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GMS Hygiene and Infection Control

Deutsche Gesellschaft für Krankenhaushygiene (DGKH)

ISSN 2196-5226

Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) zur Verbesserung der Wundheilung

Water-filtered infrared A (wIRA) for the improvement of wound healing

Übersichtsarbeit

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  • corresponding author Gerd Hoffmann - Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Sportwissenschaften, Frankfurt am Main, Deutschland

GMS Krankenhaushyg Interdiszip 2006;1(1):Doc20

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/journals/dgkh/2006-1/dgkh000020.shtml

Veröffentlicht: 30. August 2006

© 2006 Hoffmann.
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Zusammenfassung

Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) als spezielle Form der Wärmestrahlung mit hohem Penetrationsvermögen in das Gewebe bei geringer thermischer Oberflächenbelastung vermag über thermische und nicht-thermische Effekte wesentliche, auch energetisch bedeutsame Faktoren der Wundheilung - messtechnisch belegt - zu verbessern.

wIRA kann sowohl bei akuten Wunden (prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studien der chirurgischen Universitätsklinik Heidelberg bei frischen abdominellen Op-Wunden, n=94, und der Kinderchirurgie Kassel bei schwerbrandverletzten Kindern, n=45) als auch bei chronischen Wunden und Problemwunden (prospektive, randomisierte, kontrollierte Studie in Basel, n=40, sowie prospektive Studie der Universität Tromsø/Norwegen in Hillerød/Dänemark mit u. a. auch aufwendiger thermographischer Verlaufskontrolle, n=10, in beiden Studien chronische venöse Unterschenkel-Ulzera) einschließlich infizierter Wunden Schmerzen deutlich mindern und die Wundheilung beschleunigen oder bei stagnierender Wundheilung verbessern sowie eine erhöhte Wundsekretion und Entzündung mindern. Insbesondere ist auch ohne Wundheilungsstörung eine positive Beeinflussung der Wundheilung möglich. Bei chronischen Wunden werden vollständige Abheilungen erreicht, die zuvor nicht erreicht wurden.

wIRA ist ein kontaktfreies, verbrauchsmaterialfreies, leicht anzuwendendes, als angenehm empfundenes Verfahren mit guter Tiefenwirkung, das der Sonnenwärmestrahlung auf der Erdoberfläche in gemäßigten Klimazonen nachempfunden ist. Die Bestrahlung der unbedeckten Wunde erfolgt typischerweise aus ca. 25 cm Abstand mit einem wIRA-Strahler.

Wundheilung und Infektionsabwehr (z.B. Granulozytenfunktion einschließlich antibakterieller Sauerstoffradikalbildung der Granulozyten) hängen ganz entscheidend von einer ausreichenden Energieversorgung (und von ausreichend Sauerstoff) ab.

Die klinisch gute Wirkung von wIRA auf Wunden und auch auf Problemwunden und Wundinfektionen lässt sich u. a. über die Verbesserung sowohl der Energiebereitstellung pro Zeit (Steigerung der Stoffwechselleistung) als auch der Sauerstoffversorgung (z.B. für die Granulozytenfunktion) erklären. wIRA bewirkt als thermischen Effekt eine Verbesserung aller drei entscheidender Faktoren Sauerstoffpartialdruck im Gewebe, Gewebetemperatur und Gewebedurchblutung. Daneben wurden auch nicht-thermische Effekte von Infrarot A im Sinne einer Reizsetzung auf Zellen und zelluläre Strukturen mit Reaktionen der Zellen beschrieben.

Schlüsselwörter: wassergefiltertes Infrarot A (wIRA), Wundheilung, akute Wunden, chronische venöse Unterschenkel-Ulzera, prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studien, Schmerzminderung, Problemwunden, Wundinfektionen, Infektionsabwehr, Wundsekretion, Entzündung, thermische und nicht-thermische Effekte, kontaktfreies, verbrauchsmaterialfreies Verfahren, Energiebereitstellung, Sauerstoffversorgung, Sauerstoffpartialdruck im Gewebe, Gewebetemperatur, Gewebedurchblutung, visuelle Analogskalen (VAS), Infrarot-Thermographie, thermographische Bildanalyse, Lebensqualität

Abstract

Water-filtered infrared A (wIRA), a special form of heat radiation with a high tissue penetration and with a low thermal load to the skin surface, is able, through thermal and non-thermal effects, to essentially improve even energetically specific factors of the wound healing. This has been proven by measurements.

wIRA can considerably alleviate the pain and accelerate the wound healing or improve a stagnating wound healing and diminish an elevated wound secretion and inflammation both in acute wounds (prospective, randomised, controlled, double-blinded studies of the Surgical University Hospital Heidelberg after abdominal surgery, n=94, and of the Children Surgical Department Kassel in severely burned children, n=45) and in chronic wounds and in problem wounds (prospective, randomised, controlled study in Basel, n=40, and prospective study of the University Tromsø/Norway in Hillerød/Denmark with effortful thermographic follow-up, n=10, in both studies chronic venous lower leg ulcers) including infected wounds. A positive influence on the wound healing is particularly possible even without a disturbance of wound healing. In chronic wounds complete healings are achieved, which were not seen before.

wIRA is contact-free, easily applied, without discomfort for the patient, with absent consumption of material and with a good effect in the depth, which is equivalent to the sun heat radiation on the earth in moderate climatic zones. The irradiation of the uncovered wound is carried out typically from a distance of approximately 25 cm with a wIRA radiator.

Wound healing and resistance to infection (e.g. granulocyte function including antibacterial oxygen radical formation of the granulocytes) depend decisively on a sufficient energy supply (and on sufficient oxygen). The clinically good effect of wIRA on wounds and also on problem wounds and wound infections can be explained by the improvement of both the energy supply per time (increase of metabolic rate) and the oxygen supply (e.g. for the granulocyte function). Because of a thermal effect on the tissue wIRA causes an improvement in all three decisive factors oxygen partial pressure, tissue temperature and tissue blood flow. In addition there are also non-thermal effects of infrared A in the sense of a direct stimulation of cells and cellular structures with reactions of the cells.

Keywords: water-filtered infrared-A (wIRA), wound healing, acute wounds, chronic venous leg ulcers, prospective, randomised, controlled, double-blinded studies, reduction of pain, problem wounds, wound infections, resistance to infection, wound secretion, inflammation, thermal and non-thermal effects, contact-free method, absent consumption of material, energy supply, oxygen supply, tissue oxygen partial pressure, tissue temperature, tissue blood flow, visual analogue scales (VAS), infrared thermography, thermographic image analysis, quality of life


Was ist wassergefiltertes Infrarot A (wIRA)? Warum wIRA? Wie kam es zu wIRA?

Die Erfahrung der angenehmen Wärme der Sonne in gemäßigten Breiten entsteht durch die Filterung der Sonnenwärmestrahlung durch Wasserdampf in der Erdatmosphäre [1], [2]. Unter dem Einfluss dieser Sonnenwärmestrahlung hat sich der Mensch in der Evolution entwickelt [3]. Im Gegensatz dazu steht die stechende brennende Sonne in der Wüste aufgrund des dort in der Erdatmosphäre fehlenden Wasserdampfs.

Durch die Wasser-Filterung werden die Strahlungsanteile gemindert (sogenannte Wasserbanden innerhalb des Infrarot A sowie die meisten Teile des Infrarot B und C), die sonst durch Wechselwirkung mit Wassermolekülen in der Haut eine unerwünschte thermische Belastung der obersten Hautschicht bringen würden [1], [2].

Technisch wird wIRA in speziellen Strahlern erzeugt, in denen die gesamte Strahlung eines 3000-Kelvin-Halogen-Strahlers durch eine Wasser enthaltende Küvette hindurchtritt, so dass die unerwünschten Strahlungsanteile gemindert oder herausgefiltert werden [1], [3].

Das verbleibende wassergefilterte Infrarot A (wIRA, im Bereich 780-1400 nm, Beispiel für ein Spektrum s. Abbildung 1 [Abb. 1]) - nicht zu verwechseln mit Ultraviolett A (UVA, 315-380 nm), das sich am anderen Ende des sichtbaren Lichts (380-780 nm) an dieses anschließt - erlaubt gegenüber ungefiltertem Infrarot einen mehrfachen Energieeintrag in das Gewebe bei weniger thermischer Belastung der Hautoberfläche [1].


Wirkmechanismen von wIRA

wIRA wirkt sowohl über thermische Effekte als auch über nicht-thermische Effekte [1].

Zu den thermischen Effekten gehören der Aufbau eines therapeutischen Wärmefeldes sowie die daraus ableitbaren - unten erläuterten - energetischen Aspekte.

Thermische Effekte von wIRA und Aufbau eines therapeutischen Wärmefeldes

Der Aufbau eines therapeutischen Wärmefeldes [1] erfolgt durch:

  • Erreichen hautoberflächennaher Kapillarbereiche durch die Infrarot-A-Strahlung (Primärerwärmung)
  • Wärmeabtransport durch das Blut (Kühlung hautoberflächennaher Gewebebereiche, Wärmeverschleppung in die Tiefe)
  • Erhöhung der Kapillardurchblutung mit Ausweitung der der Strahlung zugänglichen Durchblutungsbereiche
  • Gewebewärmeleitung in die Tiefe
  • sekundäre Energiefreisetzung durch Stoffwechselanregung (Stoffwechselsteigerung) infolge Temperatursteigerung (gemäß der Reaktions-Geschwindigkeits-Temperatur-Regel, RGT-Regel, bedeuten z.B. 3°C mehr Temperatur ca. 30% mehr Reaktionsgeschwindigkeit und damit mehr Energiebereitstellung im Gewebe)
  • relativ hohe primäre Tiefenwirksamkeit von wIRA.

Nicht-thermische Effekte von wIRA

Nicht-thermische Effekte von wIRA beruhen auf der Reizsetzung auf Zellen und zelluläre Strukturen. Reaktionen der Zellen sind z.B. bei Infrarot A - auch z.T. bei sehr kleinen Bestrahlungsintensitäten - beschrieben, z.B. zielgerichtetes Plasmodienwachstum [4], Beeinflussung der Cytochrom-Oxidase c [5], [6], [7], zielgerichtetes Wachstum von Neuronen [8] sowie zellschützende Effekte von Infrarot A [9] und wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) [10], [11], [12]. Für wIRA in therapeutischen Bestrahlungsstärken und -dosen konnte nicht nur gezeigt werden, dass es für menschliche Haut harmlos ist (u. a. keine Induktion von Matrix-Metalloproteinasen) [11], [13], sondern dass es zellschützende Effekte gegen die durch UV-Strahlung hervorgerufenen Schäden hat [10], [11], [12].


Energetische Aspekte von Wundheilung sowie Sauerstoff

Wundheilung und Infektionsabwehr stellen hochgradig energieverbrauchende Prozesse dar, ein Aspekt, der erstaunlicherweise selten so explizit formuliert und in den Konsequenzen benannt wird. Wundheilung und Infektionsabwehr (z.B. Granulozytenfunktion einschließlich antibakterielle Sauerstoffradikalbildung der Granulozyten) hängen ganz entscheidend von einer ausreichenden Energieversorgung (und von ausreichend Sauerstoff) ab. Langfristig muss Energie weitgehend aerob (mit Sauerstoff) bereitgestellt werden. Insofern spielt Sauerstoff bei der Wundheilung eine doppelte Rolle: als Agens in der Energiebereitstellung sowie auch als Substrat für die Sauerstoffradikalbildung der Granulozyten.

Energiebereitstellung und Wundheilung hängen deshalb von der Integrität der drei folgenden Faktoren ab:

  • Gewebetemperatur
  • Sauerstoffpartialdruck im Gewebe
  • Gewebedurchblutung.

Bereits ein einziger deutlich im Pathologischen liegender Faktor stört Energieproduktion und Wundheilung oder macht sie unmöglich:

  • Unter 28°C ist keine Wundheilung möglich (zu langsamer Stoffwechsel gemäß der Reaktions-Geschwindigkeits-Temperatur-Regel) [14] - während z.B. sowohl präoperative [15] als auch postoperative [16] Wärmezufuhr zum Operationsgebiet die Wundheilung von Operationswunden verbessert.
  • Ohne ausreichenden Sauerstoffpartialdruck ist keine aerobe Energiebereitstellung (und keine Granulozytenfunktion) möglich (chronische Wunden haben häufig einen Sauerstoffpartialdruck nahe Null und eine relative Hypothermie [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28]).
  • Ausreichende Gewebedurchblutung einschließlich Kapillardurchblutung ist für den Antransport energiereicher Substrate zum Gewebe und für den Abtransport von Stoffwechselschlacken erforderlich.

Das komplexe Wirkgefüge von u.a. Wachstumsfaktoren, Zytokinen und Proteasen im Rahmen der Wundheilung mit Unterschieden zwischen akuten und chronischen Wunden sowie Einflüsse des Lebensalters und die Bedeutung der extrazellulären Matrix - mit z.B. einem Überwiegen von Entzündungsmediatoren und Proteasen (Matrix-Metalloproteinasen) bei chronischen Wunden - sind heute bereits recht detailliert bekannt [29], [30].

Bei wIRA wird die zelluläre Energiebereitstellung pro Zeit (im Sinne der Stoffwechselleistung) durch Steigerung von drei Faktoren erheblich gesteigert, wobei die Effekte von wIRA auf diese drei Faktoren durch verschiedene Arbeitsgruppen mittels unterschiedlicher Verfahren belegt sind:

  • Gewebetemperatur, nachgewiesen am Menschen mittels direkter Messung der Gewebetemperatur mit Stichsonden [31], [32], [33] sowie mit implantierten Sonden (in 2 cm Gewebetiefe in Op-Wunden) [34] und thermographisch [26], [35], [36] sowie zusätzlich tierexperimentell mit Stichsonden bis 7 cm Gewebetiefe [37]
  • Sauerstoffpartialdruck im Gewebe, nachgewiesen am Menschen mittels direkter Sauerstoffpartialdruckmessung im Gewebe mit implantierten Sonden in Op-Wunden [34] sowie mittels Messung der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins mit äußerer Weißlicht-Messsonde [38]
  • Gewebedurchblutung/Kapillardurchblutung, nachgewiesen am Menschen mittels Durchblutungsmessung mit Laser-Doppler-Perfusion-Imaging (= scanning laser Doppler imaging) [35], [36], [39] und mittels Durchblutungsmessung in zwei Tiefen mit äußerer Laser-Doppler-Messsonde [38] sowie zusätzlich tierexperimentell mittels Farbmikrosphärentechnik bis 7 cm Gewebetiefe [37].

Hyperbare Oxygenation [20], [21], [22] steigert dagegen primär nur einen Faktor, den Sauerstoffpartialdruck im Gewebe.

Die klinisch gute Wirkung von wIRA auf Problemwunden und auch Wundinfektionen einschließlich entzündungshemmender Wirkung lässt sich u. a. über die Verbesserung sowohl der Energiebereitstellung pro Zeit (Steigerung der Stoffwechselleistung) als auch der Sauerstoffversorgung (z.B. für die Granulozytenfunktion) sowie nicht-thermische zelluläre Effekte erklären.


Grundsätze für klinische Anwendungen von wIRA

wIRA kann grundsätzlich immer dann in Erwägung gezogen werden, wenn klinisch eine tiefenwirksame Wärmeapplikation (mit hoher Leistungsdichtetoleranz und hohem Energiefluss ins Gewebe) erwünscht/indiziert ist.

wIRA kann grundsätzlich immer dann in Erwägung gezogen werden, wenn pathogenetisch mindestens ein Faktor gestört oder suboptimal ist, der durch die thermischen und nicht-thermischen Effekte von wIRA positiv beeinflusst werden kann.

wIRA ist durch folgende grundsätzliche Vorteile gekennzeichnet:

  • Kontaktfreies Verfahren
  • "sauberes" Verfahren (verglichen mit z.B. Fango)
  • verbrauchsmaterialfreies Verfahren
  • körperregion-bezogen einsetzbar (Einzelstrahler)
  • kreislaufschonend (verglichen mit Vollbad)
  • benötigt keine Fixierung am Körper (verglichen mit "warmem Wickel")
  • bei verschiedensten Lagerungen einsetzbar
  • bietet Bewegungsfreiheit
  • Kombination "Wärme und Bewegung" möglich [40]
  • sehr gut dosierbar (vor allem durch Variation des Abstands)
  • kontinuierlich ansteigende Wärme ohne Hitzeschock und Überhitzung der oberflächlichen Hautschichten
  • subjektiv angenehm (selbst auf Wunden), daher unproblematisch auch bei Kindern einsetzbar [41]
  • gute Tiefenwirkung
  • zeitlich anhaltendes Wärmedepot
  • relativ geringer technischer Aufwand
  • geringer Zeitaufwand für Personal
  • leichte Durchführbarkeit
  • begrenzter Zeitaufwand für den Patienten
  • schmerzmindernde Wirkung. Der bei den verschiedensten Indikationen (z.B. bei Warzen [1], Herpes, Wunden [34], [26], [42], [43], [44], Sklerodermie [45]) und Arbeitsgruppen zu beobachtende Aspekt der Schmerzminderung (bzw. der Juckreizminderung bei Morphaea [46], [47]) ist als wichtiger klinischer Effekt besonders herauszuheben!

Insgesamt ist wIRA:

  • wesentlich besser als "Rotlicht", weil eine deutlich höhere Bestrahlungsstärke mit mehr Tiefenerwärmung und weniger Oberflächenerhitzung möglich ist und
  • Ersatz auch für "feucht-warme Wickel" und andere Wärmemethoden.

Für den klinischen Einsatz von wIRA können folgende grundsätzliche Empfehlungen gegeben werden:

  • wIRA wirkt nur auf unbedeckten Hautpartien, d.h., wIRA geht nicht durch Kleidung, Verbände etc.
  • Strahler möglichst senkrecht zur Haut, Abstand mindestens 25 cm
  • Bestrahlungszeit mindestens 20 Minuten (besser 30 Minuten)
  • wenn es dem Patienten zu warm wird, rechtzeitig Abstand etwas vergrößern, Bestrahlung möglichst nicht abbrechen
  • spezielle Vorsicht, d.h. größeren Bestrahlungsabstand bei Patienten mit gestörtem Sensorium (z.B. diabetischer Polyneuropathie) oder gestörter Rückäußerungsfähigkeit, bei schlecht durchblutetem Gewebe oder geringem Unterhautgewebe (z.B. Schienbeinkante) wählen.

wIRA zur Verbesserung der Wundheilung in Dermatologie und Chirurgie

Idealerweise sollten akute Wunden und ganz besonders chronische Wunden, Wunden mit Wundheilungsstörungen oder infizierte Problemwunden ein- bis zweimal täglich mit wIRA für jeweils (20-)30 Minuten bestrahlt werden, allermindestens dreimal pro Woche (20-)30 Minuten. wIRA ersetzt nicht andere sinnvolle/notwendige therapeutische Maßnahmen (wie z.B. die wichtige Kompressionstherapie bei chronischen venösen Unterschenkel-Ulzera [48], [49]), sondern ergänzt diese. Die Therapie mit wIRA ist entsprechend in ein therapeutisches Gesamtkonzept einzubetten. wIRA kann unabhängig von Therapiepräferenzen in der Wundversorgung (z.B. feuchte Wundversorgung) eingesetzt werden, für die wIRA-Bestrahlung muss die Wunde aber offen, d.h. unbedeckt, sein (fast alle Verbände oder Wundauflagen sind für wIRA nicht oder nicht hinreichend durchlässig, die unzureichende Transmissivität ist durch spektrale Transmissivitätsmessungen an verschiedenen Wundauflagen belegt).

Bei der Beurteilung der Wundheilung sind nach modernen Konzepten [50] auch andere Endpunkte und Zielgrößen als kompletter Wundschluss heranzuziehen, wie Minderung von Schmerzen, Verbesserung der Lebensqualität, Verbesserung des kosmetischen Ergebnisses, Verringerung von Narben, klinisch bedeutsame Verkürzung der Abheilungszeit und verbesserte Qualität des Abheilens. Dabei wird der Verminderung oder Vermeidung von Schmerzen heute große Bedeutung beigemessen, um die Ausbildung eines Schmerzgedächtnisses mit Chronifizierung und Verselbstständigung des Schmerzes zu vermeiden und die Wundheilung zu erleichtern [51], [52].


wIRA bei akuten Wunden

wIRA bei frischen Op-Wunden (Studie Heidelberg)

Eine prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studie mit n = 46+48 = 94 Patienten der chirurgischen Universitätsklinik Heidelberg zeigte nach abdominellen Operationen mit ab dem zweiten postoperativen Tag täglich zweimal 20 Minuten Bestrahlung in der Gruppe mit sichtbarem Licht VIS und wIRA (VIS+wIRA) im Vergleich zur Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) eine signifikante und relevante Schmerzreduktion (akut um 13,4 vs. 0 auf visueller Analogskala VAS von 0 bis 100) bei 57%-70% weniger Schmerzmittelverbrauch, eine verbesserte Wundheilung, in 2 cm Gewebetiefe einen akuten Anstieg der Gewebetemperatur um 2,7°C und des Sauerstoffpartialdrucks um ca. 30% (von 32 auf 42 mm Hg), tendenziell weniger Wundheilungsstörungen (7% vs. 15%) sowie eindrucksvolle Unterschiede in der Abschlussbewertung (79 vs. 50 bei VAS von 0 bis 100) [34]. Bemerkenswerterweise zeigten alle 46 Patienten der wIRA-Gruppe an jedem der betrachteten 5 aufeinanderfolgenden Tage ausnahmslos eine akute Schmerzminderung nach der wIRA-Bestrahlung.

Auch ohne Wundheilungsstörung ist somit eine positive Beeinflussung der Wundheilung durch wIRA möglich [34], [43], [44] !

Die Untersuchung einer Vorab-Gruppe zu einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten, verblindeten Studie (VIS+wIRA vs. VIS) zum Einsatz von wIRA in der Rehabilitation nach Hüft-/Knie-Endoprothesen-Operationen ergab eine sonographisch nachweisbare beschleunigte Wundserom-/Wundhämatom-Resorption sowie klinisch eine Schmerzreduktion durch wIRA [53].

wIRA bei schwerbrandverletzten Kindern (Studie Kassel)

Eine prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studie mit n = 21+24 = 45 schwerbrandverletzten Kindern in einer kinderchirurgischen Abteilung (Klinik Park Schönfeld, Kassel) ergab eine etwas schnellere Reduktion der Wundareale (z.B. Tag 6: 94% versus 86%), eine etwas bessere Wundbeurteilung durch den Arzt (mittels visueller Analogskala VAS) sowie einen tendenziell kürzeren Krankenhausaufenthalt in der Gruppe mit VIS+wIRA, verglichen mit der Kontrollgruppe mit VIS [54].


wIRA bei chronischen Wunden

wIRA bei chronischen venösen Unterschenkel-Ulzera (Studie Basel)

Eine prospektive, randomisierte, kontrollierte Studie mit n = 20+20 = 40 Patienten mit chronischen venösen Unterschenkel-Ulzera (Standardtherapie mit Wundsäuberung, antibakterieller Gaze, Kompressionsverband) ergab bei zusätzlich dreimal wöchentlich 30 Minuten Bestrahlung mit sichtbarem Licht (VIS) und wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) über maximal 6 Wochen eine signifikant und relevant schnellere Wundheilung (im Mittel 18 vs. 42 Tage bis zum kompletten Wundschluss, Restulkusfläche nach 42 Tagen 0,4 cm² vs. 2,8 cm²) sowie einen signifikant (p<0,001) und relevant geringeren Schmerzmittelverbrauch gegenüber einer gleichtherapierten, aber nicht bestrahlten Kontrollgruppe [42]. Die Abbildung 2 [Abb. 2] zeigt einen erfolgreichen Therapieverlauf.

wIRA bei chronischen venösen Unterschenkel-Ulzera (Studie Tromsø/Hillerød)

Eine weitere prospektive (primär randomisiert, kontrolliert geplante) Studie (Universität Tromsø/Norwegen, Hillerød/Dänemark) mit n=10 Patienten mit u.a. auch aufwendiger thermographischer Verlaufskontrolle ergab unter wIRA eine beschleunigte Wundheilung mit vollständiger oder nahezu vollständiger Abheilung (96%-100% Abnahme der Ulkusfläche) vorher therapierefraktärer chronischer Unterschenkel-Ulzera bei 7 sowie eine Ulkusverkleinerung bei 2 der 10 Patienten, eine deutliche Minderung der Schmerzen (von z.B. 15 auf 0 Schmerztabletten täglich), eine Normalisierung des thermographischen Bilds (vor Therapiebeginn typischerweise hyperthermer Ulkusrandwall mit relativ hypothermem Ulkusgrund und z. T. mehreren Grad Temperaturdifferenz) sowie im Einzelfall bei einem Seitenvergleich (Therapie eines Beins mit einem Ulkus mit dem Vollwirkstrahler VIS+wIRA, Therapie des anderen Beins mit einem Ulkus mit einem Kontrollgruppenstrahler VIS ohne wIRA) deutliche Unterschiede zugunsten von wIRA [26]. Alle Beurteilungen anhand von visuellen Analogskalen VAS (Schmerzempfinden des Patienten in der Wunde, Gesamteinschätzung des Effekts der Bestrahlung durch Patient und durch klinischen Untersucher, Gesamteinschätzung des Patienten des Gefühls im Wundbereich, Gesamteinschätzung der Wundheilung durch den klinischen Untersucher, Gesamteinschätzung des kosmetischen Zustandes durch Patient und durch klinischen Untersucher) verbesserten sich während der Bestrahlungs-Therapie-Periode sehr stark, was einer verbesserten Lebensqualität entsprach. Ein kompletter Wundschluss wurde nur bei Patienten mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit, Rauchen oder fehlender venöser Kompressionstherapie nicht erreicht [26]. Ein Beispiel für einen erfolgreichen Therapieverlauf mit wIRA ist in Abbildung 3 [Abb. 3] mit normaler Aufsicht, thermographischem Bild und Temperaturprofil durch das Ulkus - jeweils vor Therapie und nach Abschluss der Therapie - dargestellt.

wIRA bei chronischen venösen Unterschenkel-Ulzera (Beispiel)

88jährige Patientin, zum Zeitpunkt der ersten Visite (Anfang Juni 2004) bereits seit 13 Monaten bestehendes, trotz ärztlicher Therapie sich bis auf ca. 10 cm vergrößerndes Ulcus cruris am rechten distalen medialen Unterschenkel bei chronischer venöser Insuffizienz, deutlichen Unterschenkel-Stauungsödemen und großflächiger Stauungsdermatitis sowie mit Wundinfektion (Wunde leicht fötide) bei Diabetes mellitus (Typ II, oral eingestellt), leichtem Übergewicht und eingeschränktem Bewegungsumfang. Den Verlauf der erfolgreichen Therapie bis zum kompletten Wundschluss nach ca. 5 Monaten zeigt Abbildung 4 [Abb. 4].

Ein weiteres Beispiel der erfolgreichen Anwendung von wIRA bei chronischem venösem Unterschenkel-Ulkus ist in [46] dargestellt.

wIRA bei gemischt arteriell-venösen Ulzera (Beispiele)

Beispiel 1: Bei einem seit Jahren bestehenden gemischt arteriell-venösen Unterschenkel-Ulkus (Raucher) konnte binnen 16 Tagen mit 14 wIRA-Therapien zu je 15 Minuten in einem Altenpflegeheim eine Reduktion der Größe des Ulkus von 4,2 x 2,5 cm auf 1,5 x 0,5 cm, eine Verbesserung der globalen Wundheilungsbeurteilung durch die Pflegekraft von 6 auf 75 (!) (visuelle Analogskala von 0 = extrem schlecht bis 100 = extrem gut), eine Verbesserung des Wundschmerzes von 48 auf 33 (visuelle Analogskala von 0 = kein Schmerz bis 100 = unerträglicher Schmerz), eine Verbesserung des subjektiven Empfindens der Bestrahlung von +4 auf +16 (visuelle Analogskala von -50 = extrem unangenehm bis +50 = extrem angenehm) sowie eine Verbesserung der Beurteilung (durch die Pflegekraft) des Effekts der Bestrahlung von 0 auf +26 (!) (visuelle Analogskala von -50 = extreme Verschlechterung bis +50 = extreme Verbesserung) erreicht werden (eigene Beobachtung).

Beispiele der Universitäts-Hautklinik Freiburg:

Beispiel 2: chronische venöse Insuffizienz Grad III n.W. sowie periphere arterielle Verschlusskrankheit Grad II n.F. und Diabetes mellitus Typ II mit desolater Einstellung; bereits binnen ca. 10 Tagen konnte unter wIRA-Therapie eine deutliche Heilungstendenz mit weitgehender Abheilung von drei kleineren Unterschenkel-Ulzera erreicht werden [38].

Beispiel 3: chronische venöse Insuffizienz sowie periphere arterielle Verschlusskrankheit und Diabetes mellitus mit Mikroangiopathie; ca. 7 cm großes Unterschenkel-Ulkus im Schienbeinbereich (mit kleinem zweiten Ulkus): unter wIRA-Therapie binnen 15 Tagen deutliche Abnahme der Wundbeläge, Beginn der Granulation, weitgehender Rückgang der inflammatorischen Röte der Umgebungshaut [38]. Zwischen vor und nach der einzelnen wIRA-Bestrahlung konnte eine deutliche Zunahme der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins, vor allem in der Gewebetiefe, mit einer äußeren Messsonde gemessen werden [38].

wIRA bei arteriellen Unterschenkel-Ulzera (Beispiel)

Unter besonderen Vorsichtsmaßnahmen (Überwachung von Sauerstoffsättigung des Hämoglobins, von relativer Hämoglobinmenge im Gewebe, von Blutflussgeschwindigkeit und Blutfluss (Flow) mit äußerer Messsonde während der Bestrahlung akral des arteriellen Unterschenkel-Ulkus und im Anschluss an die Bestrahlung im Ulkusgrund) wurde ein arterielles Unterschenkel-Ulkus mit wIRA bestrahlt; trotz der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit bestand gute subjektive Verträglichkeit, es zeigte sich kein Steal-Effekt und bei der Messung im Wundgrund nach Ende der wIRA-Bestrahlung eine deutliche Zunahme des oberflächlichen und tiefen Blutflusses (Zunahme der Durchblutung) [38].

wIRA bei Dekubitus (Beispiel)

Bei einem seit 6 Wochen ohne Besserungstendenz bestehenden Dekubitus am Gesäß wurde unter täglich zweimal 30 Minuten wIRA-Bestrahlung binnen 5 Wochen eine Reduktion von 6 cm Durchmesser auf ca. 3,5 cm sowie eine deutliche Besserung der Einschätzung der Wunde (weniger belegt, Granulation sichtbar) erreicht.

Die klinische Relevanz von Dekubitalulzera spiegelt sich in der Zahl von über 400.000 Patienten pro Jahr in Deutschland wider [55].


wIRA zur Resorptionsverbesserung topisch applizierter Substanzen auch bei Wunden

wIRA bewirkt - wie in einer Reihe von Untersuchungen mit unterschiedlichen Verfahren gezeigt [56], [57], [58] - eine Wirkungsverstärkung topisch applizierter Stoffe oder Dermatika, z.B. Wirkungsverstärkung eines topischen Lokalanästhetikums (Tetracain) mit schnellerer, intensiverer und längerer Wirkung [56] oder von Cortison [57]. Dies ist z.B. als Alternative zum Okklusivverband nutzbar. Das ist auch bei Wunden zur Penetrations- und Wirkverstärkung einer Wundsalbe einsetzbar (Wirkung von wIRA selbst, Wirkung der Wundsalbe und Penetrations- und Wirkverstärkung der Wundsalbe durch wIRA), wie dies z.B. auch bei der in der Abbildung 4 [Abb. 4] dargestellten Patientin verwendet wurde.


Photodynamische Therapie PDT und wIRA

Das Grundprinzip der Photodynamischen Therapie PDT besteht darin, dass eine photosensibilisierende Substanz - typischerweise nach Anreicherung im erkrankten (häufig Hyperproliferation und Neoangiogenese aufweisenden) Gewebe - zusammen mit (Licht-) Strahlung (die die photosensibilisierende Substanz in einen angeregten Zustand versetzt) - und entweder ohne Sauerstoff (photooxydative Reaktion vom Typ I) oder mit Sauerstoff (photooxydative Reaktion vom Typ II) - mit Zellsubstanzen (z.B. Lipiden) in Wechselwirkung tritt. Das führt über verschiedene Mechanismen (u.a. Sauerstoffradikale, Hydroxylradikale, Superoxidanionen, Singulet-Sauerstoff) zur gewünschten zytotoxischen oder zellstoffwechselmodulierenden Wirkung [1], [59], [60], [61].

Die in der Dermatologie im Rahmen einer PDT häufig eingesetzte Delta-Aminolävulinsäure (5-ALA) (bzw. das Methyl-Derivat Methyl-ALA, Methyl-Amino-Oxo-Pentanoat MAOP) stellt einen Sonderfall dar, weil aus der Delta-Aminolävulinsäure (oder dem Derivat) zuerst endogen die photosensibilisierende Substanz Protoporphyrin IX gebildet werden muss.

(Delta-Aminolävulinsäure und Protoporphyrin IX sind normale Metabolite des Porphyrinstoffwechsels des Menschen: Glycin + Succinyl-CoA -> (mittels ALA-Synthase:) -> Delta-Aminolävulinsäure (5-ALA) -> (mittels ALA-Dehydrase:) -> Porphobilinogen -> Uroporphyrinogen III -> Coproporphyrinogen III -> Protoporphyrinogen IX -> (mittels Protoporphyrinogen-Oxidase:) -> Protoporphyrin IX -> (mittels Ferrochelatase + Fe:) -> Häm.)

Die "klassische" PDT nutzt Wirkbanden im sichtbaren Licht (VIS), z.B. 629 nm für das aus 5-ALA endogen gebildete Protoporphyrin IX.

Die "erweiterte" PDT mit wIRA nutzt Wirkbanden im sichtbaren Licht (VIS), z.B. 629 nm für das aus 5-ALA endogen gebildete Protoporphyrin IX, und zusätzlich die Wirkverstärkung durch wIRA (780-1400 nm).

Unabhängig davon, ob klassische oder erweiterte PDT, kann für Protoporphyrin IX im sichtbaren Bereich z.B. nur die eine Wirkbande bei ca. 629 nm eingesetzt werden (relativ flacher Gradient der Wirkung von der Oberfläche in die Tiefe, wie bei [1] genutzt und erläutert; s. orange Kurve in Abbildung 5 [Abb. 5]) oder alle 5 Wirkbanden (406 nm, 505 nm, 540 nm, 574 nm, 629 nm [62], s. grüne Kurve in Abbildung 5 [Abb. 5]; relativ steiler Gradient von der Oberfläche in die Tiefe mit Nutzung der integralen Bestrahlungsstärke aller Wirkbanden des Protoporphyrin IX, was insbesondere die integrale Bestrahlungsstärke an der Oberfläche erhöht; s. blaue Kurve in Abbildung 5 [Abb. 5]).

Eine Bestrahlung mit sichtbarem Licht und wassergefiltertem Infrarot A (VIS+wIRA) ohne aufgebrachte Substanz wirkt vermutlich mit endogenem Protoporphyrin IX quasi als milde PDT zellregenerationsfördernd (was immer wieder beobachtete Verbesserungen des Hautzustands auch bei nicht-dermatologischen Indikationen im bestrahlten Bereich erklären könnte) und damit wundheilungsfördernd und wahrscheinlich auch wundinfektionsmindernd bzw. antibakteriell (von der klinischen Erfahrung her werden unter Bestrahlung mit VIS+wIRA einfache Wundinfektionen z. T. ohne Antibiotikum oder Antiseptikum binnen Tagen überwunden). Diese schon länger vertretene Sichtweise wird durch aktuelle Veröffentlichungen gestützt, die - unabhängig von wIRA - die Photoinaktivierung von Bakterien durch sichtbares Licht (am wirksamsten blau-violettes Licht, 405 nm, einer Absorptionsbande des Protoporphyrin IX entsprechend) z.B. bei Helicobacter pylori in vitro [63] und in vivo am Menschen [64] aufgrund Akkumulation von photoaktiven (endogen gebildeten) Porphyrinen (Coproporphyrin und Protoporphyrin IX) in Bakterien beschreiben.

Diese Hypothese einer milden PDT wäre ein weiterer Teilaspekt der Erklärung der klinisch sichtbaren positiven Wirkungen von wIRA (in Form von VIS+wIRA) bei Wunden sowohl hinsichtlich Wundheilung als auch Wundinfektionsminderung bei Problemwunden, die deutlich über die Effekte einer alleinigen Bestrahlung mit sichtbarem Licht (VIS) hinausgehen [34], [54], [26].

Vom Ansatz her erscheint es plausibel, dass eine aufgebrachte (z:B. als Salbe aufgetragene oder aufgesprühte) photosensibilisierende Substanz oder ein Vorläufer hiervon, wie 5-ALA, diesen Effekt im Sinne einer PDT im engeren Wortsinne verstärken könnte. Im Hinblick auf lokale Infektionen wurden aktuell Details der Photoinaktivierung von Bakterien durch eine PDT mit photosensibilisierenden Substanzen und sichtbarem Licht (Wellenlänge angepasst an die jeweils verwendete photosensibilisierende Substanz; ohne wIRA) [65] sowie sogar speziell die massive Reduktion der Erregerlast von mit Staphylococcus aureus infizierten Brandwunden der Maus mittels PDT mit einem photosensibilisierenden Porphyrin und sichtbarem (rotem) Licht [66] veröffentlicht.


Zusammenfassende Diskussion der wundheilungsverbessernden Effekte von wIRA

wIRA kann sowohl bei akuten als auch bei chronischen Wunden und Problemwunden einschließlich infizierter Wunden Schmerzen deutlich mindern mit eindrucksvoller Abnahme des Schmerzmittelverbrauchs und die Wundheilung beschleunigen oder bei stagnierender Wundheilung verbessern sowie eine erhöhte Wundsekretion und Entzündung mindern.

Insbesondere ist auch ohne Wundheilungsstörung eine positive Beeinflussung der Wundheilung möglich. Bei chronischen Wunden werden vollständige Abheilungen erreicht, die zuvor nicht erreicht wurden.

wIRA ist ein kontaktfreies, verbrauchsmaterialfreies, leicht anzuwendendes, als angenehm empfundenes Verfahren mit guter Tiefenwirkung, das der Sonnenwärmestrahlung auf der Erdoberfläche in gemäßigten Klimazonen nachempfunden ist. Die Bestrahlung der unbedeckten Wunde erfolgt typischerweise aus ca. 25 cm Abstand mit einem wIRA-Strahler.

Wundheilung und Infektionsabwehr (z.B. Granulozytenfunktion einschließlich antibakterieller Sauerstoffradikalbildung der Granulozyten) hängen ganz entscheidend von einer ausreichenden Energieversorgung (und von ausreichend Sauerstoff) ab.

Die klinisch gute Wirkung von wIRA auf Wunden und auch auf Problemwunden und Wundinfektionen lässt sich u. a. über die Verbesserung sowohl der Energiebereitstellung pro Zeit (Steigerung der Stoffwechselleistung) als auch der Sauerstoffversorgung (z.B. für die Granulozytenfunktion) erklären. wIRA bewirkt als thermischen Effekt eine Verbesserung aller drei entscheidender Faktoren Sauerstoffpartialdruck im Gewebe, Gewebetemperatur und Gewebedurchblutung. Daneben wurden auch nicht-thermische Effekte von Infrarot A im Sinne einer Reizsetzung auf Zellen und zelluläre Strukturen mit Reaktionen der Zellen beschrieben.


Weitere klinische Anwendungen von wIRA

Dermatologie: wIRA allein, d.h. ohne zeitgleich aufgetragene topische Substanz und ohne den Bereich Photodynamische Therapie, kann angewendet werden bei vulgären Warzen (ein Therapiezyklus mit kontinuierlicher Keratolyse mit Salizylsäurepflaster, unblutiger Kürettage, einer wIRA-Bestrahlung von 30 Minuten pro Woche für 6-9 Wochen [1], [46]) sowie bei Condylomata acuminata, Sklerodermie [45], [67] sowie Morphaea [46], [47] und Akne papulopustulosa [68], [69]; in Erprobung ist die Anwendung bei Alopezia areata.

wIRA kann zur Resorptionsverbesserung topischer Dermatika/Substanzen (z.B. Cortison, Lokalanästhetika) als Alternative zum Okklusivverband z.B. bei den folgenden Indikationen erwogen werden (Indikationen in Erprobung): Neurodermitis, Psoriasis, Herpes zoster (mit Acyclovir topisch, beim akuten Herpes zoster kasuistisch rasche Schmerzreduktion), Akne papulopustulosa (mit lokalem Aknetherapeutikum [69]), Alopezia areata (mit Corticoid topisch).

wIRA kann im Rahmen einer PDT (sowie einer Photodynamischen Diagnostik PDD = Fluoreszenzdiagnostik FD) - wenn klinisch die Indikation zu einer PDT bzw. PDD mit PDT gesehen wird - zusammen mit einer oder mehreren Wirkbanden im sichtbaren Bereich eingesetzt werden bei aktinischen Keratosen [70], [71] und (flachen) Basaliomen [71] (z.B. superfizielles Basaliom [72]) (unter bestimmten Randbedingungen eventuell auch bei Spinaliomen, Melanomen).

Physiotherapie/Sportmedizin/Orthopädie: Die klinische Anwendung von wIRA kann präventiv, therapeutisch, regenerativ oder rehabilitativ erfolgen. Einige Anwendungen sind in [73] dargestellt. Muskuläre Verspannungen, Myogelosen [51], Lumbago, Erkrankungen des rheumatischen Formenkreises [74], M. Bechterew [75], Arthrosen, Arthritiden, Kontusionen; Fibromyalgie (vorzugsweise wIRA in Kombination mit Bewegung, d.h. wIRA mit (leichter) Ergometerarbeit) [76], Regeneration nach Sport [77] (wIRA allein oder wIRA in Kombination mit Bewegung), postoperative Rehabilitation [53], Förderung der Lipolyse (wIRA in Kombination mit Bewegung) [40].

Neonatologie: Aufrechterhaltung/Erhöhung der Körpertemperatur, "Wärmedepot" vor Transport [78].

Onkologie: (lokale oder systemische) Hyperthermie + Strahlentherapie (z.B. beim metastasierenden Mamma-Ca [79]), Hyperthermie + Chemotherapie.


Abrechnung und Organisation von wIRA

Ärztliche Leistungen mit wIRA können als Individuelle Gesundheitsleistung (IGeL) erbracht und abgerechnet werden [80], [81].

Neben der Organisationsform, dass der wIRA-Strahler in der Klinik oder ärztlichen Praxis steht, kommt insbesondere für die Patienten, bei denen mittel- bis längerfristig täglich (oder mehrmals täglich) eine wIRA-Bestrahlung durchgeführt werden soll (z.B. bei chronischen Wunden), bei entsprechender Kooperationsfähigkeit des Patienten (gegebenenfalls unter Einbeziehung der Familie oder eines Pflegedienstes) auch die Möglichkeit eines wIRA-Strahlers in der Wohnung des Patienten (oder analog im Altenheim oder Altenpflegeheim) in betracht (z.B. leihweise Bereitstellung für die erforderliche Zeitspanne).


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