CC BY
0складываются с дрожжами благоприятные отношения. Это штаммы П.3, П.14 и П.38 рода Lactobacillus и К.5, К.26 рода Leuconostoc.
Таким образом, при совместном культивировании дрожжей и молочнокислых бактерий выявлены штаммы дрожжей (коллекционные номера 118, 307, 520, 527), рекомендуемые для сбраживания высококислотного виноградного сусла и скорейшего прохождения бактериального биологического кислото-понижения. Для производства коньячных винома-териалов и акратофорного шампанского рекомендуются штаммы дрожжей (коллекционные номера 271, 273, 440) с ингибирующей развитие МКБ способностью. Исследование проводится по Госзаданию № 0833-2015-0005.
Выводы и рекомендации
Проведенное изучение взаимоотношений коллекционных штаммов винных дрожжей и молочнокислых бактерий позволяет рекомендовать:
-для сбраживания высококислотных сусел и скорейшего прохождения яблочно-молочного брожения штаммы винных дрожжей (коллекционные номера 118, 307, 520, 527), стимулирующие развитие МКБ;
- штаммы винных дрожжей (коллекционные номера 271, 273, 440), оказывающие ингибирующее действие на развитие МКБ, для сбраживания низкокислотных сусел с целью предотвращения яблочно-молочного брожения.
Ингибирующее действие штамма винных дрожжей проявляется только при их совместном культивировании и не связано с фенотипом («киллер-фактор»).
The scientific heritage No 29 (2018) Список литературы
1. Горина В.А. Проблемные вопросы биологии молочнокислых бактерий вина / Симферополь: «Таврия плюс». - 2000. - 104 с.
2. Кишковская С.А., Иванова Е.В., Ковальчук Е.В., Токарева О.И., Цюкало А.М. Содержание основных органических кислот в шампанских вино-материалах Крыма и частота обнаружения в них молочнокислых бактерий // Виноградарство и виноделие/ Сб. науч. тр. ИВиВ «Магарач».- Ялта, 2003.- Т. 33.- С. 57-58.
3. Кишковская С.А. Регулирование титруемой кислотности в виноградном сусле, мезге и ви-номатериалах // Виноделие и виноградарство России.- 2004.- № 4.- С. 31-32.
4. Кишковская С.А., Бурьян Н.И., Иванова Е.В., Третяк В.И., Рубения Р.Р. Характер взаимоотношений между винными дрожжами и бактериями и их влияние на технологические процессы // Виноградарство и виноделие / Сб. науч. тр. ИВиВ «Магарач». - Ялта, 2008.- Т. 38.- С. 75-77.
5. Lafon-Lafourcade S. , 1973 // Conn.Vigne Vin.- 7.- p. 203
6. Ж. Риберо-Гайон, Э. Пейно, П. Риберо-Гайон, П. Сюдро. Теория и практика виноделия / Москва: Пищевая промышленность, 1979.- Т. 2.- С. 239-292.
7. Рубения Р.К., Третяк В.И., Печерица О.Г., Кишковская С.А., Иванова Е.В. Условия и перспективы производства столовых вин с яблочно-молочным брожением на юго-восточном побережье АР Крым // Виноградарство и виноделие./ Сб. науч. тр. ИВиВ «Магарач».- Ялта, 2007.- Т. 37.- С. 96-99.
8. Танащук Т.Н. Выделение и характеристика молочнокислых бактерий виноделия // Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2018.- № 3.- С. 8486.
ОБУЧЕНИЕ МЕТОДИКАМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОРГАНИЗМА В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ
ИСПОЛЬЗУЯ СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
Поморская Д.В.
студент кафедры биомедицинской кибернетики НТУУ «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
STUDYING THE METHOD OF RECOVERY OF ORGANISM AT HOME CONDITIONS USING
SOFTWARE
Pomorska D. V.
student, Department of Biomedical Cybernetics NTUU «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Анотащя
Разработанная информационная технология, с помощью динамических 3D моделей виртуальных инструкторов и реализованного мобильного приложения, обеспечивает отображение и настройку процессов выполнения методик лечения упражнений укрепления мышц спины в домашних условиях. Проверка эффективности методик проводилась используя фитнес-трекер Mi Band.
Abstract
The information technology is developed, which, with the help of dynamic 3D models of virtual instructors and the implemented mobile application, ensures the display and adjustment of the processes of implementation
of therapeutic exercises for the strengthening of back muscles at home. The testing of the effectiveness of the techniques was carried out using the fitness tracker Mi Band.
Ключевые слова: методики восстановление позвоночника, методика Бубновского, виртуальный инструктор, анимация 3D модели.
Keywords: techniques of spine recovery, Bubnovsky's technique, virtual instructor, animation of 3D models.
Введение
Одной из существенных проблем современного общества - это болезни позвоночника, которые приводят к тяжелым последствиям, в частности неврологических нарушений, грыжи позвоночника, остеохондроза, артрита [3] и даже потере трудоспособности.
В современном мире существует большое количество восстановительных методик, овладев которыми обеспечивает улучшение состояния позвоночника на ранних стадиях заболевания. Освоить методики можно в домашних условиях с помощью компьютерных программ и видео.
Однако они дают лишь общие рекомендации восстановительных методик и демонстрируют восстановительные упражнения, не учитывающий персональные характеристики организма. Поэтому актуальной задачей является создание информационной технологии (ИТ), которая с помощью виртуального электронного инструктора позволит адаптировать индивидуальную методику и оценить эффективность восстановления организма в домашних условиях.
Постановка задачи
Создать информационную систему для восстановления адаптационных возможностей организма в домашних условиях на основе мобильного Android приложения к смартфону.
Современные методы восстановления организма
Методам восстановления позвоночника в современной науке отведено достаточно весомое место, данным вопросом занимается большое количество исследователей, однако проблематика заключается в оптимизации времени обучения данных методов и в наочном и интерактивном их представлении.
Одним из ученых, занимающийся исследованием таких методов является методики Сергея Буб-новсього. Согласно [1], комплекс упражнений по методике Сергея Бубновского, которые выполняют
в определенной последовательности по рекомендации врача, обеспечивает лечение начальных дисфункций опорно-двигательного аппарата и приводит к полному выздоровлению организма. Кроме того, косвенно улучшается работа всех органов и систем организма человека.
Популярны также лечебные упражнения по методике Пола Брэгга [2], который как и многие другие специалисты, считает, что «Позвоночник -это ключ к здоровью». Каждый человек должен помнить, что состояние его позвоночного столба влияет на все процессы жизнедеятельности организма - дыхание, кровообращение, пищеварение, обмен веществ, нервную деятельность.
Получили известность также другие лечебные методики, в частности методика В. Дикуля [3], которая обеспечивает тренировки не только мышц спины, а и груди, живота и конечностей.
Второе важное направление восстановительных методик - выполнение специальных лечебных упражнений, направленных на уменьшение боли в пояснице и предотвращение развития болезни позвоночника на ранних стадиях. Такие упражнения не составят труда и могут выполняться дома без дополнительного оборудования.
Технология создания и анимация 3D модели
Известно много программ для создания и импорта различных анимаций, а также готовых проектов-анимаций. Однако, во-первых, не все анимации можно использовать для персональной модели, во-вторых большинство анимаций ориентированы на гейминдустрию и ограничении в возможностях и видах физических нагрузок.
Для более детальной анимации и возможности управлять движениями анимации вручную, было решено смоделировать модель персонажа с нуля.
Разработка моделей включала следующие
этапы [4]. На первом этапе (рис. 1) разрабатывается
3D модель в виде совокупности полигонов. После
за-вершения всех деталей проходит сглаживания
всех частей тела модели. Тб1
Рисунок 1. Основные этапы создания «виртуального инструктора»: а - полигональное представление 3D модели; б, в-скелет для анимации; г - наложение текстур; д, е - анимированная модель
В конце происходит анимация каждого из упражнений. Анимация создавалась вручную, поворачивая ту или иную часть на определенный угол, учитывая время.
Структура информационной технологии Для решения поставленной задачи было реализовано информационную технологию (рис. 2), которая с помощью созданной динамической 3D модели реалистично отражает выполнения физической нагрузки по определенной методыке. При этом, оценки качества обучения методик восстановления позвоночника осуществляется с помощью фитнес-датчика Ma Band [5].
На первом этапе с помощью фитнес-браслета mi Band считываются данные мониторинга сна к выполнению упражнений.
Следующий этап, с помощью виртуального инструктора и индивидульно подобранных параметров регулирования упражнений для спины, проводится восстановительная методика. Принятие окончательного решения осуществляется на основе сравнения показателей глубокого сна до и после выполнения упражнения.
Виртуальный инструктор реализовано на мобильном приложении под управлением операционной системы Android. Данное мобильное приложение позволяет демонстрировать и настраивать параметры упражнения, а также возможность выбора различных упражнений для определенной недели.
Прилади для реестрацп показникчв пащента
Рисунок 3. Структура информационной технологии
В информационные системе данные создаются и передаются из каждого окна с помощью структуры, в которой поля - это все элементы управления 3D моделью. На одну из сцен в виртуальном инструкторе импортировано модель с анимацией с 3Ds Max 2016 в формате fbx. Анимация состоит из набора различных видов упражнений, каждый из которых настраивается с помощью параметров управления.
Переход и настройка времени данных анимаций создается с исполь-зованием 3D физики с помощью Character Controller [6]. При открытии программа отображается главное окно приложения, в котором можно выбрать один из пунктов. Для изменения параметров, нужно перейти в пункт «Параметры».
Вправи Налаштувс а Вправи Налаштув! г
У
НАЛАШТУВАННЯ
Мова Укра1нська \у
Повтор 1 \У
Тиждейь 1 \у
День 1 V
Г
-
I
Час гндготовки
Вщпочинок мЬк вправами
ю
15
ВЩПОЧИНОК М1Ж gQ
гадходами
Впраад В1
V
Редагувати
Зберегти
Рисунок 4. Интерфейс информационной технологии
1
Загальний час 00:13 1/3 Вправа Залишилося часу 1/4 09:37
Старт Пауза Стоп
При запуске программы пользователь попадет в окно прохождения методики(рис. 4), в котором можно запустить методику. Для того чтобы начать проходить методику, пользователю нужно нажать на кнопку «Старт». Также у пользователя есть возможность «Остановить» и «Закончить» методику. После завершения можно вернуться в главное меню, для этого нужно выбрать в левом углу кнопку «Назад».
При выборе методики восстановления позвоночника нужно: выбрать уровень подготовки, для этого нужно пройти тестирование, можно изменить время прохождения упражнения, общее время прохождения методики и краткий просмотр каждого упражнения.
Поскольку известно, что при болях в спине обычно нарушается сон человека, поэтому для оценки эффективности методик восстановления мышц спины предложено использовать фитнес-трекер Xiomi My Band 2, с встроенным пульсометром.
С фитнес-трекера считывается информация о сне пользователя по каждому из дней, а именно:
• общая продолжительность сна, в частности, часы, в которые пользователь уснул или проснулся;
• продолжительность фазы глубокого сна;
• продолжительность фазы быстрого сна.
Известно [7], что фаза глубокого сна нужна организму человека для восстановления физических функций. Именно в это время происходит процесс обновления клеток и внутренних структур, восстанавливается энергия, растут мышцы, выделяются гормоны. Нормы глубокого сна у взрослых людей
лежат в пределах от 30 до 70% общей продолжительности. Во время быстрой фазы сна происходит работа на уровне умственной и эмоциональной сфер: восстанавливается нервная система, обрабатывается информация, закаляется память и другие структуры организма.
Из этого следует, что динамика соотношений медленной и быстрой фаз сна несет важную информацию о функциональном состоянии организма и может подтвердить или опровергнуть эффективность применения методики восстановления мышц спины.
Практические результаты апробации созданной ИТ.
Исследование эффективности методики восстановления мышц спины проводилось в группе из 20 волонтеров в возрасте 18-40 лет. Для этого до начала тренировок с помощью фитнес-трекера Xiomi My Band в течение недели определяли характеристики сна волонтеров. Далее они с помощью виртуального инструктора с индивидуально настроенными параметрами, в течение шести недель занимались методикой восстановления спины. При прохождении методики, ежедневно определяли характеристики сна волонтеров и проводили анализ изменений соотношения медленной и быстрой продолжительности сна волонтеров по сравнению с начальными характеристиками.
Для иллюстрации на рисунке представлены результаты мониторинга здо-ровых и больных волонтеров в течение 7 недель прохождения методики в процентном отношении относительно общей продолжительности сна (рис. 5) и в количественных значениях (рис. 6).
Рисунок 5.
Динамика показателей глубокого сна до и после тренировки (%): серый - здоровые; черный- больные.
Легко увидеть, что как у больных так и у здо-
Положительная динамика качества сна (увели-
ровых исследованих наблюдалась положительная чение фазы глубокого сна) наблюдалась у всех во динамика качества сна. При этом после семинед- время прохождения методики с одновременным ельных тренировок у здоровых исследованых меди- субъективным ощущением общего улучшения со-ана фазы глубокого сна увеличилась почти на 6 стояния организма. процентов (с 28,77% до 35,02%), что свидетельствует об эффективности восстановительной методики.
Рисунок 6.
Динамика показателей глубокого сна до и после тренировки (сек.): серый - здоровые; черный- больные.
Однако, сравнивая данные в количественном отношении видно, что показатели больных пациентов стали выше, чем у здоровых. Откуда можно сделать предположение что совсем не доброкачественно выполнено испытание здоровыми пациентами, в связи с отсутствием плохих симптомов.
Для определения статистической значимости различных парных измерений были использованы парные критерии Стьюдента. Для этого были избраны данные глубокого сна до и после испытаний в процентном и количественном измерении.
Так как уровень значимости р = 0.004, можно сделать вывод о наружу ность статически значимых различий глубокого сна до и после прохождения испытания.
Для того, чтобы узнать отличаются между собой группы здоровых и больных пациентов по каждому из недель необходимо вычислить t-критерий Стьюдента для независимой выборки. Начиная с 4 недели в наблюдаем уже отсутствие разницы между параметрами, поэтому можна предположить об улучшении физического состояния пациентов.
Вывод. Предложенная программа благодаря наглядному представлению методики техники восстановления организма с помощью созданной 3D модели виртуального инструктора позволяет повысить качество обучения методики восстановления.
Применение виртуальных инструкторов позволяет адаптировать восстановительную методику к конкретному пользователю с учетом его личных ха-рактеристик.
С помощью результатов мониторинг сна, определенных фитнес-трекером Xiomi My Band 2 до и во время курса лечебных упражнений для улучшения ста-на позвоночнику, продемонстрирована эффективность предложенной ИТ.
В будущем предполагается расширить функции виртуального ин-структора путем совершенствования 3D модели, расширение функционала и провести дополнительные исследования для
оценки статистической значимости полученных результатов.
Список литературы
1. Бубновский С. М. 50 незаменимых упражнений для здоровья. - Самара: Эксмо, 2016. - 132 с.
2. Брэгг П. Позвоночник - ключ к здоровью. -Москва: Попурри, 2014. - 240 с.
3. Дикуль В. Большая книга. Здоровый позвоночник. - Самара: Эксмо, 2012. - 688 с.
4. Fainzilberg L.S., Pomorskaya D.V. Information technology teaching the methods for the organism recovery at home conditions // Управляющие системы и машины. - 2018. - № 1. - С. 87-96.
5. Review: Mi Band 2 from Xiaomi - fitness-tracking features on a band with an OLED display [Електронний ресурс] // South China Morning Post. -2016. - Режим доступу до ресурсу: http://www.scmp.com/lifestyle/article/1983651/review -mi-band-2.
6. Рис С. Анимация персонажей в 3D Studio MAX / Стефани Рис. - Питер, 2006. - 416 с.
7. Berdishevsky H., Lebel V., Bettany-Saltikov J. etc. Physiotherapy scoliosis-specific exercises - a comprehensive review of seven major schools. // Scoliosis Spinal Disorders. - 2016. - No. 11. - P. 11 -20.
8. Авдеев А., Вешкин А., Гладенин В. та iн. Заболевания позвоночника. Полный справочник. -Самара: Эксмо, 2008. - 608 с.
9. Debono B., Bousquet P., Sabatier P. etc. Postoperative monitoring with a mobile application after ambulatory lumbar discectomy: an effective tool for spine surgeons // European Spine Journal. - 2016. -No. 25. - P. 36-42.
10. Kudryavtsev M. D., Kopylov Y. A., Kuzmin V. A. etc. Personality oriented system of strengthening of students' physical, psychic and social-moral health // Physical education of students. - 2015. - No.3 - P. 4352.
