Was ist Wärmebildgebung und wie funktioniert sie?
Jede Oberfläche mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt emittiert Infrarotstrahlung, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Die Wärmebildgebung beruht darauf, diese Strahlung zu messen und daraus die Oberflächentemperatur zu bestimmen. Geräte, die diese Messung durchführen, werden Wärmebildkameras genannt. Die Sensoren einer Wärmebildkamera erfassen in der Regel Infrarotstrahlung im Bereich von 8–14 µm (langwellige Infrarotstrahlung, LWIR). Anschließend wandelt die Software die Sensordaten in Temperaturwerte um und erzeugt daraus Wärmebilder der Temperaturverteilung auf der Oberfläche.
Die von der Wärmebildkamera erzeugte Temperaturmatrix wird einer Farbpalette zugeordnet, die sich am Mindest- und Höchstwert oder an einem vom Nutzer festgelegten Temperaturbereich orientiert, und so in verständliche Wärmebilder überführt. Farbpaletten sind eine Funktion, die Kameras bereitstellen und die vom Nutzer festgelegt werden kann. In der weltweit verwendeten Regenbogenfarbpalette (Rainbow) werden warme Bereiche in den Farbtönen Gelb, Rot und Weiß dargestellt, während Bereiche mit niedrigeren Temperaturen in Grün, Blau und Violett erscheinen. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Farben nicht die Messung selbst sind, sondern visualisierte Entsprechungen der numerischen Temperaturwerte gemäß der gewählten Palette. Dieselbe Messung kann mit einer anderen Farbpalette völlig anders aussehen. Daher ist es unmöglich, ein Wärmebild allein durch visuelle Betrachtung objektiv zu interpretieren. Für regionale Temperaturwerte in Wärmebildern, Unterschiede zwischen rechter und linker Seite sowie Veränderungen gegenüber früheren Messungen sollten spezialisierte Software und Modelle künstlicher Intelligenz eingesetzt werden (siehe ai4sports, ai4body, ai4animal, ai2neo).
Damit die Kamera eine korrekte Temperaturberechnung durchführen kann, müssen technische Variablen wie der Emissionsgrad der Haut (Emissivität), die Aufnahmeentfernung, die Umgebungstemperatur und die aus der Umgebung reflektierte Temperatur angemessen eingestellt werden. Obwohl die menschliche Haut für Infrarotmessungen geeignet ist, können Schweiß, Körperlotionen, Feuchtigkeit, Sonnenlicht und Abdrücke enger Kleidung auf der Haut, die den Blutfluss beeinflussen können, die Messung beeinträchtigen. Für einen gültigen Vergleich ist die Vorbereitung vor der Aufnahme mindestens ebenso wichtig wie die Qualität der Kamera.
Was misst eine Wärmebildkamera am Körper?
Eine Wärmebildkamera misst die Temperatur der Hautoberfläche, bestimmt jedoch weder direkt die Innentemperatur von Muskeln, Sehnen, Bändern oder Gelenken noch stellt sie anatomische Strukturen dar. Während die MRT die Darstellung struktureller Veränderungen in Muskel- und Bindegewebe ermöglicht, kann Ultraschall die Untersuchung bestimmter Gewebe während der Bewegung erlauben. Da die Thermografie die Temperaturverteilung an der Körperoberfläche erfasst, beantwortet jedes dieser Verfahren eine andere Frage und keines kann anstelle eines anderen eingesetzt werden.
Wichtiger Hinweis: Während die meisten medizinischen Bildgebungssysteme anatomische Bildgebung verwenden, konzentriert sich die Thermografie auf die Darstellung von Physiologie und Funktion.
Grundlegender Unterschied: Ein Wärmebild zeigt die Oberflächentemperatur. Es kann Art, Ausmaß oder genaue Lage einer Schädigung im inneren Gewebe nicht eigenständig bestimmen.
Die Hauttemperatur wird durch Durchblutung, Schwitzen und die Mechanismen der Wärmeregulation des Körpers beeinflusst. Während der Belastung steigt der Energiebedarf aktiver Muskeln, zugleich versucht der Körper, die entstehende Wärme an die Umgebung abzugeben. Die Temperaturveränderung auf der Haut ist das an der Oberfläche sichtbare Ergebnis dieser Prozesse. In geschädigten oder überlasteten Bereichen steigt die Kerntemperatur, und zur Oberfläche hin entstehen lokal begrenzte Bereiche höherer Temperatur. Gleichzeitig sinkt die Temperatur in Bereichen, in denen Durchblutung und Blutversorgung aus metabolischen oder anderen Gründen verringert sind. Mit der Wärmebildgebung können diese gemusterten Bereiche beobachtet und interpretiert werden. Es wäre jedoch nicht korrekt, jeden aufgrund eines Aufpralls, einer warmen/kalten Kompression oder äußerer Einflüsse nach intensiven Trainingseinheiten warm erscheinenden Bereich mit einer Entzündung und jeden kühler erscheinenden Bereich mit einer Durchblutungsstörung oder Verletzung gleichzusetzen.
Aufgrund dieser Eigenschaften wird die Wärmebildgebung im Sport eher als Methode zur Überwachung von Verletzungs- und Ermüdungsrisiken sowie zur kontinuierlichen Beobachtung als als Diagnoseinstrument eingesetzt. Anhand von Oberflächentemperaturdaten lässt sich beurteilen, ob sich ein bestimmter Bereich gegenüber einer früheren Messung des Sportlers verändert hat, ob beide Seiten nach derselben Belastung ähnlich reagieren oder wie sich die Verteilung an einem Ruhetag gegenüber der Verteilung nach dem Training verändert. Auch Trends der Temperaturverteilung jedes Muskel-/Gelenkbereichs über einen bestimmten Zeitraum und Störungen in diesen Trends sollten bei Risikobewertungen berücksichtigt werden.
Warum wird Wärmebildgebung im Sport eingesetzt?
Da eine einzelne Datenquelle für die Athletenbetreuung häufig nicht ausreicht, bewerten verschiedene Fachleute die Befunde aus ihren jeweiligen Bereichen gemeinsam. Während Trainer die externe Belastung anhand von Daten wie GPS und Polar-Uhren und die interne Belastung anhand von Daten wie wahrgenommener Anstrengung und Herzfrequenz verfolgen, untersucht der Physiotherapeut die Bewegungsqualität, die Kraft und die vom Sportler berichteten Beschwerden. Der Sportmediziner stützt sich auf die klinische Untersuchung und bei Bedarf auf strukturelle Bildgebungsverfahren. Die Thermografie ergänzt diese Bewertung um Daten zur Temperaturverteilung auf der Körperoberfläche. Mit ai4sports wird die Reaktion der Muskeln auf die durch Training entstandene physiologische Belastung objektiv und innerhalb von 15 Sekunden analysiert und gleichzeitig berichtet. Dadurch bildet ai4sports eine Brücke als gemeinsames Werkzeug, das den Informationsaustausch zwischen Gesundheits- und Athletikleistungsteams innerhalb eines Sportvereins erleichtert.
Die regionale Reaktion auf Belastung verfolgen
Es ist nicht zu erwarten, dass sich die Hauttemperatur nach Belastung in allen Bereichen in dieselbe Richtung verändert. Art der Belastung, die stärker aktivierten Bereiche, Intensität, Dauer und der Zeitpunkt der Bildaufnahme beeinflussen das Ergebnis. Eine 2024 veröffentlichte systematische Übersichtsarbeit zeigte, dass sich thermische Reaktionen in Studien zu Sport und Bewegung in Abhängigkeit von diesen Variablen unterscheiden [1]. In manchen Bereichen kann die Temperatur steigen, in anderen sinken. Daher bleiben Interpretationen anhand eines einzelnen Bildes bei der Gesamtbeurteilung begrenzt, während eine regelmäßige Nachverfolgung und Trendanalyse bei Wärmebildaufnahmen die Genauigkeit erhöht.
Wenn thermische Daten regelmäßig erfasst werden, können die Reaktionen eines Sportlers auf ähnliche Belastungen verglichen werden. Wenn sich beispielsweise die Temperaturverteilung im Oberschenkel eines Fußballers nach einem intensiven Training deutlich von Messungen der Vorwochen unterscheidet, kann das Team diese Veränderung zusammen mit Trainingsbelastung, Schmerzangaben des Sportlers und Leistungsergebnissen untersuchen. In dieser Hinsicht liefert die Wärmebildgebung für Gesundheits- und Athletikleistungsteams sehr wichtige Erkenntnisse.
Veränderungen zwischen rechter und linker Seite verfolgen
Der menschliche Körper ist nicht vollständig symmetrisch. Die dominante Seite, die Bewegungsmerkmale der Sportart, frühere Verletzungen und Alltagsgewohnheiten können natürliche Unterschiede zwischen den beiden Seiten verursachen. Daher wird nicht jede Temperaturdifferenz als Risikosignal bewertet. Ohne Kenntnis der individuellen früheren Messungen eines Sportlers wäre die Verwendung eines einzigen universellen Schwellenwerts irreführend.
In einer Studie mit 27 U-19-Fußballern mit einer Vorgeschichte von Sprunggelenkverletzungen wurde berichtet, dass sich thermische Asymmetrien am Sprunggelenk und in bestimmten Bereichen der unteren Extremität zusammen mit der Trainingsbelastung veränderten [2]. Wie diese Studie zeigt, sind Informationen wie Verletzungsgeschichte, frühere Analysen und dominante Seite bei der Beurteilung eines Sportlers mittels Thermografie wichtige Faktoren.
Veränderungen nach Belastung untersuchen, die in Ruhe nicht sichtbar sind
In einem Bild, das von einem Sportler im Ruhezustand aufgenommen wird, können bestimmte Risiken und Temperaturunterschiede nicht erkennbar sein. In einem Fallbericht aus dem Jahr 2024 mit Fokus auf den Sartorius-Muskel wurde eine Asymmetrie, die im Ausgangsbild nicht auffiel, nach zehn Minuten kontrollierter Radbelastung deutlich; der Sportler wurde anschließend mittels MRT beurteilt [3]. Wie dieser Fall zeigt, kann der Anwender bei Untersuchungen, bei denen ein Verdacht besteht, durch kurzzeitige Belastungen, die die Muskeln provozieren, zugrunde liegende Probleme sichtbar machen; die Thermografie ist das schnellste und objektivste Werkzeug zu deren Beurteilung.
Dieser Ansatz bedeutet nicht, Sportler unkontrolliert trainieren zu lassen. Die anzuwendende Belastung muss sicher, kontrolliert und dem aktuellen Zustand des Sportlers angemessen sein. Bei einem Sportler mit Schmerzen oder bekannter Verletzung entscheidet das Gesundheitsteam über eine Belastung.
Den Regenerationsprozess dokumentieren
Bilder, die während der Regenerationsphase an verschiedenen Tagen aufgenommen werden, können den Verlauf der regionalen Temperaturverteilung im Zeitverlauf zeigen. In einer Vorstudie mit drei Profifußballern mit dokumentierten Verletzungen wurden die Sportler während Ruhe- und Behandlungsphasen erneut aufgenommen [4]. Die Studie zeigt, dass aufeinanderfolgende, nach demselben Protokoll aufgenommene Bilder zur Dokumentation von Veränderungen im Heilungsverlauf eingesetzt werden können.
Die Entscheidung über die Rückkehr zum Sport sollte jedoch nicht allein anhand eines Wärmebildes getroffen werden. Während Schmerzen, Kraft, Gelenkbeweglichkeit, sportartspezifische Leistungstests und die Reaktion auf kontrollierte Belastung gemeinsam beurteilt werden, können thermische Messungen zusätzliche Daten und Orientierung für diesen Prozess liefern. Dass sich ein Bild der gewöhnlichen Verteilung annähert, reicht für sich genommen nicht für die Rückkehr zum Sport aus; ebenso erfordert ein anhaltender Temperaturunterschied nicht unmittelbar den Abbruch des Trainings. Hier sind individualisierte Trainingsmethoden und die Gestaltung von Übungen, die den betreffenden Bereich schützen oder stärken, eine Angelegenheit, über die das technische Team und das Gesundheitsteam gemeinsam entscheiden müssen.
Warum sollte Veränderung statt einer Einzelmessung verfolgt werden?
Ein Wärmebild dokumentiert nur den Moment seiner Aufnahme. Dass ein Sportler gerade aus einer kalten Umgebung in den Messraum gekommen ist, kurz zuvor gesessen, enge Kleidung getragen oder sich unmittelbar vor der Messung bewegt hat, kann das Bild verändern. Aus einer solchen einzelnen Aufnahme lässt sich nur schwer eine belastbare Aussage über den gewöhnlichen Zustand des Sportlers ableiten. Deshalb sollten Wärmebildaufnahmen nach festgelegten Standards in einer konstanten Umgebung erfolgen.
Bei regelmäßiger Nachverfolgung werden dieselben Körperregionen unter ähnlichen Bedingungen wiederholt gemessen und das neue Bild mit den individuellen historischen Werten des Sportlers verglichen. Um festzustellen, ob eine Veränderung bei der nächsten Aufnahme fortbesteht, können Messungen vor und nach der Belastung getrennt erfasst werden. Diese Struktur ermöglicht es, vorübergehende Umwelteinflüsse und wiederkehrendes Rauschen besser von den thermischen Daten zu trennen.
Für den aussagekräftigsten Vergleich mit historischen Daten sollten die eigenen früheren Messungen des Sportlers verwendet werden. Dass zwei Sportler bei derselben Trainingsbelastung unterschiedliche thermische Reaktionen zeigen, ist gewöhnlich und natürlich. Hier spielen die Ergebnisse der thermischen Analyse eine entscheidende Rolle bei der Bewertung, welcher Sportler einem größeren Risiko ausgesetzt ist, und bei der Priorisierung von Behandlungen, während sie die Reaktion der Sportler auf das Training messen.
Wie funktioniert der thermische Analyseprozess?
Die TISEM-Konsenserklärung, die zur Standardisierung der Hauttemperaturmessung in der Sport- und Bewegungsmedizin entwickelt wurde, definiert die Variablen, die von der Vorbereitung vor der Aufnahme bis zur Bildanalyse kontrolliert werden müssen [5]. Das verwendete Protokoll kann je nach Ziel der Anwendung variieren. Dennoch müssen in einem zuverlässigen Messprozess die folgenden Schritte klar definiert sein.
- Es wird erfasst, wann der Sportler zuletzt trainiert hat, ob er geduscht hat, ob er der Sonne ausgesetzt war, welche Produkte er auf die Haut aufgetragen hat und welche weiteren Bedingungen die Messung beeinflussen könnten.
- Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Aufnahmeraum werden kontrolliert. Der Sportler akklimatisiert sich für die im Protokoll festgelegte Dauer an die Umgebung.
- Kameraentfernung, Aufnahmewinkel, Haltung des Sportlers, abzubildende Bereiche und Temperaturskala werden bei jeder Messung gleich gehalten.
- Es wird klar angegeben, ob das Bild in Ruhe, nach dem Aufwärmen, nach dem Training oder an einem Regenerationstag aufgenommen wurde.
- Rechte und linke Bereiche werden innerhalb derselben anatomischen Grenzen verglichen. Vor einer Interpretation anhand der Farbpalette werden die numerischen Werte untersucht.
- Die Ergebnisse werden gemeinsam mit den historischen Aufzeichnungen des Sportlers, Belastungsdaten, Beschwerden und der fachlichen Beurteilung interpretiert.
Wenn sich eine der Messbedingungen ändert, muss der Unterschied zwischen den Bildern nicht vom Sportler ausgehen. Daher lautet die erste Frage vor der Analyse, ob die beiden Aufnahmen vergleichbar sind. Ein hochauflösendes Wärmebild, das unter nicht standardisierten Bedingungen aufgenommen wurde, ermöglicht keinen zuverlässigen Vergleich.
Rolle in Sportmedizin und Sportwissenschaft
Die Thermografie ersetzt weder die Beurteilung durch Sportmediziner, Physiotherapeuten oder Trainer noch stellt sie eine Alternative zu strukturellen Bildgebungsverfahren dar. Die mit der Methode gewonnenen Daten zur Hautoberflächentemperatur werden erst aussagekräftig, wenn sie gemeinsam mit den Beschwerden des Sportlers, Untersuchungsbefunden, der Trainingshistorie und funktionellen Testergebnissen betrachtet werden.
Wenn beispielsweise im Wadenbereich ein bisher nicht beobachteter Temperaturunterschied zwischen beiden Seiten festgestellt wird, werden zunächst die Aufnahmebedingungen kontrolliert und die Messung bei Bedarf zu einem geeigneten Zeitpunkt wiederholt. Anschließend werden Schmerzen, Druckempfindlichkeit, Bewegungsqualität und Daten zur jüngsten Trainingsbelastung des Sportlers beurteilt. Wenn das Gesundheitsteam es für erforderlich hält, kann es Methoden wie MRT oder Ultraschall einsetzen. Ein Temperaturunterschied kann daher eine ausführlichere Beurteilung erforderlich machen, bestimmt die zu treffende Entscheidung jedoch nicht allein.
Die thermische Analyse ist zudem als Instrument positioniert, das dem Gesundheitsteam, das innerhalb begrenzter Zeit Dutzende Sportler beurteilen muss, ermöglicht, die kritischsten Athleten zu identifizieren und sich auf sie zu konzentrieren.
Kurze Checkliste für die richtige Anwendung
- Wurden Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit bei jeder Aufnahme dokumentiert?
- Hat der Sportler die im Protokoll vorgesehene Zeit gewartet, um sich an die Messumgebung zu akklimatisieren?
- Stimmen Kameraentfernung, Aufnahmewinkel, Haltung des Sportlers und Temperaturskala mit der vorherigen Aufnahme überein?
- Wurden der Messzeitpunkt und die zuletzt ausgeübte körperliche Aktivität eindeutig dokumentiert?
- Wurde das Ergebnis mit den individuellen Ausgangswerten und früheren Messungen des Sportlers verglichen?
- Wurden thermische Befunde gemeinsam mit Belastung, Schmerz, Funktion und fachlicher Beurteilung betrachtet?
Wie strukturiert ai4sports die thermische Analyse?
Für eine regelmäßige Athletenbetreuung müssen die relevanten Muskelbereiche in Wärmebildern korrekt segmentiert, die aus den Bildern gewonnenen Temperaturdaten in derselben Struktur gespeichert, vergleichbare Bereiche ausgewählt und die Ergebnisse in einen für das Team lesbaren Bericht überführt werden. ai4sports ist ein fortschrittliches KI-Werkzeug, das sicherstellt, dass die Schritte Aufnahme, regionale Analyse, Vergleich beider Seiten und strukturierte Berichterstattung aufeinander abgestimmt durchgeführt werden.
Diese Struktur verringert die Wahrscheinlichkeit, dass ein Wärmebild losgelöst von seinem Kontext interpretiert wird, und gibt dem Team ein objektives Werkzeug an die Hand, mit dem es regionale Temperaturwerte, Asymmetrien und Veränderungen bei wiederholten Messungen regelmäßig verfolgen kann. Der erstellte Bericht wird zusammen mit anderen Befunden genutzt, um die Beurteilung durch Trainer, Physiotherapeuten und Sportmediziner zu unterstützen.
Um den Aufnahme- und Berichterstattungsprozess in der Praxis kennenzulernen, sehen Sie sich den Demo-Ablauf von ai4sports an.
Was sollte man von einem Wärmebild erwarten?
Die Wärmebildgebung erfasst die Temperaturverteilung auf der Hautoberfläche schnell und berührungslos. In der Athletenbetreuung kann sie zur Überwachung von Asymmetrien, regionalen Reaktionen auf Belastung und Veränderungen während der Regenerationsphase beitragen. Aussagekraft gewinnen diese Daten jedoch erst, wenn die Messbedingungen standardisiert werden und die Bilder im Zeitverlauf verglichen werden.
Unter Berücksichtigung dieser Grenzen wird deutlich, dass ein warm erscheinender Bereich nicht unmittelbar eine Verletzung bedeutet und ein unauffälliges Wärmebild auch nicht beweist, dass alle Gewebe gesund sind. Thermografie sollte als eine der Messmethoden eingesetzt werden, die die fachliche Beurteilung unterstützen, und nicht als eigenständiges Diagnoseinstrument betrachtet werden. Bei einer fundierten Beurteilung liegt der Fokus nicht auf einer einzelnen Farbe, sondern auf der Veränderung gegenüber den früheren Messungen des Sportlers.
Quellen
1. Masur L. et al. (2024). Response of infrared thermography related parameters to (non-)sport specific exercise: a systematic review. 2. Bayrak A., Çevik M., Ceylan M. (2025). Thermal Asymmetry in Football Players Following Ankle Injury: Findings Related to Training Load. 3. Bayrak A., Ergene M.C., Ceylan M. (2024). Thermography method under the influence of exercise in the detection of muscle injuries: Sartorius muscle case report. 4. Ergene M.C., Bayrak A., Ceylan M. (2020). Tracking the injury recovery of professional football players using infrared thermography. 5. Moreira D.G. et al. (2017). Thermographic imaging in sports and exercise medicine: A Delphi study and consensus statement on the measurement of human skin temperature.
