Profesyonel futbolcuların sakatlık iyileşiminin kızılötesi termografi ile takibi: Ön Çalışma

Öz

Kızılötesi termografi, kızılötesi sensör tarafından toplanan hedef yüzeyden yayılan ısıyı dijital bir görüntü olarak sıcaklığa çevirmek ve görüntülemek için kullanılan invazif olmayan bir yöntemdir. Kızılötesi termografi, özellikle tıbbi nedenlerle çok faydalı veriler içermektedir. Ancak yeni yeni araştırmacılar ve bilim adamları tarafından medikal alanda kabul görmeye başlamıştır. Spor hekimliğinde kullanımı hala sorgulanmakla birlikte, son araştırmalar kızılötesi termografinin kas problemlerini, yaralanmaları ve eklem problemlerini vb. incelemek için kullanılabileceğini kanıtlamaktadır. Futbol takımlarının başarısı için spor hekimliği, fizyoterapistler ve tıbbi görüntüleme hayati önem taşımaktadır. Bir sezonda futbol takımları, yaralanma oranının yüksek olması nedeniyle çok fazla maç kaybetmektedir. Bu nedenle, bir futbol takımı için bir sakatlığın önlenmesi, mevcut bir sakatlığı iyileştirmekten daha önemli hale gelmektedir. Bu nedenle fizyoterapistler, futbolcuların sakatlanmasını önlemek ve sakatlıkları izlemek için kreatin kinaz testleri, kas gücü ölçümleri, MRI vb. gibi birçok yöntem kullanmaktadırlar. Ancak bu yöntemler ya yeterince başarılı değildir ya da pahalı olmaktadır. Çalışmamızda, futbolcuların alt ekstremite kas problemlerini ortaya çıktığında ve bir gün dinlendikten sonra incelemek için bir görüntü işleme yazılımı geliştirdik. Bu yazılımla fizyoterapistlerin rehabilitasyon planını düzenlemelerine ve rehabilitasyonu ne zaman bitireceklerine karar vermelerine yardımcı olmayı amaçlamaktayız. Bu sayede fizyoterapistler, futbolcuların gereksiz yere yaralanmaması ve yaralanma riskinin daha düşük olması için futbolcuları dinlendirmeye karar verebilir veya tedavi uygulayabilir. Bununla birlikte futbol takımlarının başarısı artacaktır çünkü futbolcular aşırı antrenman veya gözden kaçan sakatlıklar nedeniyle maçları kaçırma problem minimize edilmiş olacaktır. Önerdiğimiz yöntemde ilk olarak, kızılötesi termografi ile sakatlıkları belgelenmiş 3 futbolcu gözlemlendi. Futbolcular 1 gün dinlendirildikten sonra tekrar gözlemlendi ve bulgular analiz edildi. Gerekli yazılım için termografik renk paleti, üst ve alt RGB renk değerlerini bulmak için kullanılmıştır. Bir sonraki adımda binary bir maske oluşturularak bu maske gri tonlamalı orijinal görüntü ile harmanlanmış ve kas sorunu olan alanlar renkli olarak görüntülenmiştir, böylece fizyoterapistler sorunları daha kolay tespit edip inceleyebilecek duruma gelmişlerdir. Sonuçlar bölümünde, sorunlu alanların insan gözünden daha iyi ya da daha hızlı bir şekilde tespit edildiği gösterilmiştir. Sunulan görüntü işleme algoritması yardımıyla kas problemlerinin başarıyla tespit edildiği ve dinlenme sonrası iyileşme sürecinin gözlemlendiği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Kızılötesi termografi
• Bilgisayarlı görü
• Görüntü işleme
• spor hekimliği
• sakatlık iyileşimi takibi

Tracking the injury recovery of professional football players with infrared thermography: Preliminary Study

Abstract

Infrared thermography is a non-invasive method of translating and viewing the radiating heat from the target surface collected by the infrared sensor into temperature as a digital image. Infrared thermography contains very useful data, especially for medical reasons. However, it has been accepted just recently. Although its usage is still questioned in sports medicine, recent studies claimed that infrared thermography can be used to examine muscle problems, injuries, and joint problems, etc. Sports medicine, physiotherapists, and medical imaging have vital importance for football teams and its’ success. During a season football teams lose a lot of matches because of the high rate of injury. That is why preventing an injury has more importance for a football team than healing an existing injury. In consequence physiotherapists use many methods to prevent football players from being injured and monitorise the injury such as creatine kinase tests, muscle strength measurements, MRI, etc. However, these methods are either not enough successful or expensive. In our study, we have developed an image processing software to examine lower extremities muscle problems of football players when they occur and after they rested a day. With this software, we aim to help physiotherapists to regulate rehabilitation plan and decide when to end the rehabilitation. Thanks to this, physiotherapists can decide to rest the football players or start treatment so that they will not get injured unnecessarily and will have a lower risk of injury. Thorough this the success of the football teams will increase because the football players will not miss matches because of the extreme training or overlooked injuries. In our proposed method, with infrared thermography, 3 football players with documented injuries were observed. They have studied again after the football players rested for 1 day and the findings were analyzed. For that the thermographic color palette’s RGB values are calculated in such a way that the upper and lower color values are discovered. In the next step, a binary mask is created, and this mask is blended with the grayscale original image, and the areas with muscle problems are displayed colored so that the physiotherapists can detect and examine problems easier. In the results part, it is shown that the areas are detected better than the human eye. It is concluded that with the help of the image processing algorithm muscle problems are detected successfully and the healing process after the resting is observed.

Keywords

• Infrared thermography
• computer vision
• image processing
• sports medicine
• injury recovery tracking

References

1. Edwards, S. D., & McNamee, M. (2006). Why sports medicine is not medicine. Health Care Analysis, 14(2), 103-109.
2. Ring, E. F. J., Ammer, K., Jung, A., Murawski, P., Wiecek, B., Zuber, J., ... & Jones, B. F. (2004, September). Standardization of infrared imaging. In The 26th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (Vol. 1, pp. 1183-1185). IEEE.
3. Ammer, K. (2008). The Glamorgan Protocol for recording and evaluation of thermal images of the human body. Thermol Int, 18(4), 125-44.
4. Tkáčová, M., Hudák, R., Živčák, J., & Sidun, J. (2011, June). Thermographic atlas of the human body. In 2011 15th IEEE International Conference on Intelligent Engineering Systems (pp. 427-429). IEEE.
5. Hadžić, V., Širok, B., Malneršič, A., & Čoh, M. (2019). Can infrared thermography be used to monitor fatigue during exercise? A case study. Journal of sport and health science, 8(1), 89-92.
6. Costello, J., Selfe, J., Donnelly, A. E., Karki, A. I., & Stewart, I. B. (2013). Use of thermal imaging in sports medicine research: a short report: short article. International SportMed Journal, 14(2), 94-98.
7. Marsh JLT Specialty. (2019). Football Injury Index. https://www.kinesport.info/attachment/1665451/#:~:text=On%20average%2C %20EPL%20clubs%20suffered,season%20%E2%80%94%20around%20one%20per%20game%20.&text=Between%20them%2 C%20Arsenal%2C%20Chelsea%2C,for%2054%25 %20of%20injury%20costs%20.
8. Ali, N. M., Rashid, N. K. A. M., & Mustafah, Y. M. (2013). Performance comparison between RGB and HSV color segmentations for road signs detection. Applied Mechanics and Materials, 393(1), 550-555.