610 Medizin und Gesundheit
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Background: Arising from the relevance of sensorimotor training in the therapy of nonspecific low back pain patients and from the value of individualized therapy, the present trial aims to test the feasibility and efficacy of individualized sensorimotor training interventions in patients suffering from nonspecific low back pain.
Methods and study design: A multicentre, single-blind two-armed randomized controlled trial to evaluate the effects of a 12-week (3 weeks supervised centre-based and 9 weeks home-based) individualized sensorimotor exercise program is performed. The control group stays inactive during this period. Outcomes are pain, and pain-associated function as well as motor function in adults with nonspecific low back pain. Each participant is scheduled to five measurement dates: baseline (M1), following centre-based training (M2), following home-based training (M3) and at two follow-up time points 6 months (M4) and 12 months (M5) after M1. All investigations and the assessment of the primary and secondary outcomes are performed in a standardized order: questionnaires – clinical examination – biomechanics (motor function). Subsequent statistical procedures are executed after the examination of underlying assumptions for parametric or rather non-parametric testing.
Discussion: The results and practical relevance of the study will be of clinical and practical relevance not only for researchers and policy makers but also for the general population suffering from nonspecific low back pain.
Background: Self-myofascial release (SMR) aims to mimic the effects of manual therapy and tackle dysfunctions of the skeletal muscle and connective tissue. It has been shown to induce improvements in flexibility, but the underlying mechanisms are still poorly understood. In addition to neuronal mechanisms, improved flexibility may be driven by acute morphological adaptations, such as a reduction in passive tissue stiffness or improved movement between fascial layers. The aim of the intended study is to evaluate the acute effects of SMR on the passive tissue stiffness of the anterior thigh muscles and the sliding properties of the associated fasciae.
Methods: In a crossover study de sign, 16 participants will receive all of the following interventions in a permutated random order: (1) one session of 2 × 60 s of SMR at the anterior thigh, (2) one session of 2 × 60 s of passive static stretching of the anterior thigh and (3) no intervention. Passive tissue stiffness, connective tissue sliding, angle of first stretch sensation, as well as maximal active and passive knee flexion angle, will be evaluated before and directly after each intervention.
Discussion: The results of the intended study will allow a better understanding of, and provide further evidence on, the local effects of SMR techniques and the underlying mechanisms for flexibility improvements.
We are pleased to introduce the sixth Journal Club. This edition is focused on several relevant studies published in the last years in the field of Strength and Conditioning, chosen by our Editorial Board members and their colleagues. We hope to stimulate your curiosity in this field and to share with you the passion for sport and exercise seen from a scientific point of view. The Editorial Board members wish you an inspiring read.
Background: Delayed-onset muscle soreness (DOMS) refers to dull pain and discomfort in people after participating in exercise, sport or recreational physical activities. The aim of this study was to detect underlying mechanical thresholds in an experimental model of DOMS.
Methods: Randomised study to detect mechanical pain thresholds in a randomised order following experimentally induced DOMS of the non-dominant arm in healthy participants. Main outcome was the detection of the pressure pain threshold (PPT), secondary thresholds included mechanical detection (MDT) and pain thresholds (MPT), pain intensity, pain perceptions and the maximum isometric voluntary force (MIVF).
Results: Twenty volunteers (9 female and 11 male, age 25.2 ± 3.2 years, weight 70.5 ± 10.8 kg, height 177.4 ± 9.4 cm) participated in the study. DOMS reduced the PPT (at baseline 5.9 ± 0.4 kg/cm2) by a maximum of 1.5 ± 1.4 kg/cm2 (-24%) at 48 hours (p < 0.001). This correlated with the decrease in MIVF (r = -0.48, p = 0.033). Whereas subjective pain was an indicator of the early 48 hours, the PPT was still present after 72 hours (r = 0.48, p = 0.036). Other mechanical thresholds altered significantly due to DOMS, but did show no clinically or physiologically remarkable changes.
Conclusions: Functional impairment following DOMS seems related to the increased excitability of high-threshold mechanosensitive nociceptors. The PPT was the most valid mechanical threshold to quantify the extent of dysfunction. Thus PPT rather than pain intensity should be considered a possible marker indicating the athletes’ potential risk of injury.
Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) als spezielle Form der Wärmestrahlung mit hohem Eindringvermögen in das Gewebe bei geringer thermischer Oberflächenbelastung kann die Heilung akuter und chronischer Wunden sowohl über thermische und temperaturabhängige als auch über nicht-thermische und temperaturunabhängige Effekte verbessern. wIRA steigert Temperatur (+2,7°C in 2 cm Gewebetiefe) und Sauerstoffpartialdruck im Gewebe (+32% in 2 cm Gewebetiefe) 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 (ausnahmslos bei 230 Bestrahlungen) mit bemerkenswert niedrigerem Analgetikabedarf (52–69% niedriger in den Gruppen mit wIRA verglichen mit den Kontrollgruppen) und eine erhöhte Wundsekretion und Entzündung herabzusetzen sowie positive immunmodulierende Effekte zu zeigen. Die Gesamtbeurteilung des Effekts der Bestrahlung wie auch die Wundheilung und das kosmetische Ergebnis (erhoben mittels visueller Analogskalen) waren in der Gruppe mit wIRA wesentlich besser verglichen mit der Kontrollgruppe. wIRA kann sowohl bei akuten als auch bei chronischen Wunden einschließlich infizierter Wunden die Wundheilung beschleunigen (Abnahme der Wundfläche im Median um 90% bei schwerbrandverletzten Kindern bereits nach 9 Tagen in der Gruppe mit wIRA verglichen mit 13 Tagen in der Kontrollgruppe; im Durchschnitt 18 versus 42 Tage bis zum kompletten Wundschluss bei chronischen venösen Unterschenkelulzera) oder bei stagnierender Wundheilung verbessern (mit Erreichen eines kompletten Wundschlusses und Normalisierung des thermographischen Bildes bei zuvor therapierefraktären chronischen venösen Unterschenkelulzera). Nach großen abdominalen Operationen zeigte sich ein Trend zugunsten der wIRA-Gruppe hin zu einer niedrigeren Rate von Wundinfektionen insgesamt (7% versus 15%) einschließlich später Infektionen nach der Entlassung aus dem Krankenhaus (0% versus 8%) und ein Trend hin zu einem kürzeren postoperativen Krankenhausaufenthalt (9 versus 11 Tage).
Selbst der normale Wundheilungsprozess kann verbessert werden.
Die erwähnten Effekte wurden in 6 prospektiven Studien belegt, die meisten mit einem Evidenzgrad von Ia/Ib.
wIRA stellt eine wertvolle Therapieoption dar und kann generell für die Therapie von akuten und chronischen Wunden empfohlen werden.
Background: This study aims at identifying orthodontic activities with the highest frequency of unfavorable/awkward and static postures held over a period of more than 4 s based on kinematic analysis. Moreover, a separate analysis of static postures for orthodontic and non-orthodontic activities serves to evaluate the duration for which these particular postures are assumed.
Methods: In total, 21 (13f/8 m) orthodontists (age: 31.5 ± 3.8 years) participated in this study. CUELA, a personal measurement system, was used to collect kinematic data for all orthodontic activities in a working day. Angle values of the head and torso were evaluated in accordance with ergonomic standards. Only those postures that were held statically for 4 s and longer were selected for further analysis. Alongside the kinematic analysis, the activities performed on-site were also subject to a detailed computerized analysis. The synchronization of data collected from both measurements arranges the patterns of posture found chronologically and in conjunction with the orthodontic activities performed ((I) "treatment" (II) "office" and (III) "other activities").
Results: For (I) we observed an anterior inclination of the head and torso area as well as a twist of the head and neck area to the right. We found anterior back inclination and lateral back torsion to the right for (II) and (III). If, furthermore, we differentiate the duration of static postures, there are primarily short to medium-term (4–30s) static postures identified for (I). Also, categories (II) and (III) predominantly demonstrate static back postures with a duration of up to 30 s. With regard to (II) we observed that the back is ventrally inclined for 10.1% of the total activity duration.
Conclusions: During treatment static strains are observed in the entire head and torso area. On the contrary, static postures prevalent in the torso area are essential for activities of the other categories, particularly office work. These findings allow for a careful selection of unfavorable and static postures for each of the activities performed and help to develop specific preventive measures.
The lumbodorsal fascia (LF) has been proposed to represent a possible source of idiopathic low back pain. In fact, histological studies have demonstrated the presence of nociceptive free nerve endings within the LF, which, furthermore, appear to exhibit morphological changes in patients with chronic low back pain. However, it is unclear how these characteristics relate to the aetiology of the pain. In vivo elicitation of back pain via experimental stimulation of the LF suggests that dorsal horn neurons react by increasing their excitability. Such sensitization of fascia-related dorsal horn neurons, in turn, could be related to microinjuries and/or inflammation in the LF. Despite available data point towards a significant role of the LF in low back pain, further studies are needed to better understand the involved neurophysiological dynamics.
Fit to play : posture and seating position analysis with professional musicians - a study protocol
(2017)
Background: Musical performance-associated musculoskeletal disorders (MSD) are a common health problem among professional musicians. Considering the manifold consequences arising for the musicians, they can be seen as a threat for their professional activity. String players are the most affected group of musicians in this matter. Faults in upper body posture while playing the instrument, causing un-ergonomic static strain on the back and unergonomic limp-movements, are a main reason for musculoskeletal disorders and pain syndromes.
Methods: A total of 66 professional musicians, divided into three groups, are measured.
The division is performed by average duration of performance, intensity of daily exercise and professional experience. Video raster stereography, a three-dimensional analysis of the body posture, is used to analyse the instrument-specific posture. Furthermore the pressure distribution during seating is analysed. Measurements are performed because the musician is sitting on varying music chairs differing in structure and/or construction of the seating surface. The measurements take place in habitual seating position as well as during playing the instrument.
Results: To analyse the influence of different chairs, ANOVA for repeated measurements or Friedman-test is used, depending on normality assumptions. Comparison of posture between amateur musicians, students, and professional orchestral musicians is carried out the non-parametric Jonckheere-Terpstra-test.
Conclusions: Our method attempts to give the musicians indications for the right music chair choice by analyzing the chair concepts, so that thereby preemptively MSD can be reduced or prevented.
Historisch betrachtet wurde Krebspatienten durch das behandelnde Personal von physischer Belastungen oftmals abgeraten (Steins Bisschop et al., 2012). Mit der zunehmenden Zahl an Publikationen im Bereich onkologischer Rehabilitation wird deutlich, dass Krebspatienten oftmals eine stark reduzierte kardiorespiratorische Leistungsfähigkeit aufweisen, was wiederum Implikationen für akute wie auch längerfristige krebs-assoziierte Effekte und Outcomes haben kann (Jones et al., 2008). Somit steht dem bisherigen Verhaltens-Dogma der Ruhe und Schonung bei Krebspatienten eine Vielzahl an Evidenz der Effektivität und Notwendigkeit von regelmäßiger körperlicher Bewegung gegenüber (Jones et al., 2008; Klika et al., 2009; Steins Bisschop et al., 2012). Diese Arbeiten bieten fundierte Informationen bezüglich der zu Grunde liegenden Limitationen der Belastungstoleranz. Darauf aufbauend wird dieses Wissen genutzt, um effektive Trainings- und Rehabilitationsprogramme zu entwerfen sowie klinische Resultate zu verbessern (Jones et al., 2009).
Strukturierte und individualisierte Sport- und Bewegungstherapie gilt dabei als ein vielversprechender Ansatz, die nachlassende Fähigkeit der selbständigen Alltagsbewältigung, die krebsassoziierte Müdigkeitssymptomatik (fatigue), aber auch die allgemeine kardiorespiratorische Fitness (KRF) zu verbessern (Schmitz et al., 2010). Für onkologische Patienten von ebenso großer Bedeutung ist die Tatsache, dass durch regelmäßige körperliche Aktivität Begleiterscheinungen der eingesetzten Behandlungsmethoden (Hayes et al., 2009), das psychische Wohlbefinden als auch die Gesamtmortalität positiv beeinflusst werden können (Mishra et al., 2012b; Mishra et al., 2012a). Zusätzlich verspricht regelmäßige körperliche Bewegung, den Funktionsverlust in den drei wichtigsten physiologischen Bereichen (Muskulatur, Herz-Kreislauf-System und kardiopulmonales System) zu verringern oder sogar aufzuhalten (Hayes et al., 2009). Demzufolge nimmt die sporttherapeutische Sekundär- und Tertiärprävention bei Krebserkrankungen eine wichtige Rolle ein, und die Frage nach einer effektiven und zielgerichteten Belastungs- und Trainingssteuerung auf Basis valider und reliabler Messgrößen der körperlichen Leistungsfähigkeit gewinnt zunehmend an Bedeutung (Ulrich et al., 2013; Kirkham et al., 2013).
Aktuelle Empfehlungen zu körperlicher Aktivität bei onkologischen Patienten orientieren sich hinsichtlich der Ausgestaltung in punkto Häufigkeit, Umfang und Intensität im Allgemeinen an Bewegungs-Leitlinien für gesunde Gleichaltrige ohne chronische Erkrankungen. Eine Besonderheit bei onkologischen Patienten stellt jedoch oftmals die Berücksichtigung therapieassoziierter bzw. krankheitsbedingter Nebenwirkungen in der praktischen Umsetzung der Empfehlungen dar. Aktuelle Leitlinien sehen dafür ein aerobes Ausdauertraining an mindestens 3-5 Tagen/Woche bei einem Intensitätsspektrum moderater (150min) oder intensiver (75min) Beanspruchung (MVPA) bei 46-90% der maximalen Sauerstoffaufnahmefähigkeit vor.
Die in der Literatur beschriebenen Probleme einer Vielzahl an Verfahren zur Bestimmung der KRF und der darauf basierenden Ableitung von individualisierten Trainingsempfehlungen haben in den letzten Jahren vermehrt zu Ansätzen basierend auf der individuell physiologischen Belastungsreaktion in der Ausdauertrainingssteuerung und –bewertung geführt (Meyer et al., 2005c; Bentley et al., 2007b; Binder et al., 2008; Hofmann & Tschakert, 2011). Dabei kommen vor allem die in der sportmedizinischen Ausdauerleistungsdiagnostik etablierten Verfahren der Laktat-Leistungsdiagnostik und der spiroergometrischen Ermittlung ventilatorischer Schwellen zum Einsatz.
Kernziel der vorliegenden Arbeit war daher die Untersuchung von Leistungskennwerten an submaximalen Variablen aus Spiroergometrie und der Laktatdiagnostik im Kollektiv der onkologischen Patienten mit unterschiedlichen Krebsentitäten.
Das folgende Kapitel 2 fasst den aktuellen Forschungsstand zu Epidemiologie, Prävalenz sowie die Auswirkungen onkologischer Erkrankungen auf Aspekte der körperlichen Ausdauerleistungsfähigkeit und deren Diagnostik in der Sportmedizin zusammen. Resultierend aus dem Forschungsstand werden daraufhin Zielstellung und –fragen der vorliegenden Arbeit formuliert. Kapitel 4 umfasst die methodische Ablaufbeschreibung des Studiendesigns, die Probandenrekrutierung und -stichprobe, die eingesetzten diagnostischen Messverfahren, sowie die Darstellung der statistischen Auswertung. Nachfolgend auf die Darstellung der Ergebnisse in Kapitel 5 werden diese in Kapitel 6 vor dem Hintergrund des dargestellten Forschungstandes und aktueller relevanter Literatur diskutiert. Abschließend erfolgt eine Praxis-orientierte kritische Beleuchtung der Arbeit sowie ein eine perspektivische Einordnung der Ergebnisse mit Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.
Die hämatopoetische Stammzelltransplantation (HSZT) stellt für zahlreiche Erkrankungen die einzige Chance auf Heilung dar. Gleichzeitig ist dieses Therapieverfahren mit einer hohen Morbidität und Mortalität verbunden, welche auf diverse akute Nebenwirkungen aber auch langfristige Komplikationen zurückzuführen ist. Unter anderem wurden vielfältige Funktionsbeeinträchtigungen erfasst, welche in einer gravierenden körperlichen Dekonditionierung sowie einem erhöhtem Risiko für kardiovaskuläre Folgeerkrankungen münden können. Sport- und Bewegungstherapie konnte sich in diesem Rahmen als Supportivmaßnahme vor allem bei erwachsenen Krebspatienten etablieren. Die Studienlage für Kinder und Adoleszenten mit Krebs ist nicht gleichsam evident. In der pädiatrischen SZT gibt es bis dato lediglich vier international publizierte Studien. Aufgrund des skizzierten Forschungsdefizits, sollten im Rahmen der vorliegenden randomisiert-kontrollierten Untersuchung, die physischen und psychischen Effekte einer strukturierten Sporttherapie während und nach der HSZT evaluiert werden.
Die erste Studienphase bezieht sich auf die stationäre Behandlung der Patienten und wurde in einem randomisiert-kontrollierten Design durchgeführt. Mit stationärer Aufnahme wurden teilnehmende Probanden in eine von zwei Studiengruppen randomisiert (Interventionsgruppe (IG) oder Kontrollgruppe (KG)). Während die IG ein Ausdauer-, Kraft- und Beweglichkeitstraining erhielt, führte die KG Konzentrations- und Entspannungsübungen durch. Beiden Gruppen wurde das altersentsprechende sowie individualisierte Training täglich zwischen 30–60min angeboten. Mit stationärer Entlassung gingen die Patienten in Phase II, die ambulante Nachbehandlung über. In dieser Pilotstudie sollten neben der Machbarkeit von Sporttherapie, die physischen Effekte bis 6 Monate nach HSZT analysiert werden. Aufgrund der wohnortgestützten ambulanten Weiterbehandlung wurde eine Neu-Stratifizierung der Patienten durchgeführt, wodurch vier Gruppen entstanden: IG–IG, IG–KG, KG–IG und KG–KG. Als MZP dienten die stationäre Aufnahme (T0) und Entlassung (T1) sowie für die Phase II Tag+100 (T2) und Tag+200 (T3). Die Testungen inkludierten motorische Testverfahren (6-Minuten-Walking-Test (6MWT), Spiroergometrie, Handkraft (Hk), Beinkraft (Bk)), psychometrische Testverfahren (Lebensqualität (LQ)) sowie klinische Parameter (z.B. Blutwerte) und die Körperzusammensetzung.
In vier Studienjahren (2011-2014) wurden 70 Patienten mit einem mittleren Alter von 11,0 Jahren (5–18Jahre) eingeschlossen. Stationär kam es zu einer Drop out Rate von 18,6% sowie zu Tag+200 von 54,3%. Die Patientencharakteristika zeigten abgesehen vom BMI bei Aufnahme (p<.05) keine Gruppenunterschiede.
Das stationäre Training wurde von beiden Gruppen mit 3,1 (2–4; IG) bzw. 2,9 (0,3–4; KG) Trainingseinheiten pro Woche ähnlich gut angenommen (je ~51min/Trainingseinheit). Für drei von den vier motorischen Testverfahren zeigte sich anhand der relativen Veränderungen für die IG ein Erhalt der Leistungsfähigkeit (6MWT: 2,4 (-66,1–25,7)%; Hk: -3,6±16,3%; Bk: -1,6 (-52,6–144,4)%). Gleichzeitig reduzierte die KG diese Daten jeweils signifikant (6MWT: -14,6 (-73,2–18,0)%; Hk: -10,9±20,0%; Bk: -13,0 (-57,9–131,7)%; p<.05). Die VO2peak ml/kg/min der Spiroergometrie zeigte innerhalb beider Gruppen eine signifikante Verschlechterung (IG: 15,0±16,7%; KG: -18,7±22,7%; p<.05). Die LQ präsentierte dagegen ein uneinheitliches Bild für beide Studiengruppen. Für die Körperzusammensetzung und klinischen Parameter konnten keine signifikanten Unterschiede berechnet werden.
Im ambulanten Setting demonstrierte die Aufbereitung des Trainings eine generelle Machbarkeit. Das Training wurde in 53,6±10,2% der Ambulanztermine integriert. Die hohe Ausfallrate war primär auf Kontraindikationen (63,3±22,1%) und Sondertermine (14,6±7,0%) zurückzuführen. Die Trainingshäufigkeit belief sich insgesamt auf 0,7 Trainingseinheiten/Woche bei 42,5min pro Trainingseinheit. Die Betrachtung der physischen Effekte zeigte eine generelle Verbesserung der Daten innerhalb aller Gruppen. Gruppen mit sportlicher Intervention (stationär oder ambulant) wiesen partiell (6MWT, Bk) höhere Messwerte und Verbesserungen auf. Signifikanzen lagen keine vor.
Gesamt betrachtet konnte in Studienphase 1 dem therapieassoziiertem körperlichen Abbau durch Bewegungstherapie entgegengewirkt werden. Gleichzeitig zeigte das Assessment, ausgenommen LQ, Körperzusammensetzung sowie die Spiroergometrie eine gute Anwendbarkeit in dem Setting. Für die ambulante Studienphase kann eine generelle Machbarkeit von Sporttherapie nach HSZT postuliert werden. Weitere Erhebungen wären in diesem Setting hinsichtlich der Trainingseffekte noch erforderlich. Zukünftige Studien sollten multizentrisch durchgeführt werden, um mit Hilfe größerer Fallzahlen umfassendere Erkenntnisse zu erlangen.
Erkrankungs- und transplantationsassoziierte Nebenwirkungen (z.B. Mukositis, Neutropenie) und Komplikationen (z.B. Infektionen, Abstoßung) führen zu einem radikalen Rückgang der körperlichen Leistungsfähigkeit während der Hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSZT). Ein Großteil der Patienten leidet vor Beginn der Transplantation bereits an ausgeprägten muskulären sowie kardiopulmonalen Defiziten. Randomisiert-kontrollierte Interventionsstudien mit Erwachsenen weisen auf positive multidimensionale Effekte einer Bewegungstherapie vor, während und nach der Transplantation hin. Wiskemann et al. [2013] identifizierten zudem das Fitnesslevel zu Transplantationsbeginn als relevanten Prädiktor für trainingsinduzierte Adaptionen. Im klinischen Sektor der pädiatrischen HSZT wird der wissenschaftliche Forschungsstand im als unzureichend eingestuft. Neben der Evaluation der Wirksamkeit pädiatrischer Bewegungsprogramme besteht dringender Bedarf zur Identifikation geeigneter Trainingsmethoden. Auf Basis dessen evaluierte die vorliegende Arbeit als Primärziel den Einfluss der körperlichen Leistungsfähigkeit zu Transplantationsbeginn auf die Effekte einer Sporttherapie während pädiatrischer HSZT. Darüber hinaus erfolgte eine Überprüfung der Machbarkeit des Interventionskonzeptes und eine explorative Analyse der sportlichen Belastbarkeit während der stationären Behandlung.
In dieser Subanalyse der BISON-Studie (RCT, n=70) wurden 53 hämato-onkologisch erkrankte Kinder und Jugendliche (35 m 18 w, 10.9±3.5 Jahre) mit Indikation zur HSZT computergestützt in eine Interventions- (IG) oder bewegungsarme Kontrollgruppe (KG) randomisiert. Im Rahmen der Transplantation führte die IG eine Sporttherapie, bestehend aus einem täglichen Ausdauer-, Kraft- und Beweglichkeitstraining (täglich, 30–60min), die KG ein Konzentrations- und Entspannungstraining von gleichem Umfang durch. Die individualisierten Trainingseinheiten fanden supervidiert statt und wurden von den behandelnden Sporttherapeuten dokumentiert. Zur Evaluation der Therapieeffekte erfasste ein 6-Minuten Gehtest (6MWT) die Ausdauerleistungsfähigkeit im Eingangs- und Retest (T1 Aufnahme, T2 Entlassung). Im Sinne der primären Zielsetzung erfolgte für die Auswertung eine retrospektive Dichotomisierung beider Studiengruppen anhand der referenzwertbezogenen Baslinewerte (cut off: 80 % 6MWDREFT1). Gruppenunterschiede (IGUNFIT n=14, IGFIT n=12, KGUNFIT n=16, KGFIT n=11) der relativen Veränderung im pre-post Design wurden mittels Kruskal-Wallis mit post-hoc-Test analysiert. Die Machbarkeit des sporttherapeutischen Interventionskonzeptes wurde anhand von neun Outcomeparametern (Bedarf, Akzeptanz, Durchführbarkeit, Adhärenz, Toleranz, Verträglichkeit, Sicherheit, Medizinische Barrieren, Non-Compliance) bewertet.
Vor Transplantation legten die Kinder und Jugendlichen im 6MWT ohne Auftreten unerwünschter Ereignisse durchschnittlich 470.9±79.1 m bzw. referenzwertbezogen 76±12% zurück. Die nichtparametrische Testung ergab für das Gesamtkollektiv bereits vor Beginn der Behandlung signifikante Einbußen der Gehstrecke im Vergleich zu den Normwerten gesunder Gleichaltriger (p<.001).
Insgesamt 25 Kinder und Jugendliche der IG (74%) trainierten über den stationären Verlauf kontinuierlich 2–4x pro Woche (50.3±6.3 min/TE) mit einem subjektiven Anstrengungsempfinden (RPE) von 11 bis 16. Die Adhärenzrate lag in der Untersuchung bei 94 (64–100)%. Das Training beinhaltete ein Ausdauertraining auf dem Fahrradergometer, als Aerobic-Einheit oder in spielerischer Form (2.5±0.9x/wk, 20.9±5.1 min/TE, 70.7±6.5% der HFmax), ein kleingerätegestütztes Krafttraining (2.4±0.6x/wk, 3.7±0.7 Übungen, 1.9±0.3 Serien, 10.4±1.1 Wiederholungen) und Stretchingübungen (2.3 ±0.7x/wk, 75% aktiv, 25% passiv). In insgesamt 13 von 410 Therapieeinheiten musste aufgrund von Gegenanzeigen abgebrochen werden.
Beim Vergleich der Trainingseffekte zeigte sich, dass die IGFIT ihre Ausdauerleistung im Rahmen der Transplantation um +0.7% steigerte, während die IGUNFIT eine Verbesserung um +7.7% aufwies (p>.05). In Bezug auf die relative Veränderung konnten ausschließlich signifikante Unterschiede zwischen der IGUNFIT und der KGUNFIT (-13.7%, p<.05) bzw. KGFIT (-15.9%, p>.05) erhoben werden. Bei Entlassung absolvierte die Gruppe IGFIT weiterhin 85.5±10.3% der referenzwertbezogenen Gehstrecke und differierte diesbezüglich bei Entlassung signifikant zu den beiden initial leistungsreduzierten Gruppen (KGUNFIT p<.001, IGUNFIT p<.01).
Negative Auswirkungen der Grunderkrankung und hämato-onkologischer Vorbehandlungen führen auch bei der Mehrheit betroffener Kinder und Jugendlicher bereits vor der Transplantation zu einer defizitären Leistungsfähigkeit im Vergleich zu Gesunden. Vor dem Hintergrund einer progressiven transplantationsinduzierten Dekonditionierung zeigt sich eine supportive Sporttherapie während pädiatrischer HSZT von moderater und hoher Intensität als sicher, machbar sowie effizient. Das konstante Training sowie die hohe Compliance erfordern ein tägliches, flexibles und kreatives Angebot unter fachtherapeutischer Anleitung und Betreuung. Alle Patienten können über den gesamten Verlauf der Transplantation ca. 3x pro Woche zwischen 40–60 min trainieren. Wie bei Gesunden könnten insbesondere initial leistungslimitierte Kinder und Jugendliche sowie Patienten mit schweren Nebenwirkungen von einer supportiven Bewegungsförderung profitieren. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse lässt sich außerdem ableiten, dass ein optimaler Versorgungsansatz für die pädiatrische HSZT zusätzlich ein bewegungstherapeutisches Aufbautraining vor Transplantation vorsieht.
Background: Water-filtered infrared-A (wIRA) is a special form of heat radiation with high tissue penetration and a low thermal load to the skin surface. wIRA corresponds to the major part of the sun’s heat radiation, which reaches the surface of the Earth in moderate climatic zones filtered by water and water vapour of the atmosphere. wIRA promotes healing of acute and chronic wounds both by thermal and thermic as well as by non-thermal and non-thermic cellular effects.
Methods: This publication includes a literature review with search in PubMed/Medline for “water-filtered infrared-A” and “wound”/”ulcus” or “wassergefiltertes Infrarot A” and “Wunde”/”Ulkus”, respectively (publications in English and German), and additional analysis of study data. Seven prospective clinical studies (of these six randomized controlled trials (RCT), the largest study with n=400 patients) were identified and included. All randomized controlled clinical trials compare a combination of high standard care plus wIRA treatment vs. high standard care alone. The results below marked with “vs.” present these comparisons.
Results:
* wIRA increases tissue temperature (+2.7°C at a tissue depth of 2 cm), tissue oxygen partial pressure (+32% at a tissue depth of 2 cm) and tissue perfusion (effect sizes within the wIRA group).
* wIRA promotes normal as well as disturbed wound healing by diminishing inflammation and exudation, by promotion of infection defense and regeneration, and by alleviation of pain (with respect to alleviation of pain, without any exception during 230 irradiations, 13.4 vs. 0.0 on a visual analogue scale (VAS 0–100), median difference between groups 13.8, 95% confidence interval (CI) 12.3/16.7, p<0.000001) with a substantially reduced need for analgesics (52–69% less in the three groups with wIRA compared to the three control groups in visceral surgery, p=0.000020 and 0.00037 and 0.0045, respectively; total of 6 vs. 14.5 analgesic tablets on 6 surveyed days (of weeks 1–6) in chronic venous stasis ulcers, median difference –8, 95% CI –10/–5, p=0.000002).
Further effects are:
* Faster reduction of wound area (in severely burned children: 90% reduction of wound size after 9 vs. 13 days, after 9 days 89.2% vs. 49.5% reduction in wound area, median difference 39.5% wound area reduction, 95% CI 36.7%/42.2%, p=0.000011; complete wound closure of chronic venous stasis ulcers after 14 vs. 42 days, median difference –21 days, 95% CI –28/–10, p=0.000005).
* Better overall evaluation of wound healing (surgical wounds: 88.6 vs. 78.5 on a VAS 0–100, median difference 8.9, 95% CI 6.1/12.0, p<0.000001).
* Better overall evaluation of the effect of irradiation (79.0 vs. 46.8 on a VAS 0–100 with 50 as neutral point, median difference 27.9, 95% CI 19.8/34.6, p<0.000001).
* Higher tissue oxygen partial pressure during irradiation with wIRA (at a tissue depth of 2 cm 41.6 vs. 30.2 mmHg, median difference 11.9 mmHg, 95% CI 9.6/14.2 mmHg, p<0.000001).
* Higher tissue temperature during irradiation with wIRA (at a tissue depth of 2 cm 38.9 vs. 36.4°C, median difference 2.6°C, 95% CI 2.2/2.9°C, p<0.000001).
* Better cosmetic result (84.5 vs. 76.5 on a VAS 0–100, median difference 7.9, 95% CI 3.7/12.0, p=0.00027).
* Lower wound infection rate (single preoperative irradiation: 5.1% vs. 12.1% wound infections in total, difference –7.0%, 95% CI –12.8%/–1.3%, p=0.017, of these: late wound infections (postoperative days 9-30) 1.7% vs. 7.7%, difference –6.0%, 95% CI –10.3%/–1.7%, p=0.007).
* Shorter hospital stay (9 vs. 11 postoperative days, median difference –2 days, 95% CI –3/0 days, p=0.022).
Most of the effects have been proven with an evidence level of 1a or 1b.
Conclusion: Water-filtered infrared-A is a useful complement for the treatment of acute and chronic wounds.
Keywords: water-filtered infrared-A (wIRA), wound healing, acute and chronic wounds, reduction of pain, tissue oxygen partial pressure, tissue temperature
BACKGROUND: hysical activity exerts a variety of long-term health benefits in older adults. In particular, it is assumed to be a protective factor against cognitive decline and dementia.
METHODS/DESIGN: Randomised controlled assessor blinded 2-armed trial (n = 60) to explore the exercise- induced neuroprotective and metabolic effects on the brain in cognitively healthy older adults. Participants (age ≥ 65), recruited within the setting of assisted living facilities and newspaper advertisements are allocated to a 12-week individualised aerobic exercise programme intervention or a 12-week waiting control group. Total follow-up is 24 weeks. The main outcome is the change in cerebral metabolism as assessed with Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging reflecting changes of cerebral N-acetyl-aspartate and of markers of neuronal energy reserve. Imaging also measures changes in cortical grey matter volume. Secondary outcomes include a broad range of psychometric (cognition) and movement-related parameters such as nutrition, history of physical activity, history of pain and functional diagnostics. Participants are allocated to either the intervention or control group using a computer-generated randomisation sequence. The exercise physiologist in charge of training opens sealed and opaque envelopes and informs participants about group allocation. For organisational reasons, he schedules the participants for upcoming assessments and exercise in groups of five. All assessors and study personal other than exercise physiologists are blinded.
DISCUSSION: Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging gives a deeper insight into mechanisms of exercise-induced changes in brain metabolism. As follow-up lasts for 6 months, this study is able to explore the mid-term cerebral metabolic effects of physical activity assuming that an individually tailored aerobic ergometer training has the potential to counteract brain ageing.
NCT02343029 (clinicaltrials.gov; 12 January 2015).
Trotz zunehmender Verbesserungen in der Diagnostik und Therapie von Krebserkrankungen leiden onkologische Patienten häufig unter gravierenden tumorund therapiebedingten Symptomen und Nebenwirkungen wie Fatigue, Reduktion der Leistungsfähigkeit und Lebensqualität (Courneya, 2003a; Crevenna et al., 2002; Ferriset al., 2009). Zahlreiche Untersuchungen und Übersichtsarbeiten zeigen, dass körperliche Aktivität in den verschiedenen Phasen der Krebstherapie möglich ist und zu einer Reduktion der Nebenwirkungen sowie zu einer Verbesserung der Lebensqualität und Leistungsfähigkeit führen kann (Cramp & Byron-Daniel, 2012; Jones & Peppercorn, 2010; Mishra et al., 2012b; Schmitz et al., 2010). In aktuellen Leitlinien wird körperliche Aktivität deshalb als wichtige supportive Therapiemaßnahme während der Akuttherapie und im Rahmen der Nachsorge sowie Rehabilitation empfohlen. Analog der zunehmenden Individualisierung medizinischer Diagnostik- und Therapiestrategien in der Onkologie (z. B. vergleichbare oder sequentielle Therapieregime, targeted therapies, Patientenwunsch), gibt es inzwischen auch im Bereich der Sportmedizin Forderungen nach individuell angepassten, effektiven körperlichen Trainingsprogrammen (Jensen et al., 2011). Bei der Erarbeitung dieser Bewegungsangebote sollten Informationen zur Einschätzung der körperlichen Leistungsfähigkeit sowie zu den individuellen persönlichen und medizinischen Voraussetzungen der Betroffenen berücksichtigt werden. Entsprechend muss bei der Planung der körperlichen Aktivität auch die aktuelle Behandlungsphase im Rahmen der onkologischen Therapien einbezogen werden. Neben der zeitlichen Einteilung der Therapiephasen in Akut- oder Rehabilitationsphase gibt es die Möglichkeit, den Therapieprozess in Abhängigkeit der Heilungsaussicht einzuordnen. Dabei wird die Prognose einer Tumorerkrankung in Abhängigkeit des Tumorstadiums, des Lymphknotenbefalls und der möglichen Metastasierung in einen heilbaren (kurativen) und nicht heilbaren (palliativen) Therapieansatz eingestuft. Während ein Großteil der Studien die Wirkung bewegungstherapeutischer Interventionen bei Patienten mit kurativem Therapieansatz untersucht, gibt es bisher nur sehr wenig Untersuchungen bei unheilbar kranken Tumorpatienten (Albrecht & Taylor, 2012). Infolgedessen sind Aussagen zu prognosebezogenen Informationen über die individuelle Leistungsfähigkeit und zu unterschiedlichen physischen und psychischen Reaktionenaufgrund körperlicher Aktivität bei dieser Patientengruppe bisher nur bedingt möglich und erlauben folglich keine zielgruppenspezifischen Empfehlungen.
Angesichts dieses Forschungsdefizits ist das Kernziel der vorliegenden Arbeit, mögliche Unterschiede von Lebensqualität, Fatigue und aerober Kapazität (VO2peak) in Abhängigkeit der Heilungsaussicht (kurativ/palliativ) initial zu identifizieren und gleichzeitig die jeweiligen Veränderungen im Rahmen der Intervention über den Gesamtuntersuchungszeitraum zu überprüfen.
Initial konnten 300 onkologische Patienten (histologisch gesichertes Malignom) mit unterschiedlichen Krebsentitäten, in verschiedenen Behandlungsphasen, mit bekannter klinischer Heilungsprognose (kurativ/palliativ) und unter Berücksichtigung definierter Ein- und Ausschlusskriterien in die Untersuchung eingeschlossen werden. Mit dem Ziel einer individuellen Sportberatung und Trainingsplangestaltung absolvierten die Studienteilnehmer eine sportmedizinische Gesundheits- und Leistungsdiagnostik zur Ermittlung der Ausdauerleistungsfähigkeit und Bestimmung des Trainingsbereichs. Die Messungen erfolgten auf dem Fahrradergometer (0W; 25W Inkrement; 3 Minuten) und umfassten Herzfrequenz, Blutdruck, maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit (VO2peak), Laktatkonzentration und subjektives Belastungsempfinden (Borg Skala). Baseline- und identische Wiederholungs-untersuchungen nach 4-6 und nach 16-20 Wochen dienten gleichzeitig der Erfassung der subjektiven Parameter Lebensqualität und Fatigue (EORTC QLQ-C30) (Aaronson et al., 1993). Der Trainingsplan wurde unter Einbeziehung persönlicher Präferenzen, individueller Leistungsfähigkeit und Empfehlungen zur Gesundheitsprävention der WHO (als Orientierung für den Trainingsumfang von 150 min/Wo.) erstellt und dem Patienten in einem ca. 20minütigen Beratungsgespräch erläutert. Art, Umfang und Häufigkeit des mindestens mit moderater Intensität absolvierten Ausdauertrainings wurde durch die Patienten in einem Trainingstagebuch dokumentiert. Die Gruppenzuteilung erfolgte in Abhängigkeit der Heilungsprognose (kurativ/palliativ) unter Verwendung des TNM-Systems. Patienten mit der Prognose „heilbar“ wurden der kurativen Stichprobe zugeteilt, während Patienten mit histologisch gesichertem Nachweis von Metastasen (M1) als palliativ eingestuft wurden.
Referenzwerte waren für die VO2peak: alters- und geschlechtsentsprechende Normdaten (Median) des American College of Sports Medicine und für die Daten des EORTCQLQ-C30: das Manual „EORTC QLQ-C30 Reference Values“ einer EORTCArbeitsgruppe (Scott, 2008). Die Dateneingabe und die Aufbereitung der Rohdaten erfolgte mit Hilfe von Microsoft Excel. Für die statistische Auswertung wurden alle statistischen Analysen anschließend mithilfe der Statistikprogramme SPSS 19.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) und „BIAS für Windows“, Version 10, 2012, Universität Frankfurt) durchgeführt. Das Signifikanzniveau wurde a priori auf p<0,05 festgelegt.
Insgesamt 158 Patienten (99 kurativ, 59 palliativ; 54,9±11,1 Jahre, 108 ♀, 50 ♂) nahmen an allen drei Untersuchungen teil. Der parameterfreie Mann-Whitney-Test zeigte sowohl für Lebensqualität als auch Fatigue-Symptomatik keine signifikanten Unterschiede bei der Eingangsuntersuchung zwischen kurativen und palliativen Teilnehmern. Für die VO2peak ergab der parametrische T-Test ebenfalls keine Unterschiede bei den Initialwerten. Nach Abschluss der Intervention zeigten sich in beiden Patientengruppen sowohl bei der Lebensqualität als auch der Fatigue-Symptomatik signifikante Verbesserungen über den gesamten Untersuchungszeitraum. Anschließende post-hoc-Tests ergaben keine signifikanten Gruppenunterschiede bezüglich der Entwicklung während der verschiedenen Untersuchungszeiträume und der Differenz von Initial- und Abschlusswert. Die Varianzanalyse mit Messwiederholung (Anova) zeigte sowohl für Kurativ- als auch Palliativpatienten signifikante Veränderungen der VO2peak über die Zeit. Einen Haupteffekt im Bezug auf die Gruppe oder eine Interaktion von Zeit und Gruppe gab es dabei nicht. Folglich entwickelten sich beide Gruppen über den Untersuchungszeitraum vergleichbar.
Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass die Heilungsprognose, kurativ oder palliativ, keinen unterschiedlichen Einfluss auf die Trainierbarkeit der Betroffenen zu haben scheint. Körperliches Training führte bei beiden Patientengruppen dieser Studie zu signifikanten Verbesserungen der Zielparameter. Ein Vergleich der vorliegenden Daten mit bisherigen Untersuchungsergebnissen ist aufgrund der aktuell geringen Anzahl an Studien mit Palliativpatienten und einer bisher nicht einheitlichen Palliativ-Definition schwierig.
Die sporttherapeutische Beratung, welche neben der Vermittlung von Trainingsumfang und –intensität insbesondere Trainingsziele und deren Wirksamkeit aufzeigen soll, kann Patienten und ihrem Umfeld helfen, den Stellenwert von körperlichem Training zuverstehen und bestenfalls die Compliance erhalten. Darüber hinaus kann die allgemeine Leitlinien-Empfehlung von 150 Minuten moderates Ausdauertraining pro Woche als grober Richtwert bestätigt werden. Unterschiedlich hohe Trainingsumfänge in Abhängigkeit initialer Leistungsfähigkeit weisen indessen darauf hin, dass individuelle Trainingsempfehlungen zu bevorzugen sind. Als Konsequenz aus diesen Ergebnissen ist zu empfehlen, dass sich zukünftig körperliche Aktivität als unverzichtbarer Bestandteil des supportiven Therapieangebotes für Krebspatienten mit fortgeschrittener Erkrankung, speziell bei palliativ eingestuften Patienten, etabliert.
Weitere Untersuchungen zu diesem Thema sollten insbesondere darauf abzielen, Dosis-Wirkungs-Zusammenhänge zu ermitteln und diese in symptom- und entitätsspezifische Empfehlungen zu integrieren.
Patienten mit chronisch-unspezifischen Nackenschmerzen weisen Studien zufolge ein gegenüber symptomfreien Personen pathologisch verändertes Bewegungsverhalten der Halswirbelsäule auf. Aktuelle Untersuchungen bestätigen dabei eine im Vergleich zu gesunden, symptomfreien Probanden verminderte Beweglichkeit der Zervikalregion. Mit dem Fokus auf sensomotorische Funktionen deuten Studien zudem ein erhöhtes Maß an nicht-intendierter Bewegungsvariabilität sowie ein vermindertes Maß an Nebenbewegungen in andere Ebenen bei der Durchführung zweidimensionaler Bewegungsabfolgen an. Demgegenüber verändert sich bei symptomfreien Personen das zervikale Bewegungs-verhalten im Altersverlauf. Aktuelle Untersuchungen indizieren dabei eine im Alter erhöhte Bewegungsvariabilität. Zusätzlich indizieren Studien ein mit zunehmendem Alter geringer werdendes maximales Bewegungsausmaß der Halswirbelsäule. Publizierte Normwerte drücken diese altersabhängigen Veränderungen jedoch nur grob kategorisierend für größere Altersspannen aus. Daten zu möglichen Zuordnungsmöglichkeiten von Patienten und gesunden Personen anhand trennscharfer Schwellenwerten zum Bewegungsausmaß und zur Bewegungskonsistenz fehlen gänzlich.Vor diesem Hintergrund war das Ziel der Studie die Entwicklung und Validierung klassifikatorischer Modelle zur Diskriminierung von symptomatischem und asympto-matischem zervikalem Bewegungsverhalten. Symptomfreie Probanden (120) wurden konsekutiv der Modellentwicklung (n = 100, 18 – 75 Jahre, 36 f) bzw. der Modellvalidierung zugeteilt (n = 20, 23 – 75 Jahre, 15 f). Zusätzlich wurden zur Modellvalidierung ebenfalls 20 Patienten mit chronisch-unspezifischen Nackenschmerzen eingeschlossen (22 – 71 Jahre, 15 f). Alle Probanden absolvierten initial eine Bewegungsanalyse zur Erhebung des Bewegungsverhaltens der Halswirbelsäule. Diese beinhaltet ein Set zu fünf repetitiven zervikalen Flexions-/Extensions-Bewegungszyklen. Die kinematischen Variablen wurden dabei ultraschalltopometrisch erfasst. Diese standardisierte Erhebung erfolgte in stabiler aufrechter Positionierung und selbstgewählter Geschwindigkeit unter Verwendung eines nichtinvasiven 3D-Bewegungsanalysesystems. Die kinematischen Charakteristika, bestehend aus maximalem Bewegungsausmaß in der Sagittalebene (ROM), den Variationskoeffizienten (CV) sowie den mittleren Nebenbewegungen in Frontal- und Transversalebene (NEB) wurden final aus den Rohdaten berechnet. Im Anschluss erfolgte die Modellentwicklung auf Basis von Cut-Offs. Dies geschah mittels der Erstellung von voraussetzungskonformen linearen Regressionsmodellen. Unabhängige Variable war dabei das Alter, die abhängige Variable stellte das jeweilige kinematische Charakteristikum dar. Die Cut-Offs beschrieben jeweils die Prognose-Konfidenzintervalle der Regressionsgeraden (90% Prognose-Konfidenzintervall für individuelle Werte (ind) und 95% Prognose-Konfidenzintervall für Mittelwerte (MW)). Die Werte der kinematischen Analyse jedes Probanden, der in die Modellvalidierung der entwickelten Cut-Offs eingeschlossen wurde, wurden anschließend mittels dieser Cut-Offs klassifiziert als ‘asymptomatisch’ oder ‘symptomatisch’. Auf der Basis dieser Zuteilung wurden die Cut-Offs stringent mittels Vierfeldertafeln auf ihre Trennschärfe in der Diskriminierung von chronisch-unspezifischen Nackenschmerzpatienten und symptomfreien Personen überprüft. Alle entwickelten Modelle wiesen einen gerichteten linearen Zusammenhang zwischen Alter und dem jeweiligen kinematischen Charakteristikum auf. Auf Basis der internen Validierung beinhaltet das 95%-Konfidenzintervall der Steigung der Regressionsgeraden in dem vorliegenden Modell den Nullwert nicht und schließt zudem bei allen drei Modellen die bei der Erstellung des Modells gefundene Steigung ein. Bei der Modellvalidierung ergab die Bewertung der Vierfeldertafeln überzufällige Unterschiede zwischen erwarteter und beobachteter Häufigkeitsverteilung der mittels Prognose-Konfidenzintervalle für Mittelwerte für ROM (ROMMW; Chi2= 6.8; p< .01) und CV (CVMW; Chi2= 6.42; p< .05) klassierten kinematischen Größen, nicht jedoch für die vier anderen Klassifikatoren (p> .05). Im Anschluss ergab die Analyse der Trennschärfe der Modelle mit überzufälliger Merkmalsverteilung eine Sensitivität von 60 % für ROMMW und von 75 % für CVMW. Die Spezifität betrug 85 % für ROMMW und 65 % für CVMW. Die Resultate demonstrieren einerseits einen linearen Zusammenhang von Alter und verschiedener kinematischer Charakteristika sowie eine überzufällige Merkmalsverteilung für die Modelle ROMMW und CVMW mit ausreichender Spezifität und Sensitivität und – daraus hervorgehend – eine ausreichende Trennschärfe der klassifikatoren in der Differenzierung von symptomatischen und asymptomatischen Bewegungsmustern. Die Resultate sind einerseits im Einklang mit anderen – kategorisierenden – Studienresultaten und ergänzen andererseits – durch die Erstellung und Bewertung trennscharfer Klassifikatoren – den aktuellen Forschungsstand konsekutiv. Die Trennschärfe-Indizes bewegen sich dabei in vergleichbarer Größenordnung wie andere (subjektive) Klassifikatoren (z.B. Schmerzstärke) zur Einordnung von Nackenschmerzpatienten. Insbesondere in der individuellen Beurteilung, aber auch für mögliche prospektive Vergleiche sind valide Ein ordnungskriterien von Belangen und bieten gegenüber einfachen kategorisierenden Gruppenwerten genauere und verlässlichere Klassierungen. Zukünftige Forschungsaktivitäten sollten sich insbesondere mit der Übertragbarkeit vorliegender Cut-Offs auf interventionsinduzierte individuelle Veränderungen auseinandersetzen.
Versucht eine gesunde Person, regungslos auf einer Stelle zu stehen, so kann man feststellen, dass diese vermeintlich einfache Aufgabe nicht zu erfüllen ist. Dieses scheinbar statische Gleichgewicht beim ruhigen Stehen ist bei genauer Betrachtung beherrscht von subtilen, kontinuierlichen Körperschwankungen. Warum treten solche variablen Muster im Gleichgewichtsprozess auf? Die Untersuchung (Ursachenforschung, Beschreibung, Bewertung) dieser Fluktuationen ist Gegenstand der vorliegenden grundlagenwissenschaftlichen Arbeit.
Aufgabe und Inhalt dieser Arbeit war es zu untersuchen, inwieweit ein zielgruppenspezifisches Trainingsprogramm (IST - infanteriespezifisches Training) und die Verwendung der stochastischen Resonanztherapie (SRT Zeptoring) Einfluss auf die Steigerung der motorischen Fähigkeiten Kraft, Ausdauer, Koordination und Schnelligkeit während der militärischen Ausbildung hat. Dazu wurden an 2 Probandengruppen (Experimentalgruppe: Feldwebelanwärterlehrgang Fallschirmjägertruppe, n = 38; Kontrollgruppe: Zugführerlehrgang für Offiziere/-anwärter Fallschirmjägertruppe, n = 26) verschiedene sportmotorische Testungen (BFT; McGill Rumpfkrafttest; Testor- Koordinationstestung; Herzfrequenzmessung und -dokumentation) zur Untersuchung und Darstellung der spezifischen physischen Fitness vollzogen und ausgewertet. Die Experimentalgruppe durchlief das zu untersuchende 7-wöchige IST- Zirkeltraining (14 Trainingseinheiten/2-mal wöchentlich), bestehend aus 15 Übungen, welche neben den Kraftfähigkeiten auch die anderen zu testenden motorischen Fähigkeiten beanspruchten. In diesem Programm wurden Hilfsmittel des täglichen Bedarfs (Reifen, Sandsäcke etc.), Körpergewichtstraining und Trainingsgeräte wie Kettlebells und Schlingentrainer verwendet, um v.a. die funktionellen Bewegungsanforderungen zu trainieren, welche einen Transfer zu den Bewegungsmustern des militärischen Alltags darstellen. Die Durchführung unterlag den planerischen und zeitlichen Vorgaben und Gegebenheiten des Lehrgangsalltags, so dass die Durchführungsbedingungen möglichst realistisch und damit auf andere Ausbildungsabschnitte reproduzierbar sind. Zur Untersuchung des möglichen Einflusses der SRT (2-mal wöchentlich/ je 1 Minute vor den Trainingseinheiten IST) wurde zu Beginn der Trainingsintervention die Experimentalgruppe in zwei gleich große und leistungsstarke Subgruppen (Gruppe „IST+SRT“; Gruppe „IST“; je n=19) mittels Parallelisierungsverfahren aufgeteilt. Die Kontrollgruppe führte während des Untersuchungszeitraums kein spezielles Training durch, hierdurch sollten die Lehrgangsbelastungen und die Wirkungen der Treatments erkennbar gemacht werden.
Ergebnisse: Die Auswertungen des BFT ergaben, dass die Probanden der Experimentalgruppe in den Disziplinen Klimmhang (+ 16,00 % ; p < 0,001) und 11 × 10-m-Sprint (– 4,90 % ; p < 0,001) einen deutlichen Leistungszuwachs erzielten, nur die Zeiten 1000-m-Lauf verschlechterten sich leicht um + 0,60 % (p = 0,622). Die Teilnehmer der Kontrollgruppe hatten in allen Bereichen deutliche Leistungseinbußen (Klimmhang: – 11,30 %; p < 0,001 / 11 x 10 m Sprint: + 4,50 %; p < 0,001 / 1000-m-Lauf: + 3,50 %; p < 0,01). Gleiches galt für die gemessenen Herzfrequenzen während des 1000-m-Laufs (PRE - POST), die HFmax. / HF ∅-Werte sanken bei der Experimentalgruppe (– 4,82 % / – 4,36 %; p < 0,001 / p < 0,05) und stiegen bei der Kontrollgruppe (+ 0,12 % / + 0,31 %; p = 0,914 / p = 0,886). Dies ist als positive Anpassung der Ausdauerleistungsfähigkeit (Ökonomisierung) bei der Experimental- bzw. als Rückgang dieser Kapazitäten bei der Kontrollgruppe zu bewerten.
Um das Treatment SRT zu untersuchen absolvierte nur ein Teil der Experimentalgruppe dieses Verfahren. Die Ergebnisse dieser Subgruppe („IST + SRT“) zeigen in allen Disziplinen höhere Zuwächse und Effektstärken als dies die Vergleichsgruppe „IST“ (nur IST, keine zusätzliche SRT) erzielte (Klimmhang: + 21,54 % vs. + 10,60 %; p < 0,001 / 11 × 10-m-Sprint: – 6,70 % vs. – 3,05 %; p < 0,001 / 1000-m-Lauf: + 0,54 % vs. + 0,69 %; p = 0,813 bzw. p = 0,687). Besonders der höchstsignifikanter Unterschied zwischen der „IST+SRT“- und „IST“- Gruppe bei den
Leistungsentwicklungen beim 11 × 10 m Sprint, zeigt, dass vor allem bei dieser Disziplin, in der Agilität / Schnelligkeit / Gewandtheit (vgl. EßFELD, 2006) besonders abverlangt wurden, das zusätzliche Treatment SRT besonders wirkungsvoll war. Dieses Testprofil entspricht auch am ehesten den realen Bewegungsformen im Gefecht, weshalb die Anforderungen und der damit bedingte Transfer zu den motorischen Anforderungsprofilen hierbei besonders hervorzuheben ist. Bei den Diziplinen 1000-m-Lauf (zyklische Laufbewegung) und Klimmhang (isometrische Haltearbeit) sind naturgemäß geringere koordinative Anforderungen gegeben, weshalb die Unterschiede zwischen den Subgruppen „IST“ und „IST+SRT“ bzgl. signifikanter Veränderungen nicht so zum tragen kommen, was in gleichem Maße für alle Testübungen des McGill-Verfahrens (isometrische Haltearbeit) der Fall ist.
Bei der Überprüfung der Rumpfkraft (McGill Test) ergab sich, dass erneut die Experimentalgruppe in allen Bereichen deutliche Verbesserungen (p < 0,001) erzielte (Lateralflexion rechts : + 28,75 %; Lateralflexion links: + 23,69 %; Flexion: + 33,41 %; Extension: + 33,71 %), während die Probanden der Kontrollgruppe wiederum einen Rückgang der Ergebnisse vorwiesen (Lateralflexion rechts : – 6,55 %; p < 0,05 / Lateralflexion links: – 4,96 %; p = 0,117 / Flexion: + 1,09 %; p = 0,695 / Extension: – 0,59 %; p = 0,433). Die vormals signifikant besseren Ergebnisse der Kontrollgruppe wurden durch den Leistungszuwachs bei der Experimentalgruppe ausgeglichen, so dass zum Ende der Studie keine signifikanten Unterschiede mehr zwischen den Gruppen ersichtlich waren. Ebenfalls zeigte sich auch bei dieser Testreihe, dass die „IST+SRT“ Gruppe bessere Resultate (POST) und somit höhere Effekte erlangten als die Angehörigen der Subgruppe „IST“ (Lateralflexion rechts: + 33,13 % vs. + 24,50 %; Lateralflexion links: + 25,94 % vs. + 21,41 %; Flexion: + 35,34 % vs. + 31,20 % ; Extension: + 36,45 % vs. + 31,15 %).
Die Überprüfung der muskulären Balance (McGill Test) der Lendenwirbelsäule (Indikator für eine Verletzungsprophylaxe) zeichnete dasselbe Bild, während sich die Werte der Experimentalgruppe verbesserten, verschlechterten sich diejenigen der Kontrollgruppe.
Die Gleichgewichtsfähigkeit / posturale Kontrolle (mittlere Auslenkung) verbesserte sich bei der Experimentalgruppe (gesamt) um – 8,63 % (p < 0,05); auch hier bei der Gruppe „IST+SRT“ (–10,72 %) deutlicher als bei der Gruppe „IST“ (– 6,37 %). Die Wirkungen der SRT auf die posturale Kontrolle und Körperstabilität konnten darüber hinaus bei einer parallel durchgeführten Untersuchung (Störgrößentest) nachgewiesen werden. Hinsichtlich der Vergleiche der Subgruppenergebnisse (IST+SRT vs. IST) zeigten sich bei der "Zeptorgruppe" signifikante Verbesserungen, nicht jedoch bei der Kontrollgruppe,.
Die Auswertung der Befragung der Trainingsteilnehmer und Ausbilder ergab, dass diese die durchgeführten Trainingsmaßnahmen (IST und SRT) sehr praktikabel, effizient und zielführend empfanden.
Fazit: Die Anforderungen des militärischen Alltags die v.a. hohe Belastungen für den Bewegungsapparat bedeuten sind durch eine Vielzahl von Studien nachgewiesen. Diese beträchtlichen Beanspruchungen müssen muskulär stabilisiert bzw. kompensiert werden, um eine adäquate physische Leistungsfähigkeit in Einsatz und Ausbildung aufrechtzuerhalten bzw. hieraus resultierende Gefahrenpotential von Überlastungserscheinungen / Verletzungen des Bewegungsapparates zu reduzieren. Die gezeigten Ergebnisse der Studie verdeutlichen, dass das
Zusammenwirken der Treatments IST und SRT positive und nachweisliche Steigerungen der (infanterie-)spezifischen Kraft- und Koordinationsparameter und der anaeroben Leistungsfähigkeit bzw. Herzfrequenzwerte unter Belastung erwirkten. Der Zeitaufwand für die Umsetzung dieses Trainingssystems und -verfahrens war verhältnismäßig gering und erfüllte so die lehrgangsbezogenen Richtwerte. Die Aussage, dass eine zweimalige wöchentliche Trainingsintervention die Leistungsfähigkeit der Probanden (Experimentalgruppe) deutlich steigerte wurde durch die dargestellten Ergebnisse der Untersuchungen belegt. Die Lehrgangsbelastungen jedoch, ohne ein regelmäßig durchgeführtes spezifisches Training, führen zu einer Reduktion der physischen Leistungsfähigkeit, was die Ergebnisse der Kontrollgruppe beweisen und die Bewertung der Effekte der Experimentalgruppe noch verstärken.
Ein kraftorientiertes Programm mit funktionell-koordinativen Übungen in Verbindung mit einem spezifischen Warm-Up forciert durch die SRT scheint für die Zielgruppe Infanterist/Fallschirmjäger eine durchgreifend effektive Trainingsmaßnahme zum Ausbau der spezifischen motorischen Anforderungsprofile des militärischen Alltags darzustellen.
Cognitive flexibility and cognitive stability : neural and behavioral correlates in men and mice
(2014)
The ability to flexibly adjust behavior according to a changing environment is crucial to ensure a species' survival. However, the successful pursuit of goals also requires the stable maintenance of behavior in the face of potential distractors. Thus, cognitive flexibility and cognitive stability are important processes for the cognitive control of behavior. There is a large body of behavioral and neuroimaging research concerning cognitive control in general, but also specifically on cognitive flexibility and cognitive stability, albeit most often assessed in separate task paradigms. Nevertheless, whether cognitive flexibility and cognitive stability depend upon separate or shared neuronal bases is still a matter of debate. Complementing empirical research, computational models have become an important strategy in neuroscientific research, as they have the potential of providing mechanistic explanations of empirical observations, for example by allowing for the direct manipulation of molecular parameters in simulated neural networks. The computational model underlying the so-called Dual-State Theory contains specific hypotheses with respect to cognitive flexibility and cognitive stability. The neural networks simulated by this model exhibit multiple stable firing states, i.e., the neural network can maintain a high firing state also without continuing external input due to a network architecture consisting of recurrently connected neurons. Transitions between such network states, also called attractor states, can be induced by external input, and represent working memory contents or active task rules. Simulations showed that the stability of these attractor states, and thus of task rule representations, depend on the dopamine state of the system and can consequently vary between persons. The Dual-State Theory predicts an antagonistic relationship between cognitive flexibility and cognitive stability, as robust attractor states would facilitate the inhibition of distractors, but impair efficient task switching, while rather unstable attractor states would promote efficient transitions between representations but would also come at the cost of increased distractibility.
Based on the Dual-State Theory, a task paradigm was designed allowing for the simultaneous assessment of cognitive flexibility, in the sense of rule-based task switching, and cognitive stability, in the sense of inhibiting irrelevant distractors. Furthermore, a behavioral measure was developed to assess the individual attractor state stability, named spontaneous switching rate (SSR). In the first study of this work, this paradigm was tested in a sample of healthy human subjects using functional magnetic resonance imaging (fMRI). An overlapping fronto-parietal network was activated for both cognitive flexibility and cognitive stability. Furthermore, behavioral as well as neuroimaging results are in favor of an antagonistic relationship between cognitive flexibility and cognitive stability. A specific prefrontal region, the inferior frontal junction (IFJ), was implied to potentially contain the relevant neural networks mediating the transitions between attractor states, i.e., task rule representations, as its activity was modulated by the SSR such that persons with rather unstable attractor states activated it less during task switching while showing better performance. Most importantly, functional connectivity of the IFJ was antagonistically modulated by the SSR: more flexible persons connected it less to another prefrontal area during task switching, while showing higher functional connectivity during distractor inhibition.
In a second study, a larger human sample was assessed and further hypotheses derived from the Dual-State Theory on variability of neural processing were tested: we hypothesized that persons with high brain signal variability should have less stable network states and thus benefit on tasks requiring cognitive flexibility but suffer from it when the task requires a higher degree of cognitive stability. Furthermore, recent fMRI-research on brain signal variability revealed beneficial effects of higher brain signal variability on cognitive performance in general. Using a novel customized analysis pipeline to measure trial-to-trial fMRI-signal variability, we indeed found differential effects of brain signal variability: higher levels of brain signal variability were found to be beneficial for effectiveness, i.e., performance in terms of error rates, for both cognitive flexibility and stability. However, brain signal variability impaired the efficiency in terms of response times of inhibiting distractors, i.e., cognitive stability.
Due to further predictions of the Dual-State Theory concerning schizophrenia and the dopaminergic system, it was considered valuable to pursue a translational approach and thus allowing for the employment of animal models of psychiatric diseases. Consequently, in a first step the human paradigm was translated for a murine population using an innovative touchscreen approach. Results showed analogous behavioral effects in wildtype mice as before in healthy humans: the antagonistic relation between cognitive flexibility and cognitive stability was replicated and also for mice, a behavioral measure for the individual attractor stability was established and validated, named the individual spontaneous switching score.
To conclude, we established a novel paradigm assessing both cognitive flexibility and stability simultaneously showing an antagonistic relationship between these two cognitive functions on the behavioral level in two different species, which supports predictions from the Dual-State Theory. This was further underlined by evidence on the activation, functional connectivity and signal variability level in the human brain.
Background: Aging is associated with loss of balance and activity in daily life. It impacts postural control and increases the risk of falls. The current study was conducted to determine the feasibility and long-term impact of stochastic resonance whole-body vibration (SR-WBV) on static and dynamic balance and reaction time among elderly individuals.
Methods: A randomized crossover pilot study with blinding of the participants. Twenty elderly were divided into group A (SR-WBV 5 Hz, Noise 4/SR-WBV 1 Hz, Noise 1) or group B (SR-WBV 1 Hz, Noise 1/SR-WBV 5 Hz, Noise 1). Feasibility outcomes included recruitment, compliance and safety. Secondary outcomes were Semi-Tandem Stand (STS), Functional Reach Test (FRT), Expanded Timed Get Up-and-Go (ETGUG), walking under single (ST) & dual task (DT) conditions, hand and foot reaction time (RTH/RTF). Puri and Sen Rank-Order L Statistics were used to analyse carry-over effects. To analyse SR-WBV effects Wilcoxon signed-ranked tests were used.
Results: With good recruitment rate (55%) and compliance (attrition 15%; adherence 85%) rates the intervention was deemed feasible. Three participants dropped out, two due to knee pain and one for personal reasons. ETGUG 0 to 2 m (p = 0.143; ES: 0.36) and ETGUG total time (p = 0.097; ES: 0.40) showed medium effect sizes.
Conclusions: Stochastic resonance training is feasible in untrained elderly resulting in good recruitment and compliance. Low volume SR-WBV exercises over 12 training sessions with 5 Hz, Noise 4 seems a sufficient stimulus to improve ETGUG total time. The stimulation did not elicit changes in other outcomes.
Trial registration: This trial has been registered at the U.S. National Institutes of Health under ClinicalTrials.gov: NCT01045746 .
Das Phänomen der Bewegungsvariabilität erfährt in den letzten Jahren ein gesteigertes Interesse. Die Betrachtung von Modellen der Motorik zeigt, dass innerhalb traditioneller Theorien Variationen in der Bewegungsausführung als Fehler des Systems aufgefasst werden, während aktuellere Theorien Variabilität als dem System inhärente Erscheinung und als möglichen Kompensationsmechanismus betrachten. Eine Operationalisierung der Variabilität als Messwert ist abhängig vom theoretischen Ausgangspunkt. Nichtlineare und klassische Auswerteverfahren – wie die detrended fluctuation analysis, die Standardabweichung, der Variationskoeffizient, u.a. – schließen sich jedoch keinesfalls aus, sondern können sich in der Erweiterung des Verständnisses der zugrundeliegenden physiologischen Mechanismen ergänzen. In der empirischen Untersuchung wurde geprüft, ob der Einsatz von dreidimensionalen Beschleunigungsaufnehmern in der Ganganalyse die Möglichkeit bietet – neben den schon in diversen Untersuchungen dargestellten Schrittzyklusdauer und Schrittbreite – weitere Teilaspekte der Bewegung zu beschreiben und insbesondere deren Variabilität nicht ausschließlich über eine Aneinanderreihung von diskreten Werten, die jeweils einen einzelnen Zyklus abbilden, zu betrachten. 48 Sportstudenten gingen hierzu 20 bis 25 Minuten kontinuierlich, bei selbstgewählter Geschwindigkeit, die nicht willentlich verändert werden sollte, und ebenem Untergrund. Dabei trugen sie an jedem Fuß jeweils einen triaxialen Beschleunigungssensor am distalen Ende des Os metatarsale III und unterhalb des Malleolus lateralis. Über zwei Doppellichtschranken wurde die Lokomotionsgeschwindigkeit der Probanden erfasst. Anhand des Fersenkontaktes wurden die Beschleunigungs-Zeitverläufe der Versuchspersonen in einzelne Schrittzyklen getrennt und deren Dauer bestimmt. Außerdem wurde die Dauer der Stand- und Schwungphase sowie die double-support-time identifiziert. Die einzelnen Schrittzyklen pro Versuchsperson wurden zeitnormiert und für jede Achse getrennt aufsummiert, um eine ensemble-averagecurve (Punkt zu Punkt Verfahren) zu erstellen. Aus den Standardabweichungen in Allen drei Achsen wurde darüber hinaus ein Variabilitätsquader für jeden Zeitpunkt des Schrittzyklus berechnet. Diese wurden für die bereits angesprochen Phasen zusammengefasst und auf Unterschiede geprüft. Die statistische Analyse ergab, dass sich die Variabilität im Raum zwischen den Phasen signifikant unterscheidet (Signifikanzniveau 0,05), jedoch keine Unterschiede zwischen der rechten und der linken Seite bestanden. Für die Zeitreihen, die aus der Schrittzyklus-, Standphasen- und Schwungphasendauer sowie den double-support-times zusammengesetzt waren, wurde eine detrended fluctuation analysis durchgeführt. Der Vergleich dieser Zeitreihen mit fiktiven Zeitreihen, die die gleicheStandardabweichung und den gleichen Mittelwert allerdings eine andere zeitliche Struktur aufwiesen, zeigte, dass die Zeitreihen Langzeitkorrelationen aufwiesen. Für die Schrittzyklusdauer liegen die α-Werte mit im Gruppendurchschnitt 0,856 im Bereich derer, die in der Literatur für Normalpersonen zu finden sind. Die α-Werte für die Stand- (0,776) und Schwungphasendauer (0,656) sowie die double-support-time (0,624) können nicht mit anderen Untersuchungen verglichen werden, da – soweit bekannt – keine weiteren Studien existieren, die diese Parameter mittels DFA untersucht haben. Die Ursache der Bewegungsvariabilität – innerhalb der mechanisch zulässigen Grenzen – entsteht innerhalb des neuronalen Systems. Zytologisch lassen sich ca. 100 verschiedene Neuronentypen klassifizieren. Die Vielfalt der Ionenkanalausprägung ist allerdings noch größer. Leckströme, ungerichtete Ausschüttung von Transmittern, Veränderungen des Zellvolumens, transzelluläre Boten u.a. sind für Schwankungen der intra- und extrazellulären Ionenkonzentrationen und somit für die Fluktuationen des Membranpotentials einer Nervenzelle verantwortlich. Auch die synaptische Übertragung ist variabel: Das gleiche präsynaptische Potential sorgt nicht für die Ausschüttung der gleichen Menge an Vesikeln. Auch die Wirkung des Neurotransmitters an der postsynaptischen Membran ist von diversen Mechanismen modulierbar. Aus energetischer Sicht muss man das Henneman-Prinzip für die Rekrutierung von motorischen Einheiten innerhalb des Motoneuronenpools nach Größe in Frage stellen. Ohne weitere modulierende Faktoren würden bei wiederholter Ausführung einer submaximalen Belastung immer die gleichen motorischen Einheiten aktiviert. In Abhängigkeit der Intensität und der metabolischen Ausgangssituation würde eben dies über kurz oder lang zu einer Ermüdung führen. Dies jedoch stellt eine Gefährdung des Organismus dar. Eine Rotation in der Rekrutierungsreihenfolge der Motoneurone könnte einer Ermüdung vorbeugen. Da nun aber nicht alle Muskelfasern exakt parallel vom Ansatz zum Ursprung verlaufen, würde im Falle einer solchen Rotation gegebenenfalls zwar die gleiche Kraft, aber eventuell in leicht veränderter Richtung produziert. Es ist davon auszugehen, dass dies einen Teil derbeobachtbaren Variabilität darstellt. Aus Sicht der Sensorik ist Variabilität zu begrüßen. Wiederkehrende Reize haben keinerlei Neuigkeitswert und werden demnach schnell nicht mehr detektiert. Die Interaktion mit der Umwelt setzt aber eine möglichst präzise und umfangreiche sensorische Wahrnehmung voraus. Produziert nun die Motorik Variabilität, die dafür sorgt , dass die Sensorik ihre Detektionsqualität steigern oder zumindest länger aufrecht erhalten kann, so stellt dies eine Win-Win Situation dar.
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 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, insbesondere auch nach sportlicher Belastung. Zudem kann wIRA als kontaktfreies Verfahren simultan mit Bewegung und Training kombiniert werden.
Die klinische Anwendung von wIRA kann präventiv, therapeutisch, regenerativ oder rehabilitativ erfolgen.
Der hier vorliegenden Übersicht liegen u.a. 6 sportmedizinische Studien mit wIRA zugrunde.
So nahmen beispielsweise 25 Probanden an einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie mit stufenweise ansteigender ausbelastender Fußkurbelergometrie teil, an einem Tag mit anschließender Bestrahlung der ventralen Oberschenkelmuskulatur mit wIRA (bzw. am Kontrolltag stattdessen Pause) in Ruhe über 20 Minuten. Am Tag mit Bestrahlung verbesserte sich das Befinden der belasteten Oberschenkelmuskulatur auf einer visuellen Analogskala (umsetzbar in 0–100) von 36 auf 71 signifikant mehr (p=0,0138) als am Kontrolltag in Ruhe ohne Bestrahlung (von 34 auf 54). Erstaunlicherweise erreichte das Befinden nach 20 Minuten Bestrahlung wieder den Ausgangswert vor der Ergometrie von 70. Nach den 20 Minuten Ruhe (mit Bestrahlung bzw. Pause) folgte eine zweite Ergometrie, in der die Leistungsfähigkeit am Tag mit Bestrahlung signifikant weniger (p=0,0128) als am Kontrolltag absank.
Es werden ausführlich die Anwendungsmöglichkeiten von wIRA in der Sport- und Präventivmedizin dargestellt.
Moderate physical activity improves various cognitive functions, particularly when it is applied simultaneously to the cognitive task. In two psychoneuroendocrinological within-subject experiments, we investigated whether very low-intensity motor activity, i.e. walking, during foreign-language vocabulary encoding improves subsequent recall compared to encoding during physical rest. Furthermore, we examined the kinetics of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in serum and salivary cortisol. Previous research has associated both substances with memory performance.In both experiments, subjects performed better when they were motorically active during encoding compared to being sedentary. BDNF in serum was unrelated to memory performance. In contrast we found a positive correlation between salivary cortisol concentration and the number of correctly recalled items. In summary, even very light physical activity during encoding is beneficial for subsequent recall.
This case study evaluated the response of objective and subjective markers of overreaching to a highly demanding conditioning training mesocycle in elite tennis players to determine 1) whether players would become functionally or non-functionally overreached, and 2) to explore how coherently overreaching markers would respond. Performance, laboratory and cardiac autonomous activity markers were evaluated in three experienced male tennis professionals competing at top 30, top 100 and top 1000 level before and after their strength and conditioning training was increased by 120, 160 and 180%, respectively, for 30 days. Every week, subjective ratings of stress and recovery were evaluated by means of a questionnaire. After 74, 76 and 55 h of training, increases in V̇O2max (+8, +5 and +18%) and speed strength indices (+9, +23 and +5%) were observed in all players. Changes of maximal heart rate (-5, -6, +4 beats per minute), laboratory markers (e.g. insulin-like growth factor -26, -17, -9%; free testosterone to cortisol ratio -63, +2, -12%) and cardiac autonomous activity markers (heart rate variability -49, -64, -13%) were variable among the players. Improved performance provides evidence that overreaching was functional in all players. However, several overreaching markers were altered and these alterations were more pronounced in the two top 100 players. The response of overreaching indicators was not coherent.
Background: The positive association between parental socio-economic position (PSEP) and health among adolescents may be partly explained by physical activity behaviour. We investigated the associations between physical activity, aerobic fitness and PSEP in a population based sample of German adolescents.
Methods: 5,251 participants, aged 11-17 years, in the German Health Interview and Examination Survey for Children and Adolescents 2003-2006 (KiGGS) underwent a sub-maximal cycle ergometer test and completed a questionnaire obtaining information on physical activity and media use. The associations between physical activity, media use, aerobic fitness and PSEP were analysed with multivariate logistic regression models for boys and girls separately. Odds ratios (ORs) of PSEP (education, occupation and income) on the outcomes were calculated adjusted for age, region, and other influencing factors.
Results: Parental education was more strongly associated with the outcome variables than parental occupation and income. After adjusting for age and region, a higher parental education level was associated with better aerobic fitness - with an OR of 1.5 (95% CI 1.2-1.9) for girls whose parents had secondary education and 1.9 (1.4-2.5) for girls whose parents had tertiary education compared to girls whose parents had primary education. The corresponding ORs for boys were 1.3 (1.0-1.6) and 1.6 (1.2-2.1), respectively. Higher parental education level was associated with lower media use: an OR of 2.1 (1.5-3.0) for girls whose parents had secondary education and 2.7 (1.8-4.1) for girls whose parents had primary education compared to girls whose parents had tertiary education. The corresponding ORs for boys were 1.5 (1.2-1.9) and 1.9 (1.5-2.5), respectively. Higher parental education level was associated with a higher physical activity level only among girls: an OR of 1.3 (1.0-1.6) for girls whose parents had secondary education and 1.2 (0.9-1.5) for girls whose parents had tertiary education compared to girls whose parents had primary education. The corresponding ORs for boys were 0.9 (0.8-1.2) and 0.8 (0.6-1.0), respectively.
Conclusions: Adolescents of parents with low SEP showed a lower level of aerobic fitness and higher levels of media use than adolescents of parents with higher SEP. Health-promotion interventions need to reach adolescents of parents with low PSEP and stimulate physical activity.
Introduction: Postural control is a prerequisite to many everyday and sporting activities which requires the interaction of multiple sensorimotor processes. As long as we have no balance disorders, the maintenance of an erect standing position is taken for granted with automatic running control processes. It is well known that with increasing age or disease balance problems occur which often cause fall-related injuries. To assess balance performance, posturography is widely applied in which body sway is traditionally viewed as a manifestation of random fluctuations. Thus, the amount of sway is solely used as an index of postural stability, that is, less sway is an indication of better control. But, traditional measures of variability fail to account for the temporal organisation of postural sway. The concept of nonlinear dynamics suggests that variability in the motor output is not random but structured. It provides the stimulus to reveal the functionality of postural sway. This thesis evaluates nonlinear analysis tools in addition to classic linear methods in terms of age-related modifications of postural control and under different standing conditions in order to broaden the existing knowledge of postural control processes.
Methods: Static posturographic analyses were conducted which included the recording of centre of pressure (COP) time series by means of a force plate. Linear and nonlinear methods were used to quantify postural sway variability in order to evaluate both the amount and structure of sway. Classic time and frequency domain COP parameters were computed. In addition, wavelet transform (WT), multiscale entropy, detrended fluctuation analysis, and scaled windowed variance method were applied to COP signals in order to derive structural COP parameters. Two experiments were performed. 1) 16 young (26.1 ± 6.7 years), healthy subjects were asked to adopt a bipedal stance under single- and dual-task conditions. Three trials were conduced each with a different sampling duration: 30, 60, and 300 seconds [s]. 2) 26 young (28.15 ± 5.86 years) and 13 elderly (72 ± 7 years) subjects stood quietly for 60 s on five different surfaces which imposed different biomechanical constraints: level ground (LG), one foot on a step (ST), uphill (UH), downhill (DH), and slope (SL). Additional to COP recordings, limb load symmetry was assessed via foot pressure insoles.
Results: We found a higher sensitivity of structural COP parameters to modulations of postural control and partly an improved evaluation of sway dynamics in longer COP recordings. WT revealed a reweighing of frequency bands in response to altered standing conditions. Scaling exponents and entropy values of COP signals were task-dependent. Higher entropy values were found under the dual-task and condition ST. The time scales affected under the altered standing positions differed between groups and sway directions. Mainly larger posturograms were found in the elderly. Age effects were especially revealed in position ST and concerning medial-lateral COP signals. Load asymmetry was stronger in elderly subjects for LG, UH, and DH positions.
Discussion: Modifications of multiple time scales corresponds to an interplay of control subsystems to cope with the altered task demands. The affected time scales are age-dependent suggesting a change of control processes. Higher irregularity under the dual-task indicates a more complex motor output which is interpreted as less attentional investment into postural control. Larger complexity is evident for ST in contrast to LG position. ST obviously challenges lateral sway which is counteracted differently between groups. Load asymmetry suggests that especially elderly subjects adopt a step-initiation strategy.
Conclusion: A continued application of nonlinear methods is necessary to broaden the understanding of postural control mechanisms and to identify classifiers for balance dysfunctions. Structural COP parameters provide a more comprehensive indication of postural control system properties between groups and task demands. COP recordings of at least 60 s are recommended to adequately quantify COP signal structure. The analysis of postural strategies in everyday activities increases the ecological validity of postural control studies and can provide valuable information regarding the development of effective rehabilitation programs.
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.
Purpose: Hamstring injuries are common among football players. There is still disagreement regarding prevention. The aim of this review is to determine whether static stretching reduces hamstring injuries in football codes.
Methods: A systematic literature search was conducted on the online databases PubMed, PEDro, Cochrane, Web of Science, Bisp and Clinical Trial register. Study results were presented descriptively and the quality of the studies assessed were based on Cochrane’s ‘risk of bias’ tool.
Results: The review identified 35 studies, including four analysis studies. These studies show deficiencies in the quality of study designs.
Conclusion: The study protocols are varied in terms of the length of intervention and follow-up. No RCT studies are available, however, RCT studies should be conducted in the near future.
Die infizierte Problemwunde
(2006)
Die erste Ausgabe der Online-Zeitschrift "GMS Krankenhaushygiene Interdisziplinär" der Deutschen Gesellschaft für Krankenhaushygiene (DGKH) innerhalb von German Medical Science behandelt das Thema "Die infizierte Problemwunde". Die Zielsetzung dieser Zeitschrift besteht in der komplexen Darstellung aktueller Themen der Krankenhaushygiene in interdisziplinärer Zusammenarbeit zwischen Hygienikern, Mikrobiologen, Infektiologen und für die jeweilige Thematik relevanten klinischen Fachdisziplinen und ggf. auch mit Experten anderer Fachrichtungen, z.B. Juristen, da rechtliche Aspekte zunehmend Bedeutung erlangen. ...
Arbeitslosigkeit und gesundheitlicher Status sind eng miteinander verbunden. Verlust sozialer Bindungen, Verschlechterung mentaler und physiologischer Gesundheit und damit einhergehend der Verlust an Lebensqualität lassen Morbidität und Mortalität in der Gruppe der Arbeitslosen im Vergleich zur erwerbstätigen Bevölkerung deutlich ansteigen [13, 15 – 21]. Körperliche Aktivität entsprechend internationaler Bewegungsempfehlungen [157] ist nachweislich dazu in der Lage positive gesundheitliche Effekte auf der individuellen Ebene zu erzielen [52, 55]. Dennoch zeigen arbeitslose im Vergleich zum Durchschnitt der bundesdeutschen Bevölkerung ein noch höheres Maß an körperlicher Inaktivität [24, 176] und nehmen Sport- und Bewegungsangebote sowie Präventionsangebote der Krankenkassen deutlich seltener wahr [10]. Programme zur Gesundheitsförderung bei Langzeitarbeitslosen sind generell noch selten und wenn solche Programme durchgeführt wurden mangelt es bisher meist an entsprechenden Evaluationskonzepten zur Wirksamkeit dieser Angebote [13]. Werden Angebote für die Zielgruppe initiiert, beinhaltet dies überwiegend die Einrichtung separater, zeitlich beschränkter Gruppenkurse ohne Folgeangebot. Die Durchführung solcher Angebote obliegt größtenteils zusätzlich qualifizierten Mitarbeitern der Jobcenter und nicht Fachkräften aus der Gesundheitsförderung [116, 117]. Bewegungsbezogene Programme zur Gesundheitsförderung bei Arbeitslosen sind insgesamt noch selten und objektive Daten zum Bewegungsverhalten der Teilnehmer bislang noch nicht verfügbar. Mögliche, aber bisher nur vereinzelt praktizierte Ansätze stellen Konzepte zur Bewegungsberatung (physical activity counseling) bzw. Vermittlung in Bewegungsangebote (exercise referral) dar. Vor diesem Hintergrund besitzen Erkenntnisbeiträge zur Qualitätssicherung und zur Entwicklung spezifischer Beratungs- und Vermittlungskonzepte zur bewegungsbezogenen Gesundheitsförderung bei speziellen Zielgruppen eine hohe Relevanz für das Forschungsfeld. In der vorliegenden Dissertationsschrift wurde aufbauend auf dem dargelegten Forschungsdefizit ein theoriegeleitetes Beratungs- und Vermittlungskonzept (AGILer) zur Steigerung körperlicher Aktivität entsprechend internationalen Standards und Empfehlungen [14, 122, 123] entwickelt und in Kooperation mit regionalen Jobcentern der Rhein-Main Region auf die Zielgruppe älterer Langzeitarbeitsloser übertragen. Ziel des Beratungs- und Vermittlungsansatzes ist es Langzeitarbeitslose für das Thema gesundheitsförderliche körperliche Aktivität (HEPA) im Alltag zu sensibilisieren und so den Umfang körperlicher Aktivität entsprechend den Leitlinien [157] auf ein gesundheitsförderliches Maß zu erhöhen sowie diese bisher schwer zu erreichende Personengruppe an bestehende Bewegungsangebote örtlicher Anbieter (Sportvereine, Volkshochschulen, etc.) anzubinden. Die Intervention wurde anhand zweier separater Studien hinsichtlich der Erreichbarkeit der Zielgruppe sowie deren Wirksamkeit auf das Bewegungsverhalten der Teilnehmer evaluiert. Primärzielparameter der ersten Querschnittsstudie zur Erreichbarkeit war die Teilnahmerate an Angeboten des Gesundheitssports in Abhängigkeit gesundheitlicher Parameter und des Geschlechts. Insgesamt 741 Langzeitarbeitslose (54,3 ± 3,6 Jahre, 4,5 ± 4,4 Jahre arbeitslos) hatten nach einem ersten Gruppeninformationsangebot die Möglichkeit sich weiterführend individuell durch ein Expertenteam gesundheitlich beraten und in bestehende Bewegungsangebote vermitteln zu lassen. Erfasst wurden der BMI, das Bewegungsverhalten (IPAQ – 7-Tage-Kurzversion) [130] und die selbsteingeschätzte Gesundheit (VAS 1-100) [132, 133] der Teilnehmer. Es konnte auf Grundlage berechneter Häufigkeitsverteilungen (Chi²-Test) eine signifikant höhere Teilnahmerate an gesundheitssportlicher Aktivität in der Gruppe der Frauen gegenüber der Gruppe der Männer detektiert werden (p=.038). Insgesamt 28,2% der Frauen und 21,7% der Männer begannen im Anschluss an die Beratung eine gesundheitssportliche Aktivität. Unterschiede zwischen aktiven und nichtaktiven Teilnehmern hinsichtlich bewegungs- und gesundheitsbezogener Kennwerte bestanden gemäß berechneter Mittelwertsunterschiede nur für die Gruppe der Männer. Männer mit einem erhöhten gesundheitlichen Risiko aufgrund von Bewegungsmangel (<150 Min. körperliche Aktivität/Woche), erhöhtem BMI(>30 kg/m²) und unterdurchschnittlichem Gesundheitsempfinden (VAS <50) begannen signifikant häufiger mit Gesundheitssport (p< .001) als die übrigen Männer der Stichprobe. Ihre Vermittlungschance in ein gesundheitssportliches Angebot war gemäß beobachteter Häufigkeitsverteilung um das 2,8 fache erhöht (95% CI 1,8 – 4,3). Die zweite Längsschnittstudie zur Wirksamkeit des Beratungsansatzes evaluiert erstmalig anhand objektiver Messgrößen die Effekte einer strukturierten Bewegungsberatung hinsichtlich der Veränderbarkeit des Bewegungsverhaltens in der Zielgruppe. Hierzu wurde eine Stichprobe 51 älterer Langzeitarbeitsloser (54,3 ± 3,6 Jahre, 4,8 ± 3,2 Jahre arbeitslos) ohne manifeste gesundheitliche Einschränkungen (attestiert durch den Hausarzt) mit dem Ziel einer Erhöhung körperlicher Aktivität im Alltag und der Möglichkeit zur Aufnahme eines strukturierten Bewegungsprogramms sportmedizinisch beraten. Weitere 21 langzeitarbeitslose (56,1 ± 2,8 Jahre, 4,8 ± 3,0 Jahre arbeitslos) und 17 erwerbstätige Personen (56,4 ± 3,4 Jahre) ohne Beratungs- oder Vermittlungsangebot bildeten die Kontrollgruppen. Die Umfänge körperlicher Aktivität aller 89 Probanden wurden vor und 12 Wochen nach der Beratung jeweils für 7 Tage mittels zweiachsiger Akzelerometrie (ActiGraph GT1M) gemessen. Im Ergebnis absolvierten insgesamt 58 Personen die Eingangs- und Ausgangsmessung. Zur Eingangsmessung zeigte die erwerbstätige Kontrollgruppe signifikant höhere Umfänge körperlicher Aktivität als die erwerbslosen Studienteilnehmer. Für Personen, die nach der Beratung in eine strukturierte Bewegungsaktivität vermittelt wurden, zeigte die mehrfaktorielle ANOVA eine signifikante Steigerung sowohl des Umfangs moderater bis intensiver körperlicher Aktivität (MVPA) von 26 ± 14 auf 35 ± 25 Min./Tag als auch des Gesamtumfanges körperlicher Aktivität von 207 ± 86 auf 288 ± 126 cpm. Personen die nur das Beratungsangebot wahrnahmen sowie die Kontrollgruppen zeigten keine Steigerungsraten körperlicher Aktivität. Schlussfolgernd zeigen die Untersuchungsergebnisse, dass bereits bei anderen Zielgruppen etablierte und evaluierte Beratungskonzepte entsprechend internationaler Empfehlungen zur Bewegungsförderung ebenso auf bisher weniger beachtete Zielgruppen wie beispielsweise Arbeitslose übertragen werden können. Die im Rahmen der vorliegenden Untersuchung erhöhte Erreichbarkeit gesundheitlich besonders gefährdeter Studienteilnehmer erscheint vor dem Hintergrund steigender Gesundheitskosten und der Zunahme vor allem chronischer Erkrankungen [177, 178] von besonderer Bedeutung und ist höher als in vergleichbaren Untersuchungen [11]. Es konnte gezeigt werden, dass der Beratungs- und Vermittlungsansatz geeignet ist, das Bewegungsverhalten Langzeitarbeitsloser nachweislich zu verbessern und den Umfang körperlicher Aktivitäten entsprechend den Leitlinien [157] zu erhöhen. Allerdings scheint, anders als bei anderen Zielgruppen [147, 149, 150], ein alleiniges Beratungsangebot nicht auszureichen um das Bewegungsverhalten in der Zielgruppe positiv zu beeinflussen. Dieses Ergebnis könnte allerdings auch auf dem nichtrandomisierten Studiendesign und daraus resultierenden Selektionseffekten beruhen. Insgesamt kann die vorliegende Arbeit einen wichtigen Beitrag zum Erkenntnisgewinn zur Effektivität spezifischer Beratungskonzepte bei bisher schwer zu erreichenden Zielgruppen beitragen. Weiterer Forschungsbedarf wird hinsichtlich der Nachhaltigkeit der Interventionseffekte gesehen.
Sportliche Aktivität besitzt in einer von Freizeit geprägten Gesellschaft eine wichtige soziokulturelle Bedeutung und erfreut sich unter anderem wegen der hinreichend bekannten mehrdimensionalen gesundheitlichen und psychophysischen Wirkungen wachsender Akzeptanz mit einem hohen gesellschaftlichen Stellenwert (Rütten et al.2005). Neben chronisch-degenerativen Erkrankungen werden vor allem die Herz- Kreislauf- und Stoffwechselerkrankungen, wie beispielsweise Diabetes mellitus, durch sportliche Aktivität positiv beeinflusst. Für die Bundesrepublik Deutschland wird geschätzt, dass mehr als 6.500 kardiovaskuläre Todesfälle jährlich vermieden werden könnten, wenn nur die Hälfte der körperlich inaktiven Männer im Alter von 40 bis 69 Jahren gemäßigten körperlichen Aktivitäten nachgingen (Mensink 1997). Insgesamt zählen Krankheiten des Muskel- und Skelettsystems zu den häufigsten und kostenträchtigsten Leiden in Deutschland (Hübscher 2007). Auf die Behandlungskosten bezogen nehmen sie nach Angaben des Statistischen Bundesamtes (2006) mit etwa 25 Milliarden Euro (11%) den dritten Rang ein. Zur Aufrechterhaltung von Gesundheit und Vermeidung chronischer Erkrankungen tragen körperlich aktive Lebensstile unumstritten und wissenschaftlich hinreichend belegt bei (Bauman 2004, Kruk 2007). Daneben verhindert sportliche Aktivität aber nicht nur Erkrankungen und Todesfälle, sondern ist ihrerseits auch mit besonderen Risiken verbunden. Über- oder Fehlbelastungen können zu Sportschäden und Sportverletzungen und damit neben funktionellen Einschränkungen zu manifesten Behinderungen des Organismus führen. Quantitativ von besonderer Bedeutung sind dabei die Sportunfälle, in deren Folge sich schwere Verletzungen mit Invalidität bis hin zu Todesfällen ergeben. Die Sportverletzung beschreibt ein akutes Ereignis, das durch eine plötzliche und unerwartete Krafteinwirkung in unmittelbarem Zusammenhang mit Sport zu einer Verletzung führt (Röthig 2003). Hiervon abzugrenzen ist der Sportschaden, der mitunter sportartspezifisch durch Fehl- und Überlastung verursacht und häufig durch Eigennamen wie Werferellenbogen oder Läuferknie beschrieben wird. Sportliche Aktivität ist mit einem ihr eigenen Verletzungsrisiko verbunden, das mit der Intensität der Belastung und der Expositionsdauer steigt (Biener 1975). Jährlich werden in den stationären und ambulanten Krankenversorgungseinrichtungen der Europäischen Union schätzungsweise rund 4,5 Millionen Sportverletzungen behandelt und 40% der Verletzungen sind mit Fußball assoziiert (Kisser und Bauer 2010). Für die Bundesrepublik Deutschland existieren spärliche Daten zu Verletzungsprävalenz und -inzidenz von Verletzungen und Schäden infolge sportlicher Aktivität. Die Jahresberichte des Statistischen Bundesamtes und der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) sind wenig spezifisch und berücksichtigen dabei weder Expositionszeit, Ausmaß und Lokalisation der Verletzung noch differenzieren sie zwischen Sportunfällen und Unfällen aus Heim und Freizeit (Statistisches Bundesamt 1998, Langen 2004, Henter und Neteler 2004). Eine geringe Anzahl relevanter Publikationen, die das Themenfeld Sportverletzungen und Sportschäden betreffen, basieren entweder auf nicht repräsentativen oder vorselektionierten Stichproben, selektiven Daten von Versicherern oder sie betreffen nicht die Bundesrepublik Deutschland (Finch et al. 1998, Hootman et al. 2002, Steinbrück 1999, Seither 2008, Henke et al. 2010). Zudem entstammen die Daten zumeist Gesundheitsberichten oder Sportentwicklungsplänen, in denen Sport nicht eindeutig definiert, sondern nur erhoben wird, ob Sport betrieben wird. Den Vergleichsdaten wird dabei häufig ein abseits wissenschaftlicher Definitionen, populäres Verständnis von Sport zugrunde gelegt (Wiebe 2011). Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine aktuelle Betrachtung von Sportverletzungen und Sportschäden unter dem Aspekt von Häufigkeit, Ursachen, Risiken und Prävention mit der erstmaligen Untersuchung der Entität des Polytraumas im Sport und deren Kosten. Die vorgelegte Arbeit basiert auf fünf eigenen Publikationen zu diesem Themenkomplex und einer retrospektiven Registeranalyse polytraumatisierter Sportler der Jahre 2007 bis 2011 am Klinikum der Johann Wolfgang Goethe- Universität Frankfurt am Main.
Welche gesellschaftlichen Zwänge wirken auf die Medizin und ihre Anwender ein? Wie ist das Verhältnis von Ökonomie und medizinisch Gebotenem? Wie steht es mit der Finanzierung der nicht evidenzbasierten Behandlung? Stellen Rationierung und Rationalisierung die möglichen Prinzipien der Priorisierung dar? Führt die Priorisierung zur Qualitätsminderung oder gar Sorgfaltsverletzung? Diese Fragen behandelte der 4. Ärztetag am Dom in Frankfurt am Main. ...
Im ersten Teil der Publikation werden die Bedeutung von Bewegung und Prävention sowie präventionsbezogene Begriffe erläutert.
Im nächsten Abschnitt werden die Auswirkungen von Bewegungsmangel und von körperlicher Aktivität auf verschiedene Organsysteme dargelegt.
Es folgen die hieraus zu ziehenden Konsequenzen für ein präventiv nutzbares Training. Es werden dabei auch zur Motivierung Sporttreibender einsetzbare Faustregeln zur Leistungsfähigkeit und zur Trainierbarkeit (maximale Sauerstoffaufnahme, maximale ergometrische Leistungsfähigkeit und deren Veränderungen mit dem Alter und ihre Trainierbarkeit) erläutert.
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) 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...
Water-filtered infrared-A (wIRA), as a special form of heat radiation with a high tissue penetration and a low thermal load to the skin surface, can improve the healing of acute and chronic wounds both by thermal and thermic as well as by non-thermal and non-thermic effects. wIRA increases tissue temperature (+2.7°C at a tissue depth of 2 cm), tissue oxygen partial pressure (+32% at a tissue depth of 2 cm) and tissue perfusion. These three factors are decisive for a sufficient supply of tissue with energy and oxygen and consequently also for wound healing and infection defense.
wIRA can considerably alleviate pain (without any exception during 230 irradiations) with substantially less need for analgesics (52–69% less in the groups with wIRA compared to the control groups). It also diminishes exudation and inflammation and can show positive immunomodulatory effects. The overall evaluation of the effect of irradiation as well as the wound healing and the cosmetic result (assessed on visual analogue scales) were markedly better in the group with wIRA compared to the control group. wIRA can advance wound healing (median reduction of wound size of 90% in severely burned children already after 9 days in the group with wIRA compared to 13 days in the control group; on average 18 versus 42 days until complete wound closure in chronic venous stasis ulcers) or improve an impaired wound healing (reaching wound closure and normalization of the thermographic image in otherwise recalcitrant chronic venous stasis ulcers) both in acute and in chronic wounds including infected wounds. After major abdominal surgery there was a trend in favor of the wIRA group to a lower rate of total wound infections (7% versus 15%) including late infections following discharge from hospital (0% versus 8%) and a trend towards a shorter postoperative hospital stay (9 versus 11 days).
Even the normal wound healing process can be improved.
The mentioned effects have been proven in six prospective studies, with most of the effects having an evidence level of Ia/Ib.
wIRA represents a valuable therapy option and can generally be recommended for use in the treatment of acute as well as of chronic wounds.
Wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) als spezielle Form der Wärmestrahlung mit hohem Penetrationsvermögen in das Gewebe bei geringer thermischer Oberflächenbelastung vermag über thermische und nicht-thermische Effekte wesentliche, auch energetisch bedeutsame Faktoren der Wundheilung - messtechnisch belegt - zu verbessern.
wIRA kann sowohl bei akuten Wunden (prospektive, randomisierte, kontrollierte, doppeltblinde Studien der chirurgischen Universitätsklinik Heidelberg bei frischen abdominellen Op-Wunden, n=94, und der Kinderchirurgie Kassel bei schwerbrandverletzten Kindern, n=45) als auch bei chronischen Wunden und Problemwunden (prospektive, randomisierte, kontrollierte Studie in Basel, n=40, sowie prospektive Studie der Universität Tromsø/Norwegen in Hillerød/Dänemark mit u. a. auch aufwendiger thermographischer Verlaufskontrolle, n=10, in beiden Studien chronische venöse Unterschenkel-Ulzera) einschließlich infizierter Wunden Schmerzen deutlich mindern und die Wundheilung beschleunigen oder bei stagnierender Wundheilung verbessern sowie eine erhöhte Wundsekretion und Entzündung mindern. Insbesondere ist auch ohne Wundheilungsstörung eine positive Beeinflussung der Wundheilung möglich. Bei chronischen Wunden werden vollständige Abheilungen erreicht, die zuvor nicht erreicht wurden.
wIRA ist ein kontaktfreies, verbrauchsmaterialfreies, leicht anzuwendendes, als angenehm empfundenes Verfahren mit guter Tiefenwirkung, das der Sonnenwärmestrahlung auf der Erdoberfläche in gemäßigten Klimazonen nachempfunden ist. Die Bestrahlung der unbedeckten Wunde erfolgt typischerweise aus ca. 25 cm Abstand mit einem wIRA-Strahler.
Wundheilung und Infektionsabwehr (z.B. Granulozytenfunktion einschließlich antibakterieller Sauerstoffradikalbildung der Granulozyten) hängen ganz entscheidend von einer ausreichenden Energieversorgung (und von ausreichend Sauerstoff) ab.
Die klinisch gute Wirkung von wIRA auf Wunden und auch auf Problemwunden und Wundinfektionen lässt sich u. a. über die Verbesserung sowohl der Energiebereitstellung pro Zeit (Steigerung der Stoffwechselleistung) als auch der Sauerstoffversorgung (z.B. für die Granulozytenfunktion) erklären. wIRA bewirkt als thermischen Effekt eine Verbesserung aller drei entscheidender Faktoren Sauerstoffpartialdruck im Gewebe, Gewebetemperatur und Gewebedurchblutung. Daneben wurden auch nicht-thermische Effekte von Infrarot A im Sinne einer Reizsetzung auf Zellen und zelluläre Strukturen mit Reaktionen der Zellen beschrieben.
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
Water-filtered infrared-A radiation (wIRA) is not implicated in cellular degeneration of human skin
(2007)
Background: Excessive exposure to solar ultraviolet radiation is involved in the complex biologic process of cutaneous aging. Wavelengths in the ultraviolet-A and -B range (UV-A and UV-B) have been shown to be responsible for the induction of proteases, e. g. the collagenase matrix metalloproteinase 1 (MMP-1), which are related to cell aging. As devices emitting longer wavelengths are widely used in therapeutic and cosmetic interventions and as the induction of MMP-1 by water-filtered infrared-A (wIRA) had been discussed, it was of interest to assess effects of wIRA on the cellular and molecular level known to be possibly involved in cutaneous degeneration.
Objectives: Investigation of the biological implications of widely used water-filtered infrared-A (wIRA) radiators for clinical use on human skin fibroblasts assessed by MMP-1 gene expression (MMP-1 messenger ribonucleic acid (mRNA) expression).
Methods: Human skin fibroblasts were irradiated with approximately 88% wIRA (780-1400 nm) and 12% red light (RL, 665-780 nm) with 380 mW/cm² wIRA(+RL) (333 mW/cm² wIRA) on the one hand and for comparison with UV-A (330-400 nm, mainly UV-A1) and a small amount of blue light (BL, 400-450 nm) with 28 mW/cm² UV-A(+BL) on the other hand. Survival curves were established by colony forming ability after single exposures between 15 minutes and 8 hours to wIRA(+RL) (340-10880 J/cm² wIRA(+RL), 300-9600 J/cm² wIRA) or 15-45 minutes to UV-A(+BL) (25-75 J/cm² UV-A(+BL)). Both conventional Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) and quantitative real-time RT-PCR techniques were used to determine the induction of MMP-1 mRNA at two physiologic temperatures for skin fibroblasts (30°C and 37°C) in single exposure regimens (15-60 minutes wIRA(+RL), 340-1360 J/cm² wIRA(+RL), 300-1200 J/cm² wIRA; 30 minutes UV-A(+BL), 50 J/cm² UV-A(+BL)) and in addition at 30°C in a repeated exposure protocol (up to 10 times 15 minutes wIRA(+RL) with 340 J/cm² wIRA(+RL), 300 J/cm² wIRA at each time).
Results: Single exposure of cultured human dermal fibroblasts to UV-A(+BL) radiation yielded a very high increase in MMP-1 mRNA expression (11 ±1 fold expression for RT-PCR and 76 ±2 fold expression for real-time RT-PCR both at 30°C, 75 ±1 fold expression for real-time RT-PCR at 37°C) and a dose-dependent decrease in cell survival. In contrast, wIRA(+RL) did not produce cell death and did not induce a systematic increase in MMP-1 mRNA expression (less than twofold expression, within the laboratory range of fluctuation) detectable with the sensitive methods applied. Additionally, repeated exposure of human skin fibroblasts to wIRA(+RL) did not induce MMP-1 mRNA expression systematically (less than twofold expression by up to 10 consecutive wIRA(+RL) exposures and analysis with real-time RT-PCR).
Conclusions: wIRA(+RL) even at the investigated disproportionally high irradiances does not induce cell death or a systematic increase of MMP-1 mRNA expression, both of which can be easily induced by UV-A radiation. Furthermore, these results support previous findings of in vivo investigations on collagenase induction by UV-A but not wIRA and show that infrared-A with appropriate irradiances does not seem to be involved in MMP-1 mediated photoaging of the skin. As suggested by previously published studies wIRA could even be implicated in a protective manner.
Water-filtered infrared-A (wIRA) can act as a penetration enhancer for topically applied substances
(2008)
Background: Water-filtered infrared-A (wIRA) irradiation has been shown to enhance penetration of clinically used topically applied substances in humans through investigation of functional effects of penetrated substances like vasoconstriction by cortisone.
Aim of the study: Investigation of the influence of wIRA irradiation on the dermatopharmacokinetics of topically applied substances by use of optical methods, especially to localize penetrating substances, in a prospective randomised controlled study in humans.
Methods: The penetration profiles of the hydrophilic dye fluorescein and the lipophilic dye curcumin in separate standard water-in-oil emulsions were determined on the inner forearm of test persons by tape stripping in combination with spectroscopic measurements. Additionally, the penetration was investigated in vivo by laser scanning microscopy. Transepidermal water loss, hydration of the epidermis, and surface temperature were determined. Three different procedures (modes A, B, C) were used in a randomised order on three separate days of investigation in each of 12 test persons. In mode A, the two dyes were applied on different skin areas without water-filtered infrared-A (wIRA) irradiation. In mode B, the skin surface was irradiated with wIRA over 30 min before application of the two dyes (Hydrosun® radiator type 501, 10 mm water cuvette, orange filter OG590, water-filtered spectrum: 590–1400 nm with dominant amount of wIRA). In mode C, the two dyes were applied and immediately afterwards the skin was irradiated with wIRA over 30 min. In all modes, tape stripping started 30 min after application of the formulations. Main variable of interest was the ratio of the amount of the dye in the deeper (second) 10% of the stratum corneum to the amount of the dye in the upper 10% of the stratum corneum.
Results: The penetration profiles of the hydrophilic fluorescein showed in case of pretreatment or treatment with wIRA (modes B and C) an increased penetration depth compared to the non-irradiated skin (mode A): The ratio of the amount of the dye in the deeper (second) 10% of the stratum corneum to the amount of the dye in the upper 10% of the stratum corneum showed medians and interquartile ranges for mode A of 0.017 (0.007/0.050), for mode B of 0.084 (0.021/0.106), for mode C of 0.104 (0.069/0.192) (difference between modes: p=0.0112, significant; comparison mode A with mode C: p<0.01, significant). In contrast to fluorescein, the lipophilic curcumin showed no differences in the penetration kinetics, in reference to whether the skin was irradiated with wIRA or not. These effects were confirmed by laser scanning microscopy. Water-filtered infrared-A irradiation increased the hydration of the stratum corneum: transepidermal water loss rose from approximately 8.8 g m-2 h-1 before wIRA irradiation to 14.2 g m-2 h-1 after wIRA irradiation and skin hydration rose from 67 to 87 relative units. Skin surface temperature increased from 32.8°C before wIRA to 36.4°C after wIRA irradiation.
Discussion: The better penetration of the hydrophilic dye fluorescein after or during skin irradiation (modes B and C) can be explained by increased hydration of the stratum corneum by irradiation with wIRA.
Conclusions: As most topically applied substances for the treatment of patients are mainly hydrophilic, wIRA can be used to improve the penetration of substances before or after application of substances – in the first case even of thermolabile substances – with a broad clinical relevance as a contact free alternative to an occlusive dressing.
Background: Water-filtered infrared-A (wIRA) is a special form of heat radiation with a high tissue-penetration and with a low thermal burden to the surface of the skin. wIRA is able to improve essential and energetically meaningful factors of wound healing by thermal and non-thermal effects.
Aim of the study: prospective study (primarily planned randomised, controlled, blinded, de facto with one exception only one cohort possible) using wIRA in the treatment of patients with recalcitrant chronic venous stasis ulcers of the lower legs with thermographic follow-up.
Methods: 10 patients (5 males, 5 females, median age 62 years) with 11 recalcitrant chronic venous stasis ulcers of the lower legs were treated with water-filtered infrared-A and visible light irradiation (wIRA(+VIS), Hydrosun® radiator type 501, 10 mm water cuvette, water-filtered spectrum 550–1400 nm) or visible light irradiation (VIS; only possible in one patient). The uncovered wounds of the patients were irradiated two to five times per week for 30 minutes at a standard distance of 25 cm (approximately 140 mW/cm2 wIRA and approximately 45 mW/cm2 VIS). Treatment continued for a period of up to 2 months (typically until closure or nearly closure of the ulcer). The main variable of interest was “percent change of ulcer size over time” including complete wound closure. Additional variables of interest were thermographic image analysis, patient’s feeling of pain in the wound, amount of pain medication, assessment of the effect of the irradiation (by patient and by clinical investigator), assessment of feeling of the wound area (by patient), assessment of wound healing (by clinical investigator) and assessment of the cosmetic state (by patient and by clinical investigator). For these assessments visual analogue scales (VAS) were used.
Results: The study showed a complete or nearly complete healing of lower leg ulcers in 7 patients and a clear reduction of ulcer size in another 2 of 10 patients, a clear reduction of pain and pain medication consumption (e.g. from 15 to 0 pain tablets per day), and a normalization of the thermographic image (before the beginning of the therapy typically hyperthermic rim of the ulcer with relative hypothermic ulcer base, up to 4.5°C temperature difference). In one patient the therapy of an ulcer of one leg was performed with the fully active radiator (wIRA(+VIS)), while the therapy of an ulcer of the other leg was made with a control group radiator (only VIS without wIRA), showing a clear difference in favour of the wIRA treatment. All mentioned VAS ratings improved remarkably during the period of irradiation treatment, representing an increased quality of life. Failures of complete or nearly complete wound healing were seen only in patients with arterial insufficiency, in smokers or in patients who did not have venous compression garment therapy.
Discussion and conclusions: wIRA can alleviate pain considerably (with an impressive decrease of the consumption of analgesics) and accelerate wound healing or improve a stagnating wound healing process and diminish an elevated wound exudation and inflammation both in acute and in chronic wounds (in this study shown in chronic venous stasis ulcers of the lower legs) and in problem wounds including infected wounds. In chronic recalcitrant wounds complete healing is achieved, which was not reached before. Other studies have shown that even without a disturbance of wound healing an acute wound healing process can be improved (e.g. reduced pain) by wIRA.
wIRA is a contact-free, easily used and pleasantly felt procedure without consumption of material with a good penetration effect, which is similar to solar heat radiation on the surface of the earth in moderate climatic zones. Wound healing and infection defence (e.g. granulocyte function including antibacterial oxygen radical formation of the granulocytes) are critically dependent on a sufficient energy supply (and on sufficient oxygen). The good clinical effect of wIRA on wounds and also on problem wounds and wound infections can be explained by the improvement of both the energy supply and the oxygen supply (e.g. for the granulocyte function). wIRA causes as a thermal effect in the tissue an improvement in three decisive factors: tissue oxygen partial pressure, tissue temperature and tissue blood flow. Besides this non-thermal effects of infrared-A by direct stimulation of cells and cellular structures with reactions of the cells have also been described. It is concluded that wIRA can be used to improve wound healing, to reduce pain, exudation, and inflammation and to increase quality of life.
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.
Principles and working mechanisms of water-filtered infrared-A (wIRA) in relation to wound healing
(2007)
The experience of the pleasant heat of the sun in moderate climatic zones arises from the filtering of the heat radiation of the sun by 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. Technically water-filtered infrared-A (wIRA) is produced in special radiators, whose full spectrum of radiation of a halogen bulb is passed through a cuvette, containing water, which absorbs or decreases the described undesired wavelengths of the infrared radiation. Within infrared the remaining 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, similar to the sun’s heat radiation in moderate climatic zones. Typical wIRA radiators emit no ultraviolet (UV) radiation and nearly no infrared-B and -C radiation and the amount of infrared-A radiation in relation to the amount of visible light (380-780 nm) is emphasized.
Water-filtered infrared-A 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 (related to heat energy transfer) and thermic (temperature depending, with a relevant change of temperature) as well as by non-thermal (without a relevant transfer of heat energy) and non-thermic (not depending on temperature, without a relevant change of temperature) 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 vital for a sufficient tissue supply with energy and oxygen. As wound healing and infection defense (e.g. granulocyte function including their antibacterial oxygen radical formation) depend decisively on a sufficient supply with energy and oxygen, one explanation for the good clinical effect of wIRA on wounds and wound infections can be the improvement of both the energy supply per time (increase of metabolic rate) and the oxygen supply. In addition wIRA has non-thermal and non-thermic effects, which are based on putting direct stimuli on cells and cellular structures.
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.
Keywords: water-filtered infrared-A (wIRA), infrared-A radiation, wound healing, thermal and non-thermal effects, thermic and non-thermic effects, energy supply, oxygen supply, tissue oxygen partial pressure, tissue temperature, tissue blood flow, reduction of pain, wound exudation, inflammation, immunomodulatory effects, acute wounds, chronic venous stasis ulcers of the lower legs, problem wounds, wound infections, infection defense, contact-free method, absent expenditure of material, quality of life, prospective, randomized, controlled, double-blind studies
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.
Krank durch zu wenig Bewegung : Erkrankungen wie Adipositas, Diabetes mellitus Typ II, Hypertonie, degenerative Gelenkerkrankungen, Osteoporose oder Rückenschmerzen sind unter anderem die Folge eines bewegungsarmen Lebensstils. Die Weltgesundheitsorganisation WHO schätzt die daraus folgenden Todesfälle auf jährlich etwa eine Million in der Europäischen Union. Das Robert Koch-Institut hat errechnet, dass in Deutschland mehr als 6500 Herz-Kreislauf-Todesfälle pro Jahr vermieden würden, wenn lediglich die Hälfte der körperlich inaktiven Männer im Alter von 40 bis 69 Jahren gemäßigten körperlichen Aktivitäten nachginge. Empfohlen wird ein wöchentlicher Umfang von mindestens 150Minuten moderater Bewegung. Dies entspricht beispielsweise zügigen Spaziergängen, Fahrradfahren oder vergleichbaren Belastungen, die das Herz-Kreislauf-System und die Atemfunktion anregen.
Der Mensch ist dazu geschaffen, sich zu bewegen. Tut er es nicht, beispielsweise weil seine Arbeit ihn vor den Computerbildschirm zwingt und er seiner Nahrung nicht mehr hinterherjagen muss, wird er krank. So betrifft der "Altersdiabetes" inzwischen immer mehr Kinder und Jugendliche. Bei erwachsenen Männern, und zunehmend auch bei Frauen, führt die Kombination von Stress und Bewegungsarmut häufig zu Herz- und Kreislauferkrankungen. Frauen sind vor allem nach den Wechseljahren durch Osteoporose, Gebärmutterhals- und Brustkrebs bedroht. Erstmals sterben weltweit mehr Menschen an nicht übertragbaren Erkrankungen als an Infektionserkrankungen. Aber es gibt auch eine gute Nachricht: Regelmäßige körperliche Aktivität kann diesen chronischen Erkrankungen vorbeugen und spielt bei ihrer Therapie eine bedeutsame Rolle.
Ziel des Seminars war, sportmedizinische und präventivmedizinische Aspekte zu Fitness und Wellness zu präsentieren und hierbei insbesondere auf die historische Entwicklung der Sportmedizin einzugehen sowie Techniken und Wirkungen verschiedener Massageformen und ganzheitliche asiatische Gesundheitsansätze und Bewegungskünste zu erörtern.