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Gerd Hoffmann

• Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) als spezielle Form der Wärmestrahlung ist ein kontaktfreies, verbrauchsmaterialfreies, leicht anwendbares, als angenehm empfundenes Verfahren mit guter Tiefenwirkung, das der Sonnenwärmestrahlung auf der Erdoberfläche in gemäßigten Klimazonen (Filterwirkung des Wasserdampfs der Erdatmosphäre) nachempfunden ist. Durch die Wasserfilterung werden die Strahlungsanteile des Infrarot gemindert (sogenannte Wasserbanden innerhalb des Infrarot A sowie die meisten Teile des Infrarot B und C), die sonst durch Wechselwirkung mit Wassermolekülen in der Haut eine unerwünschte thermische Belastung der obersten Hautschicht bewirken würden. Anwendung: Die Bestrahlung der unbedeckten Haut oder Wunde erfolgt typischerweise aus ca. 25 cm Abstand senkrecht zur Haut mit einem Bestrahlungsabstand, der mindestens der Distanzstablänge des Strahlers entsprechen sollte (abhängig vom Strahlertyp z.B. ca. 25 cm), mit einem wIRA-Strahler täglich ein- bis zweimal über 20-30 Minuten oder länger. Bei Patienten mit gestörtem Sensorium (z.B. diabetischer Polyneuropathie) oder gestörter Rückäußerungsfähigkeit, bei kaltem oder schlecht durchblutetem Gewebe oder geringem Unterhautgewebe (z.B. Schienbeinkante) ist ein größerer Bestrahlungsabstand (geringere Bestrahlungsstärke) zu wählen. Wirkungsweise: wIRA hat ein hohes Penetrationsvermögen in das Gewebe bei geringer thermischer Oberflächenbelastung und vermag über thermische und nicht-thermische Effekte wesentliche, auch energetisch bedeutsame Faktoren der Wundheilung zu verbessern. Die klinische Wirkung von wIRA auf Wunden einschließlich Problemwunden und Wundinfektionen lässt sich unter anderem über die Verbesserung sowohl der Energiebereitstellung pro Zeit (Steigerung der Stoffwechselleistung) als auch der Sauerstoffversorgung (z.B. für die Granulozytenfunktion) erklären. wIRA bewirkt als thermischen Effekt eine Verbesserung der drei entscheidenden Faktoren für die Wundheilung: der Gewebetemperatur, des Sauerstoffpartialdrucks im Gewebe und der Gewebedurchblutung. Zu den thermischen Effekten gehört der Aufbau eines therapeutischen Wärmefelds über das Erreichen hautoberflächennaher Kapillarbereiche durch die Infrarot-A-Strahlung (Primärerwärmung), Wärmeabtransport durch das Blut (Kühlung hautoberflächennaher Gewebebereiche, Wärmetransport in die Tiefe), Erhöhung der Kapillardurchblutung mit Ausweitung der der Strahlung zugänglichen Durchblutungsbereiche, Gewebewärmeleitung in die Tiefe und sekundäre Energiefreisetzung durch Stoffwechselanregung (Stoffwechselsteigerung) infolge Temperatursteigerung (gemäß der Reaktions-Geschwindigkeits-Temperatur-Regel bedeuten z. B. 3°C mehr Temperatur ca. 30% mehr Reaktionsgeschwindigkeit und damit mehr Energiebereitstellung im Gewebe) bei relativ hoher primärer Tiefenwirksamkeit von wIRA. Daneben wurden auch nicht-thermische Effekte von Infrarot A auf Zellen und zelluläre Strukturen mit Reaktionen der Zellen im Sinne einer Reizsetzung zum Teil auch bei sehr kleinen Bestrahlungsintensitäten beschrieben, wie zielgerichtetes Plasmodienwachstum, Beeinflussung der Cytochrom-c-Oxidase, zielgerichtetes Wachstum von Neuronen sowie zellschützende Effekte von Infrarot A und wassergefiltertem Infrarot A (wIRA). Eine Bestrahlung mit sichtbarem Licht und wassergefiltertem Infrarot A (VIS+wIRA) wirkt vermutlich mit endogenem Protoporphyrin IX (oder Protoporphyrin IX von Bakterien) quasi als milde Photodynamische Therapie (endogener PDT-ähnlicher Effekt) zellregenerationsfördernd und damit wundheilungsfördernd und wahrscheinlich auch infektionspräventiv bzw. antibakteriell (mögliche wIRA-bedingte Verstärkung der Photoinaktivierung von Bakterien durch sichtbares Licht). Von der klinischen Erfahrung werden unter Bestrahlung mit VIS+wIRA einfache Wundinfektionen zum Teil ohne Antibiotikum oder Antiseptikum binnen Tagen überwunden. Verträglichkeit: Für wIRA in angemessenen therapeutischen Bestrahlungsstärken und -dosen konnte nicht nur gezeigt werden, dass es für menschliche Haut unbedenklich ist (unter anderem keine Induktion von Matrix-Metalloproteinasen), sondern dass es zellschützende Effekte gegen die durch UV-Strahlung hervorgerufenen Schäden hat. Technische Erzeugung: In speziellen Strahlern tritt die gesamte Strahlung eines 3000-Kelvin-Halogen-Strahlers durch eine Wasser enthaltende Küvette hindurch, so dass die unerwünschten Strahlungsanteile gemindert oder herausgefiltert werden. Das verbleibende wassergefilterte Infrarot A (wIRA, im Bereich 780-1400 nm) besteht hauptsächlich aus Strahlung mit gutem Eindringvermögen ins Gewebe und erlaubt deshalb gegenüber ungefiltertem Infrarot einen mehrfachen Energieeintrag in das Gewebe bei geringerer thermischer Belastung der Hautoberfläche. Indikationsbereich: Wassergefiltertes Infrarot A kann sowohl bei akuten Wunden (prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studien bei frischen abdominellen Op-Wunden und bei schwerbrandverletzten Kindern) als auch bei chronischen Wunden und Problemwunden (prospektive, randomisierte, kontrollierte Studie sowie prospektive Studie bei chronischen venösen Unterschenkel-Ulzera mit unter anderem aufwendiger thermographischer Verlaufskontrolle) einschließlich infizierter Wunden Schmerzen deutlich mindern, die Wundheilung beschleunigen oder bei stagnierender Wundheilung verbessern sowie eine erhöhte Wundsekretion und Entzündung mindern. Insbesondere ist auch ohne Wundheilungsstörung eine positive Beeinflussung der Wundheilung möglich. Weiterhin kann wIRA auch bei Wunden zur Resorptionsverbesserung und damit Wirkungsverstärkung topisch aufgetragener Substanzen eingesetzt werden.
• Water-filtered infrared-A (wIRA) is a special form of heat radiation. wIRA is contact-free, easily applied, without discomfort to the patient, with absent consumption of material and with a good effect in the depth. wIRA is derived from the heat radiation of the sun on the surface of the earth in moderate climatic zones (filter effect of water vapor in the atmosphere of the earth). 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 cause – by reacting with water molecules in the skin – only an undesired thermal load to the surface of the skin. Application: Irradiation of the uncovered skin or wound is typically performed vertically to the skin with an irradiation distance of at least as indicated by the distance rod of the wIRA radiator (depends on the type of radiator, e.g. 25 cm) once or twice daily for 20-30 minutes or longer. Special caution, i.e. a larger irradiation distance (lower irradiation intensity), should be taken in patients with an impaired sensation (e.g. diabetic polyneuropathy) or a deteriorated ability to express themselves, and when irradiating cold tissue or tissue badly supplied with blood or an area with low subcutaneous tissue (e.g. tibial border). Working mechanisms: Water-filtered infrared-A has a high tissue penetration and a low thermal load to the skin surface. wIRA acts both by thermal as well as by non-thermal effects and improves by this energetically decisive factors of wound healing. The good clinical effect of wIRA on wounds and wound infections can be explained by the improvement of both the energy supply per time (increase of metabolic rate) and the oxygen supply (e.g. for the function of granulocytes). As thermal effect wIRA improves three decisive factors of wound healing: tissue temperature, tissue oxygen partial pressure, and tissue perfusion. As thermal effect wIRA produces a therapeutically usable field of heat in tissue by reaching capillaries near the surface of the skin by the infrared-A radiation (primary warming), heat distribution by the blood (cooling of tissue areas near the surface of the skin, spreading of the heat into the depth), increasing capillary bloodflow near the surface of the skin with expansion of the blood flow areas accessible to the radiation and by this augmenting the second mechanism, conduction of heat into the depth, secondary energy release by stimulation of metabolism (increase of metabolism) caused by the increase of temperature (in accordance with the reaction velocity temperature rule a 3°C higher temperature means approximately 30% more speed of reaction and by this more energy provision and release in the tissue), and relatively high primary depth effectiveness of wIRA. In addition non-thermal effects of infrared-A have been described, which are based on putting direct stimuli on cells and cellular structures. Reactions of the cells at infrared radiation – even partly at very small irradiances – are e.g. target oriented growth of surface extensions (plasmodia), influence on the cytochrome c oxidase, target oriented growth of neurons, as well as cell protective effects of infrared-A and water-filtered infrared-A. An irradiation with visible light and water-filtered infrared-A (VIS+wIRA) presumably acts with endogenous protoporphyrin IX (or protoporphyrin IX of bacteria) virtually similar as a mild photodynamic therapy (endogenous PDT-like effect). This could lead to improved cell regeneration and wound healing and to antibacterial effects (possible strengthening by wIRA of photoinactivation of bacteria by visible light). From clinical experience under irradiation with VIS+wIRA superficial wound infections are often overcome without antibiotic or antiseptic usage within days. Tolerance: For wIRA with appropriate therapeutic irradiation intensities and doses it could not only be demonstrated, that it is harmless for human skin (no induction of matrix metalloproteinases), but that it has cell protective effects against the damages caused by UV radiation. Technical production: Water-filtered infrared-A (wIRA) is produced in special radiators, whose full spectrum of radiation of a 3000 Kelvin halogen bulb is passed through a cuvette, containing water, which absorbs or decreases the undesired wavelengths of the infrared radiation. Within infrared the remaining water-filtered infrared-A (wIRA, within 780-1400 nm) mainly consists of radiation with good penetration properties into tissue and therefore allows – compared to unfiltered heat radiation – a multiple energy transfer into tissue without irritating the skin. Indications: wIRA can considerably alleviate the pain (with remarkably less need for analgesics) and diminish an elevated wound exudation and inflammation. wIRA can advance wound healing or improve an impaired wound healing both in acute wounds (prospective, randomized, controlled, double-blind studies after major abdominal surgery and in severely burned children) and in chronic wounds (prospective, randomized, controlled study and prospective study of patients with chronic venous stasis ulcers of the lower legs with extensive thermographic investigation) including infected wounds. Even the normal wound healing process can be improved. wIRA can be used to improve the penetration and effect of topically applied substances also for wounds.