (Table 2).

Процедуры измерений энерготрат в покое и при физической нагрузке повторяют еще 2 раза за период длительностью не более 10 дней. Всего в сумме получают 3 повтора измерений энерготрат в покое и при нагрузке.The procedures for measuring energy expenditure at rest and during exercise are repeated 2 more times for a period of no more than 10 days. In total, they get 3 repetitions of measurements of energy consumption at rest and under load.

Полученные в результате 3-кратных повторов 2 ряда данных (энерготрат и ЧСС) используют для расчета параметров зависимости энерготрат и ЧСС.The 2 data series (energy consumption and heart rate) obtained as a result of 3-fold repetitions are used to calculate the parameters of the dependence of energy consumption and heart rate.

Процедура расчета параметров формулы зависимости энерготрат от ЧСС.The procedure for calculating the parameters of the formula for the dependence of energy consumption on heart rate.

Общий вид зависимости энерготрат (ЭТ) от ЧСС описывается уравнением сигмоиды (2), гдеThe general form of the dependence of energy expenditure (ET) on heart rate is described by the sigmoid equation (2), where

k₁ (ккал/мин) - соответствует верхнему уровню сигмоиды (верхнее плато). Количественно k₁ равно разнице между максимально возможными энерготратами (ЭТ_макс) и минимальными энерготратами (ЭТ_покоя).k ₁ (kcal / min) - corresponds to the upper level of the sigmoid (upper plateau). Quantitatively, k ₁ is equal to the difference between the maximum possible energy consumption (ET _max ) and the minimum energy consumption (ET _rest ).

k₂ (мин) - отражает крутизну наклона сигмоиды.k ₂ (min) - reflects the slope of the sigmoid.

k₃ (мин^-1) - является точкой перегиба сигмоиды. То есть означает ЧСС, при которой заканчивается прирост энергетического пульса и начинается его снижение.k ₃ (min ^-1 ) - is the inflection point of the sigmoid. That is, it means heart rate at which the increase in the energy pulse ends and its decrease begins.

Уравнение сигмоиды (2) содержит 4 персонализированных параметра: ЭТП, k₁, k₂, k₃.The sigmoid equation (2) contains 4 personalized parameters: ETF, k ₁ , k ₂ , k ₃ .

ЭТП (ккал/мин), энерготраты в состоянии покоя, рассчитывают по формуле Миффлина с учетом массы тела, роста, возраста и пола.ETP (kcal / min), energy consumption at rest, calculated by the Mifflin formula, taking into account body weight, height, age and gender.

гдеWhere

МТ - масса тела, кгMT - body weight, kg

Р - рост, смP - height, cm

В - возраст, количество лет.In - age, number of years.

Для пациента К. ЭТП=1,25 ккал/минFor patient K. ETP = 1.25 kcal / min

Для количественной оценки параметров k₁, k₂, k₃ используют метод наименьших квадратов. Для пациента К. эти параметры имеют следующие значения:To quantify the parameters k ₁ , k ₂ , k ₃ , the least squares method is used. For patient K., these parameters have the following meanings:

k₁=5,57 ккал/минk ₁ = 5.57 kcal / min

k₂=0,0816 минk ₂ = 0.0816 min

k₃=94,4 мин-1k ₃ = 94.4 min-1

В результате для пациента К. получают аналитическую зависимость, связь энерготрат и ЧСС, аппроксимирующую фактические данные, полученные в результате измерений.As a result, for patient K., they obtain an analytical dependence, the relationship of energy expenditures and heart rate, approximating the actual data obtained as a result of measurements.

Полученная формула (4), отражающая связь энерготрат и ЧСС, позволяет определять, какие энерготраты пациента К. соответствуют конкретной ЧСС (фиг. 2).The obtained formula (4), reflecting the relationship of energy expenditure and heart rate, allows you to determine which energy expenditure of patient K. corresponds to a specific heart rate (Fig. 2).

Запись суточной ЧСС.Recording daily heart rate.

Мониторинг частоты сердечных сокращение проводят с помощью кистевого пульсометра (запястного регистратора в виде наручных часов). Регистрацию ЧСС проводят на протяжении полных суток (1440 мин), с 17.39 до 17.39 следующего дня.Heart rate monitoring is carried out using a hand-held heart rate monitor (wrist recorder in the form of a wristwatch). Heart rate registration is carried out for a full day (1440 min), from 17.39 to 17.39 the next day.

Данные мониторинга ЧСС на протяжении суток включают в себя разные виды физической активности, включая периоды сна, отдыха, рабочего периода и свободного от работы времени (фиг. 3)Heart rate monitoring data throughout the day includes various types of physical activity, including periods of sleep, rest, working period and free time (Fig. 3)

Анализу ЧСС можно подвергать любой из интересующих для изучения периодов сна, отдыха, отдельных видов деятельности в рабочий период или во время досуга. Для формирования сбалансированного питания в первую очередь интерес представляет физическая активность и суточные энерготраты.Heart rate analysis can be subjected to any one of interest for studying periods of sleep, rest, certain types of activity during the working period or during leisure. To form a balanced diet, physical activity and daily energy expenditures are of primary interest.

Преобразование суточной пульсограммы (ЧСС) в суточный профиль энерготратConverting a daily pulsogram (HR) to a daily energy expenditure profile

Для преобразования пульсограммы в суточный профиль энерготрат используют уравнение взаимосвязи энерготрат и ЧСС для пациента К. (4).To convert the pulsogram to the daily energy expenditure profile, the equation of the relationship between energy expenditure and heart rate for patient K. is used (4).

Суточный профиль энерготрат приведен на фиг. 4.The daily energy expenditure profile is shown in FIG. four.

Суммарные энерготраты за сутки (ккал/сут) получали суммированием всех энерготрат на протяжении суток. Энерготраты за отдельный период любой интересующий нас деятельности получали суммированием и усреднением энерготрат (ккал или ккал/мин). Результаты представлены в табл. 3The total energy consumption per day (kcal / day) was obtained by summing all energy expenditures during the day. Energy expenditures for a particular period of any activity of interest to us were obtained by summing and averaging energy expenditures (kcal or kcal / min). The results are presented in table. 3

Пример 2.Example 2

Определение суточных энерготрат и энерготрат сна и бодрствования.Determination of daily energy expenditure and energy expenditure of sleep and wakefulness.

Пациент С., мужчина 23 года, рост 185, вес 67,7 кг.Patient S., male 23 years old, height 185, weight 67.7 kg.

Процедура измерения энерготрат в покое та же, что и в примере 1.The procedure for measuring energy consumption at rest is the same as in example 1.

Результаты измерения энерготрат пациента С. в покое представлены в табл. 4.The results of measuring the energy expenditure of patient C. at rest are presented in table. four.

Измерения энерготрат при физической нагрузке.Measurement of energy consumption during physical activity.

Физическая нагрузка включала в себя 8 шагов велоэргометра от 25 до 200 Вт длительностью 1 мин на каждый шаг. Результаты представлены в табл. 5Physical activity included 8 steps of a bicycle ergometer from 25 to 200 watts lasting 1 min for each step. The results are presented in table. 5

Попарные величины энерготрат и ЧСС, измеренные в состоянии покоя (табл. 4) объединяют с результатами нагрузочного тестирования (табл. 5).The pair-wise values of energy expenditures and heart rate measured at rest (Table 4) are combined with the results of stress testing (Table 5).

Процедуры измерений энерготрат в покое и при физической нагрузке повторяют еще 2 раза. Всего в сумме получают 3 пары измерений энерготрат в покое и при нагрузке.The procedures for measuring energy consumption at rest and during exercise are repeated 2 more times. In total, 3 pairs of measurements of energy consumption at rest and under load are received in total.

Полученные в результате попарные ряды данных энерготрат и ЧСС используют для расчета параметров зависимости энерготрат и ЧСС.The resulting pairwise series of energy consumption and heart rate data are used to calculate the parameters of the dependence of energy consumption and heart rate.

Расчет параметров зависимости энерготрат от ЧСС.Calculation of the parameters of the dependence of energy consumption on heart rate.

Расчетная величина энерготрат в покое пациента С. рассчитана по формуле Миффлина (2) составляет:The estimated energy expenditure at rest of patient C. is calculated according to the Mifflin formula (2):

ЭТП=1,19 ккал/минETP = 1.19 kcal / min

Методом наименьших квадратов рассчитывают параметры сигмовидной зависимости:The least squares method calculates the parameters of the sigmoid dependence:

k₁=6,55 ккал/минk ₁ = 6.55 kcal / min

k₂=0,0610 мин.k ₂ = 0.0610 min.

k₃=120,8 мин-1.k ₃ = 120.8 min-1.

Таким образом, для пациента К. получают аналитическую зависимость, связь энерготрат и ЧСС, хорошо аппроксимирующую фактические данные, полученные в результате измерений (фиг. 5).Thus, for patient K., an analytical dependence is obtained, the relationship of energy expenditure and heart rate, which well approximates the actual data obtained as a result of measurements (Fig. 5).

Полученная формула (5) используется для преобразования суточного мониторинга ЧСС в суточный профиль энерготрат.The obtained formula (5) is used to convert the daily monitoring of heart rate into the daily energy expenditure profile.

Запись суточной ЧСС.Recording daily heart rate.

Регистрацию ЧСС проводили на протяжении полных суток (1440 мин), с 11.12 утра до 11.12 утра следующего дня. Суточная пульсограмма пациента С. приведена на фиг. 6.Heart rate was recorded for a full day (1440 min), from 11.12 in the morning to 11.12 in the morning of the next day. The daily pulsogram of patient C. is shown in FIG. 6.

Преобразование ЧСС в энерготраты.Convert heart rate to energy expenditure.

Используя персональную калибровочную зависимость энерготрат от ЧСС (5), пересчитывали величины ЧСС в энерготраты. Результаты пересчета приведены на фиг. 7.Using a personal calibration dependence of energy expenditures on heart rate (5), we recalculated the values of heart rate in energy consumption. The conversion results are shown in FIG. 7.

На фиг. 7 указаны максимумы энерготрат отдельных моментов физической активности (ккал/мин).In FIG. 7 shows the maximum energy consumption of individual moments of physical activity (kcal / min).

Суммарные энерготраты за сутки (ккал/сут) получали суммированием всех энерготрат за полные сутки. Энерготраты за отдельные периоды получали суммированием и усреднением по времени (ккал/мин). Результаты представлены в табл. 6.The total energy consumption per day (kcal / day) was obtained by summing all energy expenditures for a full day. Energy expenditures for individual periods were obtained by summing and averaging over time (kcal / min). The results are presented in table. 6.

Claims (1)

Способ определения персонализированных суточных энерготрат путем пульсометрии, включающий сбор данных для получения калибровочной зависимости энерготрат от частоты сердечных сокращений, мониторинг частоты сердечных сокращений (ЧСС) с помощью кистевого пульсометра и преобразование полученных данных ЧСС в энерготраты по формуле калибровочной зависимости, отличающийся тем, что для получения калибровочной зависимости сбор данных проводят троекратно за период длительностью не более 10 дней, мониторинг частоты сердечных сокращений проводят с помощью кистевого пульсометра с функцией 24-часовой записи и сохранением цифровых данных в файле, пригодном для математической обработки, а полученные данные преобразуют в энерготраты по формуле сигмоиды ЭТ=ЭТП+k₁/(1+ехр(k₂×(ЧСС-k₃))), где ЭТ - энерготраты, ккал/мин, ЭТП - энерготраты в покое, ккал/мин, ЧСС - частота сердечных сокращений мин^-1, k₁, k₂, k₃ - числовые параметры, отражающие индивидуальные физиологические показатели организма человека.A method for determining personalized daily energy expenditures by pulsometry, including collecting data to obtain a calibration dependence of energy expenditures on heart rate, monitoring heart rate (HR) using a hand heart rate monitor and converting the received heart rate data to energy expenditure according to the calibration dependence formula, characterized in that for obtaining calibration dependence data collection is carried out three times for a period of not more than 10 days, monitoring of heart rate They are taken using a hand-held heart rate monitor with 24-hour recording and saving digital data in a file suitable for mathematical processing, and the obtained data are converted into energy expenditures by the formula sigmoid ET = ETF + k ₁ / (1 + exp (k ₂ × (HR k ₃ ))), where ET - energy expenditure, kcal / min, ETF - energy expenditure at rest, kcal / min, Heart rate - heart rate min ^-1 , k ₁ , k ₂ , k ₃ - numerical parameters reflecting individual physiological indicators the human body.

Images