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Aim of the study: Investigation, whether water-filtered infrared-A (wIRA) irradiation during moderate bicycle ergometer endurance exercise has effects especially on local fat reduction and on weight reduction beyond the effects of ergometer exercise alone.
Methods: Randomised controlled study with 40 obese females (BMI 30-40 (median: 34.5), body weight 76-125 (median: 94.9) kg, age 20-40 (median: 35.5) years, isocaloric nutrition), 20 in the wIRA group and 20 in the control group. In both groups each participant performed 3 times per week over 4 weeks for 45 minutes bicycle ergometer endurance exercise with a constant load according to a lactate level of 2 mmol/l (aerobic endurance load, as determined before the intervention period). In the wIRA group in addition large parts of the body (including waist, hip, and thighs) were irradiated during all ergometries of the intervention period with visible light and a predominant part of water-filtered infrared-A (wIRA), using the irradiation unit “Hydrosun® 6000” with 10 wIRA radiators (Hydrosun® Medizintechnik, Müllheim, Germany, radiator type 500, 4 mm water cuvette, yellow filter, water-filtered spectrum 500-1400 nm) around a speed independent bicycle ergometer.
Main variable of interest: change of “the sum of circumferences of waist, hip, and both thighs of each patient” over the intervention period (4 weeks). Additional variables of interest: body weight, body mass index BMI, body fat percentage, fat mass, fat-free mass, water mass (analysis of body composition by tetrapolar bioimpedance analysis), assessment of an arteriosclerotic risk profile by blood investigation of variables of lipid metabolism (cholesterol, triglycerides, high density lipoproteins HDL, low density lipoproteins LDL, apolipoprotein A1, apolipoprotein B), clinical chemistry (fasting glucose, alanin-aminotransferase ALT (= glutamyl pyruvic transaminase GPT), gamma-glutamyl-transferase GGT, creatinine, albumin), endocrinology (leptin, adiponectin (= adipo Q), homocysteine, insulin). All variables were at least measured before and after the intervention period. Ergometry (ECG, blood pressure behaviour, lactate curve with power at 2, 3 and 4 mmol/l) before the intervention period. In addition: nutrition training ahead of and during the intervention period with a nutrition protocol over one week for assessment of the daily energy intake; calculation of basic metabolic rate and total energy requirement. Assessment of undesired effects.
Only methods of non-parametric statistics were used, both descriptive (median, percentiles of 25 and 75 (= interquartile range), minimum, maximum) and confirmatory (two-sided Mann-Whitney U test for unpaired samples for the only one main variable of interest). Total error probability: .05 (5%). An intention to treat analysis ITT with last observed carry forward method was used preferably (presented results) and in addition an on treatment analysis OT. Only 2 (treatment group) and 4 (control group) drop-outs occurred (mostly due to lack of time).
Results: The “sum of circumferences of waist, hip, and both thighs of each patient” decreased during the 4 weeks significantly more (p<.001) in the wIRA group than in the control group: medians and interquartile ranges: -8.0 cm (-10.5 cm/-4.1 cm) vs. -1.8 cm (-4.4 cm/0.0 cm).
As well “body weight of each patient” decreased during the 4 weeks markedly more in the wIRA group than in the control group: medians and interquartile ranges: -1.9 kg (-4.0 kg/0.0 kg) vs. 0.0 kg (-1.5 kg/+0.4 kg); median of body weight changed from 99.3 kg to 95.6 kg (wIRA) vs. 89.9 kg to 89.6 kg (control). A similar effect showed the body mass index BMI.
Blood variables of interest remained unchanged or showed some slight improvements during the treatment period, concerning most variables with no obvious differences between the two groups; insulin showed a slight trend to decrease in the wIRA group and to increase in the control group.
Undesired effects of the treatment were not seen.
Discussion: The results of the study suggest, that wIRA – during moderate bicycle ergometer endurance exercise as lipolytic stimulus – increases local lipolysis with a local fat reduction (thighs) in the otherwise bradytrophic fatty tissue. The presumably underlying mechanisms of wIRA have already been proven: wIRA acts both by thermal effects and by non-thermal effects. Thermal effects of wIRA are the generation of a therapeutic field of warmth with the increase of tissue temperature, tissue oxygen partial pressure, and tissue blood flow, and by this regional metabolism. As fatty tissue normally has a slow metabolism (bradytrophic and hypothermic tissue) with a low rate of lipolysis, wIRA can increase lipolysis in fatty tissue and the mobilized fats are burned in musculature during the ergometer exercise.
Conclusion: The results of the study indicate, that wIRA irradiation during moderate ergometer endurance exercise can be used – in combination with an appropriate nutrition – to improve body composition, especially local fat distribution, and the reduction of fat and body weight in obese persons.
Keywords: water-filtered infrared-A (wIRA), weight reduction, local fat reduction, bicycle ergometer endurance exercise, lipolysis, randomised controlled study, intervention trial, body weight, body mass index BMI, analysis of body composition, tetrapolar bioimpedance analysis, lactate, lipid metabolism, cholesterol, triglycerides, high density lipoproteins HDL, low density lipoproteins LDL
Aim of the study: Investigation, whether water-filtered infrared-A (wIRA) irradiation during moderate bicycle ergometer endurance exercise has effects especially on local fat reduction and on weight reduction beyond the effects of ergometer exercise alone.
Methods: Randomised controlled study with 40 obese females (BMI 30-40 (median: 34.5), body weight 76-125 (median: 94.9) kg, age 20-40 (median: 35.5) years, isocaloric nutrition), 20 in the wIRA group and 20 in the control group. In both groups each participant performed 3 times per week over 4 weeks for 45 minutes bicycle ergometer endurance exercise with a constant load according to a lactate level of 2 mmol/l (aerobic endurance load, as determined before the intervention period). In the wIRA group in addition large parts of the body (including waist, hip, and thighs) were irradiated during all ergometries of the intervention period with visible light and a predominant part of water-filtered infrared-A (wIRA), using the irradiation unit “Hydrosun® 6000” with 10 wIRA radiators (Hydrosun® Medizintechnik, Müllheim, Germany, radiator type 500, 4 mm water cuvette, yellow filter, water-filtered spectrum 500-1400 nm) around a speed independent bicycle ergometer.
Main variable of interest: change of “the sum of circumferences of waist, hip, and both thighs of each patient” over the intervention period (4 weeks). Additional variables of interest: body weight, body mass index BMI, body fat percentage, fat mass, fat-free mass, water mass (analysis of body composition by tetrapolar bioimpedance analysis), assessment of an arteriosclerotic risk profile by blood investigation of variables of lipid metabolism (cholesterol, triglycerides, high density lipoproteins HDL, low density lipoproteins LDL, apolipoprotein A1, apolipoprotein B), clinical chemistry (fasting glucose, alanin-aminotransferase ALT (= glutamyl pyruvic transaminase GPT), gamma-glutamyl-transferase GGT, creatinine, albumin), endocrinology (leptin, adiponectin (= adipo Q), homocysteine, insulin). All variables were at least measured before and after the intervention period. Ergometry (ECG, blood pressure behaviour, lactate curve with power at 2, 3 and 4 mmol/l) before the intervention period. In addition: nutrition training ahead of and during the intervention period with a nutrition protocol over one week for assessment of the daily energy intake; calculation of basic metabolic rate and total energy requirement. Assessment of undesired effects.
Only methods of non-parametric statistics were used, both descriptive (median, percentiles of 25 and 75 (= interquartile range), minimum, maximum) and confirmatory (two-sided Mann-Whitney U test for unpaired samples for the only one main variable of interest). Total error probability: .05 (5%). An intention to treat analysis ITT with last observed carry forward method was used preferably (presented results) and in addition an on treatment analysis OT. Only 2 (treatment group) and 4 (control group) drop-outs occurred (mostly due to lack of time).
Results: The “sum of circumferences of waist, hip, and both thighs of each patient” decreased during the 4 weeks significantly more (p<.001) in the wIRA group than in the control group: medians and interquartile ranges: -8.0 cm (-10.5 cm/-4.1 cm) vs. -1.8 cm (-4.4 cm/0.0 cm).
As well “body weight of each patient” decreased during the 4 weeks markedly more in the wIRA group than in the control group: medians and interquartile ranges: -1.9 kg (-4.0 kg/0.0 kg) vs. 0.0 kg (-1.5 kg/+0.4 kg); median of body weight changed from 99.3 kg to 95.6 kg (wIRA) vs. 89.9 kg to 89.6 kg (control). A similar effect showed the body mass index BMI.
Blood variables of interest remained unchanged or showed some slight improvements during the treatment period, concerning most variables with no obvious differences between the two groups; insulin showed a slight trend to decrease in the wIRA group and to increase in the control group.
Undesired effects of the treatment were not seen.
Discussion: The results of the study suggest, that wIRA – during moderate bicycle ergometer endurance exercise as lipolytic stimulus – increases local lipolysis with a local fat reduction (thighs) in the otherwise bradytrophic fatty tissue. The presumably underlying mechanisms of wIRA have already been proven: wIRA acts both by thermal effects and by non-thermal effects. Thermal effects of wIRA are the generation of a therapeutic field of warmth with the increase of tissue temperature, tissue oxygen partial pressure, and tissue blood flow, and by this regional metabolism. As fatty tissue normally has a slow metabolism (bradytrophic and hypothermic tissue) with a low rate of lipolysis, wIRA can increase lipolysis in fatty tissue and the mobilized fats are burned in musculature during the ergometer exercise.
Conclusion: The results of the study indicate, that wIRA irradiation during moderate ergometer endurance exercise can be used – in combination with an appropriate nutrition – to improve body composition, especially local fat distribution, and the reduction of fat and body weight in obese persons.
Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) als spezielle Form der Wärmestrahlung mit hohem Eindringvermögen in das Gewebe bei geringer thermischer Oberflächenbelastung fördert die Heilung akuter und chronischer Wunden sowohl über thermische und temperaturabhängige als auch über nichtthermische und temperaturunabhängige Effekte. Wassergefiltertes Infrarot A steigert die Temperatur (+2,7°C in einer Gewebetiefe von 2 cm) und den Sauerstoffpartialdruck im Gewebe (+32% in einer Gewebetiefe von 2 cm) und die Gewebedurchblutung. Diese 3 Faktoren sind entscheidend für eine ausreichende Versorgung des Gewebes mit Energie und Sauerstoff und deshalb auch für Wundheilung und Infektionsabwehr. Wassergefiltertes Infrarot A hilft sowohl bei der normalen als auch bei der gestörten Wundheilung, indem es Entzündungsreaktionen und erhöhte Wundsekretion mindert, Infektionsabwehr und Regeneration fördert und Wundschmerzen lindern helfen kann. Die genannten Effekte wurden in insgesamt 7 prospektiven Studien (davon 6 randomisierten kontrollierten Studien) belegt, die meisten mit einem Evidenzgrad von Ia bzw. Ib. Die hier zusätzlich dargestellten Fallbeispiele komplizierter Wundheilungsverläufe illustrieren die belegten Wirkungen von wIRA. Nicht nur in den hier gezeigten 6 Fällen wendeten die Bestrahlungen mit wIRA komplizierte Wundheilungsverläufe zum Besseren und ermöglichten nach ganz unterschiedlich langen Gesamtdauern der Bestrahlungen (in den 6 Fällen: von 51–550 h) und nach verschieden langen Gesamtdauern der Wundpflege, meist nach Transplantation von Spalthautgittern, die Heilung der Wunden. Bei komplizierten Wundheilungsverläufen ersetzt wIRA nicht den Rat und ggf. auch die Behandlung eines erfahrenen plastischen Chirurgen und eines Chirurgen mit der Spezialisierung in septischer Chirurgie. Mit dieser Einschränkung kann wIRA als wertvolle Ergänzung der Behandlung von akuten und chronischen Wunden empfohlen werden.
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. wIRA entspricht dem Großteil der in gemäßigten Klimazonen die Erdoberfläche wassergefiltert erreichenden Infrarotstrahlung der Sonne (Filterwirkung des Wassers und des Wasserdampfs der Erdatmosphäre). 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. Technisch wird wIRA in speziellen Strahlern erzeugt, in denen die gesamte Strahlung eines Halogenstrahlers durch eine Wasser enthaltende Küvette hindurchtritt. wIRA wirkt beim Menschen über thermische und nicht thermische Effekte. Es steigert Temperatur, Sauerstoffpartialdruck und Durchblutung im Gewebe. Wesentliche klinische Wirkungen sind – indikationsübergreifend – eine Minderung von Schmerzen, Entzündung und vermehrter Sekretion sowie eine Verbesserung der Infektabwehr und der Regeneration. wIRA kann eingesetzt werden zur Therapie von akuten und chronischen Wunden, bei verschiedenen Hauterkrankungen (vulgären Warzen, Herpes labialis, Herpes Zoster, Sklerodermie, Morphaea, Akne papulopustulosa), zur Resorptionsverbesserung topisch aufgetragener Substanzen, im Rahmen einer photodynamischen Therapie (PDT; zur Therapie aktinischer Keratosen), bei bewegungssystembezogenen Erkrankungen (muskulären Verspannungen, Myogelosen, Lumbago, rheumatischen Erkrankungen, Morbus Bechterew, Arthrose, Arthritis, Fibromyalgie), zur Regeneration nach Sport, zur lokalen Beeinflussung der Fettverteilung sowie zum Aufrechterhalten oder Erhöhen der Körpertemperatur (z.B. in der Neonatologie) einschließlich Kompensation einer Hypothermie. Außerdem kann wIRA zur lokalen oder systemischen Hyperthermie im Rahmen der Onkologie mit Strahlentherapie oder Chemotherapie kombiniert werden.
Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) stellt eine spezielle Form der Infrarotstrahlung im Bereich von 780–1400 nm dar, die aufgrund ihrer sehr guten Verträglichkeit in der Medizin zur Prävention und Therapie verwendet wird. wIRA steigert Temperatur, Sauerstoffpartialdruck und Durchblutung im Gewebe. wIRA mindert indikationsübergreifend Schmerzen, Entzündung und vermehrte Sekretion und verbessert die Infektabwehr und Regeneration. wIRA hat in den letzten 20 Jahren eine deutliche Verbreitung in der Medizin gefunden. So wird wIRA z. B. in 1045 (ca. 28%) von 3767 erfassten dermatologischen Praxen oder Versorgungszentren in Deutschland genutzt (Stand: Februar 2012). wIRA-Strahler werden auch bei Patienten zu Hause eingesetzt...
Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) stellt eine spezielle Form der Infrarotstrahlung im Bereich von 780–1400 nm dar, die aufgrund ihrer sehr guten Verträglichkeit in der Medizin zur Prävention und Therapie verwendet wird. wIRA entspricht dem Großteil der in gemäßigten Klimazonen die Erdoberfläche wassergefiltert erreichenden Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) der Sonne (Filterung der Infrarotstrahlung der Sonne durch Wasser und Wasserdampf in der Erdatmosphäre). 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. Technisch wird wIRA in speziellen Strahlern erzeugt, in denen die gesamte Strahlung eines Halogen-Strahlers durch eine Wasser enthaltende Küvette hindurchtritt. wIRA wirkt beim Menschen über thermische und nicht-thermische Effekte. wIRA steigert Temperatur, Sauerstoffpartialdruck und Durchblutung im Gewebe. wIRA mindert indikationsübergreifend Schmerzen, Entzündung sowie vermehrte Sekretion und verbessert Infektabwehr und Regeneration, insbesondere auch nach sportlicher Belastung. Zudem kann wIRA als kontaktfreies Verfahren simultan mit Bewegung und Training kombiniert werden. Außer zur Regeneration nach sportlicher Belastung kann wIRA eingesetzt werden zur Erwärmung der Muskulatur vor sportlicher Belastung sowie vor und während Massage, bei bewegungssystembezogenen Erkrankungen (muskulären Verspannungen, Myogelosen, Lumbago, rheumatischen Erkrankungen, Arthrose, Arthritis, Morbus Bechterew, Fibromyalgie), zur lokalen Beeinflussung der Fettverteilung, zur Therapie von akuten und chronischen Wunden und Verletzungen, bei verschiedenen Hauterkrankungen (vulgären Warzen, Herpes labialis, Herpes Zoster, Sklerodermie, Morphea, Akne papulopustulosa), zur Resorptionsverbesserung topisch aufgetragener Substanzen, im Rahmen einer photodynamischen Therapie (PDT; zur Therapie aktinischer Keratosen) sowie zum Aufrechterhalten oder Erhöhen der Körpertemperatur einschließlich Kompensation einer Hypothermie.
Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) stellt eine spezielle Form der Infrarotstrahlung im Bereich von 780–1400 nm dar, die aufgrund ihrer sehr guten Verträglichkeit in der Medizin zur Prävention und Therapie verwendet wird. wIRA entspricht dem Großteil der in gemäßigten Klimazonen die Erdoberfläche wassergefiltert erreichenden Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) der Sonne (Filterung der Infrarotstrahlung der Sonne durch Wasser und Wasserdampf in der Erdatmosphäre). 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. Technisch wird wIRA in speziellen Strahlern erzeugt, in denen die gesamte Strahlung eines Halogen-Strahlers durch eine Wasser enthaltende Küvette hindurchtritt. wIRA wirkt beim Menschen über thermische und nicht-thermische Effekte. wIRA steigert Temperatur, Sauerstoffpartialdruck und Durchblutung im Gewebe. wIRA mindert indikationsübergreifend Schmerzen, Entzündung sowie vermehrte Sekretion und verbessert Infektabwehr und Regeneration, insbesondere auch nach sportlicher Belastung. Zudem kann wIRA als kontaktfreies Verfahren simultan mit Bewegung und Training kombiniert werden. Außer zur Regeneration nach sportlicher Belastung kann wIRA eingesetzt werden zur Erwärmung der Muskulatur vor sportlicher Belastung sowie vor und während Massage, bei bewegungssystembezogenen Erkrankungen (muskulären Verspannungen, Myogelosen, Lumbago, rheumatischen Erkrankungen, Arthrose, Arthritis, Morbus Bechterew, Fibromyalgie), zur lokalen Beeinflussung der Fettverteilung, zur Therapie von akuten und chronischen Wunden und Verletzungen, bei verschiedenen Hauterkrankungen (vulgären Warzen, Herpes labialis, Herpes Zoster, Sklerodermie, Morphea, Akne papulopustulosa), zur Resorptionsverbesserung topisch aufgetragener Substanzen, im Rahmen einer photodynamischen Therapie (PDT; zur Therapie aktinischer Keratosen) sowie zum Aufrechterhalten oder Erhöhen der Körpertemperatur einschließlich Kompensation einer Hypothermie.
Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) bezeichnet eine spezielle Form der Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) im Bereich von 780 bis 1.400 nm, die aufgrund ihrer sehr guten Verträglichkeit in der Medizin zur Prävention und Therapie verwendet wird. wIRA steigert Temperatur, Sauerstoffpartialdruck und Durchblutung im Gewebe. Wesentliche klinische Wirkungen von wIRA sind – indikationsübergreifend – eine ausgeprägte Minderung von Schmerzen, Entzündung und vermehrter Flüssigkeitsabgabe sowie eine Verbesserung der Infektabwehr und der Regeneration.
The central portion of chronic wounds is often hypoxic and relatively hypothermic, representing a deficient energy supply of the tissue, which impedes wound healing or even makes it impossible. Water-filtered infrared-A (wIRA) is a special form of heat radiation with a high tissue penetration and a low thermal load to the skin surface. wIRA produces a therapeutically usable field of heat and increases temperature, oxygen partial pressure and perfusion of the tissue. These three factors are decisive for a sufficient tissue supply with energy and oxygen and consequently as well for wound healing, especially in chronic wounds, and infection defense. wIRA acts both by thermal and thermic as well as by non-thermal and non-thermic effects. wIRA can advance wound healing or improve an impaired wound healing process and can especially enable wound healing in non-healing chronic wounds. wIRA can considerably alleviate the pain and diminish wound exudation and inflammation and can show positive immunomodulatory effects.
In a prospective, randomized, controlled study of 40 patients with chronic venous stasis ulcers of the lower legs irradiation with wIRA and visible light (VIS) accelerated the wound healing process (on average 18 vs. 42 days until complete wound closure, residual ulcer area after 42 days 0.4 cm² vs. 2.8 cm²) and led to a reduction of the required dose of pain medication in comparison to the control group of patients treated with the same standard care (wound cleansing, wound dressing with antibacterial gauze, and compression garment therapy) without the concomitant irradiation.
Another prospective study of 10 patients with non-healing chronic venous stasis ulcers of the lower legs included extensive thermographic investigation. Therapy with wIRA(+VIS) resulted in a complete or almost complete wound healing in 7 patients and a marked reduction of the ulcer size in another 2 of the 10 patients, a clear reduction of pain and required dose of pain medication, and a normalization of the thermographic image.
In a current prospective, randomized, controlled, blinded study patients with non-healing chronic venous stasis ulcers of the lower legs are treated with compression garment therapy, wound cleansing, wound dressings and 30 minutes irradiation five times per week over 9 weeks. A preliminary analysis of the first 23 patients of this study has shown in the group with wIRA(+VIS) compared to a control group with VIS an advanced wound healing, an improved granulation and in the later phase of treatment a decrease of the bacterial burden.
Some case reports have demonstrated that wIRA can also be used for mixed arterial-venous ulcers or arterial ulcers, if irradiation intensity is chosen appropriately low and if irradiation is monitored carefully. wIRA can be used concerning decubital ulcers both in a preventive and in a therapeutic indication. wIRA can improve the resorption of topically applied substances also on wounds.
An irradiation with VIS and 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.
In conclusion, these results indicate that wIRA generally should be considered for the treatment of chronic wounds.