Мониторинг основных функций спортсмена

Федеральное агентство США по лекарствам и продовольствию (FDA) и Федеральное агентство по передовым оборонным проектам (DARPA) совместно разрабатывают нанотехнологии, которые позволят осуществлять мониторинг основных функций спортсмена в режиме реального времени. Предложенный ими прибор представляет собой небольшую коробочку, которая умещается на ладони. Устройство оценивает показатели биомаркеров – белковых субстратов, которые отражают функциональное состояние организма на молекулярном уровне.

Спортивным медикам известны ситуации, когда спортсмены, находящиеся в группе риска, могут до последнего находиться в прекрасном физическом состоянии, не вызывающем подозрений во время рутинных медицинских обследований. Тестов, доступных сегодня, недостаточно, чтобы определить индивидуальный риск внезапной смерти, а генетические тесты еще находятся в стадии разработки. Например, одной из причин генетической причины внезапной смерти может быть неисправность ионных каналов в сердце. Это жизненно важные клеточные структуры, через которые кальций, калий или магний поступают или выводятся в ходе нормальной работы сердца. Но если есть хоть малейшая неисправность в этом механизме, вероятность приступа велика.

Инновационные устройства для непрерывного мониторинга биомаркеров могут помочь выявить ранние признаки заболеваний, таких как диабет, сердечно-сосудистые заболевания, и грипп - задолго до появления симптомов. Они могли бы также пролить свет на достижение пика спортивной формы или, наоборот, чрезмерной перетренированности спортсменов. Руководитель программы Дэниель Ваттендорф (Daniel J. Wattendorf) считает, что в ближайшем будущем уже можно будет говорить о вживлении сенсоров в организм спортсмена. Это позволит проводить мониторинг в реальном времени. В настоящее время такого рода датчики способны анализировать только уровень глюкозы в крови, но уже достигнут такой уровень точности, что для диагностики расстройств достаточно одной молекулы анализируемого вещества.

http://www.fiercebiomarkers.com/story/fda-darpa-partner-sensors-continuously-monitor-biomarkers/2011-04-12

Использование новых протоколов передачи данных

В спорте широко используются устройство для мониторинга физиологических функций спортсменов. Однако не все параметры могут быть зарегистрированы и проанализированы в режиме реального времени. Например, до недавнего времени не удавалось создать миниатюрную систему для методики пульсовой оксиметрии. Эта методика позволяет оценить степень оксигенации артериальной крови, однако практическое использование этой методики в спорте сдерживалось сложностью аппаратного обеспечения и его высокой стоимостью. Но вот недавно канадская компания ANT, которая размещается в г. Кохрейн (Cochrane), провинция Альберта (Alberta), разработала новое устройство ANT+.

Используя ANT+, можно одновременно подключиться к датчику оксигенации, шагомеру, пульсомеру и другим датчикам, осуществляющим мониторинг здоровья спортсмена. Устройство беспроводной передачи данных ANT+ задействует технологии, требующими крайне мало энергии, что прекрасно подходит для анализаторов здоровья и фитнес-мониторов, предоставляя все преимущества цифровой беспроводной связи с более низкими энергопотреблением, по сравнению с другими протоколами беспроводного соединения.

При переносе данных на персональный компьютер имеется возможности скрыть данные от посторонних глаз. Эта функция – первая в своем роде – обеспечивает «приватность» результатов измерений, и прекрасно подходит для тех, кто не хочет афишировать показатели своего здоровья, что делает данную методику оптимальным выбором. Об успехе компании можно судить по тому факту, что две трети велосипедистов, участвующих в «Тур де Франс», использовали сенсоры ANT+. Модель Forerunner 110 предлагает самый простой способ контроля над тренировками. Устройство включает GPS-приемник, поэтому легко можно определить пройденную дистанцию и скорость движения.

Данные каждого забега хранятся в памяти устройства, чтобы позволяет просмотреть результаты за прошлую неделю или прошлый месяц. В данной аппаратуре используется технология HotFix™ для прогнозирования местоположения спутников, благодаря которой обеспечивается быстрый поиск спутников. Высокочувствительный GPS-приемник гарантирует надежный прием спутникового сигнала даже около высоких зданий или под плотными кронами деревьев.

Среди других областей применения данной технологии можно выделить:
•    Наблюдение за частотой сердечных сокращений.
•    Отслеживание скорости и расстояния.
•    Компьютеры для велосипедов.
•    Системы связи с низкой скоростью передачи данных.
•    Устройства для наблюдения за здоровьем и самочувствием.
•    Радиочастотная идентификация.
•    LBS-сервисы
•    Беспроводное автоматическое снятие показаний приборов.
Ученые из компании ANT обещают, что в скором времени любой смартфон сможет «общаться» со множеством разнообразных устройств. Например, можно будет в реальном времени получать на свой телефон данные с ANT+ сенсора велосипеда. Разрабатываются и другие сервисы: например, при достижении критического уровня содержания сахара в крови на смартфоне автоматически будет срабатывать сигнал оповещения [ 6 ].

http://www.thisisant.com/company

Использование биосенсоров в спорте

Широкое распространение в последние годы получили биосенсоры, которые могут передавать спортивным врачам информацию о состоянии спортсмена в режиме реального времени. Биосенсор - электронное устройство, основная функция которого регистрация физиологических процессов. Принцип работы заключается в использовании биологического материала для регистрации концентрации химических веществ. Примерами могут являться антитело, клетка или фермент. С помощью биосенсора удобно выполнять замеры в случае ферментов или антител, так как последние специфичны и имеют возможность различать в смеси сложного состава отдельные молекулы.

В результате реакции между биологическим материалом и субстратом происходят изменения, которые с помощью подходящего преобразователя превращаются в электрический сигнал. Это делается для того, чтобы улавливать изменение и отвечать на него, как это делают органы чувств животных. (Например, палочки и колбочки в сетчатке глаза являются преобразователями. В ответ на действие света они образуют нервный импульс, который имеет электрическую природу.) Для того чтобы электрический сигнал биосенсора можно было считать в той или иной форме, например на цифровом табло, применяется усилитель сигнала. Биосенсор дает возможность улавливать различные типы изменений, такие как высвобождение тепла, свет, изменения рН или массы, поток электронов или образование новых химических веществ. Примером биосенсора, который широко используется, является прибор для определения содержания глюкозы в крови. Биосенсор содержит фермент глюкозооксидазу в иммобилизованной форме. Фермент окисляет глюкозу в крови; при этом высвобождаются электроны, образующие электрический ток, который пропорционален количеству глюкозы, присутствующей в крови. Биосенсор очень чувствителен; он позволяет измерять концентрацию глюкозы в одной капле крови и выдает результат через 20 с.

Уже существуют примеры интегрирования в одежду физических сенсоров для мониторинга давления и пульса, однако созданию интегрированных в одежду биохимических сенсоров уделялось куда меньшее внимание. Недавно удалось разработать метод нанесения биосенсоров непосредственно на одежду. Для получения сенсоров исследователи использовали трафаретную печать системы углеродных электродов на нижнем белье. Такое расположение биосенсоров обеспечивает их непосредственный контакт с кожей и позволяет отслеживать концентрацию пероксида водорода и целого ряда биохимических показателей.

Напряжение, которое возникает при повседневной носке белья – растяжение или перекручивание ткани белья не приводит к снижению производительности сенсоров. Специалисты полагают, что такая долговечность сенсоров позволит им найти применение во многих областях. В настоящее время существует огромное количество электрохимических сенсоров, способных относительно недорого определять самые различные соединения с высокой точностью.

Программное обеспечение для интегрированной системы делает возможным постоянный информационный обмен между центром и отдаленными регионами страны. Информация из всех общеобразовательных школ, спортивных учреждений и организаций стекается в единую информационную базу, которая доступна всем участникам проекта. Таким образом, специалисты могут получать информацию о каждом спортсмене (вне зависимости от степени удаленности места его проживания), могут просматривать данные о его физическом и психическом здоровье, уровне спортивной подготовки и прогнозе специалистов относительно его спортивной карьеры.

http://venturebeat.com/2011/09/23/moneyball-bio-sensors-sports/

Системы регистрации для спорта

Недавно в Англии была принята и уже успешно развивается программа SESAME - SEnsing in Sport And Managed Exercise, что можно перевести как «Системы регистрации для спорта и контролируемых физических упражнений». Создан консорциум научных и медицинских центров, в который вошли Компьютерная лаборатория Кембриджского университета  (University of Cambridge’s Computer Laboratory), Отдел компьютерных наук (UCL Computer Science Department), Отдел спортивной науки (UWIC Sports Sciences Department) и ряд других учреждений. Финансирование проекта осуществляется через Совет инженерных и физических наук (Engineering and Physical Sciences Research Council).

Этот амбициозный проект ставит своей целью создание интегрированной системы мониторинга спортсмена.  Такая интерактивная информационная система для мониторинга и управления физической тренированностью спортсмена должна обеспечивать высокую точность диагностики физического состояния. Одновременно обеспечивается накопление индивидуальных данных, графическое представление динамики параметров физического состояния, удобный и наглядный интерфейс. Система включает также целый ряд функций для помощи тренерам и методистам с целью эффективного проведения тренировок, в том числе в удаленном режиме с использованием интернет и мобильных сервисов.

www.sesame.ucl.ac.uk/

Новый способ лечения суставов у спортсменов

Фото: jonts jomo.com

Исследователи из Техниона и Еврейского университета в Иерусалиме (Technion and Hebrew University of Jerusalem) разработали новый метод лечения остеоартрита (заболевания сустава, вызванного дегенерацией хрящей). Согласно этому методу, позволяющему избежать операций, в тазобедренный сустав посредством инъекции вводятся наночастицы фосфолипидов. "Толщина хряща составляет около 2 миллиметров, – говорит, один из авторов метода, – он является разделительной тканью, позволяющей сделать минимальным трение костей при движении". Когда хрящ приходит в негодность, это вызывает не только сильные боли, но и ограничивает движения.

До настоящего времени наиболее современным способом решения проблемы остеоартрита была замена сустава, производимая в ходе хирургической операции. Однако инъекции нано-фосфолипидов позволяют значительно уменьшить опасность износа хряща. Новая, стабилизированная лекарственная форма представляет собой эмульсию фосфолипидных наночастиц с размером до 50 нм, стабилизированных глицирризиновой кислотой.

На моделях адъювантного артрита у крыс показана более высокая терапевтическая эффективность такого препарата по сравнению с другими ингибиторами воспаления, проявляющаяся как в снижении отека конечности, так и торможении вторичной воспалительной реакции. Обсуждается повышение активности разработанного препарата за счет присутствия в нем глицирризиновой кислоты, обладающей противовоспалительными и иммуномодулирующими свойствами. По данным первых экспериментов, темпы износа хряща в результате воздействия этого вещества сокращаются на 40%.

http://www.jbc.org/content/275/31/23615.short

Черная смородина снимает боль от физических нагрузок

Фото: blackcurrant juice thehealthage.com

Сок черной смородины способен снимать боль в мышцах,  которая может возникнуть по окончании интенсивной тренировки, выяснил доктор Роджер Хёрст (Roger Hurst)  из Новозеландского института исследований растений и пищи (New Zealand Institute for Plant and Food Research). Исследование проводилось на десяти нетренированных, здоровых добровольцах разного возраста, которые ежедневно на протяжении трех недель до и после занятий спортом принимали по таблетке черносмородинового экстракта.

Результаты эксперимента показали, что регулярное потребление ягодного экстракта снижало признаки окислительного стресса, возникающего после упражнений. Ученые полагают, что защиту организму "предоставляют" флавоноиды-антоцианы, известные антиоксидантными свойствами и придающие смородине пурпурный цвет. Черная смородина веками используется в народной медицине для лечения артритов, подагры, легочных и почечных заболеваний, а также снятия стрессов и регуляции давления. Это одна из ведущих ягодных культур, выращиваемых в странах умеренного климата. Многолетние сорта черной смородины различаются по форме, размерам, окраске и времени созревания плодов, их вкусу и химическому составу.

Плоды содержат 11 % отличных, хорошо усваиваемых Сахаров, более 4 % органических кислот, много пектиновых веществ. В смородине большое количество калия, кальция, железа, (мало натрия), а также бария, бора, йода, меди, марганца, цинка; до 400 мг%  аскорбиновой кислоты; есть витамины В\9 В2, В1, В6, В9, Е, Н, РР и каротин. Целебны и листья смородины, содержащие и витамины, и фитонциды, и эфирные масла, и фенольные соединения, и многое-многое другое. В этом смысле не многие растения рискнут встать рядом со смородиной. Ведь в ней витаминов в 3—4 раза больше, чем в лимоне или клубнике, и в 10—15 раз больше, чем в яблоках.

50—60 ягод смородины достаточно, чтобы удовлетворить суточную потребность человеческого организма в витамине С. Для витамина С в черной смородине характерно то, что у него сравнительно высокая стабильность. Многие продукты, приготовленные из смородины, сохраняют высокое содержание витамина С и после длительного хранения. Витамин С содержится не только в ягодах, но и в большом количестве в почках, листьях и цветках растения. Есть в них вещество с Р-активностыо, а также таниновые и эфирные. Особенно. богаты витамином С почки, которые можно использовать зимой при ограниченном получении организмом витаминов. Низкое содержание белков, целлюлозы, жиров, натрия, богатство витаминов, минеральных солей (прежде всего, калиевых), Сахаров и плодовых кислот придает черной смородине очень ценные вкусовые, питательные и лечебные свойства.

http://www.thehealthage.com/blackcurrant-juice-prevent-aches-pains-exercise/0904/

Анализ травм юных хоккеистов

Фото: hockey brockporthockey.blogspot.com

Коллектив исследователей из Университета Баффало, США (Universityat Buffalo, Buffalo, New York, USA) опубликовал на сайте Британского журнала спортивной медицины (British Journal of Sports Medicine) результаты нового исследования - самого крупномасштабного на сегодняшний день. Изучались травмы хоккеистов-юниоров, причем оказалось, что 66% всех травм происходит по причине случайного столкновения с ограждением или воротными стойками, с игроками по команде или при ударе шайбой. Только 34% травм происходят в результате силовых приемов. Более того, случайные травмы зачастую гораздо серьезнее, чем повреждения в результате силовых приемов.

Эти результаты для многих оказались неожиданными, включая самих исследователей.  «Силовой прием воспринимается как вид насилия, на который часто закрывают глаза в хоккее», говорит доктор наук Барри Виллер, профессор психиатрии и реабилитации из Университета Буффало и главный автор данного исследования. «Тем не менее, в данном исследовании мы увидели, что львиная доля повреждений происходила отнюдь не в результате силовых приемов. Более того, силовые приемы не приводили к увеличению количества преднамеренных травм».

Базой исследования стала хоккейная программа среди юниоров в Берлингтоне, Онтарио. Исследователи провели сравнительный анализ травматизма по трем уровням соревнования: «товарищеские встречи», когда силовые приемы запрещены, «выборочные», в которых силовые приемы разрешены для игроков с 11 лет, и «представительские» для наиболее опытных игроков, в которых силовые приемы разрешены во всех категориях с девятилетнего возраста. Они также изучали процент травматизма относительно увеличения уровня соревнования и возраста игроков, и как уровень травматизма варьировался между соревнованиями и тренировками. В течение 5 лет были получены данные по 3000 мальчикам в возрасте от 4 до 18 лет. Учитывались только те травмы, которые выбивали хоккеиста из строя как минимум на 24 часа.

Анализ данных показал, что случайные травмы происходили в три раза чаще, чем повреждения в результате силовых приемов в «домашних матчах» - 92 против 30. Виллер говорит, что травмы на этом уровне соревнования чаще всего происходят, когда игрок смотрит на шайбу, т.е. играет с опущенной головой, а не прямо перед собой, что тренеры пытаются контролировать на всех уровнях игры. На «выборочном» уровне – меньше всего травм (28), большая часть которых были намеренными, так как игроки впервые имели право применять силовые приемы. В высшей лиге, тем не менее, 59 из 96 травм были случайными, но и количество намеренных травм (39) было самым большим, так как это более высокий уровень соревнования.

Как и предполагали исследователи, с увеличением уровня соревнования и возраста игроков, увеличивалось количество повреждений. «Травмы по время игры происходили чаще среди опытных игроков в «представительских» командах», говорит Виллер. Уровень травматизма во время тренировки был ниже во всех возрастных группах и категориях. Однако, Виллер отмечает, что данное исследование так и не ответило на два главных вопроса: с какого возраста игрокам следует разрешать силовые приемы, и стоит ли их разрешать вообще? «Тем не менее, исследование все-таки показало, что, несмотря на разрешение использовать силовые приемы, случайный контакт с бортом, льдом и игроками по команде является причиной серьезных повреждений в хоккее среди юниоров. Чтобы их избежать, хоккейные тренеры должны учить игроков держать голову прямо, а не смотреть на шайбу, низко опустив голову».

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20484317