A mobile solution to ankle range of motion (ROM) measurement using image processing techniques

Abstract

Literatüre göre ayak ağrısı olan ve olmayan kişilerin tahmini sayısı yüzde 17 ile yüzde 30 arasında değişmektedir. Bu verilere bakıldığında toplumda ayak ağrısı çeken çok büyük bir nüfusun olduğu rahatlıkla söylenebilir. Bu nedenle, yüksek proliferasyonu nedeniyle, ayak ağrısı birçokları için yaşam kalitesini azaltan önemli bir faktör olarak kabul edilir. Yukarıdakiler göz önünde bulundurularak, bu tez, ayak ağrısı nedeniyle veya kırsal bir bölgede yaşadıkları için hareket kabiliyeti kısıtlı kişilerin mevcut ayak durumlarını sunmalarına ve bir doktor ve/veya fizyoterapist danışmanlığına başvurmalarına yardımcı olacak bir prototip sistem önermektedir. Buna göre geliştirilen sistem, kullanıcıların kayıt/giriş yapabilmeleri, sağlık geçmişlerini ekleyebilmeleri ve ayaklarının son durumunu düzenli olarak yükleyebilmeleri için mobil bir e-sağlık uygulaması olarak tasarlanmıştır. Ayrıca geliştirilen sistem, kullanıcıların ayaklarını öne ve arkaya doğru bükerken (dorsifleksiyon ve plantarfleksiyon) ayak bileklerinin videolarını çekmelerine ve hareket açıklığını otomatik olarak hesaplayabilmeleri için sisteme yüklemelerine olanak tanıyor. Sonuç olarak, prototip 8 sağlıklı ve genç katılımcı tarafından değerlendirilir. Aynı katılımcıların ölçümleri de fizyoterapist tarafından gonyometre ile yapılmaktadır. Bu iki 16-verilik veri seti, önce sınıf içi korelasyonlarına bakılarak değerlendirilir. Aralarında istatistiksel olarak anlamlı bir ilişki olmamasına rağmen, bu iki veri seti Bland & Altman grafiği ile analiz edildi ve sabit yanlılıkla uyum içinde olduğu bulundu. Bu sonuç, yapılacak iyileştirmelerle geliştirilen sistemin gonyometre yerine kullanılabileceğini göstermektedir. Sistemi kullanan katılımcılar arasında kullanılabilirlik testleri de yapılmaktadır. Kullanılabilirlik puanlarının ölçümler arasındaki farka etkisi doğrusal regresyon analizi ile incelenir ve raporlanır.

According to the literature, the estimated number of people with and without foot pain varies between 17 percent and 30 percent. Looking at this data, it can be easily said that there is a very large population in society suffering from foot pain. Therefore, due to its high proliferation, foot pain is considered a major factor reducing the quality of life for many. Considering the above, this thesis proposes a prototype system to help people with reduced mobility, due to foot pain, or because they are living in a rural area, to submit their current feet condition and seek a doctor's and/or physiotherapist's consultation. Accordingly, the developed system is designed as a mobile e-health application so that users can register/login, add their health history, and regularly upload the latest status of their feet In addition, the developed system allows users to take videos of their ankles while bending their feet forward and backward (dorsiflexion and plantarflexion) and upload them to the system so that they can automatically calculate the range of motion. Consequently, the prototype is evaluated by 8 healthy and young participants. The measurements of the same participants is also performed by a physiotherapist with a goniometer. These two 16-measure datasets are first evaluated by looking at their intraclass correlation. Although there is no statistically significant correlation between them, these two data sets are analyzed with the Bland & Altman plot and found to be in agreement with fixed bias. This result shows that the developed system can be used instead of a goniometer with the improvements to be made. Usability tests are also conducted among the participants using the system. The effect of usability scores on the difference between measurements are examined and reported by linear regression analysis.