Was sagen Min-, Max- und Mitteltemperatur aus?
Jede Muskelregion in einem Wärmebild besteht aus Tausenden von Pixeln. Aus diesen Pixeln lassen sich für jede Muskelregion unterschiedliche Temperaturparameter berechnen.
Das Glamorgan-Protokoll schafft einen Rahmen für die standardisierte Aufnahme und Auswertung menschlicher Wärmebilder, indem anatomische Regions of Interest (ROI) konsistent definiert und regionale Temperaturmessungen berichtet werden [1]. Auch die aktuelle Thermografie-Literatur betont, dass regionale Temperaturwerte unter standardisierten Aufnahme- und Analysebedingungen bewertet werden sollten [4].
Die mittlere Temperatur (Mean) ist der Durchschnitt aller Temperaturpixel einer Muskelregion und beantwortet die Frage: „Auf welchem Temperaturniveau liegt diese Muskelgruppe insgesamt?“ Die Maximaltemperatur (Max) zeigt den höchsten Temperaturwert bzw. den heißesten lokalen Bereich. Die Minimaltemperatur (Min) zeigt den niedrigsten Temperaturwert bzw. den kältesten lokalen Bereich derselben Region.
Der Mittelwert beschreibt somit das allgemeine Verhalten der Region, während Min und Max die beiden Enden der Verteilung zeigen und ergänzende Perspektiven liefern.
Weitere Details zur Segmentierung in Muskelregionen und zur Analyse von mehr als 40 Muskelgruppen finden Sie in Was sagen muskelgruppenbasierte Temperaturkarten aus?.
Warum sollten diese Werte gemeinsam betrachtet werden?
Ein unauffälliger mittlerer Temperaturunterschied bedeutet nicht, dass sich alle Pixel einer Muskelregion gleich verhalten. Bei einer großen Quadrizepsregion kann beispielsweise der Großteil eine ähnliche Temperatur aufweisen, während ein kleiner Bereich deutlich wärmer ist. Dieser kleine Bereich verändert den Mittelwert möglicherweise nur geringfügig, kann sich aber im Maximalwert klarer zeigen.
Formenti et al. untersuchten diesen Unterschied bei 13 aktiven männlichen Teilnehmern während Kniebeugen [2]. Die Wärmebildaufnahme begann 120 Sekunden vor der Belastung und wurde 480 Sekunden nach Belastungsbeginn fortgeführt. Für dieselbe Muskelregion wurden sowohl die mittlere ROI-Temperatur als auch ein Tmax-Ansatz für den heißesten Bereich berechnet. Beide Methoden folgten der belastungsbedingten Temperaturänderung grundsätzlich in dieselbe Richtung, doch der Unterschied zwischen den Messungen nahm während der Belastung zu. Das zeigt, dass Mitteltemperatur und lokale Hotspots aus demselben Bild unterschiedliche Informationen liefern können [2].
Verderber et al. analysierten 2024 Thermodaten von 69 Teilnehmern aus vier separaten Studien erneut [3]. Der Datensatz umfasste Halbmarathon- und Marathonläufer sowie Personen aus Protokollen zu Muskelschäden im Quadrizeps und Triceps surae. Verglichen wurden unter anderem Mittelwert, Minimum, Maximum, Standardabweichung, Tmax, Entropie und Pixelgraphy. Zwischen Tmax und Maximaltemperatur bestand ein sehr starker Zusammenhang, während die Beziehung zwischen Mittelwert und Tmax geringer war [3].
Insgesamt wird die Mitteltemperatur häufig als globaler Vergleichsparameter verwendet. Min- und Max-Werte sollten jedoch nicht ignoriert werden. Gemeinsam ermöglichen die drei Parameter eine umfassendere Bewertung regionaler thermischer Veränderungen.
Einfluss von Umgebung und Messbedingungen
Die mit einer Wärmebildkamera gemessenen Temperaturen hängen nicht nur vom physiologischen Zustand des Sportlers ab. Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftstrom, kürzlich erfolgte Belastung, Schwitzen und die Akklimatisierungszeit können die Wärmebildaufnahme beeinflussen. Auch Kameradistanz, Aufnahmewinkel und Positionierung des Sportlers können Unterschiede verursachen.
Standardisierung ist daher ein zentraler Bestandteil der Thermografie. Das Glamorgan-Protokoll lieferte einen frühen Rahmen [1]. Der TISEM-Konsens, erarbeitet von 24 Experten aus 13 Ländern, formulierte zusätzlich einen 15-Punkte-Rahmen für Kamera- und Raumbedingungen, Vorbereitung der Teilnehmer und Bildanalyse [4]. Neuere systematische Reviews zeigen ebenfalls, dass die Hauttemperatur nach Belastung je nach Aufnahmezeitpunkt und Protokoll variieren kann [5],[6].
Da Min und Max lokale Pixeländerungen direkt widerspiegeln, sind standardisierte Aufnahmebedingungen besonders wichtig. Das mindert ihren Wert nicht. Vielmehr bedeutet es, dass bei periodischen Vergleichen derselben Person Distanz, Winkel, Umgebung und Aufnahmezeitpunkt konstant gehalten werden sollten.
Weitere Informationen finden Sie in Was ist thermische Bildgebung und wie wird sie im Sport eingesetzt?.
Wie entsteht ein periodischer Temperaturtrend?
Eine Einzelanalyse zeigt die aktuellen Mittel-, Min- und Max-Werte eines Sportlers. Über eine Saison ist es jedoch wesentlich wertvoller zu sehen, wie sich dieselbe Muskelgruppe in periodischen Analysen verändert, um Verfügbarkeit und Risikomanagement zu unterstützen.
Durch regelmäßige standardisierte Aufnahmen mit ai4sports werden die Temperaturwerte der relevanten Muskelregionen gespeichert. So entsteht im Zeitverlauf ein individueller Normaltrend. Spätere Analysen können mit früheren Messungen derselben Muskelgruppe verglichen werden. Zusätzlich können in ai4sports periodische Analysen sowie Scores wie PMCS, PMSS und PMTS gemeinsam verfolgt werden. Mehr dazu im Abschnitt „Einzelmessung oder Trend?“ des Beitrags Was sagen muskelgruppenbasierte Temperaturkarten aus?.
Was ist bei auffälligen Werten zu tun?
Ein höherer oder niedrigerer Temperaturwert als erwartet bedeutet allein noch kein Verletzungsrisiko. Zunächst sollten die Aufnahmebedingungen geprüft und die Messung bei Bedarf wiederholt werden.
Anschließend sollte die auffällige Messung mit früheren Analysen des Sportlers verglichen werden. Entscheidend sind dabei die Richtung des Trends und die Frage, ob die Veränderung anhält. Wenn Veränderungen von Mittel-, Min- oder Max-Werten mit Schmerzen, Leistungsverlust oder anderen klinischen Befunden einhergehen, ist eine medizinische Beurteilung erforderlich.
Kurz gesagt:
Messung validieren → mit früheren Analysen vergleichen → Trend prüfen → bei Bedarf an das medizinische Team weiterleiten.
Die thermische Analyse ist kein Diagnoseinstrument. Sie liefert medizinischen und sportlichen Leistungsteams ein objektives, nachvollziehbares Risikosignal.
Warum thermische Befunde sich von struktureller Bildgebung wie MRT, Ultraschall oder Röntgen unterscheiden, erläutert Thermografie und klassische Bildgebung im Vergleich.
Wie werden die Werte im Dashboard visualisiert?
In ai4sports können die Minimal-, Maximal- und Mitteltemperaturen jeder analysierten Muskelregion in derselben Tabelle angezeigt werden. Dadurch lassen sich die drei grundlegenden Zahlenwerte derselben Region gemeinsam bewerten.
Die Thermodaten können außerdem im CSV-Format exportiert werden. Das ist nicht nur für Berichte, sondern auch für akademische Forschung relevant. Forschende können Min-, Max- und Mittelwerte verschiedener Muskelgruppen mit eigenen Methoden vergleichen und Temperaturdaten gemeinsam mit Kraft-, Gleichgewichts- oder anderen Leistungsparametern analysieren.
Ein Beispiel zeigt der Beitrag Wie beeinflussen Gleichgewicht und Kraft die thermische Heatmap?, in dem Thermodaten von 11 Basketballspielern gemeinsam mit dynamischem Gleichgewicht und Kniekraft bewertet wurden.
Damit ist ai4sports nicht nur ein Dashboard zur Ergebnisdarstellung, sondern eine Dateninfrastruktur, die strukturierte Thermodaten für unabhängige statistische Analysen bereitstellt.
Ein einzelner Temperaturwert erzählt nicht die ganze Geschichte
Zwischen Mittelwert, Min und Max einen einzigen „richtigen“ Wert auszuwählen, greift zu kurz. Der Mittelwert fasst das allgemeine thermische Verhalten einer Muskelgruppe zusammen; Min und Max zeigen, was an den Rändern der Verteilung geschieht.
Für Trainer entsteht der eigentliche Nutzen nicht durch eine einmalige Betrachtung, sondern dadurch, wie sich diese Werte in periodischen Analysen desselben Sportlers verändern. Der Mittelwert kann stabil bleiben, während Max steigt; Min kann sich in eine andere Richtung bewegen. Im Zusammenhang mit der Temperaturkarte derselben Muskelgruppe und früheren Analysen werden solche Veränderungen aussagekräftiger.
Ziel der thermischen Analyse ist nicht, anhand einer einzelnen Zahl zu entscheiden, sondern zu verstehen, wie sich regionale Temperatur verteilt und im Zeitverlauf verändert.
Quellen
- Ammer, K. (2008). The Glamorgan Protocol for recording and evaluation of thermal images of the human body. Thermology International, 18(4), 125–144.
- Formenti, D., Ludwig, N., Rossi, A., Trecroci, A., Alberti, G., Gargano, M., Merla, A., Ammer, K., & Caumo, A. (2017). Skin temperature evaluation by infrared thermography: Comparison of two image analysis methods during the nonsteady state induced by physical exercise. Infrared Physics & Technology, 81, 32–40. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2016.12.009
- Verderber, L., da Silva, W., Aparicio-Aparicio, I., Germano, A. M. C., Carpes, F. P., & Priego-Quesada, J. I. (2024). Assessment of alternative metrics in the application of infrared thermography to detect muscle damage in sports. Physiological Measurement, 45(9), 095014. https://doi.org/10.1088/1361-6579/ad7ad3
- Moreira, D. G., Costello, J. T., Brito, C. J., Adamczyk, J. G., Ammer, K., Bach, A. J. E., et al. (2017). Thermographic imaging in sports and exercise medicine: A Delphi study and consensus statement on the measurement of human skin temperature. Journal of Thermal Biology, 69, 155–162. https://doi.org/10.1016/j.jtherbio.2017.07.016
- Neves, E. B., et al. (2021). Short-Term Skin Temperature Responses to Endurance Exercise: A Systematic Review of Methods and Future Challenges in the Use of Infrared Thermography. Life, 11(12), 1286. https://doi.org/10.3390/life11121286
- Masur, L., Brand, F., & Düking, P. (2024). Response of infrared thermography related parameters to (non-)sport specific exercise and relationship with internal load parameters in individual and team sport athletes—a systematic review. Frontiers in Sports and Active Living, 6, 1479608. https://doi.org/10.3389/fspor.2024.1479608
