Проектирование программного обеспечения для оценки психофизиологического состояния человека

[Введите текст]

Актуальность темы

Проблема здоровья человека была, есть и будет значима всегда. При напряженном ритме жизни и постоянном воздействии повреждающих факторов окружающей среды на организм человека ложится колоссальная нагрузка. В результате образуется хроническая усталость, головные боли, сосудистые кризы, депрессия и прочие недомогания.

Оценка функционального состояния человека необходима как в медицинской практике — с целью диагностики, так и в психофизиологии — для задач оценки надежности оператора сложных человеко-машинных комплексов. В настоящее время существует множество различных предприятий и организаций, где критичен человеческий фактор, т. е. многие процессы в них зависят от принимаемых людьми решений. Для полноты оценки здоровья необходимо диагностировать как физическое, так и психическое состояние человека, т. е. проводить комплексную оценку. Для этого используются тесты (опросники), различные приборы для измерения физиологических показателей (пульс, давление и т. п.) и снятие иных нормативных показателей (скорость реакции, зрение, слух и т. п.).

Однако на данный момент не существует системы, способной в полной мере комплексно оценивать состояние здоровья. Многие известные на сегодня методики значительно устарели и требуют доработки, либо выявления новых закономерностей. Существующие системы не способствуют выявлению более эффективных и точных способов оценить состояние здоровья человека.

В связи с этим актуальной является разработка программного средства для возможности выявления новых и совершенствования существующих методов и алгоритмов обработки информации для оценки психофизиологического состояния человека (ПФС).

В частности, средства объективной оценки мониторинга состояния здоровья учащихся и коррекции выявляемых отклонений востребованы самыми различными типами образовательных учреждений, начиная с дошкольных и заканчивая вузами.

Объектом исследования является психофизиологическое состояние человека.

Предметом исследования являются методы и алгоритмы обработки информации для оценки психофизиологического состояния человека.

Целью работы является разработка информационного и программного обеспечения, которое позволит выявить новые корреляционные связи между образом жизни, родом деятельности, возрастом и т. п. — и состоянием здоровья человека посредством создания более эффективных методик определения и оценки психофизиологического состояния человека.

В курсовом проекте предполагается решение следующих задач:

Проанализировать предметную область.

Теоретически обосновать решаемую научную задачу.

Спроектировать информационное и программное обеспечение будущей системы.

Провести экспериментальную проверку и получить результаты, предложенных технических решений.

Методы исследования. Поставленные задачи курсового проекта будут решаться с использованием методов обработки статистических данных и нечеткой логики.

Научная новизна результатов работы состоит в создании качественно новых методов и алгоритмов оценки ПФС человека.

Практическая значимость результатов работы состоит в том, что будет разработано простое в использовании инструментальное средство оценки ПФС человека, использующее более совершенные методы и алгоритмы обработки информации в исследуемой области знаний.

1. Описание среды разработки Microsoft Visual Studio

1.1 Общие сведения

microsoft программирование тестирование человек

Microsoft Visual Studio — это программная средапоразработке приложений для ОС Windows, как консольных, так и с графическим интерфейсом.

В комплект входят следующие основные компоненты:

1.Visual Basic.NET — для разработки приложений на VisualBasic;

2.Visual C++ - на традиционном языке C++;

3.Visual C# - наязыке C# (Microsoft);

4.Visual F# - на F# (Microsoft Developer Division).

Функциональная структура среды включает в себя:

редактор исходного кода, который включает множество дополнительных функций, как автодополнение IntelliSense, рефракторинг кода и т. д.;

отладчик кода;

редактор форм, предназначенный для упрощённого конструирования графических интерфейсов;

веб-редактор;

дизайнер классов;

дизайнерсхем баз данных.

Visual Studio также позволяет создавать и подключать сторонние дополнения (плагины) для расширения функциональности практически на каждом уровне, включая добавление поддержки систем контроля версий исходного кода (Subversion и VisualSourceSafe), добавление новых наборов инструментов (для редактирования и визуального проектирования кода на предметно-ориентированных языках программирования или инструментов для прочих аспектов процесса разработки программного обеспечения).

Коммерческие версии в порядке возрастания цены: Visual Studio Professional, Visual Studio Premium и Visual Studio Ultimate.

1.2 Достоинства и недостатки

Интегрированная среда разработки (IntegratedDevelopmentEnvironment — IDE) Visual Studio предлагает ряд высокоуровневых функциональных возможностей, которые выходят за рамки базового управления кодом.

Ниже перечислены основные преимущества IDE-среды Visual Studio.

Встроенный Web-сервер. Для обслуживания Web-приложения ASP.NET необходим Web-сервер, который будет ожидать Web-запросы и обрабатывать соответствующие страницы. Наличие в Visual Studio интегрированного Web-сервера позволяет запускать Web-сайт прямо из среды проектирования, а также повышает безопасность, исключая вероятность получения доступа к тестовомуWeb-сайту с какого-нибудь внешнего компьютера, поскольку тестовый сервер может принимать соединения только с локального компьютера.

Поддержка множества языков при разработке. Visual Studio позволяет писать код на своем языке или любых других предпочитаемых языках, используя все время один и тот же интерфейс (IDE). Более того, Visual Studio также еще позволяет создавать Web-страницы на разных языках, но помещать их все в одно и то же Web-приложение. Единственным ограничением является то, что в каждой Web-странице можно использовать только какой-то один язык (очевидно, что в противном случае проблем при компиляции было бы просто не избежать).

Меньше кода для написания. Для создания большинства приложений требуется приличное количество стандартного стереотипного кода, и Web-страницы ASP. NET тому не исключение. Например, добавление Web-элемента управления, присоединение обработчиков событий и корректировка форматирования требует установки в разметке страницы ряда деталей. В Visual Studio такие детали устанавливаются автоматически.

Интуитивный стиль кодирования. По умолчанию Visual Studio форматирует код по мере его ввода, автоматически вставляя необходимые отступы и применяя цветовое кодирование для выделения элементов типа комментариев. Такие незначительные отличия делают код более удобным для чтения и менее подверженным ошибкам. Применяемые Visual Studio автоматически параметры форматирования можно даже настраивать, что очень удобно в случаях, когда разработчик предпочитает другой стиль размещения скобок (например, стиль K&R, при котором открывающая скобка размещается на той же строке, что и объявление, которому она предшествует).

Более высокая скорость разработки. Многие из функциональных возможностей Visual Studio направлены на то, чтобы помогать разработчику делать свою работу как можно быстрее. Удобные функции, вроде функции IntelliSense (которая умеет перехватывать ошибки и предлагать правильные варианты), функции поиска и замены (которая позволяет отыскивать ключевые слова как в одном файле, так и во всем проекте) и функции автоматического добавления и удаления комментариев (которая может временно скрывать блоки кода), позволяют разработчику работать быстро и эффективно.

Возможности отладки. Предлагаемые в Visual Studio инструменты отладки являются наилучшим средством для отслеживания загадочных ошибок и диагностирования странного поведения. Разработчик может выполнять свой код по строке за раз, устанавливать интеллектуальные точки прерывания, при желании сохраняя их для использования в будущем, и в любое время просматривать текущую информацию из памяти.

Visual Studio также имеет и множество других функций: возможность управления проектом; встроенная функция управления исходным кодом; возможность рефакторизации кода; мощная модель расширяемости. Более того, в случае использования Visual Studio 2008 Team System разработчик получает расширенные возможности для модульного тестирования, совместной работы и управления версиями кода (что значительно больше того, что предлагается в более простых инструментах вроде Visual SourceSafe).

В качестве недостатка можно отметить невозможность отладчика (Microsoft Visual Studio Debugger) отслеживать в коде режима ядра. Отладка в Windows в режиме ядра в общем случае выполняется при использовании WinDbg, KD или SoftICE.

1.3 Интегрированная среда разработки Visual Studio

В семействе продуктов Visual Studio используется единая интегрированная среда разработки (IDE), состоящая из нескольких элементов: строки меню, панели инструментов Стандартная, различных закрепленных или автоматически скрываемых окон инструментов в левой, нижней или правой областях, а также области редакторов. Набор доступных окон инструментов, меню и панелей инструментов зависит от типа проекта или файла, в котором выполняется разработка.

Рис. 1 — Интегрированная среда разработки, в которой установлены общие параметры разработки Расположение окон инструментов и других элементов интегрированной среды разработки может изменяться в зависимости от примененных параметров и настроек, выполняемых пользователем в процессе работы. Параметры можно изменить с помощью средства ImportandExportSettingsWizard. Выбрав параметр Сбросить все параметры, можно изменить язык программирования по умолчанию.

Можно легко перемещать и закреплять окна с помощью визуального направляющего ромба или временно скрывать окна с помощью функции автоскрытия. Дополнительные сведения см. в разделе Практическое руководство. Размещение и закрепление окон.

Интегрированную среду разработки можно автоматизировать и расширить с помощью модели автоматизации Visual Studio.

Система проекта Решения и проекты содержат элементы, которые представляют ссылки, подключения данных, папки и файлы, необходимые для создания приложения. Контейнер-решение может содержать несколько проектов, тогда как контейнер-проект обычно содержит несколько элементов. Дополнительные сведения см. в разделах Решения как контейнеры и Проекты как контейнеры.

SolutionExplorer выводит на экран решения, содержащиеся в них проекты и элементы этих проектов. В обозревателе решений можно открывать файлы для редактирования, добавлять новые файлы в проект и просматривать свойства решений, проектов и элементов.

Рис. 2 — Обозреватель решений Редакторы и конструкторы Выбор используемых редакторов и конструкторов зависти от типа создаваемого файла или документа. Редактор текста — это основной текстовый процессор интегрированной среды разработки, а редактор кода — основной редактор исходного кода. Другие редакторы, такие как редактор таблиц CSS, конструктор HTML и конструктор веб-страниц, совместно используют целый ряд возможностей редактора кода, но обладают и дополнительными средствами, связанными с поддерживаемыми ими типами кода или разметки. В редакторах и конструкторах, как правило, используется два представления: графическое представление конструктора и представление связанного кода или исходного кода. Представление конструктора позволяет определить расположение элементов управления и других объектов пользовательского интерфейса или веб-страницы. Элементы управления можно легко перемещать изпанель элементов и располагать в рабочей области конструирования.

Рис. 3 — Конструктор веб-страниц, представление конструктора В представлении исходного кода отображается исходный код файла или документа. В этом представлении поддерживаются такие вспомогательные средства создания кода, как IntelliSense, сворачиваемые разделы кода, рефакторинг (C#) и вставка фрагментов кода. В число других возможностей входит перенос по словам, использование закладок, отображение числа строк и многое другое.

Рис. 4 — Конструктор веб-страниц, представление исходного кода В некоторых редакторах, например в конструкторе веб-страниц или конструкторе XAML, поддерживается смешанное представление, которое позволяет просматривать файл одновременно и в графическом представлении и в представлении исходного кода. Такое представление называется представление с разделением.

Рис. 5 — Конструктор веб-страниц, представление с разделением Средства построения и отладки В среде Visual Studio предусмотрен мощный набор средств построения и отладки. Благодаря конфигурациям построения можно выбирать компоненты для построения, исключать компоненты, которые не требуется включать в построение, а также определять, как будут построены выбранные проекты и для какой платформы. Конфигурации построений доступны как для решений, так и для проектов.

При построении начинается процесс отладки. Построение приложений позволяет обнаруживать ошибки времени компиляции. К этим ошибкам могут относиться неверный синтаксис, ошибки в зарезервированных словах и несовпадения типов. Эти типы ошибок отображаются в Окно выходных данных.

Рис. 6 — Окно вывода со сведениями о построении После завершения построения приложения можно использовать отладчик для обнаружения и устранения таких проблем, как логические и семантические ошибки, обнаруженные во время выполнения. В режиме приостановки выполнения можно просматривать локальные переменные и другие связанные данные, используя такие средства, как Окна переменных и Окно памяти.

Рис. 7 — Форма VisualBasic в режиме приостановки выполнения Рис. 8 — Окна средств отладки В Окно «Список ошибок» отображаются ошибки, предупреждения и другие сообщения, относящиеся к отладке.

Средства развертывания В Visual Studio предусмотрены две различные стратегии развертывания: ClickOnce и установщик Windows. При использовании развертывания ClickOnce осуществляется публикация приложения в некоторое централизованное расположение, и пользователь устанавливает или запускает приложение из этого расположения. При развертывании с помощью установщика Windows приложение упаковывается в файл setup. exe, который распространяется среди пользователей; затем пользователи устанавливают приложения с помощью этого файла.

Технология ClickOnce позволяет быстро выполнять развертывание приложений с помощью средства мастер публикации.

Рис. 9 — Мастер публикации Установщик Windows обеспечивает более гибкие возможности развертывания приложений. С помощью целого ряда редакторов, таких как редактор настраиваемых действий и редактор пользовательского интерфейса, можно настроить установщик Windows в соответствии с конкретными потребностями развертывания. Для создания базового файла установки используется Редактор файловой системы, чтобы указать набор развертываемых элементов.

Рис. 10 — Редактор файловой системы Документация по продукту Вызов справки возможен двумя способами: во-первых, нажатием клавиши F1 в интерфейсе IDE и, во-вторых, щелчком Документации Visual Studio в меню Справка. Документация справки отобразится в окне веб-браузера. Можно использовать локальную версию справки или открывать разделы справки на веб-узле MSDNOnline и других ресурсах Интернета.

Рис. 11 — Справка в окне браузера

1.4 Поддерживаемые технологии и языки программирования

В Visual Studio применяются различные технологии и языки программирования. Для наглядности они представлены ниже в виде таблиц (табл.1−2).

Таблица 1 — Поддерживаемые технологии

Таблица 2 — Типы языков программирования

1.5 Интерфейс и простейшее приложение в среде разработки Visual Studio

При создании приложения в Visual Studio сначала создаётся проект и решение. Чтобы создать приложение Windows Presentation Foundation (WPF) сначала нужно в строке меню выбрать Файл, Создать, Проект.

Рис. 12 — Строка меню в программной среде Visual Studio

Или использовать Панель быстрого запуска для того, чтобы открыть диалоговое окно «Создать проект».

Рис. 13 — Панель быстрого запуска в программной среде Visual Studio

Выбрать шаблон «Приложение WPF» (Visual Basic или Visual C#), а затем назвать проект HelloWPFApp.

Рис. 14 — Окно выбора типа создаваемого приложения в программной среде Visual Studio

Создаются и автоматически загружаются в «Обозреватель решений» проект и решение HelloWPFApp, содержащие основные файлы приложения WPF. В конструкторе WPF открываются файл MainWindow. xaml и MainWindow.xaml.cs (для выбранного языка Visual C#).

Рис. 15 — Список элементов создаваемого проекта После того как проект создан, можно начать его настраивать. Используя окно «Свойства», можно просматривать и изменять параметры для элементов проекта, элементов управления и других элементов приложения. С помощью «Конструктора проекта» или «Страниц свойств» можно просматривать и изменять параметры для проектов и решений.

Например, переименовать окно MainWindow в более информативное имя.

Для этого надов «Обозревателе решений» открыть окно «Свойства» для элемента MainWindow. xaml и изменить свойство «Имя файла» на Greetings.xaml.

Рис. 16 — Окно «Свойства» для элемента MainWindow. xaml

Создаваемое приложение WPF будет содержать три типа элементов управления: элемент управления TextBlock, два элемента управления RadioButton и элемент управления Button. Конструктор WPF отображает содержимое файла Greetings. xaml одновременно в представлении конструктора и в представлении XAML (в так называемом «комбинированном режиме»). Этот режим можно использовать для одновременного взаимодействия как с визуальными элементами, так и с разметкой файлов XAML, не переключаясь между вкладками в конструкторе. Чтобы начать создание пользовательского интерфейса для приложения, можно добавить элемент управления TextBlock в Greetings.xaml.

Для этого в «Панели элементов» необходимо найти элемент управления TextBlock и добавить его в центр области конструктора (рис. 8).

Рис. 17 — Элемент управления TextBlock в «Панели инструментов»

Рис. 18 — Окно «Greetings» с элементом управления TextBlock

Можно редактировать свойства данного элемента управления несколькими способами, например, напрямую в представлении XAML, в окне «Свойства» и, в некоторых случаях, с помощью команд контекстного меню. Для данного элемента управления TextBlock надо изменить отображаемый текст непосредственно в представлении XAML (значение атрибута Text="TextBlock" на Text="Select a messageoptionandthenchoose the Displaybutton.").

Далее нужно добавить в форму два элемента управления RadioButton и кнопку Button. В «Панели инструментов» находится элемент управления RadioButton (рис. 19), два экземпляра которого в дальнейшем добавляются в рабочую область конструктора.

Рис. 19 — Элемент управления RadioButton в «Панели инструментов»

Далее в окне «Свойства» левого и правого элементов управления RadioButton изменить свойство «Имя» соответственно на RadioButton1 и RadioButton2.

Затем добавить отображаемый текст для каждого элемента управления RadioButton посредством контекстного меню: в пункте «Изменить текст» ввести соответствующие значения «Hello» и «Goodbye» .

Последний элемент пользовательского интерфейса — это элемент управления Button (Кнопка) — добавляется аналогично RadioButton. В представлении XAML нужно изменить значение атрибута Content (Содержимое) c Content="Button" на Content="Display", а затем сохранить изменения.

Редактируемое окно проекта будет похоже на рис. 20.

Рис. 20 — Окончательный вид пользовательского интерфейса При выполнении этого приложения, после того как пользователь сначала выберет переключатель, а затем нажмёт кнопку Display, отобразится окно сообщения. Если выбран переключатель «Hello» будет отображено одно окно сообщения, а если выбран переключатель «Goodbye» — другое. Для создания этой функциональности вы добавите код для события Button_Click в файл Greetings.xaml.cs.

В области конструктора дважды щёлкните по кнопке Display.

Откроется файл Greetings.xaml.vb (или Greetings.xaml.cs) с курсором, помещённым вобработчик события Button_Click.

Для Visual C# введите следующий код:

if (RadioButton1.IsChecked == true)

{

MessageBox.Show («Hello.»);

}

else {

RadioButton2.IsChecked = true;

Message Box. Show («Goodbye.»);

Сохранить приложение.

2. Теоретическое обоснование автоматизированной оценки психофизиологического состояния человека

2.1 Возможности и особенности компьютеризированного тестирования человека

Наблюдение за эмоциональным напряжением и его оценка является одной из профилактических мер против снижения работоспособности человека. При этом в качестве информативного показателя изменения психофизиологического состояния (ПФС) человека используются вегетативные реакции на сенсорные или механические раздражители.

Проводится определение как физического, так и психического состояния человека, т. е. его здоровье оценивается в комплексе. Для этого используются тесты (опросники), различные приборы для измерения физиологических показателей (пульс, давление и т. п.) и снятие иных нормативных показателей (скорость реакции, зрение, слух и т. п.).

Важным звеном процесса психофизиологического анализа является тестирование и обработка результатов. Но для того чтобы обработать результаты, необходимо их получить, протестировав группу испытуемых, это можно сделать, например, при помощи бланкового тестирования, что ведет за собой довольно трудоемкий процесс сбора и анализа данных.

В последнее время все большее внимание заслуживает тестирование на персональных компьютерах. На сегодняшний день оно идет в основном по пути создания автоматизированных версий отдельных методик, которые, как правило, имеют стандартизированные вербальные и статические невербальные стимулы. На них испытуемый дает ответы «закрытого» типа, т. е. выбирает один из предложенных ответов. Переложение на компьютерную основу таких методик, ранее разработанных для ручного употребления и имеющих хорошо формализованную структуру, не представляет особой сложности. В данном случае компьютер фактически выполняет функцию обычного калькулятора с той разницей, что он обеспечивает автоматическое предъявление испытуемым тестовых заданий, выдает результаты в привычном для психодиагноста виде и ведет протокол эксперимента.

Однако уже здесь наблюдается положительный для практической психодиагностики эффект.

Во-первых, диагностические результаты будут получены сразу, что бывает крайне необходимо в таких областях, как, например, клиническое обследование или консультирование.

Во-вторых, эксперт освобождается от трудоемких рутинных операций и может сконцентрироваться на решении сугубо профессиональных задач (к рутинным операциям относятся инструктирование испытуемого, предъявление ему заданий, проверка правильности ответов, ведение протокола эксперимента и обработка результатов).

В-третьих, здесь решается проблема точности регистрации результатов и отсутствия ошибок их обработки, которые неизбежны при ручных методах расчета выходных показателей объемных тестов.

В-четвертых, оперативность обработки данных при компьютерном эксперименте позволяет проводить в сжатые сроки массовые психодиагностические обследования путем параллельного тестирования многих испытуемых. Как следствие перечисленных составляющих, компьютеризация психодиагностических методик оказывает положительное действие на повышение качества, снижение временных и материальных затрат психодиагностических экспериментов.

В-пятых, компьютеризация медицинских методик открывает широкие возможности для набора больших статистических данных, что позволяет осуществлять дальнейшие исследования в области психофизиологии и создавать новые, более эффективные методики определения состояния здоровья человека и его последующей коррекции.

2.2 Сравнительный анализ отечественных и зарубежных аналогов программных продуктов, осуществляющих психофизиологическое тестирование

Проведём сравнительный анализ существующих программных продуктов, аналогов разрабатываемого программного обеспечения.

Комплекс для психофизиологической диагностики «Универсальная психофизиологическая лаборатория».

Комплекс в профессиональном исполнении включает: компьютерную мышь (как вариант, датчики-«напальчники») со встроенными датчиками, фиксирующими три параметра: фотоплетизмограмму (т.е. периферический пульс, кровенаполнение сосудов), кожно-гальванический рефлекс (КГР) и электрокожное сопротивление (ЭКС); измерительный блок, который производит первичную фильтрацию психофизиологического сигнала; программное обеспечение.

Данный комплекс обладает возможностью регистрации сигналов физиологических сигналов КГР и ЭКС, что позволило реализовать в программном обеспечении ряд методик, основанных на измерении этих параметров человека: «детектор лжи», «релаксометр» и «зеркальный координограф». С его помощью также может быть осуществлено проведение обследований одновременно с записью сигналов ФПГ, КГР и ЭКС, т. е. испытуемому будут недоступны данные исследователя. В тестах-опросниках возможно построение «профиля личности» на основе изменений ритма сердца в процессе ответа на вопросы. Движения руки во время ответа на вопросы не будут помехой и не снизят точности сигнала, т.к. для записи сигнала использовать датчики-«напальчники» наряду с обычной компьютерной мышью.

Недостатками комплекса для психофизиологической диагностики «Универсальная психофизиологическая лаборатория» являются: отсутствие базы данных; невозможность одновременного тестирования нескольких человек; малые возможности развития.

Следующий рассматриваемый комплекс для психофизиологической диагностики называется «БиоМышь». Он отличается от обычной компьютерной мыши наличием встроенного инфракрасного датчика пульса, удобно расположенного под большим пальцем руки пользователя. В комплекте поставляется специализированное программное обеспечение, которое позволяет производить первичную обработку данных, передаваемых от сенсора, представлять их на экране монитора.

«БиоМышь» позволяет контролировать функциональное состояние человека: обеспечивается контроль за текущим состоянием здоровья пользователя компьютера.

Специализированное программное обеспечение позволяет производить первичную обработку данных, передаваемых от сенсора, представлять их на экране монитора в виде фотоплетизмограммы в реальном масштабе времени, выделять из неё ритм сердечных сокращений и анализировать вариабельность.

«БиоМышь» может использоваться для экспресс-оценки функционального состояния человека, т. е. возможностей организма по адаптации в условиях изменения среды обитания. Таким образом, комплекс предупреждает возможные изменения в состоянии здоровья.

Но рассматриваемый комплекс для психофизиологической диагностики имеет существенные недостатки: отсутствие базы данных; невозможность одновременного тестирования нескольких человек; малые возможности развития.

Диагностический комплекс Дианел предназначен для биорезонансной диагностики и психофизиологического компьютерного тестирования организма.

Аппарат комплектуется двумя программами: Дианел-Про (версия, расширенная под возможности аппарата), а также отдельную программу Дианел ИОН по диагностике и психофизиологического состояния — определения скорости адаптации, реакций возбуждения и релаксации, и т. д., что подходит для тестирования стрессоустойчивости персонала различных организаций.

К преимуществам комплекса Дианел относятся:

доступность программного обеспечения на 7 различных языках в настоящее время: русский, английский, немецкий, испанский, французский, румынский, португальский;

совместимость с современными компьютерами и операционными системами Windows;

выявление доклинической стадии заболевания;

функция психофизиологического тестирования и анализа состояния организма на основании кожно-гальванической реакции по двум каналам;

возможность отслеживания изменения в асимметрии работы полушарий мозга;

расширенные функции моделирования воздействия раздражающих факторов, выявление стрессовых состояний;

психологическое тестирование различной направленности с одновременной регистрацией физиологических параметров;

сертифицировано в России как медицинская техника, сертифицировано в Европе (CE).

Недостатками комплекса «Дианел» является следующее:

к работе на АПК «Дианел» не допускаются лица, не прошедшие специального обучения и не имеющие сертификата на право работы с данным оборудованием;

высокая стоимость;

комплекс не позволяет одновременно оценивать нескольких пациентов.

Комплекс «Здоровье-Экспресс» предназначен для скрининг-оценки уровня психофизиологического и соматического здоровья, резервов организма, параметров физического развития и выдаче индивидуальных рекомендаций по коррекции состояния и выбору образа жизни.

Комплекс предназначен для работы совместно с системой скрининга сердца «Кардиовизор» и расширяет ее возможности при проведении донозологического контроля.

Он рекомендован к применению в детских и взрослых Центрах Здоровья и полностью совместим с программным комплексом «Центр здоровья».

Комплекс изготавливается в двух исполнениях: «Здоровье-Экспресс-1» и «Здоровье-Экспресс-2».

Исполнение «Здоровье-Экспресс-1» состоит из программного обеспечения и комплекта компьютеризированных приборов (пульт психофизиологической диагностики, весы, ростомер, кистевой динамометр, калипер) для оценки уровня психофизиологического состояния и параметров физического развития. Комплекс в этом исполнении предназначен для установки на компьютер совместно с системой скрининга сердца «Кардиовизор».

В исполнении «Здоровье-Экспресс-2» комплекс дополнительно комплектуется кардиоусилителем, и обеспечивает регистрацию электрокардиограммы, анализ вариабельности сердечного ритма и оценку уровня здоровья.

Комплекс может дополнительно быть укомплектован другими приборами и оборудованием (например, измерителем артериального давления), расширяющими и дополняющими возможности комплекса.

Его основным достоинством является осуществление выдачи индивидуальных рекомендаций по коррекции состояния и выбору образа жизни.

Недостатками комплекса «Здоровье-Экспресс» является то, что: комплекс не является самостоятельным, работает лишь совместно с системой скринига сердца «Кардиовизор»; комплекс не позволяет одновременно оценивать нескольких пациентов.

Рассмотренные системы имеют существенные недостатки в практическом использовании. К их числу относятся отсутствие базы данных, рассчитанной на работу с большим количеством пользователей (свыше 10 000 человек), малые возможности развития, невозможность одновременной оценки нескольких человек, необходимость специального обучения для возможности работы с комплексом, высокая стоимость — от 200 000 до 300 000 руб. без учета стоимости адаптации для нужд ЧГУ. Последнее особенно существенно в связи с тем, что при большом обилии различных подходов до настоящего времени не существует единой методики или общепризнанных методов комплексной психофизической диагностики и коррекции, тем более в их взаимосвязи с объективными показателями функционирования организма.

Разрабатываемый программно-аппаратный комплекс диагностики психофизиологического состояния (ПФС) должен обладать единой базой данных обследуемых, открыт для внедрения новых методик обследования и подключения внешних устройств.

Использование данного комплекса позволит:

определять состояние здоровья человека,

в зависимости от результатов обследования равномерно распределить нагрузку для человека (образовательные учреждения),

если это необходимо, подобрать индивидуальную программу по коррекции здоровья,

собрать обширный статистический материал для дальнейших исследований в области здоровья, при помощи которого можно будет выявить новые корреляционные зависимости между образом жизни современного человека и его психофизиологическим состоянием.

2.3 Методики тестирования

Описанные ниже методики тестирования человека были предоставлены заказчиком, т. е. кафедрой теории и методики физической культуры и спорта.

Тест Кагана Методика применяется для диагностики когнитивного стиля импульсивность — рефлективность.

Данный когнитивный стиль, в соответствии с первоначальным предположением Дж. Кагана, характеризует индивидуальные различия в склонности принимать решения быстро либо медленно. Наиболее ярко это стилевое свойство проявляет себя в условиях неопределенности, когда требуется осуществить правильный выбор из некоторого множества альтернатив. Импульсивные испытуемые склонны быстро реагировать в ситуации множественного выбора, при этом гипотезы выдвигаются без анализа всех возможных альтернатив. Для рефлективных испытуемых характерен замедленный темп реагирования в подобной ситуации, гипотезы проверяются и многократно уточняются, решение принимается на основе тщательного предварительного анализа признаков альтернативных объектов.

Процедура проведения. Испытуемому предъявляется 2 тренировочных, затем 12 основных листов, на каждом из которых сверху находится изображение знакомого предмета (фигура-эталон), а внизу располагаются в два ряда 8 почти идентичных изображений этого же предмета, среди которых только одно полностью идентично фигуре-эталону. Испытуемый должен найти и указать изображение, полностью идентичное фигуре-эталону.

Инструкция: «Сейчас Вы увидите одну картинку и несколько похожих на нее. Вам необходимо найти на этом рисунке точно такую же картинку, как та, что вверху, и показать её. Для первоначальной тренировки Вам будут показаны две демонстрационные карточки. Далее задачи будут совсем не такие простые. Найдите как можно быстрее картинку, максимально похожую на эту вверху, и покажите ее сразу же».

Обработка и интерпретация представлена ниже в таблице 3.

Таблица 3 — Данные для обработки и интерпретации работы

Номера картинок считаются слева направо, сверху вниз.

Показатели импульсивности/рефлективности:

латентное время первого ответа (сумма);

общее количество ошибок.

Рефлективные индивидуумы находятся выше медианы времени ответа и ниже медианы количества ошибок, тогда как импульсивные индивидуумы — ниже медианы времени ответа и выше медианы количества ошибок.

В среднем примерно 2/3 выборки приходится на рефлективных и импульсивных испытуемых, 1/3 — на две особые категории испытуемых, получивших название «быстрых/точных» и «медленных/неточных».

Люди с импульсивным стилем быстро выдвигают гипотезы в ситуации альтернативного выбора, при этом они допускают много ошибочных решений. Для людей с рефлексивным стилем, напротив, характерен более замедленный темп принятия решения, соответственно они допускают мало ошибок в силу тщательного предварительного анализа гипотез (табл. 4).

Таблица 4 — Краткая характеристика когнитивных стилей

[Введите текст]

Рис. 21 — расположение когнитивных стилей относительно медианы ошибок (8 шт.) и медианы времени ответа (40 сек.)

Теппинг-тест Методика основана на определении динамики максимального темпа движения рук. Тест используется обычно в комплексе с другими, измеряющими характеристики личности и может быть полезен при профориентации и для психологического консультирования по совершенствованию индивидуального стиля деятельности. Тестирование производится индивидуально, занимает не более 2 мин.

Для проведения теппинг-теста требуется стандартный бланк, представляющий собой стандартный лист бумаги (А4, 210×297). На нем начерчен большой прямоугольник, приблизительно 200×280, разделенный на восьми расположенных по четыре в ряд равных прямоугольника. Также необходимы секундомер и карандаш.

Инструкция: «По сигналу экспериментатора Вы должны начать проставлять точки в каждом квадрате бланка. В течение 5 сек. необходимо поставить как можно больше точек. Переход с одного квадрата на другой осуществляется по команде экспериментатора, не прерывая работы и только по направлению часовой стрелки. Все время работайте в максимальном для себя темпе. Возьмите в правую (или левую руку) карандаш и поставьте его перед первым квадратом стандартного бланка».

Экспериментатор подает сигнал: «Начали», а затем через каждые 5 сек. дает команду: «Перейти на другой квадрат». По истечении 5 сек. работы в 8-м квадрате экспериментатор подает команду: «Стоп».

Обработка результатов включает следующие процедуры:

подсчитать количество точек в каждом квадрате;

построить график работоспособности, для чего отложить на оси абсцисс порядковые номера 5-секундных промежутков времени, а на оси ординат — количество точек соответствующем квадрате (рис.22).

Анализ результатов исходит из того, что сила нервных процессов является показателем работоспособности нервных клеток и нервной системы в целом. Сильная нервная система выдерживает большую по величине и длительности нагрузку, чем слабая.

Полученные в результате варианты динамики максимального темпа движения рук могут быть условно разделены на пять типов: выпуклый, ровный, нисходящий, промежуточный, вогнутый. Характеристики типов приведены ниже в таблице 5.

Таблица 5 — Типы нервной системы

Типы динамики максимального темпа движений представлены ниже.

Красная горизонтальная линия — линия, отмечающая уровень начального темпа работы в первые 5 сек.

Тест «Индивидуальная минута»

Проблема временной организации живых организмов находится в самом центре современной науки. Временную структуру отражает категория «ритм». Все параметры ритмов связаны с категорией времени, поэтому одним из показателей степени организации биологических ритмов служит показатель индивидуального восприятия времени. Его можно определить с помощью теста продолжительности индивидуальной минуты (ИМ).

Инструкция: «По сигналу Вы должны мысленно отмерить 60-секундный интервал времени и сказать „Стоп!“, когда посчитаете, что минута истекла».

Оценка времени длительности индивидуальной минуты измеряется с помощью секундомера.

Существуют люди, адекватно оценивающие этот временной интервал (около 35%), субъективно «ускоряющие» время (около 30%) и субъективно «замедляющие» время (около 35%). Субъективное ускорение течения времени свидетельствует об информационной перегрузке, напряжении адаптационных механизмов, повышении тревожности человека, чрезмерном эмоциональном напряжении, депрессивном состоянии. Удлинение индивидуальной минуты свидетельствует о преобладании тормозных процессов.

Тест «Зрительная реакция»

Зрительная сенсорная система играет огромную роль в осуществлении двигательных актов и способности воспринимать движение. Обучение движениям, совершенствование пространственной точности движений происходит также при участии зрительной сенсорной системы. Данный тест позволяет определить латентное время простой двигательной реакции и длительность проведения нервного возбуждения через синапсы. В связи с этим величина латентного времени рефлекса служит важным показателем функционального состояния нервных центров.

Простая зрительно-моторная реакция (ПЗМР) используется для исследования уровня активации центральной нервной системы, сложная зрительно-моторная реакция (СЗМР) — для исследования операторской работоспособности, стрессоустойчивости. При проведении тестов ПЗМР и СЗМР испытуемому на экране монитора предъявляются стимулы, в первом случае одного цвета, во втором — двух разных цветов. Если требуется реализовать методики для каждого глаза отдельно, используется специальный тубус. В тесте ПЗМР при появлении сигнала требуется как можно быстрее нажать на кнопку. СЗМР реализована в двух вариантах: реакция различения (кнопка нажимается только на стимулы одного цвета) и реакция выбора (каждому цвету соответствует своя кнопка).

Сигналы могут предъявляться на экране монитора через разные промежутки времени. Оцениваются концентрация и устойчивость внимания, с этой целью число предъявлений стимулом должно быть не менее 100.

Инструкция: «На экране монитора периодически будетпоявляется вспышка (красный круг), увидев которую нужно нажать на клавишу „пробел“».

2.4 Анализ процесса обработки информации и выбор структур данных ее хранения

Разрабатываемое программное обеспечение должно обеспечивать компьютеризацию существующих и способствовать накоплению статистических данных для создания новых, более эффективных медицинских методик по диагностике и коррекции здоровья людей. Информацию о человеке и результатах тестирования необходимо хранить в базе данных. Создаваемый программно-аппаратный комплекс должен быть рассчитан на различные методики диагностики и группы обследуемых.

В состав программного обеспечения будут входить три приложения: приложение для ввода новых организаций в базу данных, приложение, непосредственно осуществляющее тестирование, приложение для анализа результатов тестирования и общей статистики. Подобное разделение связано с ограничением доступа к информации: вводить новые организации (вузы, ссузы, школы), подразделения (институты/факультеты, параллели — для школ), отделы (группы, классы) может только исследователь, в роли которого может выступать преподаватель, начальник соответствующего отдела и т. п. Тестируемый не должен иметь возможности каким-либо образом менять данную информацию. Он будет заносить в базу данных лишь свои личные данные, которые, в свою очередь, не сможет изменять исследователь.

Описание методов и разработка основных алгоритмов решения задачи Алгоритм оценки психофизиологического состояния человека должен учитывать периодичность обследования, его первичность или повторность, возможность выбора определенного теста и проверку корректности его прохождения, выдачу информации о прохождении теста или необходимости его повторения.

Для определения здоровья обследуемого будут использоваться различные медицинские методики, выбор которых обусловлен требованиями заказчика.

В состав каждого теста должны входить:

инструкция к тесту,

сам тест,

системные диалоговые сообщения для пользователя, алгоритм обработки результатов тестирования.

Методика тестирования и оцениваемые показатели могут быть самыми различными. Для примера можно привести формализованную запись теппинг-теста.

Формализация теппинг-теста. При оценке типа нервной системы на выходе теста получается вектор количества нажатий за каждые 5 сек., состоящий из 8 элементов: .

Чтобы определить тип нервной системы, необходимо сначала найти максимальное и минимальное значения данного вектора чисел:

.

Также необходимо вычислить среднее количество точек за 1 5-секундный отрезок времени, т. е.

и допустимое его отклонение (для определения «ровного» типа):

.

Далее осуществляется перебор элементов вектора: если они все принадлежат диапазону, то человек относится к типу «ровный».

Если он не входит в указанный выше диапазон, тогда определяется принадлежность испытуемого к «промежуточному» типу. Для этого вычисляются следующие значения:

.

Если и все остальные элементы вектора меньше, то тип «промежуточный».

Если человек не относится ни к одному из вышеуказанных типов, то далее осуществляется проверка на принадлежность к «выпуклому» типу:. Если он не относится к выпуклому типу, но, а все остальные элементы меньше первых двух, то ему присваивается тип «нисходящий».