Termografia

Bartosz Śliski1,  Piotr Wroński1, Paweł Kula2, Jacek Doskocz2,

  1 Dolnośląski Akcelerator Technologii i Innowacji Sp. z o.o., 51-113 Wrocław, ul Obornicka 23/8
2 Klaster B+R&I, ul. Piłsudzkiego 74, 50-020 Wrocław


Abstrakt

W artykule omówiono temperaturę ciała ludzkiego i mechanizmy odpowiedzialne za termoregulację  w organizmie człowieka. Omówiono metodę termowizyjną oraz jej zastosowanie w sporcie i rehabilitacji na przykładzie doniesień literaturowych. Zwrócono uwagę na przystępność sprzętu do termografii, dzięki czemu może być on wykorzystywany powszechnie do osobistego użytku. Celem pracy było wykazanie możliwości wykorzystania kamery termowizyjnej podłączonej do smartfonu do bezpośredniej oceny efektywności wykonywanego treningu i skuteczności prowadzonej rehabilitacji. Podjęte badania dotyczyły analizy zmian rozkładu temperatury w bicepsach podczas treningu i rehabilitacji. Pomiaru temperatury w bicepsach dokonano przed i po wykonaniu ćwiczeń na siłowni, przed i po wykonanym masażu przez osobę przeprowadzającą rehabilitację bez zaangażowania osoby poddanej zabiegowi. Odnotowano zmianę temperatury między mięśniami przed wykonywaniem ćwiczeń na siłowni i po ćwiczeniach, oraz niewielki wzrost temperatury mięśni po masażu. Badania wykazały, że metodę termowizji można stosować do zobrazowania efektu wysiłku, stopnia zaangażowania mięśni i stawów treningu w postaci lokalnych zmian temperatury mięśni zaangażowanych w ćwiczenia oraz podczas rehabilitacji (masażu). Metoda termowizji jest przydatna do monitorowania rehabilitacji w dłuższym cyklu, a w przypadku treningu do oceny jego efektywności.

Słowa kluczowe: termografia, rehabilitacja, sport, kamery termowizyjne, termoregulacja organizmu, spalanie w tkankach

 

 Pełna treść Artykułu wraz z poprawnym formatowaniem dostępna jest w wersji PDF czasopisma - dostęp dla osób zalogowanych

 Wstęp


Analiza odczynów pojawiających się po zabiegach fizjoterapeutycznych może odbywać się poprzez różne czynniki. Jednym z nich jest pomiar temperatury. Podczas rehabilitacji czy uprawiana sportu dochodzi do zmian temperatury części ciała poddanych danemu zabiegowi czy biorących udział w różnych formach ruchu podczas treningu. W przypadku rehabilitacji zmiany temperatury mogą świadczyć o poprawności i skuteczności wykonywanych zabiegów. Przy uprawianiu sportu mogą wskazywać na efektywność treningu, sygnalizować o przeciążeniu mięśni, możliwości wystąpienia kontuzji w danej części ciała. Dzięki nim można planować odpowiedni trening, długość i częstotliwość przeprowadzanej rehabilitacji oraz dobierać odpowiednie parametry dla zastosowanej metody fizykoterapii. Najskuteczniejszą i najczęściej stosowaną metodą do oceny zmian temperatury ciała jest termowizja.
Na przełomie lat 80. i 90. do termografii odnoszono się nieprzychylnie ze względu na jej masowe zastosowanie, bez ograniczeń i zastosowania odpowiedniej techniki. Do zmiany nastawienia szczególnie środowisk naukowych przyczyniło się opracowanie standardów pomiarowych w termografii medycznej, unowocześnienie kamer termowizyjnych (wyposażenie w detektory nowej generacji wysokiej rozdzielczości i czułości termicznej) służących do prowadzenia pomiarów, rozwój technologii komputerowych oraz systemów cyfrowego przetwarzania obrazów.

Rys. 1  Kamera termowizyjna T420 bx


Metoda termowizji

Termografia, inaczej termowizja, jest metodą zdalnej i bezdotykowej oceny rozkładu temperatury powierzchniowej ciała. Pozwala ona na wizualizację niewidzialnego dla oka ludzkiego promieniowania podczerwonego emitowanego przez ciała fizyczne w przedziale temperatur spotykanych w warunkach codziennych, bez konieczności oświetlania ich zewnętrznym źródłem światła oraz na dokładny pomiar temperatury tych obiektów.

Termografia umożliwia pomiar energii cieplnej wypromieniowanej z powierzchni skóry. Aparatura rejestruje jej natężenie oraz przetwarza na obraz widzialny w postaci kolorowych termogramów. Termografia wykorzystywana jest między innymi do celów naukowych, medycznych, policyjnych, wojskowych, przy diagnostyce urządzeń mechanicznych, obwodów elektrycznych i termoizolacji budynków, w fizykoterpaii czy sporcie.

Bardzo istotne jest, aby podczas prowadzenia badań termowizyjnych, uwzględnić wszystkie czynniki, mogące mieć wpływ na rozkład temperatury powierzchniowej. Należy też zredukować do minimum wpływ wszystkich bodźców zakłócających pomiary oraz przestrzegać zasad prawidłowego prowadzenia eksperymentu. W tym zakresie bardzo ważne jest przygotowanie pomieszczenia, dobór odpowiedniego sprzętu pomiarowego, przygotowanie pacjentów do zabiegu.




Zastosowanie termografii w medycynie, sporcie i rehabilitacji


Zastosowanie termografii:

 

  • do celów diagnostycznych i poznawczych w medycynie oraz w inżynierii biomedycznej,
  • do oceny skuteczności treningu, wskazania miejsc przeciążenia mięśni i możliwości wystąpienia kontuzji w sporcie,
  • do oceny skuteczności, doboru parametrów i czasu  prowadzonej fizykoterapii.

 

Lokalne i globalne zmiany temperatury w ciele ludzkim stanowią źródło informacji o zachodzących w nim fizjologicznych oraz patologicznych procesach. Metody termowizyjne pozwalają na określenie zmian temperatury, co do wartości, jak i rozkładu przestrzennego w ujęciu statycznym i dynamicznym.



Rys. 2  Rozkład zmian temperatury ciała w ciele ludzkim (obraz z kamery termowizyjnej)

 


Zalety stosowania termografii:

  • nieinwazyjność i brak skutków ubocznych dla pacjenta, dzięki czemu możliwe jest wielokrotne prowadzenie pomiarów bez szkody dla badanego,
  • możliwość zarówno jednorazowej oceny skuteczności prowadzonych zabiegów oraz śledzenia i oceny zabiegów seryjnych. 
  • możliwość archiwizacji danych za pomocą termogramów, co pozwala na ocenę skuteczności leczenia i postępu choroby

Urządzeniami wykorzystywanymi w termografii są kamery termowizyjne. Do ich rozpowszechnienia przyczyniło się:

  • ich unowocześnienie poprzez wyposażenie w detektory nowej generacji o wysokiej rozdzielczości i czułości termicznej,
  • rozwój technologii komputerowych oraz systemów cyfrowego przetwarzania obrazów,
  • spadek ceny,
  • uproszczenie obsługi (opracowanie detektorów niewymagających ich chłodzenia oraz możliwość podłączenia do powszechnie stosowanych urządzeń).



Cel pracy i metodyka

Obecnie dostępne na rynku są kamery termowizyjne stanowiące akcesoria do smartfonów ze złączem micro-USB lub lightning. Pozwalają one na rejestrowanie obrazów niewidzialnych gołym okiem w podczerwieni oraz na wizualizację rozkładu zmian temperatury dla danego obiektu na żywo na ekranie smartfonu. Urządzenia te stały się zatem powszechnie dostępne i możliwe do stosowania nie tylko w laboratoriach naukowych, centrach medycznych, ale także dla osobistego użytku.

 

 

Rys. 3.


Celem pracy było wykazanie możliwości wykorzystania kamery termowizyjnej podłączonej do smartfona do bezpośredniej oceny efektywności wykonywanego treningu i skuteczności prowadzonej rehabilitacji, czego odzwierciedleniem miały być zdjęcia zmian temperatury na ekranie smartfona. Podjęte badania dotyczyły zmian rozkładu temperatury w bicepsach podczas treningu i rehabilitacji.
Pomiaru temperatury w bicepsach dokonano przed i po wykonaniu ćwiczeń na siłowni oraz przed i po wykonanym masażu  przez osobę przeprowadzającą rehabilitację bez zaangażowania osoby poddanej zabiegowi.


Wyniki i wnioski

Zauważono zmianę temperatury między mięśniami przed wykonywaniem ćwiczeń na siłowni a po ćwiczeniach, co świadczy o lepszym ukrwieniu wykorzystywanych partii mięśni do ćwiczeń. Odnotowano niewielki wzrost temperatury mięśni po masażu, z uwagi na polepszenie ukrwienia.
Badania wykazały, że metodę termowizji można stosować do zobrazowania efektu wysiłku, stopnia zaangażowania mięśni i stawów podczas  treningu w postaci lokalnych zmian temperatury mięśni zaangażowanych w ćwiczenia oraz w czasie rehabilitacji (masażu). Przy czym podczas masażu odnotowuje się zmiany temperatury w niewielkim stopniu. Można się zatem zastanowić nad dłuższym czasem jednostkowego masażu lub dłuższym cyklem zabiegów. Metoda termowizji będzie przydatna do monitorowania rehabilitacji w dłuższym cyklu, a w przypadku treningu do oceny jego efektywności.

Literatura

1. J. Bauer, E. Dereń: Standaryzacja badań termograficznych w medycynie i fizykoterapii. Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna, vol. 20. nr 1, 2014, s. 11-20.

2. M. Soroko: Termowizja w sporcie – kontrola kontuzji siatkarzy. Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna, vol.16, nr1, 2010, s.46-47.

3 I. Hołowacz,  M. Jałówko: Termowizyjna ocena zmian temperatury w tkance podczas termoterapii laserowej, 2013.

4. M. Łukowicz, A. Zając,  P. Zalewski,  M. Weber-Zimmermann,  K. Ciechanowska: Badania termowizyjne skóry w zabiegu      sonoterapii przy zastosowaniu soczewki skupiającej falę ultradźwiękową  Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna, Vol. 13, nr 3, 2007, s. 218-220.

5. H. Adamczyk-Bujniewicz, J. Kubacki: Miejscowe i odległe zmiany termiczne jako odpowiedź na zabieg masażu. Balneologia Polska, 3, 2006, s. 170-175.

 

Pełna treść Artykułu wraz z poprawnym formatowaniem dostępna jest w wersji PDF czasopisma - dostęp dla osób zalogowanych

 

Komentarze   

0 #1 magik 2017-02-07 07:35
witam, bardzo ciekawa strona, polecił mi ją Sz. P. Andrzej, pozdrawiam wszystkich bardzo ciepło, żegnam :-x :cry:
Cytować

Dodaj komentarz