Abbreviated English Review

Abbildung: Comparison of the spectra of a radiator with water-filtered infrared-A  (wIRA) and of the sun measured under a cloudless sky at noon in June at sea  level in the subtropics and of two different  halogen radiators without water-filter

Comparison of the spectra of a radiator with water-filtered infrared-A (wIRA) and of the sun measured under a cloudless sky at noon in June at sea level in the subtropics and of two different halogen radiators without water-filter

Abbildung: Comparison of the spectra of a radiator with water-filtered infrared-A  (wIRA) and of the sun measured under a cloudless sky at noon in June at sea  level in the subtropics and of two different  halogen radiators without water-filter

Comparison of the spectra of a radiator with water-filtered infrared-A (wIRA) and of the sun measured under a cloudless sky at noon in June at sea level in the subtropics and of two different halogen radiators without water-filter


Water-filtered infrared-A (wIRA) is a special form of heat radiation in the range 780-1400 nm which is used in clinical medicine for prevention and therapy because of its very good tolerability.[62][46]
 wIRA has a high tissue penetration and a low thermal load to the skin surface and is a substance-free non-contact, pleasant feeling method.[62]

In moderate climatic zones, in contrast to desert regions, the thermal radiation from the sun is perceived at the Earth’s surface as being pleasantly warm, causing no stinging or burning sensations in the skin due to the filtering of the radiation by water and water vapour of the atmosphere.[62][46][53] The filter effect of water decreases those parts of infrared radiation (most parts of infrared-B and -C and the absorption bands of water within infrared-A), which would otherwise, by reacting with water molecules in the skin, cause an undesired thermal load to the surface of the skin (Figure).[62][53][54][51]

Technically, water-filtered infrared-A is produced by special radiators. Typically, the complete non-coherent and non-polarized broadband radiation of a 3000 Kelvin halogen bulb is passed through a cuvette containing water, which absorbs or decreases the described undesired wavelengths of the infrared radiation (Figure).[62] The remaining wIRA radiation (in the range 780–1400 nm) has a high penetration capacity in tissue so that in comparison to conventional unfiltered infrared radiation a considerably higher amount of energy can be transferred deeply into the tissue while the thermal load to the skin surface remains low.[62][51][112] Thermography shows different skin surface temperature with the same total irradiance: a water-filtered infrared-A radiator causes a lower skin surface temperature than conventional infrared radiators without water-filter.[62][51] With equal skin surface temperature the total irradiance of infrared-A of a water-filtered infrared-A radiator is nearly 4–9-fold compared to conventional infrared radiators without water-filter.[62] For certain clinically relevant wavelengths, such as 820 nm,[77][78][79] the irradiance can be even greater (approximately 6–30-fold, see Figure).[62]

wIRA increases tissue temperature, oxygen partial pressure and perfusion markedly.[62][53][54][51][36][97]

The five main clinical effects of wIRA are: wIRA decreases pain, inflammation and exudation/hypersecretion, and promotes infection defense and regeneration, all in a cross-indication manner.[62] Therefore there is a wide range of indications for wIRA.[62][53][54][51]

wIRA can be used i. a. for the promotion of healing of acute[36][37][86] and chronic wounds[124][98][139][43] (even an undisturbed “normal” wound healing can be improved: faster, with less pain and better cosmesis),[62][51][58][146] in skin diseases (e. g. common warts,[29] Herpes simplex labialis, Herpes zoster, sclerodermia,[138][25] acne papulopustulosa; actinic keratosis within a photodynamic therapy[137]), for the resorption improvement of topically applied substances,[107] in musculoskeletal disorders (e. g. arthrosis,[99] arthritis, spondyloarthritis,[23] low back pain, lumbago, fibromyalgia), for regeneration after sports,[56][53][44] in combination with ergometer training,[100] in complex regional pain syndrome (CRPS), in polyneuropathies, for keeping or increasing body temperature in neonatology[127] or postoperatively,[11] for compensation of a hypothermia.[62][53][54][47] In addition wIRA can be used as local or systemic hyperthermia (whole body hyperthermia) in combination with radiation therapy[106][104][105][141] and chemotherapy in oncology.[62][53][47]

The effects of wIRA are based on both its thermal effects (relying on transfer of heat energy) and thermic effects (temperature-dependent effects, occurring together with temperature changes) as well as on non-thermal and temperature-independent effects like direct effects on cells, cell structures and cell substances.[62][51][53][54][46][29][31]

Decrease of pain and inflammation and promotion of infection defense and regeneration can be explained both by thermal and non-thermal effects.[53][60][59] Concerning decrease of pain by wIRA an increased perfusion allows a better elimination of accumulated metabolites, as pain mediators, lactate, or bacterial toxins, and increases – together with an increased tissue temperature – metabolism (improved metabolisation of accumulated substances and improved regeneration);[60][36] non-thermal effects include direct effects on cells and cellular structures and substances and perhaps as well on nociceptors;[60][36] in addition wIRA relaxes muscles and decreases pain by this as well.[60][59] Thermal effects include an increased energy production – which is decisive for a variety of processes including regeneration – by higher temperature and higher oxygen partial pressure.[60][53][46]

A decrease of exudation/hypersecretion by wIRA can be explained by non-thermal effects.[60][53][60]

Concerning non-thermal effects the energy-rich wavelengths near to visible light – approximately 780–1000 nm (800–900 nm,[4][5][6] 800 nm,[22] 820 nm,[78] 830 nm[16]) – seem to be the clinically most important part of wIRA.[60][53][146]

Non-thermal effects include an influence on the cytochrome C oxidase in the mitochondria: cytochrome C oxidase is known as universal photo acceptor for radiation of approximately 600–1000 nm with absorption maxima at 620, 680, 760 and 825 nm.[76][75][74] By absorption of radiation the cytochrome C oxidase can induce signalling cascades and therefore has regulatory function far beyond energy production,[60] described in detail in [53], based on [78][76][75][74].

wIRA in therapeutic irradiation intensities and doses has been shown not only to be harmless to human skin,[101][115][46][31][71][7][13] but also to have cytoprotective effects.[9][102][46][31][7][13][27][96][19][18][69] These aspects have been extensively discussed in the references [46][31][112].

wIRA can be used in veterinary medicine as well.[53]

More information about wIRA can be found in the cited literature and in the extensive review in German language immediately following below this part of the text.


 

Detaillierte deutsche Übersicht

Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) stellt eine spezielle Form der Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) im Bereich von 780-1400 nm dar, die aufgrund ihrer sehr guten Verträglichkeit in der Medizin zur Prävention und Therapie verwendet wird.[46]

wIRA entspricht dem Großteil der in gemäßigten Klimazonen die Erdoberfläche wassergefiltert erreichenden Infrarotstrahlung der Sonne (Filterwirkung des Wassers und des Wasserdampfs der Erdatmosphäre).[53][54][51] Durch die Wasserfilterung werden die Strahlungsanteile gemindert, die sonst durch Wechselwirkung mit Wassermolekülen in der Haut eine unerwünschte thermische Belastung der obersten Hautschicht hervorrufen würden.[53][54][51] Technisch wird wIRA in speziellen Strahlern erzeugt, in denen die gesamte Strahlung eines Halogen-Strahlers durch eine Wasser enthaltende Küvette hindurchtritt.[53][54][51]

wIRA wirkt beim Menschen über thermische und nicht-thermische Effekte.[53][54][51][46] wIRA steigert Temperatur, Sauerstoffteildruck und Durchblutung im Gewebe.[53][54][51] Wesentliche klinische Wirkungen von wIRA sind – indikationsübergreifend – eine Minderung von Schmerzen, Entzündung und vermehrter Sekretion sowie eine Verbesserung der Infektabwehr und der Regeneration.[53][54][51] wIRA kann eingesetzt werden zur Therapie von akuten und chronischen Wunden, bei verschiedenen Hauterkrankungen (vulgären Warzen, Herpes labialis (Lippenherpes), Herpes Zoster (Gürtelrose), Sklerodermie, Morphea, Akne papulopustulosa), zur Resorptionsverbesserung örtlich aufgetragener Substanzen, im Rahmen einer photodynamischen Therapie (PDT; zur Therapie aktinischer Keratosen (Lichtschäden der Haut)), bei bewegungssystembezogenen Erkrankungen (muskulären Verspannungen, Muskelhartspann (Myogelosen), Hexenschuss (Rückenschmerzen, Lumbago), rheumatischen Erkrankungen, Morbus Bechterew, Arthrose, Arthritis, Fibromyalgie), zur Regeneration nach Sport, zur lokalen Beeinflussung der Fettverteilung sowie zum Aufrechterhalten oder Erhöhen der Körpertemperatur (zum Beispiel in der Neonatologie) einschließlich Kompensation einer Hypothermie (Unterkühlung).[53][54][47] Außerdem kann wIRA zur lokalen oder systemischen Hyperthermie (Ganzkörperüberwärmung) im Rahmen der Onkologie mit Strahlentherapie oder Chemotherapie kombiniert werden.[53][47] Auch in der Veterinärmedizin wird wIRA verwendet.[53]


Geschichte

Der Mensch hat sich unter dem Einfluss der in gemäßigten Klimazonen wassergefilterten Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) der Sonne in der Evolution entwickelt.[53][122][45] Bereits in der Antike wurde die Sonnenwärme geschätzt (Heliotherapie, Sonnenlichtbestrahlung zu Heilzwecken).[53] Parmenides (circa 540-480 v.Chr.) wird der Ausspruch zugeschrieben "Gebt mir die Macht, Fieber zu erzeugen, und ich heile euch alle Krankheiten"[39], ein anderer Ausspruch, der aus dieser Zeit stammen soll, lautet "Gebt mir eine Sonne und ich heile euch alle Krankheiten". Daneben wurden seit der Antike auch andere Wärmequellen (Feuer, ebenfalls mit Infrarotstrahlung, warme Bäder) für Heilzwecke genutzt.[53]

1991 stand aufgrund der Initiative von Dr. med. h.c. Erwin Braun,[145] der die wassergefilterte Infrarot-A-Strahlung, der Sonne naturnah technisch nachempfunden, den Menschen dienlich machen wollte,[131][132] die erste Kleinserie von 125 wassergefilterten Infrarot-A-Strahlern, die lediglich einen Stromanschluss (keinen Wasser- oder Kanalanschluss) benötigten, für die lokoregionale Anwendung am Menschen zur Verfügung.[53] Diese wIRA-Einzelstrahler wurden für verschiedene klinische Anwendungen, wie chronische Unterschenkelgeschwüre (Ulzera), Rückenschmerzen oder Arthrose, verwendet.[53][133][134] Eine Publikation zur Therapie chronischer Unterschenkelulzera mit einem Prototypen derartiger wIRA-Einzelstrahler erfolgte bereits 1989.[53][129][45] 1992 wurde auf dem Kongress der International Society on Oxygen Transport to Tissue die erfolgreiche Kombination von Sauerstoffüberdrucktherapie (Hyperbare Oxygenierung, HBO) und wIRA bei chronischen Unterschenkelulzera erstmals vorgestellt und 1994 publiziert.[53][43] 2000 wurde die Idee eingeführt, auch akute Wunden wie Operationswunden mit wIRA zu behandeln,[139] Publikation der ersten Studie hierzu 2006.[53][36] Parallel zur Entwicklung von wIRA-Einzelstrahlern erfolgte die Entwicklung von wIRA-Ganzkörper-Hyperthermie-Geräten, teils mit eigenständigem Strahler-Konzept (Manfred von Ardenne), teils auf der Verwendung von mehreren wIRA-Einzelstrahlern basierend.[53][39] 2011, 20 Jahre nach der ersten Kleinserie von wIRA-Einzelstrahlern, haben vor allem die wIRA-Einzelstrahler eine deutliche Verbreitung in den verschiedensten gesundheitsbezogenen Berufssparten gefunden – so nutzen zum Beispiel circa 28% der niedergelassenen Dermatologen (Hautärzte) in Deutschland wIRA-Strahler in ihrer Praxis –, und wIRA-Strahler werden auch beim Patienten zuhause eingesetzt.[54][45]

Physik, Technik, Wirkungsweise

Abbildung: Vergleich der Spektren eines wIRA-Strahlers und der Sonne bei wolkenlosem Himmel am Mittag in Meeresspiegelhöhe in den Subtropen sowie der Spektren zweier Halogenstrahler ohne Wasserfilterung

Vergleich der Spektren eines wIRA-Strahlers und der Sonne bei wolkenlosem Himmel am Mittag in Meeresspiegelhöhe in den Subtropen sowie der Spektren zweier Halogenstrahler ohne Wasserfilterung

Abbildung: Vergleich der Spektren eines wIRA-Strahlers und der Sonne bei wolkenlosem Himmel am Mittag in Meeresspiegelhöhe in den Subtropen sowie der Spektren zweier Halogenstrahler ohne Wasserfilterung

Vergleich der Spektren eines wIRA-Strahlers und der Sonne bei wolkenlosem Himmel am Mittag in Meeresspiegelhöhe in den Subtropen sowie der Spektren zweier Halogenstrahler ohne Wasserfilterung

Abbildung: Querschnitt eines wassergefilterten Infrarot-A-Strahlers

Querschnitt eines wassergefilterten Infrarot-A-Strahlers

Die Erfahrung der angenehmen Wärme der Sonne in gemäßigten Klimazonen – anders als in der Wüste – entsteht durch die Filterung der Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) der Sonne durch Wasser und Wasserdampf in der Erdatmosphäre.[53][54][51][46][45][52][49][47][29][17] Durch die Wasserfilterung werden die Strahlungsanteile gemindert (sogenannte Wasserabsorptionsbanden 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 hervorrufen würden.[53][54][51][46][45][49][47][29][17]

Technisch wird wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) in speziellen Strahlern erzeugt, in denen die gesamte inkohärente nicht-polarisierte Breitband-Strahlung einer 3000-Kelvin-Halogen-Lampe durch eine Wasser enthaltende Küvette hindurchtritt, so dass die genannten unerwünschten Strahlungsanteile innerhalb des Infrarot gemindert oder herausgefiltert werden.[53][54][51][49][46][122] Innerhalb des Infrarot stellt das verbleibende wassergefilterte Infrarot A (im Bereich 780–1400 nm) vorwiegend Strahlung mit gutem Eindringvermögen in das Gewebe dar und erlaubt gegenüber ungefilterter Infrarotstrahlung konventioneller Infrarotlampen (mit einem großen Anteil an Infrarot-B (1400–3000 nm) und -C (≥3000 nm)) einen mehrfachen Energieeintrag in das Gewebe ohne die Haut zu belasten, vergleichbar der Sonnenwärmestrahlung in gemäßigten Klimazonen.[46][113] Während konventionelle Infrarotlampen (Halogenstrahler ohne Wasserfilter, sogenannte „Rotlichtlampen“) je nach korrelierter Farbtemperatur 50 bis 80 Prozent ihrer Strahlung im unerwünschten Infrarot-B- und Infrarot-C-Bereich emittieren, ist dieser Anteil bei wIRA-Strahlern kleiner als 0,5 Prozent, also nahezu nicht vorhanden. Typische wIRA-Strahler emittieren keine Ultraviolett-Strahlung (UV). Der Anteil der Infrarot-A-Strahlung ist im Verhältnis zum Anteil des sichtbaren Lichts (380–780 nm) bei wIRA-Strahlern im Vergleich zur Sonne betont.[53][51][46][122] Das sichtbare Licht hängt vom verwendeten Farbfilter ab.[53][51] Die Wasserfilterung wird bei typischen wIRA-Einzelstrahlern mit einer Wasserschichtdicke von 4 mm,[122] 7 mm (am häufigsten verwendet) oder 10 mm erreicht; höhere Wasserschichtdicken mindern besonders stark die Bestrahlungsstärke im Bereich 1200–1400 nm (bei 10 mm gegenüber 4 mm nahezu Halbierung der Bestrahlungsstärke in diesem Bereich) sowie im Bereich der Wasserabsorptionsbanden und erhöhen die Verträglichkeit von wIRA.[53][54]

Innerhalb des Spektrums von Infrarot-A- und wassergefilterter Infrarot-A-Strahlung wurden Effekte insbesondere von den energiereichen Wellenlängen nahe dem sichtbaren Licht – ungefähr 780–1000 nm (800–900 nm,[4][5][6] 800 nm,[22] 820 nm,[78][79][77] 830 nm[16]) – sowohl in vitro als auch in vivo beschrieben; diese Wellenlängen scheinen – vor allem im Hinblick auf nicht-thermische Effekte – den klinisch wichtigsten Teil von Infrarot A und wIRA darzustellen.[53][54][51][46][31] Die Bestrahlungsstärken in diesem Wellenlängenbereich sind bei wIRA-Strahlern deutlich höher als bei konventionellen Halogenstrahlern ohne Wasserfilter: Bei einer Wellenlänge von 820 nm ist die bei gleicher Hautoberflächentemperatur anwendbare Bestrahlungsstärke bei einem wIRA-Strahler beispielsweise ca. 6mal so hoch wie bei dem in der Abbildung dargestellten Halogenstrahler ohne Wasserfilter mit einer korrelierten Farbtemperatur (CCT) von 3000 K und ca. 30mal so hoch wie bei dem in der Abbildung dargestellten Halogenstrahler ohne Wasserfilter mit einer CCT von 1750 K.[55]

wIRA als spezielle Form der Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) mit hohem Eindringvermögen in das Gewebe bei geringer thermischer Oberflächenbelastung wirkt sowohl über thermische (auf Wärmeenergietransfer (Wärmeübertragung) bezogene) und temperaturabhängige (mit Temperaturänderung auftretende) als auch über nicht-thermische (ohne relevanten Wärmeenergietransfer) und temperaturunabhängige (ohne relevante Temperaturänderung auftretende) Effekte.[53][54][51][49][46]

wIRA erzeugt ein therapeutisch nutzbares Wärmefeld im Gewebe durch Erreichen hautoberflächennaher Kapillarbereiche durch die Infrarot-A-Strahlung (Primärerwärmung), Wärmeabtransport durch das Blut (Wärmeverschleppung von hautoberflächennahen Gewebebereichen in die Tiefe), Erhöhung der oberflächlichen Kapillardurchblutung mit Ausweitung der der Strahlung zugänglichen Durchblutungsbereiche (hierdurch verstärkte Wärmeverschleppung), Gewebewärmeleitung in die Tiefe sowie sekundäre Energiefreisetzung durch Stoffwechselanregung (Stoffwechselsteigerung) infolge Temperatursteigerung (gemäß der Reaktions-Geschwindigkeits-Temperatur-Regel, RGT-Regel, bedeuten zum Beispiel 3°C mehr Temperatur circa 30% mehr Reaktionsgeschwindigkeit und damit mehr Energiebereitstellung im Gewebe) bei relativ hoher primärer Tiefenwirksamkeit von wIRA.[53][54][45]

wIRA steigert Temperatur[53][54][51][46][45][36][135][130][136][98][97][108][40] (zum Beispiel oberflächlich von 32,5°C um fast 6°C auf 38,2°C,[97] in 2 cm Gewebetiefe um 2,7°C[36]) und Sauerstoffteildruck im Gewebe[53][54][51][46][45][36] (in 2 cm Gewebetiefe um circa 30%[36]) sowie die Gewebedurchblutung[53][54][51][46][45][97][108][40] (oberflächlich circa Verachtfachung,[97] Steigerung bis circa 5 cm Tiefe nachweisbar[40]), drei entscheidende Faktoren für eine ausreichende Versorgung des Gewebes mit Energie und Sauerstoff.[53][54][51][46][45] Demgegenüber steigert zum Beispiel die technisch wesentlich aufwändigere Hyperbare Oxygenierung HBO (Sauerstoffüberdrucktherapie), die ebenfalls zur Wundheilungsverbesserung eingesetzt wird,[15][14][43] nur den Sauerstoffteildruck,[46] während die Gewebetemperatur weitgehend unverändert bleibt (wegen des vasokonstriktiven Effekts des Sauerstoffs eventuell etwas absinkt) und die Gewebedurchblutung durch den vasokonstriktiven Effekt des Sauerstoffs sogar vermindert wird.

Zahlreiche Leistungen des menschlichen Körpers, wie generell Regenerations- und Heilungsprozesse, zum Beispiel Wundheilung und Infektionsabwehr (insbesondere Granulozytenfunktion einschließlich ihrer antibakteriellen Sauerstoffradikalbildung), hängen entscheidend von einer ausreichenden Versorgung mit Energie und Sauerstoff und damit von der Integrität von Temperatur, Sauerstoffteildruck und Durchblutung des Gewebes ab.[53][54][51][46][45] Das Zentrum chronischer Wunden ist aber häufig relativ hypotherm[53][54][51][46][36][98] und hat häufig einen Sauerstoffteildruck nahe Null[53][54][51][46][36][98][82][85][103][43][15][14][61][147][84][70]. Deshalb kann zum Beispiel sowohl präoperative[95] als auch postoperative[36][116] Wärmezufuhr zum Operationsgebiet die Wundheilung von Operationswunden verbessern. Die Verbesserung sowohl der Energiebereitstellung pro Zeit (Steigerung der Stoffwechselleistung) als auch der Sauerstoffversorgung stellt einen Teil der Erklärung für die klinisch gute Wirkung von wIRA zum Beispiel auf Wunden und Wundinfektionen wie auch auf die Regeneration dar.[53][54][51][46]
Zusätzlich hat wIRA nicht-thermische und ohne relevante Temperaturänderung auftretende Effekte, die darauf beruhen, direkte Reize auf Zellen und zelluläre Strukturen zu setzen:[53][54][51][46] Reaktionen der Zellen auf Infrarot – auch zum Teil bei sehr kleinen Bestrahlungsintensitäten – sind zum Beispiel zielgerichtetes Plasmodienwachstum,[4] Beeinflussung der Cytochrom-c-Oxidase,[75][76][74][78][72][73] zielgerichtetes Wachstum von Neuronen,[22] Stimulation der Wundheilung[19][66] sowie zellschützende Effekte von Infrarot A[96][27][28][69][18] und wassergefiltertem Infrarot A (wIRA)[42][7][13][63] einschließlich günstiger Effekte von wIRA auf Mitochondrien (mitochondriales Membranpotenzial)[83]. Die Cytochrom-c-Oxidase in den Mitochondrien wird dabei als universeller Photoakzeptor für Strahlung zwischen circa 600–1000 nm, also rote und infrarote Strahlung mit Absorptionsmaxima bei 620, 680, 760 und 825 nm[75][76][74] – entsprechend vier detailliert beschreibbaren Chromophoren der Cytochrom-c-Oxidase –, angesehen, wobei die Cytochrom-c-Oxidase bei Absorption von Strahlung verschiedene Signalkaskaden auslösen kann und damit eine weit über die Energiebereitstellung hinausreichende regelnde Funktion hat.[53][75][76] Der gesamte Bereich von circa 600–1000 nm einschließlich der genannten Wellenlängen ist bei typischen wIRA-Strahlern, die sichtbares Licht und wIRA abgeben, mit hoher spektraler Bestrahlungsstärke vertreten.[53] Der Anfangsschritt der Signalkaskaden kann in einer Dissoziation von Stickoxid NO vom katalytischen Zentrum der Cytochrom-c-Oxidase oder in einer Mehrproduktion von Adenosintriphophat ATP aufgrund der Einwirkung von roter oder infraroter Strahlung im genannten Bereich bestehen.[53][75] Elektronenanregung durch Licht und Infrarot beschleunigt Redoxprozesse und vermutlich die zeitkritische Reaktion des Elektronentransfers (zwischen Häm-a und dem Häm-a3-CuB-Paar) innerhalb der Cytochrom-c-Oxidase, indem entsprechende Strahlung mehr Elektronen für die Reduktion von Sauerstoff am katalytischen Zentrum der Cytochrom-c-Oxidase (Häm-a3-CuB-Zentrum) verfügbar macht.[53][76] ATP wird dabei neben seiner Rolle als Energieträger in der Zelle aus neuerer Sicht auch als interzelluläres Signalmolekül angesehen, was die Vielseitigkeit der Effekte niederenergetischer Strahlung, wie rotem Licht und Infrarot A, erklären kann.[53][75] Dazu gehört auch die Steigerung der Mitochondrienfunktion über eine Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration sowie das Triggern von Schutzfunktionen.[53][76] Die Photosensitivität einiger Enzyme der mitochondrialen Atmungskette, wie der Cytochrom-c-Oxidase, kann dabei als Adaptation lebender Systeme an Photonen als natürlichem externem Faktor angesehen werden.[53][74] Eine mögliche physiologische Bedeutung zum Beispiel bei Exposition gegenüber orange-rotem Licht wurde dem bereits 1981 zugemessen.[53][81][74] Typische wIRA-Einzelstrahler haben eine orange-rote Filterung im sichtbaren Bereich.[53][46] Im Bereich des Infrarot A bis ca. 900 nm beeinflussen Hämoglobin und Melanin wesentlich die physikalischen Eigenschaften und Wechselwirkungen der Haut.[114]

Die Schmerzminderung durch wIRA wird sowohl über thermische als auch nicht-thermische Wirkungen erklärt:[53][49] eine gesteigerte Durchblutung erlaubt eine bessere Elimination akkumulierter Metabolite, wie Schmerzmediatoren, Laktat und Bakterientoxine, und steigert zusammen mit der erhöhten Gewebetemperatur den Stoffwechsel (verbesserte Regeneration und Metabolisierung akkumulierter Stoffe);[53][49] nicht-thermische Effekte beinhalten direkte Wirkungen auf Zellen und möglicherweise auch auf Nozizeptoren.[36][37][53][49] wIRA kann außerdem über seine deutlich muskelentspannende Wirkung schmerzmindernd wirken.[53][49] Eine Schmerzminderung[109] bewirkt – neben einer Verbesserung der Lebensqualität – auch eine Erhöhung des Sauerstoffteildrucks[1][36][37] und senkt damit deutlich das Infektionsrisiko[65][36][37][53][49].

Außerdem wirkt vermutlich eine Bestrahlung mit sichtbarem Licht (visible light, VIS) und wIRA in Verbindung mit endogenem Protoporphyrin IX (oder Protoporphyrin IX von Bakterien) quasi wie eine milde photodynamische Therapie (endogener PDT-ähnlicher Effekt).[53][54][51][139][48] Dies kann die Zellregeneration und Wundheilung fördern (alte oder vorgeschädigte Zellen gehen in die Apoptose und werden durch neue Zellen ersetzt) und antibakteriell/antiinfektiv wirken (mögliche wIRA-bedingte Verstärkung der von [30] und [34] beschriebenen Photoinaktivierung von Bakterien durch sichtbares Licht oder der photoaktivierten Desinfektion in der Zahnheilkunde, bei der eine photosensibilisierende Substanz aufgetragen wird, mit ihren Unterformen antibakterielle photodynamische Therapie aPDT (Wirksamkeit von wIRA + VIS konnte in situ für verschiedene photosensibilisierende Substanzen gezeigt werden[3][2][80]) und photo-aktivierte Chemotherapie PACT).[53][54][51][139][48]

Einen wesentlichen Anteil an der antiinfektiven – antibakteriellen und antiviralen – Wirkung von wIRA dürfte die Verbesserung der körpereigenen Abwehr durch Steigerung von Temperatur, Sauerstoffteildruck und Durchblutung des Gewebes und der damit verbesserten Energie- und Sauerstoffbereitstellung für die körpereigene Abwehr haben,[29] also ein indirekter wIRA-Effekt, kombiniert mit nicht-thermischen direkten wIRA-Effekten (zum Beispiel auf immunkompetente Zellen), so dass eine immunmodulatorische Wirkung und eine bessere lokale Immunkompetenz resultiert.[53][54][29] So wird die erfolgreiche Therapie von (virusbedingten) vulgären Warzen, die typischerweise an eher hypothermen Körperstellen (Fingern/Händen, Zehen/Füßen) auftreten, durch wIRA (in Kombination mit Keratolyse und Kürettage) – neben denkbarer Inaktivierung thermolabiler Viren – in dieser Weise erklärt.[53][54][29] Auch verminderte (bakterielle) Wundinfektionsraten nach abdominalen Operationen[36][53][54][51] und eine verminderte Kolonisation mit physiologischer Hautflora bei experimentellen Wunden unter wIRA(+VIS)[37][53][54][51] können über die Verbesserung der körpereigenen Abwehr und der lokalen Immunkompetenz erklärt werden. Daneben sind aber auch zelluläre Effekte in vitro (z.B. Minderung der Infektiosität von Chlamydien[118]) beschrieben.

Die Entzündungsminderung[53][54][51] (zum Beispiel bei Wunden) durch wIRA kann – vergleichbar zur oben erläuterten Schmerzminderung durch wIRA – sowohl über thermische als auch nicht-thermische Wirkungen erklärt werden. Im Mausmodell mindert eine milde Erwärmung (Hyperthermie; thermischer Effekt) signifikant die Erkrankungsschwere und die Infiltration von Makrophagen in entzündete Gelenke bei Rheumatoider Arthritis; hinsichtlich des Krankheitsverlaufs zeigt sich die Hyperthermie so wirksam wie Methotrexat; auf molekularer Ebene unterdrückt die Hyperthermie TNF-α und steigert die Produktion von Interleukin 10 (IL-10).[88]

Auch die Verbesserung der Regeneration[53][54][47] durch wIRA kann sowohl über thermische als auch nicht-thermische Wirkungen erklärt werden.

Die Minderung vermehrter Sekretion[53][54][51] (zum Beispiel Wundsekretion, bronchiale Sekretion) durch wIRA ist über nicht-thermische direkte Wirkungen auf Zellen zu erklären.

Im Sinne des probabilistischen Ansatzes moderner Physik[142][117] kann wassergefiltertes Infrarot A als Photonen- oder Quantenstrom bei adäquater Bestrahlungsstärke dazu beitragen, ein erwünschterweise thermodynamisch instabiles komplexes biologisches System aufrecht zu erhalten:[46] auf der makroskopischen Ebene vorwiegend über thermische (energietransferbezogene) und temperaturabhängige Effekte (Steigerung von Temperatur, Sauerstoffteildruck und Durchblutung des Gewebes)[53][54][51][36] und auf der mikroskopischen/molekularen Ebene sowohl über nicht-thermische und nicht temperaturabhängige als auch über thermische und temperaturabhängige Effekte auf Zellen und Zellstrukturen.[53][54][46]

Allgemeine Aspekte bei klinischen Anwendungen

wIRA steigert Temperatur, Sauerstoffteildruck und Durchblutung im Gewebe.[53][54][51][46][45] Wesentliche klinische Wirkungen, das heißt Wirkungen bei der medizinischen Anwendung beim Menschen, von wIRA sind – indikationsübergreifend – eine Minderung von Schmerzen, Entzündung und Sekretion sowie eine Verbesserung der Infektabwehr und der Regeneration.[53][54][51][46][45][47]

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 oder wenn pathogenetisch mindestens ein Faktor (Temperatur, Sauerstoffteildruck, Durchblutung im Gewebe) gestört oder suboptimal ist oder ein Symptom (zum Beispiel Schmerz, Entzündung, Hypersekretion, Infektion, Regenerationsbedarf) vorliegt, das durch die thermischen und nicht-thermischen Effekte von wIRA positiv beeinflusst werden kann.[53][54][47][45] Dabei können selbst ungestört "normal" ablaufende Vorgänge, wie eine Regeneration nach sportlicher Belastung oder ein normaler Wundheilungsprozess, durch wIRA noch verbessert werden.[53][54][47][51][46][45][36] Entsprechend relativ breit sind die klinischen Anwendungsmöglichkeiten von wIRA.[53][54][47]

wIRA ist ein kontaktfreies, verbrauchsmaterialfreies, leicht anzuwendendes, (selbst bei Wunden) als angenehm empfundenes Verfahren mit guter Tiefenwirkung und anhaltendem Wärmedepot.[53][54][51][46][45] wIRA ist kreislaufschonend (verglichen mit warmem Vollbad), sauber (verglichen mit Fango), bei verschiedensten Lagerungen einsetzbar und benötigt keine Fixierung (verglichen mit warmem Wickel).[53][54][46][45] wIRA bietet Bewegungsfreiheit, eine simultane Kombination mit Bewegung ist möglich.[53][54][46][45][100] wIRA ist vor allem durch Variation des Bestrahlungsabstands und damit der Bestrahlungsstärke (sowie über die Zeit) sehr gut dosierbar.[53][54][46][45]
wIRA kann lokal/körperregion-bezogen (lokoregional) oder auch systemisch auf den gesamten Körper wirkend (Ganzkörperhyperthermie) eingesetzt werden.[53][54][46][45] wIRA wird wesentlich häufiger lokoregional als systemisch eingesetzt, entsprechend geht dieser Beitrag schwerpunktmäßig auf die lokoregionale Anwendung von wIRA ein, am Ende des Beitrags wird die systemische Anwendung (Ganzkörperhyperthermie) erläutert.

Abbildung: Beispiel für eine Bestrahlung einer Wunde mit einem wassergefilterten Infrarot-A-Strahler

Beispiel für eine Bestrahlung einer Wunde mit einem wassergefilterten Infrarot-A-Strahler

Die Bestrahlung der typischerweise unbedeckten Haut oder Wunde erfolgt senkrecht zur Haut mit einem wIRA-Strahler täglich ein- bis zweimal über 20–30 Minuten oder auch deutlich länger (mehrere Stunden pro Tag)[55] mit moderater, als angenehm empfundener Bestrahlungsstärke (für allgemeine Anwendungen (ohne Wunden) typischerweise 60–120 mW/cm² wIRA beziehungsweise 80–160 mW/cm² wIRA und sichtbares Licht VIS; bei Wunden gilt orientierend: 70 mW/cm² für die Gesamtbestrahlungsstärke wIRA + VIS; bei Wunden mit verminderter Wärmeverträglichkeit des bestrahlten Gewebes gilt orientierend: 35 mW/cm² für die Gesamtbestrahlungsstärke wIRA + VIS).[59][53][54][49][46][31][45] Wenn es dem Patienten zu warm wird, ist rechtzeitig der Abstand etwas zu vergrößern, das heißt die Bestrahlungsstärke zu verringern.[53][54][49][46][45] Spezielle Vorsicht ist geboten, das heißt ein größerer Bestrahlungsabstand und eine geringere Bestrahlungsstärke sind zu wählen, bei Patienten mit gestörtem Sensorium (zum Beispiel diabetischer Polyneuropathie) oder gestörter Rückäußerungsfähigkeit, bei schlecht durchblutetem Gewebe, bei kaltem Gewebe oder geringem Unterhautgewebe (zum Beispiel Schienbeinkante).[53][54][49][46][45] Es sollte lieber zeitlich extensiv mit moderater Bestrahlungsstärke als kürzer mit höherer Bestrahlungsstärke mit wIRA bestrahlt werden. Längere Bestrahlungszeiten pro Tag führen zu größeren Effekten.[62] So werden für Wunden mindestens 60 Minuten täglich oder auch deutlich länger, z.B. 2-6 Stunden täglich, mit moderater Bestrahlungsstärke und Fortsetzung der Bestrahlung bis zur kompletten Wundheilung empfohlen.[62][146] wIRA geht nicht in relevantem Maß durch blickdichte Kleidung oder Verbände.[53][54][46][45]

Für wIRA mit angemessenen therapeutischen Bestrahlungsstärken und -dosen konnte nicht nur gezeigt werden, dass es für menschliche Haut unbedenklich ist,[111][53][54][46][45][31][7][13][71][143] sondern dass es zellschützende Effekte gegen UV-bedingte Schäden hat.[111][53][54][46][45][96][27][28][69][18][7][13][63] Sicherheitsaspekte der klinischen Anwendung von wIRA werden ausführlich in Hoffmann et al.[46] und Gebbers et al.[31] beschrieben. Sowohl aufgrund dieser Ausführungen wie auch insbesondere unter Berücksichtigung von [71], der umfangreichen Übersichtsarbeit [112] sowie [9] und [115] und von zwei Pressemitteilungen der AWMF mit der Aussage, dass keine Bedenken gegen die medizinische Anwendung von wassergefiltertem Infrarot A bestehen[101][102] und sogar ein schützender Effekt des Infrarot A der Sonne gesehen wird,[9][102] und langjähriger klinischer Erfahrungen mit wIRA ist die Anwendung von wIRA mit adäquaten Bestrahlungsstärken als sicher anzusehen.[53][54][51] Da sich der Mensch unter dem Einfluss der wassergefilterten Infrarotstrahlung der Sonne in der Evolution entwickelt hat,[122][45] kann zudem – vor allem im Hinblick auf nicht-thermische Effekte – wIRA als naturnahes Verfahren im Gegensatz zum Beispiel zur Radiofrequenz-Hyperthermie angesehen werden.[53][54]

Klinische Anwendungen

Wunden

wIRA kann die Heilung akuter und chronischer Wunden einschließlich infizierter Wunden sowohl über thermische und temperaturabhängige als auch über nicht-thermische und temperaturunabhängige Effekte beschleunigen oder bei stagnierender Wundheilung ermöglichen.[62][53][54][51][46][36] Selbst der normale Wundheilungsprozess kann verbessert werden.[53][54][51][46][36] wIRA vermag Schmerzen deutlich zu mindern (mit bemerkenswert niedrigerem Analgetikabedarf) und eine erhöhte Wundsekretion und Entzündung herabzusetzen sowie infektionsmindernd zu wirken.[53][54][51][46][36]
wIRA kann generell – mit Ausnahme oder besonderen Vorsichtskautelen bei arterieller Verschlusskrankheit – für die Therapie von akuten[37] und chronischen[139] Wunden empfohlen werden.[62][58][57][53][54][51]
Aufgrund von sieben klinischen Studien sind die folgenden Wirkungen mit Evidenzgrad Ia/Ib belegt:[62][58][57][46][53][54][51][50][52][36][37] akute Schmerzminderung während einer wIRA-Bestrahlung, Minderung der erforderlichen Schmerzmittelmenge, größere/schnellere Wundflächenreduktion, bessere Gesamteinschätzung der Wundheilung, bessere Gesamteinschätzung des Effekts der Therapie (Schmerzen, Wundheilung, Kosmetik), höherer Gewebesauerstoffteildruck während wIRA, höhere subkutane Gewebetemperatur während wIRA, besserer kosmetischer Aspekt und niedrigere Wundinfektionsrate. Als Trend wurde außerdem gefunden:[46][53][54][51][50][36][37] kürzerer Krankenhausaufenthalt. Weitere klinische Beobachtungen sind:[46][53][54][51][50] Entzündungsminderung und Hypersekretionsminderung.

Therapie akuter Wunden

Abbildung: Abnahme der postoperativen Schmerzen während Bestrahlung in der Gruppe mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in der Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Studie Heidelberg)

Abnahme der postoperativen Schmerzen während Bestrahlung in der Gruppe mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in der Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Studie Heidelberg)

Abbildung: Erforderliche Analgetikadosis in den Untergruppen mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) im Verhältnis zu den Kontrolluntergruppen mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Mediane der Kontrolluntergruppen = 100) (Studie Heidelberg)

Erforderliche Analgetikadosis in den Untergruppen mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) im Verhältnis zu den Kontrolluntergruppen mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Mediane der Kontrolluntergruppen = 100) (Studie Heidelberg)

Abbildung: Subkutaner Sauerstoffteildruck in 2 cm Gewebetiefe an den postoperativen Tagen 2 und 10 in der Gruppe mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in der Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Studie Heidelberg)

Subkutaner Sauerstoffteildruck in 2 cm Gewebetiefe an den postoperativen Tagen 2 und 10 in der Gruppe mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in der Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Studie Heidelberg)

Abbildung: Subkutane Temperatur in 2 cm Gewebetiefe an den postoperativen Tagen 2 und 10 in der Gruppe mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in der Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Studie Heidelberg)

Subkutane Temperatur in 2 cm Gewebetiefe an den postoperativen Tagen 2 und 10 in der Gruppe mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in der Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Studie Heidelberg)

Abbildung: Relative Änderung der Wundfläche von schwerbrandverletzten Kindern in Abhängigkeit von der Dauer der Behandlung (in Tagen) in der Gruppe mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in der Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Studie Kassel)

Relative Änderung der Wundfläche von schwerbrandverletzten Kindern in Abhängigkeit von der Dauer der Behandlung (in Tagen) in der Gruppe mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in der Kontrollgruppe mit nur sichtbarem Licht (VIS) (Studie Kassel)

Abbildung: Beispiel für eine schnelle Besserung mit wIRA bei einem schwerbrandverletzten Kind (Studie Kassel)

Beispiel für eine schnelle Besserung mit wIRA bei einem schwerbrandverletzten Kind (Studie Kassel)

Abbildung: Beispiel für eine erfolgreiche Behandlung rezidivierender Wundserome mit wIRAA: Vor Beginn mit wIRAB: nach circa 1 Woche mit wIRAC: nach 18 Tagen mit wIRAD: nach 29 Tagen mit wIRADetailangaben bei den Bilddaten des Vollbildes.

Beispiel für eine erfolgreiche Behandlung rezidivierender Wundserome mit wIRA
A: Vor Beginn mit wIRA
B: nach circa 1 Woche mit wIRA
C: nach 18 Tagen mit wIRA
D: nach 29 Tagen mit wIRA
Detailangaben bei den Bilddaten des Vollbildes.

Akute Operationswunden (Studie der Universitätsklinik Heidelberg, Klinik für Chirurgie)

Eine prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studie mit 111 Patienten nach großen abdominalen Operationen in der Chirurgischen Universitätsklinik Heidelberg in Deutschland zeigte mit 20 Minuten Bestrahlung zweimal am Tag (beginnend am zweiten postoperativen Tag) in der Gruppe mit wIRA und sichtbarem Licht (visible light, VIS) (wIRA(+VIS), ungefähr 75% wIRA, 25% VIS) verglichen mit der Kontrollgruppe mit nur VIS eine signifikante und relevante Schmerzminderung verbunden mit einer deutlich verminderten erforderlichen Analgetikadosis: während 230 einzelner Bestrahlungen mit wIRA(+VIS) nahm der Schmerz ausnahmslos ab (der Median der Schmerzminderung an den postoperativen Tagen 2–6 betrug 13,4 auf einer 100 mm visuellen Analogskala VAS 0–100), während der Schmerz in der Kontrollgruppe unverändert blieb (p<0,000001).[146][53][54][51][37][36] Der Median der Schmerzminderung am dritten postoperativen Tag betrug 18,5 gegenüber 0,0, die mediane Differenz zwischen den Gruppen 18,4 (99%-Konfidenzintervall 12,3/21,0), p<0,000001.[53][54][51][37][36]

Die erforderliche Analgetikadosis war in den Untergruppen mit wIRA(+VIS) 52–69% niedriger (mediane Differenzen) im Vergleich zu den Kontrolluntergruppen mit nur VIS (Median 598 gegenüber 1398 ml Ropivacain, p=0,000020, für Peridural-Katheter-Analgesie; 31 gegenüber 102 mg Piritramid, p=0,00037, für patientenkontrollierte Analgesie; 3,4 gegenüber 10,2 g Metamizol, p=0,0045, für intravenöse und orale Analgesie).[146][53][54][51][37][36]

Während der Bestrahlung mit wIRA(+VIS) stieg der subkutane Sauerstoffteildruck wesentlich um 32% und die subkutane Temperatur um 2,7°C an (beides in 2 cm Gewebetiefe), während beide in der Kontrollgruppe unverändert blieben.[146][53][54][51][37][36] Nach Bestrahlung lag der Median des subkutanen Sauerstoffteildrucks bei 41,6 (mit wIRA) gegenüber 30,2 mm Hg in der Kontrollgruppe (mediane Differenz zwischen den Gruppen 11,9 mm Hg (+39%), 99%-Konfidenzintervall 8,4/15,4 mm Hg (+28%/+51%), p<0,000001) und der Median der subkutanen Temperatur bei 38,9 gegenüber 36,4°C (mediane Differenz zwischen den Gruppen 2,6°C, 99%-Konfidenzintervall 2,1/2,9°C, p<0,000001).[146][53][54][51][37][36] Die Ruhewerte (vor Bestrahlung) des subkutanen Sauerstoffteildrucks stiegen vom 2. zum 10. postoperativen Tag um 3,4 gegenüber 0,3 mm Hg (mediane Differenz zwischen den Gruppen 3,1 mm Hg (+10%), 99%-Konfidenzintervall 1,9/3,7 mm Hg, p=0,00051).[53][54][51][37][36] Die Ruhewerte der subkutanen Temperatur stiegen um 0,4 gegenüber -0,3°C (mediane Differenz 0,6°C, 95%-Konfidenzintervall 0,2/0,8°C, p=0,0074).[53][54][51][37][36] Beides sind Effekte, die über den Zeitraum der einzelnen Bestrahlung hinausreichen.[53][54][51][37][36]

Die Gesamtbeurteilung des Effekts der Bestrahlung einschließlich Wundheilung, Schmerzen und kosmetischem Ergebnis, erhoben mit einer VAS (0–100 mit 50 als Indifferenzpunkt ohne Effekt) durch den Chirurgen (Median 79,0 gegenüber 46,8, mediane Differenz 27,9, 99%-Konfidenzintervall 17,2/37,3, p<0,000001) oder den Patienten (79,0 gegenüber 50,2, mediane Differenz 23,8, 99%-Konfidenzintervall 9,5/34,1, p=0,000007), war in der Gruppe mit wIRA wesentlich besser verglichen mit der Kontrollgruppe.[146][53][54][51][37][36] Das galt auch für die einzelnen Aspekte, das heißt Wundheilung, erhoben mit einer VAS durch den Chirurgen (Median 88,6 gegenüber 78,5, p<0,000001) oder den Patienten (Median 85,8 gegenüber 81,0, p=0,040, Trend), und kosmetisches Ergebnis, erhoben mit einer VAS durch den Chirurgen (Median 84,5 gegenüber 76,5, p=0,00027) oder den Patienten (Median 86,7 gegenüber 73,6, p=0,00077).[146][53][54][51][37][36]

Außerdem zeigte sich ein Trend zugunsten der wIRA-Gruppe hin zu einer niedrigeren Rate von Wundinfektionen insgesamt (3 von 46 (7%) gegenüber 7 von 48 (15%), Differenz -8%, 95%-Konfidenzintervall -20%/4%, p=0,21) einschließlich später Infektionen nach der Entlassung, hervorgerufen durch eine unterschiedliche Rate später Infektionen nach der Entlassung mit 0 von 46 (0%) in der wIRA-Gruppe und 4 von 48 (8%) in der Kontrollgruppe (Differenz -8%, 95%-Konfidenzintervall -18%/2%, p=0,12).[146][53][54][51][37][36] Und es gab einen Trend hin zu einem kürzeren postoperativen Krankenhausaufenthalt mit 9 Tagen in der wIRA-Gruppe gegenüber 11 Tagen in der Kontrollgruppe (mediane Differenz -2 Tage (-18%), 95%-Konfidenzintervall -3/0 Tage, p=0,022).[146][53][54][51][37][36]

Das Hauptergebnis der Studie war, dass postoperative Bestrahlung mit wIRA selbst den normalen Wundheilungsprozess verbessern kann.[146][53][54][51][37][36]

Akute Operationswunden (Studie der Technischen Universität München, Klinik für Chirurgie)

Eine weitere prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studie der Chirurgischen Klinik der Technischen Universität München mit 400 Patienten, bei der die Patienten vor großen abdominalen Operationen einmalig 20 Minuten mit wIRA bestrahlt wurden, hat die Ergebnisse der oben dargelegten Studie der Klinik für Chirurgie der Universitätsklinik Heidelberg, bei der die Patienten nach großen abdominalen Operationen mit wIRA bestrahlt wurden, bestätigt, insbesondere die deutliche Minderung der gesamten Wundinfektionsrate durch wIRA:[146][144] 5,1% (9 von 178) gegenüber 12,1% (22 von 182) Wundinfektionen (Differenz -7,0%, 95%-Konfidenzintervall -12,8%/-1,3%, p=0,017). Von den Wundinfektionen insgesamt waren vor allem die späten Infektionen (an den postoperativen Tagen 9–30) unter wIRA deutlich reduziert: 1,7% (3 von 178) vs. 7,7% (14 von 182) (Differenz -6,0%, 95%-Konfidenzintervall -10,3%/-1,7%, p=0,007).([146][86] sowie aus den Daten der Publikation berechnete Werte) Bereits frühere Studien mit technisch anderen Wärmeapplikationen hatten positive Effekte sowohl bei präoperativer[95] wie auch bei postoperativer[116] Wärmeanwendung gezeigt.

Schwerbrandverletzte Kinder (Studie des Kinderkrankenhauses Park Schönfeld, Kassel, Klinik für Kinderchirurgie)

Eine prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppelt-blinde Studie mit 45 schwerbrandverletzten Kindern im Kinderkrankenhaus Park Schönfeld, Kassel, Deutschland, zeigte mit täglich 30 Minuten Bestrahlung (ab dem ersten Tag, Tag der Verbrennung als Tag 1) in der Gruppe mit wIRA und sichtbarem Licht VIS (wIRA(+VIS), ungefähr 75% wIRA, 25% VIS) verglichen mit der Kontrollgruppe nur mit VIS eine deutlich schnellere Abnahme der Wundfläche.[146][53][54][51][37] Am fünften Tag (nach 4 Tagen mit Bestrahlung) wurde entschieden, ob ein chirurgisches Debridement nekrotischen Gewebes wegen tieferer (Grad 2b) Verbrennungen notwendig war (11 von 21 in der Gruppe mit wIRA, 14 von 24 in der Kontrollgruppe) oder eine konservative Behandlung möglich war (Verbrennungen vom Grad 2a).[53][54][51][37] Die Patienten mit konservativer Behandlung wurden in der Studie weitergeführt und bis zur vollständigen Reepithelisierung bestrahlt.[53][54][51][37]

Die Patienten in der Gruppe mit wIRA zeigten eine deutlich schnellere Abnahme der Wundfläche: eine Abnahme der Wundfläche im Median um 50% wurde bereits nach 7 Tagen verglichen mit 9 Tagen in der Kontrollgruppe und eine Abnahme der Wundfläche im Median um 90% wurde nach 9 Tagen verglichen mit 13 Tagen in der Kontrollgruppe erreicht.[146][53][54][51][37] Nach 9 Tagen betrug der Median der Wundflächenabnahme 89,2% gegenüber 49,5%, die mediane Differenz zwischen den Gruppen 39,5% Wundflächenabnahme (99%-Konfidenzintervall 34,4%/43,0%), p=0,000011.[146][53][54][51] Die mediane Differenz zwischen den Gruppen bestand bereits nach einem Tag mit p=0,00013 und nach 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 Tagen mit p<0,0001.[53][54][51] Außerdem zeigte die Gruppe mit wIRA bessere Ergebnisse hinsichtlich der chirurgischen Gesamteinschätzung der Wunde und hinsichtlich der Einschätzung des Effekts der Bestrahlung (letzteres als Trend bis 3 Monate nach der Verbrennung) verglichen mit der Kontrollgruppe.[53][54][51][37]

Experimentelle Wunden (Studie der Universitätsmedizin Charité Berlin, Klinik für Dermatologie)

In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie mit 12 Probanden an der Universitätsklinik Charité, Berlin, Deutschland, wurden bei jedem Probanden vier experimentelle oberflächliche Wunden (5 mm Durchmesser) als ein Modell für akute Wunden mittels Saugblasentechnik und Entfernen des Blasendachs mit Skalpell und steriler Pinzette erzeugt (Tag 1).[53][54][51][37] Vier Behandlungsarten wurden während 10 Tagen angewendet und untersucht: keine Therapie, nur wIRA(+VIS) (ungefähr 75% wIRA, 25% VIS; täglich 30 Minuten Bestrahlung), nur Dexpanthenol-Salbe (= D-Panthenol-Salbe) einmal täglich, wIRA(+VIS) und Dexpanthenol-Salbe einmal täglich.[53][54][51][37] Die Heilung der kleinen experimentellen Wunden war aus klinischer Sicht bei allen 4 Behandlungsarten sehr gut.[53][54][51][37] Deshalb gab es nur kleine Unterschiede zwischen den Behandlungsarten mit geringen Vorteilen für die Kombination wIRA(+VIS) und Dexpanthenol-Salbe und für nur Dexpanthenol-Salbe hinsichtlich der relativen Änderung der Wundfläche und der Einschätzung des Empfindens des Wundgebiets.[53][54][51][37]

Laser-Scanning-Mikroskopie mit einem Score-System zeigte jedoch Unterschiede zwischen den vier Behandlungsarten hinsichtlich der Bildung des Stratum corneum (Hornzellschicht) (von der ersten Schicht von Korneozyten (Hornzellen) bis zur vollen Ausbildung) insbesondere für die Tage 5–7: die schnellste Ausbildung des Stratum corneum wurde bei Wunden beobachtet, die mit wIRA(+VIS) und Dexpanthenol-Salbe behandelt wurden, am zweitschnellsten war wIRA(+VIS) allein, an dritter Stelle lag Dexpanthenol-Salbe allein und an letzter Stelle waren die unbehandelten Wunden.[146][53][54][51][37] Keimzahlbestimmungen der Wunden (alle 2 Tage) zeigten, dass wIRA(+VIS) und die Kombination von wIRA(+VIS) mit Dexpanthenol-Salbe in der Lage waren, die Kolonisation mit physiologischer Hautflora bis zum Tag 5 im Vergleich zu den beiden anderen Gruppen (untherapierte Gruppe und Gruppe mit nur Dexpanthenol-Salbe) zu verhindern.[53][54][51][37] Zu allen untersuchten Zeitpunkten war das Maß an Kolonisation unter Therapie mit wIRA(+VIS) allein niedriger (mehr supprimiert) als in der Gruppe mit wIRA(+VIS) und Dexpanthenol-Salbe.[53][54][51][37]

Weitere Aspekte und Perspektiven bei akuten Wunden, bei Wundseromen und persistierenden postoperativen Schmerzen

Während der Rehabilitation nach Hüft- und Knie-Endoprothesen-Operationen war durch Bestrahlung mit wIRA(+VIS) die Resorption von Wundseromen und Wundhämatomen sowohl klinisch als auch sonographisch schneller und die Schmerzen waren reduziert.[53][54][51][37]

Ein zusätzliches Beispiel für eine erfolgreiche Behandlung rezidivierender Wundserome mit wIRA zeigt die Abbildung.[53][51][37]

Auch nach urologischen Schnittoperationen wurde mit wIRA eine schnellere Wundheilung und Wundseromresorption beobachtet.[53][54]

Bei Wöchnerinnen nach Kaiserschnittentbindung wurde wIRA als angenehm und günstig für die Wundheilung bewertet.[53][54]

wIRA kann erfolgreich bei persistierenden postoperativen Schmerzen zum Beispiel nach Thorakotomie (chirurgische Eröffnung des Brustkorbs) eingesetzt werden.[53][54][51][37]

Als Perspektive für wIRA erscheint es klinisch sinnvoll, wIRA sowohl unmittelbar prä- als auch postoperativ zum Beispiel bei abdominalen und thorakalen Operationen einzusetzen.[53][54][51][37] wIRA kann außerdem präoperativ (zum Beispiel während ein bis zwei Wochen) zur Präkonditionierung der Entnahme- und der Empfängerstellen von Hautlappen, Transplantaten oder Spalthauttransplantaten und postoperativ zum Verbessern der Wundheilung und zum Mindern von Schmerz, Entzündung und Infektion an allen genannten Stellen verwendet werden.[53][54][51][37] wIRA kann zum Unterstützen einer prä- oder postoperativen Routine-Antibiotika-Gabe eingesetzt werden.[53][54][51][37] wIRA kann auch eine Alternative zur Vakuumversiegelung darstellen.[53][54][47]

Therapie chronischer Wunden

Das Zentrum von chronischen Wunden ist oft hypoxisch [53][54][51][46][36][98][82][85][103][43][15][14][61][147][84][70] und relativ hypotherm [53][54][51][46][36][98]. Das entspricht einer defizitären Energiebereitstellung im Gewebe, die die Wundheilung behindert oder unmöglich macht.[53][54][51][46] wIRA steigert Temperatur,[53][54][51][46][45][36][135][130][136][98][97][108][40] Sauerstoffteildruck[53][54][51][46][45][36] sowie die Durchblutung im Gewebe[53][54][51][46][45][97][108][40]. Diese drei Faktoren sind entscheidend für eine ausreichende Versorgung des Gewebes mit Energie und Sauerstoff und deshalb auch für die Wundheilung, speziell bei chronischen Wunden, und die Infektionsabwehr.[53][54][51][46][45] wIRA kann insbesondere bei nicht-heilenden chronischen Wunden eine Wundheilung ermöglichen.[53][54][51][139]

Chronische venöse Unterschenkelulzera (Studie in Basel)

In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie in Basel mit 40 Patienten mit chronischen venösen Unterschenkelulzera (Unterschenkelgeschwüren, initiale Ulkusfläche 1–12,4 cm²) führte eine Bestrahlung mit wIRA und sichtbarem Licht (VIS) für 30 Minuten dreimal pro Woche über einen Zeitraum von maximal 6 Wochen zu einer signifikant und relevant schnelleren Wundheilung und einem signifikant und relevant geringeren Schmerzmittelverbrauch gegenüber einer in gleicher Form therapierten (Wundsäuberung, antibakterielle Wundauflagen und Kompressionstherapie), aber nicht bestrahlten Kontrollgruppe: Ein vollständiger Wundschluss wurde im Median nach 14 Tagen in der Gruppe mit wIRA gegenüber 42 Tagen in der Kontrollgruppe erreicht (mediane Differenz zwischen den Gruppen -21 Tage; 99 %-Konfidenzintervall -28/-7 Tage; p=0,000005). Nach 42 Tagen waren 19 von 20 Ulzera (95 %) gegenüber 9 von 20 Ulzera (45 %) abgeheilt (p=0,0019) und der Median der Restulkusfläche betrug 0 gegenüber 3 cm² (mediane Differenz zwischen den Gruppen -3 cm² ; 99 %-Konfidenzintervall -4,2/0 cm² ; p=0,0091).[146][53][54][51][139][10]
Nach jeder der 6 Wochen war die Anzahl der erforderlichen Schmerztabletten pro Tag in der Gruppe mit wIRA signifikant niedriger als in der Kontrollgruppe: Median zum Beispiel nach 2 Wochen 2 Tabletten gegenüber 3 Tabletten (mediane Differenz -1 Tablette; p=0,0029), nach 4 Wochen 0 gegenüber 2 Tabletten (mediane Differenz -2 Tabletten; p=0,000018), nach 6 Wochen 0 gegenüber 2 Tabletten (mediane Differenz -2 Tabletten; 99 %-Konfidenzintervall -3/-1 Tabletten; p=0,000005). Der Median der Summe der Tabletten an 6 Erhebungstagen (der Wochen 1–6) war mit 6 Tabletten in der Gruppe mit wIRA deutlich niedriger als die 14,5 Tabletten in der Kontrollgruppe (mediane Differenz -8 Tabletten; 99 %-Konfidenzintervall -12/-3 Tabletten; p=0,000002).[146][53][54][51][139][10]

Chronische venöse Unterschenkelulzera (Studie der Universität Tromsø/Norwegen und des Krankenhauses in Hillerød/Dänemark)
Abbildung: Beispiel für einen Heilungsverlauf eines chronischen venösen Unterschenkelulkus unter Therapie mit wIRA (Studie Tromsø/Hillerød)mit normaler Aufsicht, thermographischem Bild und Temperaturprofil durch das Ulkus – jeweils links vor wIRA-Therapie und rechts nach Abschluss der wIRA-Therapie

Beispiel für einen Heilungsverlauf eines chronischen venösen Unterschenkelulkus unter Therapie mit wIRA (Studie Tromsø/Hillerød)
mit normaler Aufsicht, thermographischem Bild und Temperaturprofil durch das Ulkus – jeweils links vor wIRA-Therapie und rechts nach Abschluss der wIRA-Therapie

Eine weitere prospektive Studie mit 10 Patienten mit aufwändiger thermographischer Verlaufskontrolle ergab unter Therapie mit wIRA(+VIS) eine vollständige oder fast vollständige Abheilung therapierefraktärer chronischer Unterschenkelulzera bei 7 sowie eine deutliche Ulkusverkleinerung bei 2 weiteren der 10 Patienten, eine ausgeprägte Minderung der Schmerzen und des Schmerzmittelverbrauchs (von zum Beispiel 15 auf 0 Schmerztabletten täglich) und eine Normalisierung des thermographischen Bilds (vor Therapiebeginn typischerweise hyperthermer Ulkusrandwall mit relativ hypothermem Ulkusgrund und bis zu 4,5°C Temperaturdifferenz).[146][53][54][51][139][98] Bei einem Patienten wurde ein Ulkus an einem Bein mit dem Vollwirkstrahler (wIRA(+VIS)) therapiert, während ein Ulkus am anderen Bein mit einem Kontrollgruppenstrahler (nur VIS, ohne wIRA) behandelt wurde, was einen deutlichen Unterschied zugunsten der wIRA-Therapie zeigte.[53][54][51][139][98]

Alle mit visuellen Analog-Skalen erhobenen Variablen – Einschätzung des Effekts der Bestrahlung durch Patient und durch klinischen Untersucher, Einschätzung des Gefühls im Wundbereich durch Patient, Einschätzung der Wundheilung durch klinischen Untersucher sowie Einschätzung des kosmetischen Zustands durch Patient und durch klinischen Untersucher – verbesserten sich während der Bestrahlungstherapie-Periode sehr stark, was einer verbesserten Lebensqualität entsprach.[53][54][51][139][98] Innerhalb der Gruppe der 6 Patienten mit chronischen venösen Unterschenkelulzera ohne Begleitprobleme (das heißt ohne periphere arterielle Verschlusskrankheit, Rauchen oder fehlender venöser Kompressionstherapie) heilten alle 6 Ulzera vollständig oder fast vollständig ab (96–100% Reduktion der Ulkusfläche).[146][53][54][51][139][98]

Die Originalveröffentlichung [98] umfasst auch 10 Anhänge mit detaillierten Informationen zu jedem Patienten sowie zusätzlich zwei Thermographie-Videosequenzen.

Chronische venöse Unterschenkelulzera (Studie der Universität Freiburg, Klinik für Dermatologie)

In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten, verblindeten Studie wurden 51 Patienten mit nicht-heilenden chronischen venösen Unterschenkelulzera (initiale Ulkusfläche 1–68 cm²) mit Kompressionstherapie, Wundsäuberung und nicht-adhäsiven Wundauflagen sowie 30 Minuten Bestrahlung fünfmal pro Woche über 9 Wochen behandelt.[124][146][53][54][51][47][139] Die Gruppe mit wIRA(+VIS) (maximal 140 mW/cm² (75%) wIRA und 45 mW/cm² (25%) VIS) zeigte, verglichen mit der Kontrollgruppe mit nur VIS, eine bessere Gesamteinschätzung der Wundheilung (nach 9 Wochen 85 versus 67,5 auf einer VAS (0–100), p=0,012), eine höhere Heilungstendenz (nach 9 Wochen bei 84% (21 von 25) der Patienten versus bei 50% (13 von 26), p=0,023), eine bessere Granulation (nach 9 Wochen 90 versus 80 auf einer VAS (0–100), p=0,036) sowie eine Tendenz zu geringerer Exsudation, geringeren Belägen und schnellerer Wundflächenreduktion.[124][146][53][54][51][47][139] Die Anwendung der wIRA-Strahler bei den Patienten zu Hause erwies sich als sehr gut praktikabel.[124][54]

Abbildung: Beispiel für einen Heilungsverlauf eines chronischen venösen Unterschenkelulkus unter Therapie mit wIRAA: AnfangsbefundB: Befund nach 3½ MonatenC: Befund nach 4½ Monaten (geheilt).Detailangaben bei den Bilddaten des Vollbildes.

Beispiel für einen Heilungsverlauf eines chronischen venösen Unterschenkelulkus unter Therapie mit wIRA
A: Anfangsbefund
B: Befund nach 3½ Monaten
C: Befund nach 4½ Monaten (geheilt).
Detailangaben bei den Bilddaten des Vollbildes.

Ein zusätzliches Beispiel für die Anwendung von wIRA bei einem chronischen venösen Unterschenkelulkus außerhalb der dargestellten Studien zeigt die Abbildung.

Weitere wundbezogene Indikationen

Einige Fallberichte haben gezeigt, dass wIRA selbst bei gemischt arteriell-venösen Ulzera oder arteriellen Ulzera eingesetzt werden kann, wenn die Bestrahlungsstärke angemessen niedrig gewählt und die Bestrahlung sorgfältig überwacht wird.[53][54][51][139]

wIRA kann bei Dekubitalulzera (Dekubitalgeschwüren, Dekubitus) sowohl präventiv als auch therapeutisch (Verkleinerung der Wundfläche, bessere Granulation[45]) eingesetzt werden.[53][54][51][139]

Mit wIRA wurde das Abheilen von UIzera bei ulzerierter Morphea[32] und von Ulzera aufgrund einer Graft-versus-Host-Erkrankung[91] erreicht.[54]

wIRA kann beim diabetischen Fuß sowohl präventiv – bei gefährdeten Patienten mit Diabetes mellitus und Sensibilitätsstörungen – vor dem Auftreten einer Wunde als auch therapeutisch eingesetzt werden.[53][54] Die Wundheilung eines diabetischen Fuß-Ulkus unter wIRA-Therapie lässt sich auch thermographisch verfolgen.[54]

Auch in der Zahnmedizin kann wIRA verwendet werden, zum Beispiel zum Ausheilen von Fisteln.[53]

wIRA kann die Resorption topisch applizierter Substanzen[38][8][107] auch auf Wunden verbessern.[53][54][51][139]

Auch eine Kombination mit photodynamischer Therapie (PDT) in antiinfektiver Indikation[90][21][87] ist möglich[53][54][47][48][139][45] (mögliche wIRA-bedingte Verstärkung der von Ganz et al.[30] und Hamblin et al.[34] beschriebenen Photoinaktivierung von Bakterien durch sichtbares Licht oder der photoaktivierten Desinfektion in der Zahnheilkunde, bei der eine photosensibilisierende Substanz aufgetragen wird, mit ihren Unterformen antibakterielle photodynamische Therapie aPDT und photo-aktivierte Chemotherapie PACT).

Andere Hauterkrankungen

Vulgäre Warzen

Abbildung: Relative Änderung (in %) der &quot;Gesamtwarzenfläche jedes Patienten&quot; in den Gruppen mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in den Kontrollgruppen mit nur sichtbarem Licht (VIS)

Relative Änderung (in %) der "Gesamtwarzenfläche jedes Patienten" in den Gruppen mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) und sichtbarem Licht (VIS) und in den Kontrollgruppen mit nur sichtbarem Licht (VIS)

Abbildung: Beispiel für die Therapie von Handwarzen mit wIRAA: Vor der ersten Behandlung B: Vor der zweiten Behandlung (= nach 3 Wochen)C: Vor der dritten Behandlung (= nach 6 Wochen) D: 18 Wochen nach der ersten Behandlung

Beispiel für die Therapie von Handwarzen mit wIRA
A: Vor der ersten Behandlung
B: Vor der zweiten Behandlung (= nach 3 Wochen)
C: Vor der dritten Behandlung (= nach 6 Wochen)
D: 18 Wochen nach der ersten Behandlung

Abbildung: Beispiel für die Therapie einer Fußwarze mit wIRAA: Vor der ersten BehandlungB: Vor der zweiten Behandlung (= nach 3 Wochen)C: Vor der dritten Behandlung (= nach 6 Wochen) D: 18 Wochen nach der ersten Behandlung

Beispiel für die Therapie einer Fußwarze mit wIRA
A: Vor der ersten Behandlung
B: Vor der zweiten Behandlung (= nach 3 Wochen)
C: Vor der dritten Behandlung (= nach 6 Wochen)
D: 18 Wochen nach der ersten Behandlung

Vulgäre Warzen können mit 6–9 einwöchigen Therapiezyklen mit kontinuierlicher Keratolyse] mit Salizylsäurepflaster und jeweils einer unblutigen Kürettage und einer wIRA(+VIS)-Bestrahlung von 30 Minuten – ohne photodynamische Therapie – erfolgreich therapiert werden.[53][54][29][47] In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten, doppeltblinden Studie der Hautklinik der Universität Jena mit 80 Patienten mit therapierefraktären Warzen wurden bei nur drei dreiwöchigen Therapiezyklen (somit nur insgesamt drei Bestrahlungen) in den beiden Gruppen mit wIRA(+VIS) eine Minderung der Gesamtwarzenfläche pro Patient im Median um 94%/99% im Vergleich zu 47%/73% in den beiden Gruppen mit nur VIS sowie 72% im Vergleich zu 34% völlig verschwundene Warzen und 42% im Vergleich zu 7% warzenfreie Patienten erreicht.[53][54][29][47] Auf einer visuellen Analogskala VAS (-50: extreme Verschlechterung, 0: kein Effekt, +50: extreme Verbesserung) wurde ärztlicherseits der Therapieeffekt bei den Patienten der beiden Gruppen mit wIRA(+VIS) nach 9 Wochen im Median jeweils mit +41 beurteilt, hingegen bei den Patienten der beiden Gruppen mit nur VIS im Median jeweils mit 0;[53][54][29] ein ähnlich großer Unterschied ergab sich bei der Beurteilung des Therapieeffekts durch die Patienten (+35/+31 verglichen mit +1/+5).[53][54][29] Die subjektive Einschätzung des Empfindens der warzenbedeckten Hautregion (hinsichtlich Schmerzen, Brennen, Stechen) auf einer visuellen Analogskala (0: extrem unangenehm, 100: frei von Beschwerden) beurteilten die Patienten der beiden Gruppen mit wIRA(+VIS) nach 9 Wochen im Median mit 85 beziehungsweise 99, während die Patienten der beiden Gruppen mit nur VIS dies mit 50 beziehungsweise 32 beurteilten.[53][54][29]

In einer weiteren prospektiven, randomisierten, kontrollierten, doppeltblinden Studie der Hautklinik der Universität Bern wurden mit sechs bis neun einwöchigen Therapiezyklen mit kontinuierlicher Keratolyse mit Salizylsäurepflaster und jeweils einer unblutigen Kürettage und einer wIRA(+VIS)-Bestrahlung von 30 Minuten bereits nach sechs Wochen hohe Abheilungsraten erzielt.[53][54][47]

Nur bei besonders hartnäckigen Warzen ist eine – auch wiederholbare – photodynamische Therapie (PDT) mit wIRA und sichtbarem Licht (VIS) erforderlich.[53][54][29]

Andere virusbedingte Hauterkrankungen

wIRA kann auch zur Therapie von Condylomata acuminata (Feigwarzen), durch humane Papilloma-Viren (HPV) verursacht, eingesetzt werden.[53][54][47][46][45]

wIRA beschleunigt die Abheilung von Herpes labialis (Lippenherpes) und mindert die Schmerzen bei Herpes Zoster (Gürtelrose) sowohl akut als auch die chronischen Post-Zoster-Schmerzen.[53][54][47][46][45]

Spezielle Infektionen

Diskutiert wird die Anwendung von wIRA bei Tropeninfektionen (Buruli-Ulkus, Ulcus tropicum), bei Chlamydieninfektionen (Wirksamkeit von wIRA in der Zellkultur gezeigt[93]; nicht-thermische Effekte tragen zur Wirksamkeit von wIRA/VIS gegen Chlamydien bei[92]) oder im Rahmen einer antibakteriellen photodynamischen Therapie.[55]

Sklerodermie und Morphea

wIRA kann bei Sklerodermie, einer Hauterkrankung mit Verhärtung (Sklerose) der Haut, eine Befindlichkeitsbesserung, weniger Schmerzen und eine Minderung der Raynaud-Symptomatik (kalte Finger und Hände aufgrund Minderdurchblutung) bewirken.[53][54][47][46][45] wIRA steigert bei Sklerodermie Temperatur, Durchblutung und Sauerstoffteildruck und mindert dadurch das Raynaud-Phänomen.[138] wIRA mindert bei Sklerodermie Schmerzen und Juckreiz (und den Schmerzmittelverbrauch) und erhöht die Beweglichkeit.[138] Die hautbezogenen Formen der zirkumskripten Sklerodermie umfassen die lokalisierte Sklerodermie oder Morphea, die linear-zirkumskripte Sklerodermie und die generalisierte zirkumskripte Sklerodermie.[138] Bei allen Formen kann wIRA eingesetzt werden.[53][54][138] Bei Morphea (und den anderen Formen) kann wIRA zu einer Rückbildung der Sklerose (mit messbarer Rückbildung von Hauthärte und Größe von Plaques) und Abnahme des Juckreizes und der Schmerzen führen.[53][54][138][140][47][46][45] In der Übersichtsarbeit „von Felbert et al. 2011“ berichteten 6 von 10 Patienten über eine Abnahme des Juckreizes und der Missempfindungen binnen 4 Wochen nach Beginn der wIRA-Therapie.[138] 3 von 4 Patienten zeigten eine Abnahme des Erythems und der Sklerose auf einer VAS 0-10 binnen 4 Wochen von 9 auf 6.[138] Bei einer Patientin nahm die Hauthärte auf einer VAS 0-10 binnen 12 Wochen von 9 auf 1 ab![138] Bei einer anderen Patientin nahm die mit einem Durometer gemessene Hauthärte nach 19 wIRA-Behandlungen von 44 auf 17-20 auf einer Skala 0-100 ab.[138] 7 von 10 Patienten mit cutaner Sklerodermie zeigten in der Übersicht „von Felbert et al. 2011“ eine deutliche Verbesserung durch wIRA.[138] Bei keinem dieser 7 Patienten trat in der Nachbeobachtungsphase von 1 bis 7 ½ Jahren eine Verschlechterung ein, so dass sie als geheilt beurteilt wurden.[138] Noch deutlichere Effekte dürften durch tägliche und längere wIRA-Behandlungen erreichbar sein. Bei den Patienten der Übersicht „von Felbert et al. 2011“ waren es meist nur 2-3 Behandlungen von 20-30 Minuten pro Woche mit – bis auf eine Ausnahme – maximal 28 wIRA-Behandlungen insgesamt.[138] wIRA verbessert bei Sklerodermie die Regeneration und die Wundheilung. Bei ulzerierter Morphea kann eine Abheilung des Ulkus erreicht werden.[54][32]

Auch mit einer milden wIRA-Ganzkörperhyperthermie – siehe Abschnitt unten – kann die Raynaud-Symptomatik bei Sklerodermie gebessert werden.[53][54][25]

Narben (Keloide)

Analog zur günstigen Wirkung von wIRA bei Verhärtungen (Plaques) der Haut bei Sklerodermie kann wIRA auch bei Narben (Keloiden) eingesetzt werden (die Narben werden weicher). Eine zellphysiologische Grundlagenarbeit beschreibt Effekte von wIRA u.a. auf Keloid-Fibroblasten (wIRA schützt Fibroblasten vor thermisch bedingten morphologischen Veränderungen).[148]

Akne papulopustulosa

Eine Therapie mit wIRA+VIS (volles sichtbares Spektrum, ohne Farbfilter) allein, das heißt ohne topisch aufgetragenes Medikament, dreimal pro Woche jeweils 30 Minuten über 4 Wochen führt vor allem zu einer Reduktion der Entzündungszeichen sowie der Seborrhoe.[55][53][54][47] Ein größerer Effekt kann über eine deutlich längere wöchentliche Bestrahlungszeit erreicht werden.[55] Die Bestrahlung kann außerdem zum Beispiel mit topisch aufgetragenem Adapalen kombiniert werden.[55][53][54][47] Ein wIRA-Strahler gibt sowohl wassergefiltertes Infrarot A als auch sichtbares Licht ab. Gemäß bisheriger Publikationen wirken sich auf Akne sowohl wIRA als auch rot als auch blau günstig aus. So kann der wIRA-Strahler zur Aknetherapie entweder mit einem speziellen Akne-Farbfilter, der alle genannten Anteile passieren lässt, oder ganz ohne Farbfilter (als Weißlichtstrahler) eingesetzt werden.[55]

Resorptionsverbesserung topischer Dermatika und Substanzen

wIRA kann zur Resorptionsverbesserung topischer Dermatika und Substanzen (zum Beispiel Cortison, Lokalanästhetika) als Alternative zum Okklusivverband eingesetzt werden.[53][54][107][38][47] Klinisch kann wIRA in diesem Sinn eingesetzt werden, um zum Beispiel bei Psoriasis (Schuppenflechte) oder bei Neurodermitis weniger Cortison oder ein weniger starkes Cortison einsetzen zu können.[53][54]

Für Bestrahlungen mit wIRA wurde durch die Untersuchung funktioneller Effekte penetrierter Substanzen am Menschen gezeigt, dass wIRA die Penetration von klinisch verwendeten topisch aufgebrachten Stoffen verbessert.[53][54][38][8] So trat der schmerzmindernde Effekt von Lokalanästhetika mit wIRA-Bestrahlung schneller und länger anhaltend als ohne wIRA-Bestrahlung auf[53][54][38] und die Vasokonstriktion durch Cortison (erkennbar an der Hautabblassung) war mit wIRA-Bestrahlung ausgeprägter als ohne wIRA-Bestrahlung[53][54][8].

Diese mittels Untersuchung funktioneller Effekte gefundene penetrationsverstärkende Wirkung von wIRA konnte in einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie am Menschen mit einer ganz anderen Untersuchungstechnik – Untersuchung des Einflusses von wIRA-Bestrahlung auf die Dermatopharmakokinetik von topisch angewandten Stoffen unter Verwendung von optischen Methoden, insbesondere zum Lokalisieren von penetrierenden Stoffen, mittels Tape-Stripping-Methode in Verbindung mit spektroskopischen Messungen – bestätigt werden:[107] Die Penetrationsprofile des hydrophilen Fluoreszeins zeigten bei Vorbehandlung mit wIRA (Modus B: zuerst wIRA-Bestrahlung, dann Auftragen der Substanz) oder Behandlung mit wIRA (Modus C: zuerst Auftragen der Substanz, dann wIRA-Bestrahlung) eine signifikant gesteigerte Penetrationstiefe im Vergleich zu nicht bestrahlter Haut (Modus A).[53][54][107] Im Gegensatz zum Fluoreszein zeigte das lipophile Curcumin keine Unterschiede in der Penetrationskinetik in Abhängigkeit davon, ob die Haut mit wIRA bestrahlt wurde oder nicht.[53][54][107] Diese Effekte wurden durch die Laser-Scan-Mikroskopie-Ergebnisse bestätigt.[53][54][107] Bestrahlung mit wassergefiltertem Infrarot A steigerte die Hydratation des Stratum corneum: Der transepidermale Wasserverlust nahm von etwa 8,8 g m-2 h-1 vor wIRA-Bestrahlung auf 14,2 g m-2 h-1 nach wIRA-Bestrahlung zu, und die Hauthydratation stieg von 67 auf 87 relative Einheiten.[53][54][107] Die Temperatur an der Hautoberfläche stieg von 32,8°C vor wIRA auf 36,4°C nach wIRA-Bestrahlung.[53][54][107] Die bessere Penetration des hydrophilen Farbstoffs Fluoreszein nach oder während Bestrahlung der Haut (Modi B und C) kann mit der gesteigerten Hydratation des Stratum corneum durch die wIRA-Bestrahlung erklärt werden.[53][54][107] Da die meisten topisch aufgetragenen Substanzen für die Behandlung von Patienten hauptsächlich hydrophil sind, kann wIRA verwendet werden, um die Penetration von Stoffen vor oder nach dem Auftragen der Stoffe – im ersten Fall sogar von hitzeempfindlichen Stoffen – mit einer breiten klinischen Relevanz als kontaktfreie Alternative zum Okklusivverband zu verbessern.[53][54][107]

Photodynamische Therapie (PDT) mit wIRA und sichtbarem Licht (VIS) bei aktinischen Keratosen und oberflächlichen Basaliomen

wIRA kann im Rahmen einer photodynamischen Therapie (PDT) zusammen mit einer oder mehreren Anregungsbanden (Wirkbanden) im sichtbaren Bereich (VIS) und einem topisch aufgetragenen Photosensibilisator (oder einer Vorstufe hiervon) bei aktinischen Keratosen[53][54][137][67][26][47] und bestimmten Formen von Basaliomen (insbesondere oberflächlichen (superfiziellen))[53][54][67][47] eingesetzt werden. Gegenüber anderen für PDT verwendeten Bestrahlungsquellen ist wIRA(+VIS) schmerzärmer. [53][54][137][33][47] Durch Wahl entsprechender Farbfilter können für einen bestimmten Photosensibilisator, zum Beispiel Protoporphyrin IX (endogen aus topisch aufgetragener [[5-Aminolävulinsäure]] (Delta-Aminolävulinsäure, ALA) gebildet), gezielt eine oder mehrere Anregungsbanden ausgewählt werden.[53][54][45][29]

In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten, doppelt-blinden Studie mit 80 Patienten mit aktinischen Keratosen mit photodynamischer Therapie (PDT) mit Methylaminolävulinat (MAL, Methylester der 5-Aminolävulinsäure; die Anregungsbanden für das daraus endogen gebildete Protoporphyrin IX liegen im sichtbaren Bereich) wurden 2 Gruppen untersucht: PDT mit sichtbarem Licht und wassergefiltertem Infrarot A (VIS+wIRA eines wIRA-Strahlers) im Vergleich zu PDT mit Licht von Lichtemissionsdioden (LED), mit einer weiteren Unterteilung in jeweils zwei Untergruppen, ohne Sprühkühlung gegenüber mit Sprühkühlung mit Kochsalzlösung.[53][54][137] Alle Gruppen und Untergruppen zeigten hohe Effektivität, sehr gutes kosmetisches Ergebnis und hohe Patientenzufriedenheit[53][54][137] Die Effektivität der Behandlung war in der Gruppe der Patienten ohne Sprühkühlung besser (p=0,00022 bei 3 Monaten, p=0,0068 bei 6 Monaten) und zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen VIS+wIRA und LED.[53][54][137] VIS+wIRA war signifikant weniger schmerzhaft als LED: für PDT ohne Sprühkühlung war der Median des maximalen Schmerzes in der Gruppe mit VIS+wIRA niedriger als in der Gruppe mit LED (50 gegenüber 80 auf einer visuellen Analogskala 0–100, Interquartilspanne 25–82,5 gegenüber 60–80, mediane Differenz -25, 95%-Konfidenzintervall -40 bis 0, p=0,025).[53][54][137] Schmerzdauer und retrospektiv erhobene Schmerzhöhe waren mit VIS+wIRA niedriger als mit LED, unabhängig von der Sprühkühlung.[53][54][137]

Auch in einer weiteren kontrollierten Studie erwies sich - bei vergleichbarer Effektivität - die PDT mit sichtbarem Licht und wassergefiltertem Infrarot A (VIS+wIRA eines wIRA-Strahlers) als schmerzärmer im Vergleich zu einem anderen Breitbandstrahler ohne wassergefiltertes Infrarot A.[33]

Physiotherapie, Sportmedizin und Orthopädie

Die klinische Anwendung von wIRA kann präventiv, therapeutisch, regenerativ oder rehabilitativ erfolgen.[53][47] Da wIRA Temperatur, Sauerstoffteildruck und Durchblutung im Gewebe steigert und Schmerzen und Entzündung mindert, kann wIRA eingesetzt werden bei muskulären Verspannungen (zum Beispiel Schulter-Nacken-Verspannungen), Myogelosen [64] (muskelentspannender Effekt der Wärme), (Hexenschuss), Erkrankungen des rheumatischen Formenkreises,[94] Morbus Bechterew,[23] Arthrosen,[99] Arthritiden (entzündungsmindernder Effekt), Kontusionen (Prellungen) und in der postoperativen Rehabilitation.[53][51][46][45][47] (Anmerkung zum entzündungsmindernden Effekt: Im Mausmodell mindert eine milde Erwärmung (Hyperthermie; thermischer Effekt) signifikant die Erkrankungsschwere und die Infiltration von Makrophagen in entzündete Gelenke bei Rheumatoider Arthritis; hinsichtlich des Krankheitsverlaufs zeigt sich die Hyperthermie so wirksam wie Methotrexat; auf molekularer Ebene unterdrückt die Hyperthermie TNF-α und steigert die Produktion von Interleukin 10 (IL-10).[88]) Die Resorption von Hämatomen (Blutergüssen) und Seromen (Flüssigkeitsansammlungen) kann durch wIRA beschleunigt werden.[53][51][37]

wIRA kann zur muskulären Regeneration nach Sport[53][44] (wIRA in Ruhe oder wIRA in Kombination mit Bewegung, siehe unten) verwendet werden: Nach stufenweise ansteigender ausbelastender Ergometrie verbesserte sich bei 25 Probanden einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie[44] während anschließender Bestrahlung der ventralen Oberschenkelmuskulatur mit wIRA(+VIS) in Ruhe über 20 Minuten (Tag mit Bestrahlung) das Befinden der Muskulatur auf einer visuellen Analogskala (0–100) von 36 auf 71 signifikant (p=0,0138) mehr als in Ruhe ohne Bestrahlung (von 34 auf 54, Kontrolltag) und erreichte nach Bestrahlung erstaunlicherweise binnen 20 Minuten wieder den Ausgangswert vor Ergometrie von 70. [53][47] Die Leistungsfähigkeit sank von der ersten Ergometrie zu der sich nach den 20 Minuten anschließenden zweiten Ergometrie am Tag mit Bestrahlung signifikant weniger (p=0,0128) als am Kontrolltag. [53][47][44]

Ausführliche Darstellung des Themenbereichs „Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) in der Sport- und Präventivmedizin“ in [56].

Simultane Kombination mit Bewegung

Abbildung: Simultane Kombination von Ergometertraining mit wIRA.Bestrahlungseinheit mit 8–12 wIRA-Strahlern um ein drehzahlunabhängiges Ergometer

Simultane Kombination von Ergometertraining mit wIRA.
Bestrahlungseinheit mit 8–12 wIRA-Strahlern um ein drehzahlunabhängiges Ergometer

Da wIRA – im Gegensatz zu anderen wärmeapplizierenden Verfahren wie Fango oder heiße Rolle – ein kontaktfreies Verfahren ist, kann wIRA simultan mit Bewegung kombiniert werden.[53][47] In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie mit 40 adipösen Frauen (Body Mass Index (BMI) 30–40 (Median: 34,5), Körpergewicht 76–125 (Median: 94,9) kg, Alter 20–40 (Median: 35,5) Jahre, isokalorische Ernährung), 20 in der Gruppe mit wIRA(+VIS) und 20 in der Kontrollgruppe ohne Bestrahlung, wurde untersucht, ob Bestrahlung mit wIRA(+VIS) während moderater (aerober) Fußkurbelergometer-Ausdauerbelastung (einer Laktatkonzentration von 2 mmol/l entsprechend) für 45 Minuten dreimal pro Woche über 4 Wochen Wirkungen insbesondere auf die lokale Fettabnahme und auf die Gewichtsabnahme hat, die über die Wirkungen der Ergometerbelastung allein hinausgehen.[56][53][100][47] In der Gruppe mit wIRA(+VIS) wurden große Teile des Körpers (einschließlich Taille, Hüfte und Oberschenkel) während aller Ergometrien der Interventionsperiode mit 10 um ein drehzahlunabhängiges Fußkurbelergometer angeordneten Strahlern mit wIRA(+VIS) bestrahlt, während die Kontrollgruppe unbestrahlt blieb.[56][53][100][47] Die "Summe der Umfänge von Taille, Hüfte und beiden Oberschenkeln von jeder Probandin" verminderte sich während der 4 Wochen signifikant mehr (p<0,001) in der Gruppe mit wIRA(+VIS) als in der unbestrahlten Kontrollgruppe: Mediane und Interquartilspannen: -8,0 cm (-10,5 cm/-4,1 cm) gegenüber -1,8 cm (-4,4 cm/0,0 cm).[56][53][100][47] Auch nahm das Körpergewicht während der 4 Wochen in der Gruppe mit wIRA(+VIS) deutlich mehr als in der Kontrollgruppe ab: Mediane und Interquartilspannen der Körpergewichtsänderung: -1,9 kg (-4,0 kg/0,0 kg) gegenüber 0,0 kg (-1,5 kg/+0,4 kg); der Median des Körpergewichts veränderte sich von 99,3 kg auf 95,6 kg (wIRA) gegenüber von 89,9 kg auf 89,6 kg (Kontrolle).[56][53][100][47] Die Ergebnisse der Studie legen nahe, dass wIRA – während moderater Fußkurbelergometer-Ausdauerbelastung als lipolytischem Reiz – die lokale Lipolyse (speziell am Oberschenkel) in dem sonst bradytrophen und hypothermen Fettgewebe steigert und die mobilisierten Fette in der Muskulatur während der Ergometerbelastung verbrannt werden.[56][53][100][47] Genutzt werden kann dies, um in Verbindung mit einer angemessenen Ernährung die Körperzusammensetzung, insbesondere die lokale Fettverteilung, und die Abnahme von Fett und Körpergewicht bei adipösen Personen zu verbessern.[56][53][100][47]

Auch zur Therapie der Fibromyalgie kann die Kombination von wIRA(+VIS) mit Bewegung (mit hierbei nur niedriger Belastung) mit der gleichen Bestrahlungseinheit (Ergometer und 10 wIRA-Strahler; oder Ergometer mit einer kleineren Anzahl an modernen noch leistungsfähigeren Strahlern) zur erfolgreichen Minderung der Schmerzen genutzt werden.[56][53][47][46][45]

Weitere Bereiche

Neonatologie

wIRA kann bei Neugeborenen zur Aufrechterhaltung oder Erhöhung der Körpertemperatur verwendet werden.[53][127] Mit wIRA kann vor einem Transport ein "Wärmedepot" aufgebaut werden, was einer Auskühlung auf dem anschließenden Transport entgegenwirkt, so dass die Häufigkeit erniedrigter Körpertemperatur (Hypothermie-Inzidenz) der Neugeborenen bei Aufnahme auf die Intensivstation verringert werden konnte.[53][127] wIRA reduziert den Körpertemperaturabfall bei Frühgeborenen während Inkubatorpflege.[53][127] Die Vorteile von wIRA mit besserer Tiefenerwärmung bei geringerer Oberflächenerwärmung – gegenüber in der Neugeborenen-Versorgung ansonsten eingesetzter konventioneller Wärmestrahlung (Infrarot-C-Strahlung von Keramikstrahlern) – lassen sich auch thermographisch und sogar quantitativ thermographisch belegen.[53][89]

Anästhesiologie und Intensivmedizin

Im Bereich der Anästhesiologie kann wIRA zur Schmerztherapie eingesetzt werden. Auf die ausnahmslose Schmerzminderung während 20 Minuten Bestrahlung mit wIRA(+VIS) bei 230 Bestrahlungen bei Patienten nach großen abdominalen Operationen wurde im Abschnitt über akute Wunden dieses Beitrags hingewiesen.[53][51][37][36] Die erforderliche Analgetikadosis war in den Untergruppen mit wIRA(+VIS) 52–69% niedriger (mediane Differenzen) im Vergleich zu den Kontrolluntergruppen mit nur VIS[53][51][37][36] (Details und Ergebnisgraphik im Abschnitt über akute Wunden dieses Beitrags). Die Schmerzminderung ist – wie in diesem Beitrag dargestellt – indikationsübergreifend zu beobachten.[53][51][46][45][47]

In der Intensivmedizin kann wIRA zum Beispiel zum Mindern einer Hypersekretion bei Bronchopneumonien und zum Anheben der pulsoximetrisch messbaren Hämoglobin-Sauerstoff-Sättigung durch thorakale Bestrahlung mit wIRA bei Verschleimung infolge gestörten Schluckens und Abhustens verwendet werden (kasuistisch während eines Jahres bei einem überwachungs- und absaugbedürftigen Patienten immer wieder reproduzierbare Steigerung der pulsoximetrisch meßbaren Hämoglobin-Sauerstoff-Sättigung binnen 20–30 Minuten wIRA-Bestrahlung des Thorax von circa 90 auf 95% ohne in dieser Zeitspanne durchgeführte weitere Maßnahmen, insbesondere ohne Absaugen).[53]

wIRA kann zur postoperativen Wiedererwärmung zum Beispiel nach kardiochirurgischen Eingriffen verwendet werden.[53][41][11]

Im Bereich der Viszeralchirurgie und der Intensivmedizin kann eine wIRA-Bestrahlung des Abdomens auch zur Aktivierung der Darmmotilität eingesetzt werden.[53]

Neurologie

wIRA-Bestrahlungen der Kehlkopf- und Halsregion können zur Verbesserung der Sprech- und Schluckfunktion bei zum Beispiel postoperativen Sprech- und Schluckstörungen eingesetzt werden, soweit eine periphere Beeinflussbarkeit gegeben erscheint (kasuistisch Wiedererlangen der Schluckfähigkeit bei mehrzeitigem Rezidiv und Rekurrensparese nach 7 Jahre zuvor durchgeführter Ösophagus-Resektion und Magenhochzug-Operation wegen eines Barrett-Ösophagus-Karzinoms; die Beeinflussbarkeit durch wIRA scheint eher bei einem Dominieren von Störungen des Verschluckens (neurologische Störung) als von Störungen des Schluckens (bei Stenosen) zu bestehen; kasuistisch Unterstützung der logopädischen Therapie zum Wiedererlangen der Sprechfähigkeit nach zweiwöchiger Intubation und Beatmung nach Operation eines großen Akustikus-Neurinoms mit postoperativer Rekurrensparese).[53]

Im Rahmen der Physiotherapie muskuloskeletaler Beschwerden (zum Beispiel sturzbedingter Prellungen) können beeinflussbare neurologische Mitbeteiligungen (zum Beispiel Plexuszerrung) mit wIRA-Bestrahlung mittherapiert werden (Minderung von lokalen und ausstrahlenden Schmerzen und von vegetativer Begleitsymptomatik, wie Übelkeit; kasuistisch).[53]

wIRA kann mit niedrigen Bestrahlungsstärken und beginnend mit kurzen Bestrahlungszeiten zur Therapie des komplexen regionalen Schmerzsyndroms (Complex Regional Pain Syndrom CRPS, Morbus Sudeck, Algodystrophie) eingesetzt werden (kasuistisch).[53]

Es vermag auch die Symptome einer zytostatikabedingten Polyneuropathie zu mindern (kasuistisch).[53]

Hals-Nasen-Ohren (HNO)

wIRA lässt sich gut zur Therapie von Sinusitiden (Nasennebenhöhlenentzündungen) einsetzen (Deutsche Olympiamannschaft Sydney 2000).
 wIRA kann auch sehr gut zur Überwindung von Schluckstörungen und vermehrter Speichelbildung verwendet werden (ausführliche Kasuistik).[60]

Onkologie

wIRA zur lokalen Hyperthermie oder systemischen Hyperthermie (Ganzkörperhyperthermie) kann mit Strahlentherapie (zum Beispiel beim metastasierenden Mamma-Karzinom (Brustkrebs)) oder Chemotherapie kombiniert werden.[53][47][46][45]

Hyperthermie wird in mehrerlei Hinsicht als komplementär zur Strahlentherapie angesehen:[53][121] ionisierende Strahlung wirkt vorwiegend auf die M- und G1-Phase des Zellzyklus, während Hyperthermie vor allem auf die S-Phase wirkt; Strahlentherapie ist in alkalischem Gewebe sehr effektiv, während die Zytotoxizität der Hyperthermie unter sauren Bedingungen verstärkt ist; Strahlentherapie wirkt nicht effektiv auf hypoxisches Gewebe, während Hyperthermie sehr zytotoxisch auf hypoxische Zellen wirkt.[121] Durch die Kombination von Hyperthermie und Strahlentherapie kann sowohl der hypoxische, einen niedrigen (sauren) pH aufweisende Tumorkern wie auch der relativ gut perfundierte äußere Teil des Tumors behandelt werden.[53][121] Zudem erhöht die Hyperthermie über ihre vaskulären Effekte (verstärkte Perfusion) die Tumoroxygenation, was die Wirkung der Strahlentherapie verstärkt.[53][121] Hyperthermie erhöht außerdem die Produktion von Sauerstoffradikalen während Strahlentherapie und vermindert die Reparatur von strahlentherapiebedingten DNA-Schäden.[53][121] So haben Hyperthermie und Strahlentherapie oft einen synergistischen Effekt.[53][121]

Bereits in den 1990er Jahren wurde lokale wIRA-Bestrahlung, über Temperaturmessfühler geregelt, zur lokalen Hyperthermie in Kombination mit Strahlentherapie erfolgreich zum Beispiel bei weit über 100 Patientinnen mit lokal metastasierendem Mammakarzinom (Brustkrebs) eingesetzt.[53][126][125][141][46] 2009 wurde dieses Konzept mit wesentlich verfeinerter Mess- und Regeltechnik wieder aufgegriffen: Es wird jeweils zunächst die lokale thermographie-geregelte wIRA-Hyperthermie und dann die Strahlentherapie durchgeführt, so dass durch die wIRA-Hyperthermie die Tumoroxygenation erhöht ist, was die Wirkung der Strahlentherapie verstärkt.[53][106][104][105] Über die kontinuierliche Thermographie und deren automatische quantitative Auswertung wird die wIRA-Bestrahlung dabei so geregelt, dass ein Maximum an Hyperthermie ohne Überschreitung individuell einstellbarer Grenzwerte erreicht wird.[53][106][104][105]

Günstige systemische Effekte können auch genutzt werden, wenn z.B. bei einem Kopf-Hals-Tumor thorakal - also entfernt vom Tumor - mit wIRA bestrahlt wird (gesteigerte Tumorperfusion).[119]

Bei der Kombination von Ganzkörperhyperthermie und Chemotherapie ist die zeitliche Abstimmung zwischen beiden Therapiekomponenten von ganz wesentlicher Bedeutung.[120]

Psychiatrie

Eine einzelne Ganzkörperhyperthermie mit wIRA vermochte in einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten, doppeltblinden Studie bei schweren Depressionen das Erkrankungsbild – erhoben anhand reduzierter Hamilton-Depression-Rating-Scale-Scores – über den gesamten Beobachtungszeitraum von 6 Wochen günstig zu beeinflussen.[68]

Ganzkörperhyperthermie mit wIRA

Vor allem im Hinblick auf nicht-thermische Effekte sowie im Hinblick auf die unterschiedliche räumliche Erstreckung thermischer Effekte bei verschiedenen Verfahren sollte zwischen verschiedenen Verfahren zur Erzeugung einer Ganzkörperhyperthermie (GHT) differenziert werden: ohne Implantate treten bei wIRA keine lokalen Temperaturspitzen ("hot spots") in der Tiefe auf, was die Sicherheit erhöht; bei wIRA ist zudem günstig, dass es gute Tiefenerwärmung bei wenig Oberflächenbelastung ermöglicht[53][51] und vor allem hinsichtlich nicht-thermischer Effekte naturnah ist, da sich der Mensch in der Evolution unter dem Einfluss der in gemäßigten Breiten wassergefilterten Infrarotstrahlung der Sonne entwickelt hat,[46] so dass eventuelle unerwünschte nicht-thermische Effekte anderer Verfahren vermieden werden können.[53]

Der Begriff der Ganzkörperhyperthermie GHT drückt ausschließlich den thermischen Aspekt des Geschehens aus; die nicht-thermischen Effekte sollten aber – unabhängig vom angewendeten Verfahren – unbedingt mit betrachtet werden.[53]

Je nach erreichter Temperatur wird unterschieden zwischen milder Ganzkörperhyperthermie (<38,5°C; unterteilt in "kurz", <30 min, und "lang", >30 min), moderater oder fieberähnlicher Ganzkörperhyperthermie (38,5-40,5°C, unterteilt in "kurz", <240 min, und "lang", >240 min) und extremer Ganzkörperhyperthermie (>40,5°C), wobei nach [39] der Wechsel von milder zu moderater Ganzkörperhyperthermie weniger durch den exakten Messwert von 38,5°C markiert wird als vielmehr durch das Einsetzen eines für den Patienten eindeutig fühlbaren thermoregulatorischen Stresses.[53][39] Der Wechsel von der fieberähnlichen zur extremen Ganzkörperhyperthermie wird dort gesetzt, wo nicht mehr die gesunde natürliche Fieberreaktion nachvollzogen werden soll, die in aller Regel – allerdings stark altersabhängig – nicht weit über 40°C hinausreicht.[53][39]

Die milde und die moderate Ganzkörperhyperthermie können als altüberlieferte Verfahren der Medizingeschichte angesehen werden.[53][39]

Mit einer Ganzkörperhyperthermie können immunmodulierende Effekte angestrebt werden (Minderung überschießender und Steigerung zu niedriger Immunreaktionen), außerdem eine thermische Beschleunigung biochemischer Stoffwechselprozesse, Erhöhung der Durchlässigkeit von Zellmembranen, Unterstützung reparativer und regenerativer Prozesse, auch in bradytrophen, blutgefäßarmen Geweben, Tonusminderung auch tief liegender Muskulatur, Entblockierung subakuter und chronischer Entzündungsprozesse, um diese einer Abheilung zuzuführen, bei genügend hohen Temperaturen Hemmung der Vermehrung von Mikroorganismen, Viren und der malignen Zellteilung.[53][39]

Einen Überblick über das komplexe immunologische Geschehen im Rahmen einer Ganzkörperhyperthermie, vor allem im Hinblick auf Hitzeschockproteine (HSP), die Aktivierung antigen-präsentierender Zellen und Änderungen der Lymphozytenströme, bietet [128]. In einer weiteren Übersichtsarbeit werden Effekte milder Hyperthermie auf Immunzellfunktionen dargelegt: Die Exposition von Immun-Effektor-Zellen gegenüber leicht erhöhten Temperaturen verstärkt die Migration von Immunzellen (mit möglicherweise einer besserer Kontrolle von Infektionen oder Tumoren), steigert die Expression von Zelloberflächenmolekülen und die Freisetzung löslicher Faktoren, reguliert die Immunzellproliferation und verstärkt die Zytotoxizität von Immunzellen gegenüber Zielzellen.[110] Da Milzzellen wesentlich empfindlicher auf Hypothermie (niedrige physiologische Temperaturen wie 29°C, wie sie in der Körperperipherie herrschen) – mit einer deutlichen Reduktion der Proliferation – als auf leichte Hyperthermie reagieren,[35][110] kann die Funktion von Fieber auch so gedeutet werden, dass es weniger dazu dient, die Körperkerntemperatur auf 39°C zu erhöhen, als die periphere Temperatur auf nahe 37°C anzuheben.[53][35][110] Dies würde den Kreis schließen hin zur lokalen/lokoregionalen wIRA-Bestrahlung der typischerweise hypothermen Körperperipherie, wie Händen und Füßen, zum Beispiel zur Warzentherapie, und die hierfür gegebene immunologische Begründung unterstützen (Verbesserung der körpereigenen Abwehr durch Steigerung von Temperatur, Sauerstoffteildruck und Durchblutung des Gewebes und der damit verbesserten Energie- und Sauerstoffbereitstellung für die körpereigene Abwehr,[29] also ein indirekter wIRA-Effekt, kombiniert mit nicht-thermischen direkten wIRA-Effekten, zum Beispiel auf immunkompetente Zellen, so dass eine immunmodulatorische Wirkung und eine bessere lokale Immunkompetenz resultiert[53][29]). Dem Interleukin-6 (IL-6) kommt in der Aktivierungsphase eines Fiebers oder eines thermischen Stresses besondere Bedeutung zu.[53][24]

Indikationsgebiete für Ganzkörperhyperthermie sind muskuläre Dystonien, Fibromyalgie, Schmerztherapie, Arthrosen, chronische Atemwegserkrankungen, chronische Entzündungsprozesse und chronische Infektionen, Dermatosen, Allergien und als adjuvante Anwendung in der Onkologie;[39] einen Überblick über Studien zu den verschiedenen Indikationen bietet [39] sowie sehr differenziert [121].[53]

Erstaunlicherweise erhöht eine Hyperthermie die kardiale Toleranz gegenüber Ischämie und Reperfusionsschäden, möglicherweise aufgrund einer Aktivierung der Mangan-Superoxiddismutase und unter Einbeziehung von Zytokinen.[53][121] Ein rasches Erreichen der Zieltemperatur, wie es mit Infrarot A und insbesondere mit wIRA realisierbar ist, mindert unerwünschte Erschöpfungssymptome nach der Ganzkörperhyperthermie.[53][121]

Eine einzelne Ganzkörperhyperthermie mit wIRA vermochte in einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten, doppeltblinden Studie bei schweren Depressionen das Erkrankungsbild – erhoben anhand reduzierter Hamilton-Depression-Rating-Scale-Scores – über den gesamten Beobachtungszeitraum von 6 Wochen günstig zu beeinflussen.[68]

Veterinärmedizin

In der Veterinärmedizin, vor allem der Säugetier-/Kleintier-Veterinärmedizin, können zahlreiche diagnostische und therapeutische Verfahren und Strategien prinzipiell analog zur Humanmedizin erwogen oder angewendet werden. Insofern sind auch im veterinärmedizinischen Bereich deutlich mehr Anwendungen für wIRA denkbar, als es die wenigen folgenden mit einer Publikation belegten Indikationen widerspiegeln (so nutzen Hunde mit einer Weichteilverletzung instinktiv und ohne Zwang gerne die Wärme eines wIRA-Strahlers).

wIRA kann unterstützend in der Physiotherapie von Pferden eingesetzt werden.[20] Bei Kleintieren werden gute Effekte von wIRA zur Therapie einer Hypothermie im Zusammenhang mit einem Schockgeschehen oder intra- und postoperativ beschrieben, insbesondere wachen bestrahlte Tiere schneller auf und zeigen weniger postnarkotische Symptome.[20] Bei Tieren mit dem Katzenschnupfenkomplex kann mit wIRA eine deutliche Verbesserung des Allgemeinbefindens innerhalb von 24 Stunden festgestellt werden.[20][123]

In einer prospektiven Studie mit 15 Katzen mit kutanen Plattenepithelkarzinomen wurde bei allen eine photodynamische Therapie (PDT) durchgeführt.[12] Das beste Ergebnis (komplette Remission der Tumoren ohne Rezidiv bei allen 4 Katzen) wurde in der Untergruppe mit intravenösem Photosensibilisator, Laserlicht und anschließender wIRA-Hyperthermie erzielt.[12] Ein gutes Ergebnis (initiale komplette Remissionsrate von 57%, partielle Remission bei den restlichen Tumoren) wurde in der Untergruppe mit lokal aufgetragenem Photosensibilisator und Bestrahlung mit sichtbarem Licht und wIRA (PDT und wIRA-Hyperthermie gleichzeitig) erzielt.[12]


Literatur

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Ausführliche Übersicht zu wIRA bei Wunden in drei zusammengehörigen Publikationen

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