Therapy of acute wounds with water-filtered infrared-A (wIRA)

Therapie akuter Wunden mit wassergefiltertem Infrarot A (wIRA)

  • Water-filtered infrared-A (wIRA) as a special form of heat radiation with a high tissue penetration and with a low thermal load to the skin surface acts both by thermal and thermic as well as by non-thermal and non-thermic effects. wIRA produces a therapeutically usable field of heat in the tissue and increases tissue temperature, tissue oxygen partial pressure, and tissue perfusion. These three factors are decisive for a sufficient tissue supply with energy and oxygen and consequently as well for wound healing and infection defense. wIRA can considerably alleviate the pain (with remarkably less need for analgesics) and diminish an elevated wound exudation and inflammation and can show positive immunomodulatory effects. wIRA can advance wound healing or improve an impaired wound healing both in acute and in chronic wounds including infected wounds. Even the normal wound healing process can be improved. A prospective, randomized, controlled, double-blind study with 111 patients after major abdominal surgery at the University Hospital Heidelberg, Germany, showed with 20 minutes irradiation twice a day (starting on the second postoperative day) in the group with wIRA and visible light VIS (wIRA(+VIS), approximately 75% wIRA, 25% VIS) compared to a control group with only VIS a significant and relevant pain reduction combined with a markedly decreased required dose of analgesics: during 230 single irradiations with wIRA(+VIS) the pain decreased without any exception (median of decrease of pain on postoperative days 2-6 was 13.4 on a 100 mm visual analog scale VAS 0-100), while pain remained unchanged in the control group (p<0.001). The required dose of analgesics was 57-70% lower in the subgroups with wIRA(+VIS) compared to the control subgroups with only VIS (median 598 versus 1398 ml ropivacaine, p<0.001, for peridural catheter analgesia; 31 versus 102 mg piritramide, p=0.001, for patient-controlled analgesia; 3.4 versus 10.2 g metamizole, p=0.005, for intravenous and oral analgesia). During irradiation with wIRA(+VIS) the subcutaneous oxygen partial pressure rose markedly by approximately 30% and the subcutaneous temperature by approximately 2.7°C (both in a tissue depth of 2 cm), whereas both remained unchanged in the control group: after irradiation the median of the subcutaneous oxygen partial pressure was 41.6 (with wIRA) versus 30.2 mm Hg in the control group (p<0.001), the median of the subcutaneous temperature was 38.9 versus 36.4°C (p<0.001). The overall evaluation of the effect of irradiation, including wound healing, pain and cosmesis, assessed on a VAS (0-100 with 50 as indifferent point of no effect) by the surgeon (median 79.0 versus 46.8, p<0.001) or the patient (79.0 versus 50.2, p<0.001) was markedly better in the group with wIRA compared to the control group. This was also true for single aspects: Wound healing assessed on a VAS by the surgeon (median 88.6 versus 78.5, p<0.001) or the patient (median 85.8 versus 81.0, p=0.040, trend) and cosmetic result assessed on a VAS by the surgeon (median 84.5 versus 76.5, p<0.001) or the patient (median 86.7 versus 73.6, p=0.001). In addition there was a trend in favor of the wIRA group to a lower rate of total wound infections (3 of 46, approximately 7%, versus 7 of 48, approximately 15%, p=0.208) including late infections after discharge, caused by the different rate of late infections after discharge: 0 of 46 in the wIRA group and 4 of 48 in the control group. And there was a trend towards a shorter postoperative hospital stay: 9 days in the wIRA group versus 11 days in the control group (p=0.037). The principal finding of this study was that postoperative irradiation with wIRA can improve even a normal wound healing process. A prospective, randomized, controlled, double-blind study with 45 severely burned children at the Children’s Hospital Park Schönfeld, Kassel, Germany, showed with 30 minutes irradiation once a day (starting on the first day, day of burn as day 1) in the group with wIRA and visible light VIS (wIRA(+VIS), approximately 75% wIRA, 25% VIS) compared to a control group with only VIS a markedly faster reduction of wound size. On the fifth day (after 4 days with irradiation) decision was taken, whether surgical debridement of necrotic tissue was necessary because of deeper (second degree, type b) burns (11 of 21 in the group with wIRA, 14 of 24 in the control group) or non-surgical treatment was possible (second degree, type a, burns). The patients treated conservatively were kept within the study and irradiated till complete reepithelialization. The patients in the group with wIRA showed a markedly faster reduction of wound area: a median reduction of wound size of 50% was reached already after 7 days compared to 9 days in the control group, a median reduction of wound size of 90% was already achieved after 9 days compared to 13 days in the control group. In addition the group with wIRA showed superior results till 3 months after the burn in terms of the overall surgical assessment of the wound, cosmesis, and assessment of effects of irradiation compared to the control group. In a prospective, randomized, controlled study with 12 volunteers at the University Medical Center Charité, Berlin, Germany, within each volunteer 4 experimental superficial wounds (5 mm diameter) as an acute wound model were generated by suction cup technique, removing the roof of the blister with a scalpel and a sterile forceps (day 1). 4 different treatments were used and investigated during 10 days: no therapy, only wIRA(+VIS) (approximately 75% wIRA, 25% VIS; 30 minutes irradiation once a day), only dexpanthenol (= D-panthenol) cream once a day, wIRA(+VIS) and dexpanthenol cream once a day. Healing of the small experimental wounds was from a clinical point of view excellent with all 4 treatments. Therefore there were only small differences between the treatments with slight advantages of the combination wIRA(+VIS) and dexpanthenol cream and of dexpanthenol cream alone concerning relative change of wound size and assessment of feeling of the wound area. However laser scanning microscopy with a scoring system revealed differences between the 4 treatments concerning the formation of the stratum corneum (from first layer of corneocytes to full formation) especially on the days 5-7: fastest formation of the stratum corneum was seen in wounds treated with wIRA(+VIS) and dexpanthenol cream, second was wIRA(+VIS) alone, third dexpanthenol cream alone and last were untreated wounds. Bacterial counts of the wounds (taken every 2 days) showed, that wIRA(+VIS) and the combination of wIRA(+VIS) with dexpanthenol cream were able to inhibit the colonisation with physiological skin flora up to day 5 when compared with the two other groups (untreated group and group with dexpanthenol cream alone). At any investigated time, the amount of colonisation under therapy with wIRA(+VIS) alone was lower (interpreted as more suppressed) compared with the group with wIRA(+VIS) and dexpanthenol cream. During rehabilitation after hip and knee endoprosthetic operations the resorption of wound seromas and wound hematomas was both clinically and sonographically faster and pain was reduced by irradiation with wIRA(+VIS). wIRA can be used successfully for persistent postoperative pain e.g. after thoracotomy. As perspectives for wIRA it seems clinically prudent to use wIRA both pre- and postoperatively, e.g. in abdominal and thoracic operations. wIRA can be used preoperatively (e.g. during 1-2 weeks) to precondition donor and recipient sites of skin flaps, transplants or partial-thickness skin grafts, and postoperatively to improve wound healing and to decrease pain, inflammation and infections at all mentioned sites. wIRA can be used to support routine pre- or intraoperative antibiotic administration or it might even be discussed to replace this under certain conditions by wIRA.
  • Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) als spezielle Form der Wärmestrahlung mit hohem Eindringvermögen in das Gewebe bei geringer thermischer Oberflächenbelastung wirkt sowohl über thermische und temperaturabhängige als auch über nicht-thermische und temperaturunabhängige Effekte. wIRA erzeugt ein therapeutisch nutzbares Wärmefeld im Gewebe und steigert Temperatur und Sauerstoffpartialdruck im Gewebe sowie die Gewebedurchblutung. Diese drei Faktoren sind entscheidend für eine ausreichende Versorgung des Gewebes mit Energie und Sauerstoff und deshalb auch für Wundheilung und Infektionsabwehr. wIRA vermag Schmerzen deutlich zu mindern (mit bemerkenswert niedrigerem Analgetikabedarf) und eine erhöhte Wundsekretion und Entzündung herabzusetzen sowie positive immunmodulierende Effekte zu zeigen. wIRA kann sowohl bei akuten als auch bei chronischen Wunden einschließlich infizierter Wunden die Wundheilung beschleunigen oder bei stagnierender Wundheilung verbessern. Selbst der normale Wundheilungsprozess kann verbessert werden. 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 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<0,001). Die erforderliche Analgetikadosis war in den Untergruppen mit wIRA(+VIS) 57-70% niedriger im Vergleich zu den Kontrolluntergruppen mit nur VIS (Median 598 versus 1398 ml Ropivacain, p<0,001, für Peridural-Katheter-Analgesie; 31 versus 102 mg Piritramid, p=0,001, for patientenkontrollierte Analgesie; 3,4 versus 10,2 g Metamizol, p=0,005, für intravenöse und orale Analgesie). Während der Bestrahlung mit wIRA(+VIS) stieg der subkutane Sauerstoffpartialdruck wesentlich um ungefähr 30% und die subkutane Temperatur um ungefähr 2,7°C an (beides in 2 cm Gewebetiefe), während beide in der Kontrollgruppe unverändert blieben: nach Bestrahlung lag der Median des subkutanen Sauerstoffpartialdrucks bei 41,6 (mit wIRA) versus 30,2 mm Hg in der Kontrollgruppe (p<0,001), der Median der subkutanen Temperatur bei 38,9 versus 36,4°C (p<0,001). 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 versus 46,8, p<0,001) oder den Patienten (79,0 versus 50,2, p<0,001) war in der Gruppe mit wIRA wesentlich besser verglichen mit der Kontrollgruppe. Dies galt auch für die einzelnen Aspekte: Wundheilung, erhoben mit einer VAS durch den Chirurgen (Median 88,6 versus 78,5, p<0,001) oder den Patienten (Median 85,8 versus 81,0, p=0,040, Trend), und kosmetisches Ergebnis, erhoben mit einer VAS durch den Chirurgen (Median 84,5 versus 76,5, p<0,001) oder den Patienten (Median 86,7 versus 73,6, p=0,001). Außerdem zeigte sich ein Trend zugunsten der wIRA-Gruppe hin zu einer niedrigeren Rate von Wundinfektionen insgesamt (3 von 46, ungefähr 7%, versus 7 von 48, ungefähr 15%, p=0,208) einschließlich später Infektionen nach der Entlassung, hervorgerufen durch eine unterschiedliche Rate von späten Infektionen nach der Entlassung: 0 von 46 in der wIRA-Gruppe und 4 of 48 in der Kontrollgruppe. Und es gab einen Trend hin zu einem kürzeren postoperativen Krankenhausaufenthalt: 9 Tage in der wIRA-Gruppe versus 11 Tage in der Kontrollgruppe (p=0,037). Das Hauptergebnis der Studie war, dass postoperative Bestrahlung mit wIRA selbst einen normalen Wundheilungsprozess verbessern kann. 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 sichbarem Licht VIS (wIRA(+VIS), ungefähr 75% wIRA, 25% VIS) verglichen mit einer Kontrollgruppe mit nur VIS eine deutlich schnellere Abnahme der Wundfläche. 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). Die Patienten mit konservativer Behandlung wurden in der Studie weitergeführt und bis zur vollständigen Reepithelisierung bestrahlt. 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. Außerdem zeigte die Gruppe mit wIRA bessere Ergebnisse bis 3 Monate nach der Verbrennung hinsichtlich der chirurgischen Gesamteinschätzung der Wunde, hinsichtlich des kosmetischen Ergebnisses und hinsichtlich der Einschätzung des Effekts der Bestrahlung verglichen mit der Kontrollgruppe. In einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie mit 12 Probanden an der Universitätsklinik Charité, Berlin, Deutschland, wurden bei jedem Probanden 4 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). 4 verschiedene 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. Die Heilung der kleinen experimentellen Wunden war aus klinischer Sicht bei allen 4 Behandlungsarten sehr gut. Deshalb gab es nur kleine Unterschiede zwischen den Behandlungsarten mit kleinen 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 Wundgebietes. Laser-Scan-Mikroskopie mit einem Score-System zeigte jedoch Unterschiede zwischen den 4 Behandlungsarten hinsichtlich der Bildung des Stratum corneum (von der ersten Schicht von Korneozyten 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) alleine, an dritter Stelle lag Dexpanthenol-Salbe allein und an letzter Stelle waren die unbehandelten Wunden. Keimzahlbestimmungen der Wunden (alle 2 Tage erhoben) 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. 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. 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. wIRA kann erfolgreich bei persistierenden postoperativen Schmerzen z.B. nach Thorakotomie eingesetzt werden. Als Perspektiven für wIRA erscheint es klinisch sinnvoll, wIRA sowohl prä- als auch postoperativ z.B. bei abdominellen und thorakalen Operationen einzusetzen. wIRA kann präoperativ (z.B. während 1-2 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. wIRA kann zum Unterstützen einer prä- oder postoperativen Routine-Antibiotika-Gabe eingesetzt werden oder es könnte auch diskutiert werden, dies unter bestimmten Umständen durch wIRA zu ersetzen.

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Author:Mark Hartel, Peter Illing, James B. Mercer, Jürgen Lademann, Georg Daeschlein, Gerd HoffmannGND
Pubmed Id:
Parent Title (English):GMS Krankenhaushygiene interdisziplinär
Place of publication:Düsseldorf
Document Type:Article
Year of Completion:2007
Date of first Publication:2007/12/28
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Release Date:2008/08/04
Tag:Energiebereitstellung; Entzündung; Gewebedurchblutung; Gewebetemperatur; Infektionsabwehr; Lebensqualität; Problemwunden; Sauerstoffpartialdruck im Gewebe; Sauerstoffversorgung; Schmerzminderung; Wundheilung; Wundinfektionen; Wundsekretion; akute Wunden; prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studien; temperaturabhängige und temperaturunabhängige Effekte; thermische und nicht-thermische Effekte; visuelle Analogskalen (VAS); wassergefiltertes Infrarot A (wIRA)
acute wounds; energy supply; infection defense; inflammation; oxygen supply; problem wounds; prospective, randomized, controlled, double-blind studies; quality of lif; reduction of pain; thermal and non-thermal effects; thermic and non-thermic effects; tissue blood flow; tissue oxygen partial pressure; tissue temperature; visual analog scales (VAS); water-filtered infrared-A (wIRA); wound exudation; wound healing; wound infections
GND Keyword:Infrarot; Wundheilung; Wunde; Wundinfektion; Infektionsabwehr; Entzündung; Energieumsatz <Medizin>; Sauerstoffversorgung; Schmerz; Sekretion
Issue:2, Doc53
Page Number:15
First Page:1
Last Page:15
© 2007 Hartel et al. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License ( You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
Source:GMS Krankenhaushyg Interdiszip. 2007; 2(2): Doc53
Institutes:Psychologie und Sportwissenschaften / Sportwissenschaften
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung-Nicht kommerziell-Keine Bearbeitung 3.0