A hemodinamikai változások termográfiai elemzése a Wingate-teszten keresztül és azt követően

A véráramlás hemodinamikai változásainak távérzékelése és mérése a Wingate Anaerobic teszt alatt és azt követően infravörös (IR) kamerákkal, új képfeldolgozó algoritmusokkal. Az algoritmus a hőképekből kiszámítja a hőeloszlást, és kiszámítja a törzsben és az alsó végtagokban mért hőmérsékletváltozásokat a vizsgálat előtt, közvetlenül utána és 10 perces gyógyulási időszak alatt.

Háttér Hőképalkotás Az emberi test öngeneráló, és szabályozza a túléléshez szükséges hőmérsékleti szinteket. A testmag viszonylag stabil hőmérsékletű, de a test héja (a felszíni szövetek, amelyek főként a bőr) a szabályozási folyamat részét képezik. A testhőmérsékletet számos olyan betegség tanulmányozására használták, ahol a bőrhőmérséklet a mögöttes szövetek gyulladását jelezheti, vagy ahol a véráramlás megnövekedett vagy csökkent klinikai rendellenesség miatt. A hőképalkotást számos orvosi alkalmazásra vizsgálták. Számos tanulmány vizsgálta az orvosi termográfiát [1-3]. A hőképalkotást bél ischaemia [4], lázszűrés [5], diabéteszes láb, érrendszeri rendellenesség [6], hőszabályozási vizsgálat [7] és emlőrák [8] esetében vizsgálták.

Wingate-teszt Az elmúlt 50 évben a Wingate-tesztet a sportolók anaerob képességének felmérésére szolgáló általános szabványnak tekintették. A tesztet általában számítógépes állókerékpárokon végzik el, miközben a résztvevőnek csak 30 másodpercig kell a lehető legkeményebben pedáloznia, testsúlyának 0,075-ének megfelelő ellenállás mellett (3).

Egy korábbi tanulmány (4) magas korrelációt mutatott ki a generált effektív teljesítmény és a résztvevő lábizmoi és mellkasi területe közötti hemodinamikai változások között.

Az akut hemodinamikai változások a fő lábizmokat körülvevő metarteriolák intenzív értágulatának és az erős vérperfúziónak az eredménye. A hatalmas véráramlás ezeken a területeken torlódást okoz, és lelassítja a vénás visszatérést a szívbe.

Ebben a fázisban jelentős hőmérsékletváltozásra számítunk a meleg lábak és a viszonylag hidegebb szív (torzó) között. A gyógyulási szakasz előrehaladtával azt várjuk, hogy a lábak lehűlnek, a törzs pedig felmelegszik, amíg el nem éri a homeosztázist.

Hőképalkotás és -elemzés A termikus képalkotó elemzést MATLAB szoftverrel hajtják végre két fő jellemző kinyerésére: az átlaghőmérséklet és az entrópia, egy kiválasztott érdeklődési területen (ROI). Először a hőkép paramétereit egy EXCEL fájlban tárolja a hőmérséklet értékek kétdimenziós mátrixaként. Ezután a képet (CSV-fájlt) beolvassa a program, és a teljes mátrixot felosztja a képen látható maximális hőmérsékletre. Ez olyan normalizált hőmérséklet-készletet eredményez, amelyben a maximális érték 1, és amelyet nyugalmi állapotban mérnek, mielőtt a Wingate tesztet elvégezték volna. (Ez a normalizálás szükséges ahhoz, hogy a MATLAB paranccsal helyes entrópiaértékeket kapjunk.) A képet ezután négyszeresére méretezi minden tengelyen, és az eredmény megjelenik a felhasználó számára. A felhasználó manuálisan választ ki ebből a képből egy téglalap alakú régiót, és a program kivonja ennek a tartománynak az átlagértékét és entrópiáját. A kapott átlagértéket megszorozzuk az eredeti kép maximális hőmérsékletével (normalizálás előtt), hogy megkapjuk a tényleges középhőmérsékletet (a normalizált hőmérséklet helyett) a kiválasztott ROI-ban.

A fő vizsgálati cél a Wingate-teszt 30 másodperce alatt generált teljesítmény és a forró lábak és a viszonylag hideg törzs közötti hőmérséklet-különbség közötti összefüggést sugallja.

Módszer: 16 - 20 résztvevő (10 férfi + 10 nő) egészséges, életkor: 18-38, némi sporttapasztalattal.

A jelentkezőket kérdőívvel + szóbeli interjúval átvizsgálják, majd aláírják az önkéntes tájékoztatáson alapuló beleegyező nyilatkozatot (másolat mellékelve). Minden résztvevő körülbelül egy órán keresztül egyedül végzi el a tesztjét.

Teszt menete: 5 perc bemelegítés, 2 perc pihenés, ½ perc teszt, 10-15 perc ellazulás a kerékpáron, miközben az IR kamerák percenként szinkronban készítenek fényképeket.

Adatgyűjtés: 3 infravörös kamera (ONE Pro) lesz rögzítve 3 háromlábú állványra, egy minden lábra és egy a törzs fényképezésére. A hangrögzítő minden egyes tesztet teljesen rögzít.

Adatelemzés A képelemzés a teszt kezdetétől számítva percenként és 15 perccel későbbi átlagos (jobb és bal) lábak és törzshőmérsékleteket szolgáltat számunkra.

Az SRM® kerékpáros komputer teljesítménydiagramot készít a teszt 30 másodpercéből + a résztvevő pulzusszámának rögzítése 15 percig.

Feltételezve, hogy az átlagos kimeneti teljesítmény és a hőmérséklet-különbség (lábak vs. törzs) között pozitív korreláció van, grafikont készítünk az összes résztvevőről.

További eredmények: A teljes felépüléshez szükséges idő – homeosztázis, a szívfrekvencia (HR) változása a gyógyulási idő alatt. Ezeket a további eredményeket összevethetjük a fő korrelációs grafikonnal.