面向运动治疗的人体运动过程心率反应控制方法研究

基本信息
批准号:61801094
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:张羿
学科分类:
依托单位:电子科技大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:梅海波,魏明珠,张涛,李沛洋,李发礼,司亚静
关键词:
运动过程控制多输入单输出系统建模与控制心率反应多回路积分能控性运动治疗
结项摘要

According to Long-term Development Program for Prevention and Control of Chronic Diseases of China (2017-2025), the establishment of sports instructional clinics and individualized health interventions will be an important measure in our country to treat and reduce chronic diseases. In order to avoid the risk of exercise and optimize exercise effects, the current exercise therapy still needs to be completed under the supervision of the hospital, which seriously restricts the popularity of exercise prescription. This project intends to carry out research on the control of exercise process in order to provide real-time control of the cardiorespiratory behaviors of the human body during exercise. The main research works are as follows: 1. With the help of heart rate acquisition technology, the treadmill experiments were conducted to investigate the effects of different exercise patterns (running, climbing, and weight loading), exercise intensities (exercise speed, gradient, and mass of weight loading), and exercise stages (work-out and recovery); 2. A nonlinear time-varying heart rate response theoretical model was constructed based on multiple input and single output systems; 3. Based on Multi-loop Integral Controllability theorem, the modeling works were proposed to depict heart rate responses to a variety of exercise patterns, exercise intensities and exercise stages. The research results of this topic can be used in sports therapy, indoor and outdoor training such as running, outdoor cycling, swimming, going up and down stairs, and also have positive significance for the development of precision therapy, internet medicine, health big data and wearable devices.

《中国防治慢性病中长期规划(2017-2025年)》中指出开设运动指导门诊与开展个性化健康干预,将是我国治疗和降低慢性病的重要措施。为避免运动风险并保证运动效果,当前运动治疗仍需在医院监督下完成,严重制约了运动处方的普及。本项目拟开展运动过程控制方法研究,旨在为运动过程人体心肺反应行为提供实时控制。主要研究内容为:1、借助心率获取技术,通过跑步机实验,调查研究不同的运动方式(跑步、上下坡、负重)、运动强度(速度、坡度、负重质量)以及运动间期(运动、恢复)的心率反应行为;2、构建基于多输入单输出系统的非线性时变心率反应理论模型;3、依据多回路积分能控性理论,提出多种运动方式、运动强度以及运动间期心率反应行为的模型控制方法。本课题的研究结果可应用在运动治疗、室内外训练如跑步、户外自行车、游泳、上下楼梯等,也对精准治疗、互联网医疗、健康大数据、可穿戴设备的发展有着积极的意义。

项目摘要

《中国防治慢性病中长期规划(2017-2025年)》中指出开设运动指导门诊与开展个性化健康干预,将是我国治疗和降低慢性病的重要措施。为避免运动风险并保证运动效果,当前运动治疗仍需在医院监督下完成,严重制约了运动处方的普及。本项目拟开展运动过程控制方法研究,旨在为运动过程人体心肺反应行为提供实时控制。主要研究内容为:1、借助心率获取技术,通过跑步机实验,调查研究不同的运动方式(跑步、上下坡、负重)、运动强度(速度、坡度、重质量)以及运动间期(运动、恢复)的心率反应行为;2、构建基于多输入单输出系统的非线性时变心率反应理论模型;3、依据多回路积分能控性理论,提出多种运动方式、运动强度以及运动间期心率反应行为的模型控制方法。项目执行期间已完成对多种刺激下心率反应行为机制的调查,形成了不同特定刺激条件下的人体心率动态反应关键性数据,也完成对上述机制的理论论证和实验验证,并在此基础上提出了多种刺激下人体心率反应行为的模型控制方法。上述理论和实验数据结果作特邀国际学术会议学术报告1次,特邀国内学术会议学术报告4次,发表期刊论文4篇(其中一区1篇,二区2篇,三区1篇),本领域顶级国际会议论文3篇(EI检索),形成关键数据库1套,授权发明专利1项,申请国内发明专利1项、美国发明专利1项,培养研究生3名,参加国际学术会议5人次。本项目的研究结果可应用在运动治疗、室内外训练如跑步、户外自行车、游泳、上下楼梯等,也对精准治疗、互联网医疗、健康大数据、可穿戴设备的发展有着积极的意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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