Übersicht: wIRA und dessen Anwendungen - ein wissenschaftlicher Überblick
Die wIRA-Therapie, bei der eine Bestrahlung bei 780-1400 nm durchgeführt wird, kann bei den unterschiedlichsten Indikationen therapeutisch eingesetzt werden und führt innerhalb des Gewebes zu thermischen und nicht-thermischen Effekten. Thermische Effekte sind die Erwärmung der oberflächennahen Kapillaren und der Abtransport der Wärme in tiefere Regionen, eine gesteigerte Durchblutung und ein gesteigerter Stoffwechsel, verbunden mit einer Energiefreisetzung [Hoffmann, 2007]. Nicht-thermische Effekte sind die Beeinflussung der Cytochromoxidase c [Karu, 1999], das zielgerichtete Wachstum von Neuronen [Ehrlicher et al., 2002] und die zellschützende Wirkung, da IR A die UV-induzierten Schäden reduziert [Jantschitsch et al., 2009][Burri et al., 2004][Applegate et al., 2000]
Während der Behandlung dringen die Strahlen tief in das Gewebe ein, bei gleichzeitig niedriger thermischer Belastung an der Oberfläche, sodass sich diese Methode als effektiv und nicht schädlich erweist.
Wesentliche klinische Effekte der wIRA-Therapie sind: Minderung von Schmerzen und Entzündungen, Muskelentspannung und Regeneration, Unterstützung der Infektabwehr, antimikrobielle Wirkung sowie eine Verbesserung des Resorptionsverhaltens oberflächig aufgetragener Substanzen.
Einen besonders großen Stellenwert hat diese Therapieform bei der Behandlung chronischer Entzündungen und Schmerzen, die bei degenerativen und entzündlichen rheumatischen Erkrankungen (wie Arthrose, Morbus Bechterew, degenerative Gelenks- und Wirbelsäulenveränderungen, Bandscheibenschäden, Sehnenansatzreizungen, muskuläre Verspannungen, Osteoporose) auftreten, jedoch auch bei Arthritis, Fibromyalgie und Sklerodermie im chronischen Stadium. [Lange et al., 2017][Zauner et al., 2014][Romeyke et al., 2014a, 2014b][Lange et al., 2014][Winnicki und Hanusch, 2013][Hanusch et al., 2011][von Felbert et al., 2011][Brockow, 2008][Brockow et al., 2007][von Felbert et al., 2007][Merle et al., 1995] In der Physiotherapie, Sportmedizin und Orthopädie kann die wIRA-Therapie auch bei nicht chronischen Erkrankungen des Bewegungsapparates wie muskulären Verspannungen, Hexenschuß oder zur postoperativen Rehabilitation eingesetzt werden. [Hoffmann, 2017a][Lange et al., 2017][Hoffmann, 2012][Falkenbach et al., 1996]. In diesen Bereichen spielt die durch wIRA bedingte Schmerzminderung und entzündungshemmende Wirkung eine große Rolle. Zudem wird durch die Steigerung der Temperatur eine Muskelentspannung ermöglicht. Die Schmerzminderung wird unter anderem durch die gesteigerte Durchblutung ermöglicht, da so beispielsweise Stoffwechselprodukte wie Schmerzbotenstoffe oder Milchsäure schneller abtransportiert werden. Merle et al. (1995) untersuchten bereits im Jahr 1995 die Anwendung von wIRA zur Therapie von schmerzhafter Arthrose. [Merle et al., 1995] Hierbei wurden Patienten mit Kniegelenksarthrose bzw. Fingergelenksarthrose innerhalb von 5-6 Wochen zehnmal mit wIRA bestrahlt. Als Kontrolle dienten Patienten, die lediglich mit einer Infrarotlampe bestrahlt wurden. Nach wIRA-Bestrahlung konnte eine Verbesserung der Symptomatik bis hin zur Beschwerdefreiheit nachgewiesen werden, sie war für die Patienten gut verträglich und zeigte keine nennenswerten Nebenwirkungen. Bei Arthritis psoriatica, einer entzündlichen Gelenkerkrankung, wurde in einer randomisierten, kontrollierten, prospektiven Studie nachgewiesen, dass Ganzkörperhyperthermie mit wIRA bei akut-stationären Patienten, die gleichzeitig noch physikalisch therapiert wurden, im Vergleich zur Kontrollgruppe (nur physikalische Therapie) eine signifikante Schmerzlinderung bewirkte. Zudem konnten die nicht-steroidale Analgetikadosen bei den Patienten mit wIRA-Therapie zunehmend verringert werden, sodass die Autoren die wIRA-Ganzkörperhyperthermie als sinnvolle ergänzende Therapie zur Behandlung von Arthritis psoriatica ansehen. [Lange et al., 2014] Eine Ganzkörperhyperthermie mit Infrarot A (Heckelbett 2000) zeigte bereits früher positive Effekte auf Patienten mit rheumatischen Erkrankungen.[Hanusch et al., 2011] In dieser Studie wurden jeweils 11 Behandlungen mit einer Zieltemperatur von 38°C und 11 Behandlungen mit einer Zieltemperatur von 38,5°C bei sieben Patienten durchgeführt. Bei zwei Patienten wurde eine Remission und bei drei Patienten eine Verbesserung der immunologischen Laborwerte und der Klinik nachgewiesen. Bei ankylosierender Spondylitis (Morbus Bechterew), einer chronisch entzündlichen rheumatischen Erkrankung, die mit Schmerzen und Gelenkversteifungen, insbesondere im Bereich der Wirbelsäule einhergeht und bei der zudem eine sekundäre Osteoporose mit Wirbelkörperfrakturen auftreten kann, konnte durch eine Ganzkörperhyperthermie-Behandlung mit wIRA in Kombination zur Physiotherapie eine Verbesserung der Aktivität und Funktion sowie eine Schmerzlinderung erzielt werden. [Lange et al., 2017][Richter et al., 2016] Bei der von Lange et al. (2017) durchgeführten randomisierten, kontrollierten, prospektiven Studie wurden insgesamt 35 akut stationäre Patienten, davon 15 Patienten physiotherapeutisch und 20 Patienten zusätzlich mit Ganzkörperhyperthermie (sechs Anwendungen), behandelt. Die Auswertungen unterschiedlicher für die ankylosierende Spondylitis relevanter Parameter ergaben, dass die Ganzkörperhyperthermie mit wIRA eine sinnvolle Ergänzung zum herkömmlichen Therapiekonzept bei dieser Krankheit darstellt und die mittelfristigen Behandlungsergebnisse signifikant unterstützt. [Lange et al., 2017] Zauner et al. (2014) zeigten, dass eine moderate Ganzkörperhyperthermie mit wIRA (Zieltemperatur 38,7°C-39°C) bei Patienten mit ankylosierender Spondylitis (AS) und bei gesunden Probanden mit einer signifikanten Erhöhung der Genexpression von IL-10 (Interleukin-10, anti-entzündliches Zytokin), TLR-4 (Toll-like Rezeptor-4, erkennt Strukturen auf Krankheitserregern und aktiviert das antigen-spezifische erworbene Immunsystem) und HSPB1 (Hitzeschockprotein β 1, Synonym Hitzeschockprotein 27) einhergeht, wobei die IL-10 Expression bei AS-Patienten jedoch signifikant früher eintritt, höher ist und länger anhält.[Zauner et al., 2014] Bei Fibromyalgie, einer Krankheit, die mit allgemeinen Muskel- und Bindegewebsschmerzen sowie körperlichen und psychischen Symptomen einhergeht, hat sich die wIRA-Ganzkörperhyperthermie als wertvolle ergänzende Therapiemethode zur Behandlung erwiesen, insbesondere zur Schmerzreduktion und zur Stabilisierung des psychischen Zustandes der Patienten. In zwei Studien von Romeyke et al. (2014a, 2014b), in welcher 104 bzw. 130 Fibromyalgie-Patienten ergänzend mit einer milden Ganzkörperhyperthermie (wIRA) behandelt wurden, zeigte sich im Vergleich zur Kontrollgruppe eine Reduktion der Fibromyalgiesymptome. [Romeyke et al., 2014a, 2014b] Eine signifikante Verbesserung des psychischen Zustandes und eine überdurchschnittliche signifikante Schmerzreduktion konnten in diesen Studien ermittelt werden, in Übereinstimmung mit einer kontrollierten Studie, die von Walz et al. 2013 durchgeführt wurde.[Walz et al., 2013] Eine ähnliche Studie führten auch Brockow et al. (2007) durch. In deren randomisierten, kontrollierten Studie wurden insgesamt 139 Patienten mit Fibromyalgie in zwei Gruppen unterteilt. Eine Gruppe wurde zusätzlich zu den Standardtherapieverfahren mit wIRA-Hyperthermie (über einen Zeitraum von zwei Wochen jeweils zweimal die Woche) behandelt, während die zweite Gruppe lediglich mit den Standardmethoden multimodal behandelt wurde. Auch hier führte der zusätzliche Einsatz der Hyperthermie zu einer signifikanten Schmerzreduktion [Brockow, 2008][Brockow et al., 2007]. Eine Fallstudie über einen Patienten mit Fibromyalgie, dessen Alltagsleben durch die Krankheit stark eingeschränkt und nicht mehr arbeitsfähig war, konnte bereits nach drei Ganzkörperhyperthermiebehandlungen mittels wIRA (jeweils dreistündige Behandlungsdauer, maximale Körperkerntemperatur 39,1°C) eine wesentliche Besserung der Schmerzsymptomatik und des psychischen Zustandes erreicht werden. [Winnicki und Hanusch, 2013] Weitere GHT-Behandlungen führten sogar zu einer Rückbildung sämtlicher Beschwerden, so dass der Patient im Alltag nicht mehr eingeschränkt war und die vollständige Arbeitsfähigkeit wieder ermöglicht wurde.
Bei der Behandlung von Sklerodermie, einer schwer zu behandelnden Erkrankung, welche mit Bindegewebsverhärtungen der Haut und/oder der inneren Organen einhergeht, ist der Einsatz von wIRA effektiv. [von Felbert et al., 2011][von Felbert et al., 2007] Von Felbert et al. (2011) untersuchten die Wirkung der Bestrahlung mit VIS+wIRA auf zehn Patienten mit kutaner Sklerodermie. [von Felbert et al., 2011] Bei sieben von zehn Patienten konnte eine ausgeprägte, langanhaltende Verbesserung der Sklerodermie nachgewiesen werden. Häufig äußert sich die systemische Sklerodermie durch das Raynaud Syndrom, bei welchem Finger und Hände kalt, weiß und gefühllos werden. Durch Messungen der Reaktion auf Kälte an den Fingerspitzen der Patienten und durch Selbstbeurteilung des Schweregrades des Raynaud Syndroms, konnte gezeigt werden, dass eine Behandlung mit wIRA die Schwere des Syndroms reduziert. [Foerster et al., 2009] Zudem konnte der positive Effekt dieser Therapieform mindestens sechs Wochen nach Ende der Behandlung nachgewiesen werden, sodass die Autoren diese milde Form der Hyperthermie als geeignet ansehen, das Sklerodermie-assoziierte Raynaud Syndrom zu behandeln. Eine wIRA-Therapie kann somit zu einer Rückbildung der Sklerose (messbar über Hauthärte und Größe der Plaques), zu einer Schmerzminderung und zu einer Verringerung des Juckreizes führen. [von Felbert et al., 2007]
Ein hoher Stellenwert hat die wIRA-Therapie auch im Bereich der Wundheilung, bei der Behandlung von akuten (wie Operationswunden, Verbrennungen) und chronischen (wie Ulcus cruris, Dekubitus) Wunden. Unter der Anwendung der wIRA-Therapie wird die Wundheilung verbessert, indem sie nicht nur schneller abläuft, sondern auch mit weniger Schmerzen und einem besseren kosmetischen Ergebnis verbunden ist.[Aljasir et al., 2018][Däschlein et al., 2014][Künzli et al., 2013][Schumann et al., 2011][Mercer et al., 2008][Hartel et al., 2007][von Felbert et al., 2008] Die wIRA-Bestrahlung führt zu einer Erhöhung der Stoffwechselaktivität, des Sauerstoffpartialdrucks und der Durchblutung im bestrahlten Gewebe, welche Grundvoraussetzungen sowohl für die Wundheilung, als auch für die Abwehr von Infektionen sind [Winkel et al., 2014][von Felbert et al., 2008][Hoffmann, 2007][Niniikoski et al., 1991][Hopf et al., 1997]. Bei Hauttransplantationen, zum Beispiel nach Verbrennungen, kommt es beim Spender sehr häufig zu schweren Wundheilungsstörungen, die meist mit Wundinfektionen verbunden sind. Die Behandlung solcher schwerer Wundheilungsstörungen mit wIRA führt zu einer Optimierung und zeitlichen Verkürzung der Wundheilung sowie zu einer Verbesserung des kosmetischen Ergebnisses [Aljasir et al., 2018]. Aljasir et al. (2018) berichten über einen Fall eines 61-jährigen Patienten, dessen Haut zu 20% verbrannt (Verbrennungen IIb-III Grad) und teilweise mit Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis und Escherichia coli infiziert war. Die Behandlung der Wunden erfolgte, ergänzend zu antimikrobiellen Wundauflagen, mit wIRA dreimal täglich für 30 Minuten im Abstand von 60 cm ohne jegliche Komplikationen. Nach fünfwöchiger Behandlungsdauer konnte der Patient mit einem guten klinischen Ergebnis bereits entlassen werden. In einer weiteren Studie führte die Behandlung von 45 schwerst verbrannten Kinder mit VIS+wIRA (25%/75%) zu einer deutlich schnelleren Wundheilung verglichen mit der Kontrollgruppe, die lediglich mit VIS bestrahlt wurde, verbunden mit einem kürzeren Krankenhausaufenthalt und einem verbesserten klinischen Ergebnis. [Hartel et al., 2007] Diese positive Wirkung der wIRA-Therapie wurde in einem Review von Winkel et al. (2014) anhand der Auswertung von sechs randomisierten kontrollierten Studien und speziell für akute Wunden in einem Review von Hartel et al. (2007) anhand der Studien-Auswertungen bestätigt. Die Autoren kamen zu dem Schluß, dass die wIRA-Bestrahlung ergänzend zur konventionellen Behandlung akuter bzw. chronischer Wunden empfohlen werden kann. [Winkel et al., 2014][Hartel et al., 2007] Speziell bei chronischen Wunden, wie dem Ulcus cruris (offenes Bein), wurde in einer randomisierten verblindeten Studie mit 51 Patienten gezeigt, dass die Kombination der Behandlungsmethoden Kompressionstherapie, Wundreinigung, Wundauflagen und Bestrahlung (fünf Mal pro Woche über einen Zeitraum von neun Wochen) mit wIRA+VIS im Vergleich zur Bestrahlung mit VIS alleine eine bessere Wundheilung und Granulation sowie eine verminderte Absonderung eiweißhaltiger Flüssigkeiten zur Folge hatte. [Schumann et al., 2011] Eine ähnliche Studie, in welcher 10 Ulcus cruris-Patienten mit wIRA+VIS bestrahlt wurden, zeigte eine gute bis komplette Wundheilung. [Mercer et al., 2008] In dieser Studie wurde zusätzlich bei einem Patienten ein Bein mit wIRA+VIS, das andere Bein lediglich mit VIS bestrahlt, wodurch gezeigt werden konnte, dass die wIRA-Therapie die Wundheilung eindeutig verbessert und diese Therapieform unterstützend empfohlen werden kann. Diese positive Wirkung einer wIRA-Bestrahlung und deren therapeutischen Nutzens wurde im Zellkulturversuch bestätigt. [Knels et al., 2016] Die Autoren bestrahlten Fibroblasten-Kulturen mit und ohne Glyoxal-Gabe mit wIRA, wobei Glyoxal die diabetische Stoffwechsellage nachahmt. Nach Bestrahlung zeigte sich, dass die Anzahl apoptotischer Zellen reduziert wurde und in Glyoxal-geschädigten Zellen das mitochondriale Membranpotential gut polarisiert war (Hinweis auf intakte Zellen). Als sekundäre Folge von Diabetes können Neuropathien (Schädigung und Dysfunktion von Nerven) auftreten. Diese Neuropathien äußern sich zum Beispiel in Taubheitsgefühlen, Brennen und Schmerzen. Bei der Thermoregulation spielen kleine Nervenfasern eine wichtige Rolle, da sie die Axon-Reflexbedingte Gefäßerweiterung vermitteln. [Nieuwenhoff et al., 2016] Die Autoren untersuchten die Reproduzierbarkeit der reflexartigen Gefäßerweiterung während der Bestrahlung gesunder Probanden mit wIRA (langsame Erhitzungsrate bis auf 42°C) und danach. Nach der Abkühlungsphase erfolgten weitere Zyklen. Während der Behandlung wurden Hauttemperatur und Blutfluß gemessen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die reflexartige Gefäßerweiterung durch wIRA induziert wird und sowohl innerhalb einer Anwendung als auch zwischen den Zyklen reproduzierbar war. Durch die Steigerung des Blutflusses kann wIRA zur Regulation des autonomen Nervensystems und zur Behandlung/Prävention von Ulcus cruris beitragen.
Auch bei Dekubitus kann wIRA sowohl präventiv als auch therapeutisch eingesetzt werden. [von Felbert et al., 2008]
Ein weiteres Anwendungsgebiet der wIRA-Therapie ist die Behandlung von Warzen. [Fuchs et al., 2004][Elsner, 2003] Gewöhnliche Warzen werden durch den humanen Papillomavirus (HPV) verursacht und treten meist an den Händen und Füßen auf. Die wIRA-Bestrahlung erfolgt hierbei oftmals im Rahmen einer photodynamischen Therapie (PDT). Zur Warzenbehandlung werden Photosensibilisatoren auf die zu behandelnde Hautregion aufgetragen und nach einer Einwirkzeit bestrahlt. Bereits im Jahr 2000 wurde zur Behandlung von widerstandsfähigen Warzen in einer randomisierten, kontrollierten doppelverblindeten Studie 5-Aminolävulinsäure (5-ALA) als Photosensibilisator eingesetzt und mit sichtbarem Licht (VIS) bestrahlt. [Stender et al., 2000] 18 Wochen nach der Behandlung konnte eine 100%ige Warzenreduktion nachgewiesen werden. Der Einsatz der PDT mit VIS+wIRA zur Warzenbehandlung wurde in einer Studie von Fuchs et al. (2004) untersucht, indem als Photosensibilisator 5-ALA (20%ige Creme) eingesetzt und mit VIS+wIRA bzw. nur mit VIS bestrahlt wurde. Als Kontrollgruppe dienten Patienten, bei denen eine Crème ohne Photosensibilisator verwendet wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass wIRA mit und ohne dem Einsatz von 5-ALA zu einer signifikanten Warzenreduktion führte und VIS ohne wIRA eine geringere Reduktion bewirkte, so dass davon ausgegangen werden kann, dass wIRA der wichtigste und effektivste Faktor in der Behandlung darstellt. [Fuchs et al., 2004]. Bei Dornwarzen (Plantarwarzen) führt eine Kombinationstherapie mit Keratolyse, Cidofovir (Virostatikum) und wIRA zum Behandlungserfolg. [Marini et al., 2006] Marini et al. (2006) berichten über die Behandlung eineiiger Zwillinge, bei welchen nach Knochenmarkstransplantation, aufgrund schwer kombinierter Immundefizienz, Dornwarzen aufgetreten sind. Die Behandlung erfolgte in mehreren Schritten: die Warzen wurden zunächst mit Salicylsäurepflaster für drei Tage abgedeckt, gefolgt von einer Kürettage der Zellfragmente. Danach wurden diese Stellen mit Cidovofir-Gel über fünf Tage pro Woche über einen Zeitraum von vier Wochen behandelt, gefolgt von einer wIRA-Bestrahlung (50-100 J/cm², zweimal pro Woche über fünf Wochen). Nach einer Therapiedauer von acht Monaten konnten die Warzen vollständig ohne Nebenwirkungen dauerhaft entfernt werden. Eine Behandlung von Genitalwarzen mit wIRA wurde ebenso berichtet, wie auch die Behandlung von Herpes labialis und Herpes zoster, die wie die Warzen virusbedingt sind. [Hoffmann, 2012] Bei Herpes labialis wird durch die Bestrahlung die Abheilung beschleunigt und bei Herpes zoster können die Schmerzen gelindert werden.
Bei der Behandlung von Akne papulopustulosa kann wIRA ebenfalls eingesetzt werden. Hierbei führt eine wIRA+VIS-Therapie alleine oder im Rahmen einer PDT mit topisch aufgetragenen Substanzen (z. B. Adapalen) zu einer Verbesserung des Krankheitsbildes.[Hoffmann, 2012]
Bezüglich der wIRA-Anwendung im Bereich der Onkologie wurden bereits ab 1991 experimentelle Studien unternommen, um den Einfluss einer solchen Bestrahlung auf therapeutisch relevante Parameter des Tumorumfelds (wie Perfusion, Sauerstoffanreicherung, Soffwechselsituation, pH) und auf die Temperaturverteilung innerhalb des Tumors zu untersuchen. [Thews et al., 2003][Kelleher et al., 1995][Vaupel et al., 1992a][Vaupel et al., 1992b][Vaupel et al., 1991] Im Jahr 1996 wurde schließlich eine prospektive Multizenter-Studie durchgeführt, welche 53 Patienten mit malignen Läsionen unterschiedlicher Lokalisation (Durchschnittsvolumen 100 cm³) umfasste. [Seegenschmied et al., 1996] Die Bestrahlung erfolgte 1-2 Mal pro Woche (1 Stunde, 40,5-44°C) mit bis zu drei wIRA-Bestrahlungsquellen. Vor oder nach der wIRA-Therapie wurde eine Radiotherapie durchgeführt. Die Ergebnisse waren vielversprechend, da die Methode lediglich eine geringe, nur vorübergehende Toxizität aufwies und nach 3 Monaten bei 55% der Patienten eine komplette lokale Remission und nach 12 Monaten bei 42% eine anhaltende komplette Remission nachgewiesen werden konnte. Auch zur Ganzkörperhyperthermie mit wIRA in Kombination mit Chemotherapie wurden vielversprechende Ergebnisse publiziert, die richtungsweisend für die folgenden Jahre waren. [Wehner et al., 2001][Wust et al., 2000]
Wie Notter et al. (2016, 2014) beschrieben haben, kann die thermographisch kontrollierte wIRA-Hyperthermie in Kombination mit hypofraktionierter Bestrahlung angewendet werden. [Notter et al., 2016][Notter et al., 2014] In der Publikation aus dem Jahr 2016 wurden 73 bereits früher bestrahlte Patienten mit großflächigen, rezidivierenden Brusttumoren mit einer geringen Strahlendosis (4 Gy einmal pro Woche bis zu einer Gesamtdosis von 20 Gy) bestrahlt und zwar 1-4 Minuten nach der wIRA-Hyperthermie. Um das Auskühlen der Patienten bis zur Bestrahlung zu vermeiden, werden sie in einen vorgewärmten Mantel gehüllt. Zudem wird ein vorgewärmter Bolus verwendet. Mit Hilfe der thermographischen Temperaturkontrolle wurde während der wIRA-Hyperthermie eine Temperatur zwischen 42°C und 43°C aufrechterhalten. Im Tumor selbst (bis zu einer Tiefe von 2 cm) wurden dabei Temperaturen von 39,5-42°C erreicht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Hyperthermie in Kombination mit einer sich direkt anschließenden sehr niedrig dosierten Bestrahlung hoch effektiv ist (gute lokale Kontrolle, Rate kompletter Remission über 61%, mit 59% lokaler Kontrolle nach kompletter Remission über die gesamte Lebenszeit), auch bei Patienten, die zuvor hoch dosiert bestrahlt wurden. Gerade bei diesen zuvor hoch dosiert bestrahlten Patienten ermöglicht diese Kombinationstherapie neue Behandlungsoptionen. Das Zeitintervall zwischen Hyperthermie und Radiotherapie hat einen sehr großen Einfluß auf die Wirksamkeit. [Peeken et al., 2017] So zeigt ein nahezu simultaner Ablauf die höchste Effektivität. Das kürzeste Intervall wurde bisher von Notter et al. (2016) beschrieben. Die Autoren konnten mit einem größeren Patientenkollektiv (102 Patienten mit wiederkehrendem Brustkrebs) die positiven Ergebnisse der Kombination wIRA-Hyperthermie und Radiotherapie bestätigen und zudem einen höheren Anteil (73%) der lokalen Kontrolle über die gesamte Lebensspanne nachweisen. [Notter et al., 2017] Die Hyperthermie ist somit eine wertvolle Ergänzung in Hinblick auf das Ansprechen der Tumore auf die Radio-, Chemo- und/oder Immunotherapie, da sie deren Wirkung verstärkt. [Peeken et al., 2017] In einer Fallstudie von Rich et al. (2016) wurde ein Patient mit Plattenepithelkarzinom im Kopf- und Halsbereich zur Behandlung mit wIRA im Thoraxbereich bestrahlt (2 Stunden, Körperkerntemperatur 39°C). Die Erwärmung resultierte in einem gesteigerten Blutfluß und in einer Erhöhung des Blutvolumens im Tumor, auch noch fünf Tage nach Beendigung der Behandlung, obwohl nicht der Tumor selbst bestrahlt wurde. Nach diesen fünf Tagen wurde der Patient einer Radiochemotherapie unterzogen. Es zeigte sich, dass bereits nach zwei Dosen Radiotherapie und noch vor der ersten Chemotherapie der Tumor um 30% reduziert wurde. Nach der nächsten Strahlenbehandlung (sieben Radiotherapien) und einer einzigen Chemotherapie wurde der Tumor nochmals um 40% reduziert und nach zwei Jahren zeigte der Patient keine Anzeichen der Krankheit. [Rich et al., 2016] Im Vergleich hierzu würde eine Therapie ohne wIRA bis zum Ansprechen der Therapie um ein Vielfaches länger dauern und die Dosen der Radiochemotherapie wären in diesem Fall weit höher.
Aktinische Keratosen, oftmals Vorstufen des Plattenepithelkarzinoms, und Basaliome können über eine photodynamische Therapie mit wIRA bzw. wIRA+VIS als Strahlungsquelle behandelt werden. [von Felbert et al., 2010][Foss, 2003][Hübner, 2005] Im Fall der aktinischen Keratose wurden in einer randomisierten, doppelverblindeten Studie insgesamt an 80 Patienten untersucht, welche Wirkung eine wIRA+VIS bzw. eine LED-Bestrahlung nach Applizierung eines Photosensibilisators (Methylaminolävulinat, MAL) hat. [von Felbert et al., 2010] Beide Bestrahlungsarten zeigten eine gleichermaßen effektive Behandlung der aktinischen Keratose mit einem guten kosmetischen Ergebnis, wobei die wIRA+VIS Bestrahlung für den Patienten signifikant schmerzfreier ablief.
Eine kürzlich erschienene Publikation erläutert ausführlich die physikalischen und photobiologischen Hintergründe der wIRA-Hyperthermie und weist für den Bereich der Onkologie auf die Möglichkeit hin, wIRA-Hyperthermie als neue Behandlungsmethode oberflächiger Tumore mit bis zu einer Tiefe von ≤ 20 mm beispielsweise beim malignen Melanom, Hautmetastasen unterschiedlicher Primärtumoren, bei kutanen T- oder B-Zell-Lymphomen sowie bei inoperablen Basalzellkarzinomen oder Plattenepithelkarzinomen einzusetzen. [Vaupel et al., 2018]
In Bereich der Neonatologie kann wIRA zur Aufrechterhaltung oder zur Erhöhung der Körpertemperatur eingesetzt werden. [Singer et al., 2000] So kann zum Beispiel vor dem Transport eines Neugeborenen auf die Intensivstation eine Bestrahlung durchgeführt werden, sodass dadurch beim Neugeborenen ein Wärmedepot aufgebaut wird, welches ein Auskühlen während des Transports verhindert. Auch während der Inkubatorpflege wird durch die Bestrahlung ein Abfall der Körpertemperatur vermieden, da wIRA eine bessere Tiefenwirkung bei geringerer Oberflächenerwärmung aufweist, verglichen mit den konventionellen Strahlern, die in der Neonatologie eingesetzt werden.
wIRA lässt sich auch in der Anästhesiologie und in der Intensivmedizin/Palliativmedizin indikationsübergreifend zur Schmerzlinderung einsetzen. So wurde in einem Reviewartikel von Hartel et al. (2007) berichtet, dass eine VIS+wIRA Bestrahlung bei Patienten nach größeren abdominalen Operationen neben einer signifikanten Reduzierung der Schmerzen auch eine Reduzierung der erforderlichen Analgetikadosis zur Folge hatte, verglichen mit einer Kontrollgruppe, die lediglich mit VIS bestrahlt wurde. [Hartel et al., 2007] Auch bei oberflächig angewendeten Substanzen, wie beispielsweise Lokalanästhetika oder Cortison, trägt eine wIRA-Bestrahlung (vor oder nach Applizierung) dazu bei, das Eindringvermögen der Substanzen zu verbessern, sodass eine Dosisreduzierung der oberflächig aufgetragenen Substanzen erfolgen kann. [Otberg et al., 2008] Otberg et al. (2008) untersuchten in einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie an Probanden den Einfluss der wIRA-Bestrahlung auf das Penetrationsvermögen einer hydrophilen (Fluorescein) und einer lipophilen (Curcumin) Substanz. Hierbei wurde entweder 30 Minuten lang mit wIRA bestrahlt, gefolgt von der Auftragung der Substanzen oder die Substanzen wurden appliziert und danach erfolgte die 30 minütige Bestrahlung. Als Kontrolle dienten applizierte Substanzen auf nicht bestrahlten Hautarealen. Die Ergebnisse zeigten eine verbesserte Resorption der hydrophilen Substanz, unabhängig davon, ob die wIRA-Bestrahlung vor oder nach dem Auftragen der Substanz erfolgte. Als Grund für die gesteigerte Penetration hydrophiler Substanzen wird von den Autoren angenommen, dass die wIRA-Bestrahlung zu einer Erhöhung der Hydratation im Stratum corneum führt. Eine wIRA-Bestrahlung während therapeutischer Maßnahmen mit oberflächig angewendeten hydrophilen Substanzen (zum Beispiel Cortisonbehandlung bei Neurodermitis) ermöglicht durch die Steigerung der Penetration eine Dosisreduzierung der eingesetzten Substanz und kann alternativ zum Okklusionsverband eingesetzt werden. [Otberg et al., 2008] Da sich die Temperatur nach der wIRA-Bestrahlung an der Hautoberfläche lediglich auf 36,4°C erwärmte, ist diese Methode zudem auch für hitzelabile Substanzen geeignet.
Eine wIRA-Bestrahlung während der Ergometer-Ausdauerbelastung ermöglicht außerdem eine Beeinflussung der Fettverteilung. In einer Studie wurden hierzu 40 adipöse Frauen untersucht, von welchen 20 mit VIS+wIRA und 20 die Ergometerbelastung ohne Bestrahlung durchführten. [Möckel et al., 2006] Die Ergebnisse ergaben in der wIRA-Gruppe eine deutlich höhere Gewichtsabnahme im Vergleich zur Kontrollgruppe, sodass die Autoren zu dem Schluß kamen, dass die wIRA-Bestrahlung die Lipolyse steigert und somit die lokale Fettverteilung und das Gewicht bei adipösen Patienten positiv beeinflussen kann. Dass die Bestrahlung mit den Spektralbereichen IR-A und IR-B (Nahinfrarot) eine Reduktion des Bauchumfanges und den prozentualen Fettanteils mit Gewichtsverlust zur Folge haben, konnte auch in einer Studie nachgewiesen werden, in welcher Probanden während des Laufens auf einem Laufband einen NIR-Gürtel um den Bauch trugen. [Kim et al., 2017]
Eine wIRA-Bestrahlung kann auch bei Patienten mit Depressionen zur Stabilisierung des psychischen Zustands eingesetzt werden. Wärme-empfindliche thermo-sensorische Signalwege können – wie in der Veröffentlichung von Raison et al. (2015) erklärt - die neuronale Aktivität in einer Weise beeinflussen, welche für die Behandlung von schweren depressiven Störungen relevant sind.[Raison et al., 2015] Bereits 2013 führten Hanusch et al. (2013) eine Studie mit 16 Patienten durch, die an einer schweren depressiven Störung litten. Die Patienten wurden über Ganzkörperhyperthermie (GHT) mit einer wassergekühlten Infrarotlampe behandelt. Bereits fünf Tage nach einer einmaligen Anwendung reduzierte sich die depressive Symptomatik. [Hanusch et al., 2013] In einer weiteren klinischen Studie wurde bei 16 Patienten mit schweren Depressionen eine wIRA-Ganzkörperhyperthermie (für durchschnittlich 107 Minuten bis zum Erreichen der Körperkerntemperatur von 38,5°C) durchgeführt, bei 14 weiteren Patienten wurde die Bestrahlung lediglich vorgetäuscht. [Janssen et al., 2016] Die Sitzung war nach einer 60- minütigen Abkühlungszeit beendet. Die Ergebnisse zeigten, dass eine einzige GHT-Anwendung mit wIRA zu einem antidepressiven Effekt führte und dieser Effekt sogar sechs Wochen anhielt. Die durch diese Publikationen wissenschaftlich nachgewiesene klinische Wirksamkeit der Ganzkörper-IR- bzw. wIRA-Bestrahlung zur Behandlung schwerer depressiver Störungen, konnte im präklinischen Rattenmodell bestätigt werden und unterstützt die klinische Anwendung dieser Therapieform. [Hale et al. 2017] Zusätzlich konnten Hale et al. (2017) nachweisen, dass die gleichzeitige Anwendung des Antidepressivums Citalopram (Serotonin-Wiederaufnahmehemmer) mit GHS synergistisch wirkt (serotonergener Wirkungsmechanismus).
Die wIRA-Therapie - wie die nachfolgenden Veröffentlichungen zeigen - weist eine antimikrobielle Wirkung auf, sodass sich diese Therapieform zum Beispiel im zahnmedizinischen Bereich oder bei Chlamydieninfektionen zur antimikrobiellen Behandlung einsetzen lässt. [Al-Ahmad et al., 2016][Al-Ahmad et al., 2015][Karygianni et al., 2014][Al-Ahmad et al., 2013][Kuratli et al., 2018][Rahn et al., 2016][Marti et al., 2015][Marti et al., 2014] Auch im Bereich der Wundheilung, spielt diese antimikrobielle Wirkung eine Rolle. Eine durch wIRA bedingte gesteigerte Wundheilung und eine damit verbundene Keimreduktion konnte in einer Veröffentlichung von Daeschlein et al. (2012) nachgewiesen werden.[Daeschlein et al., 2012] In deren Publikation wurden bei gesunden Probanden experimentell an den Unterarmen über eine Saugblasentechnik Wunden erzeugt. Die Einteilung der Probanden erfolgte in vier Gruppen (keine Behandlung, Dexpanthenolcreme einmal täglich, 20 Minuten wIRA-Bestrahlung, 30 min wIRA-Bestrahlung täglich+Dexpanthenolcreme täglich). Über einen Zeitraum von sieben Tagen wurde die bakterielle Rekolonisation der normalen Hautflora und die Wundheilung untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass in allen Gruppen mit Behandlung die Rekolonisation, einschließlich der Koagulase-negativen Staphylokokken, gehemmt wurde. Bei der alleinigen Behandlung mit Dexpanthenol wurde die Rekolonisation über den gesamten Zeitraum von sieben Tagen unterdrückt, während sowohl bei einer ausschließlichen wIRA-Behandlung, als auch bei der Kombinationsbehandlung wIRA+Dexpanthenol, die Rekolonisation am fünften Tag wieder begann, mit höherem Anteil bei der Kombinationstherapie. Nicht behandelte Wunden zeigten hingegen eine Zunahme der physiologischen Hautflora, einschließlich der Koagulase-negativen Staphylokokken. [Daeschlein et al., 2012] Eine Abnahme der Keimzahl im Laufe der wIRA (+VIS)-Behandlung wird auch von den Autoren von Felbert et al. (2008) beschrieben. [von Felbert et al., 2008]
Im Bereich der Zahnmedizin untersuchten Al-Ahmad et al. (2013) den Einfluß von VIS+wIRA als Bestrahlungsquelle bei der antimikrobiellen photodynamischen Therapie (aPDT, 580-1400 nm, 1 min, 200 mW/cm²) mit Toluidinblau unterschiedlicher Konzentrationen (5-50 µg/ml) als Photosensibilisator auf die initiale orale bakterielle Kolonisation sowie planktonische orale Bakterien. [Al-Ahmad et al., 2013] Hierzu wurden sowohl planktonische Kulturen von Streptococcus mutans und Enterococcus faecalis einer aPDT unterzogen, als auch Speichelbakterien und Rinderschmelzplättchen, die von gesunden Probanden zur Generierung des initialen Biofilms mithilfe einer speziellen Schiene im Mund über einen Zeitraum von zwei Stunden getragen wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die aPDT eine effektive Methode darstellt, um Bakterien während der initialen bakteriellen Kolonisation abzutöten. Während die Keime der planktonischen Kulturen um 2 log10-Stufen signifikant reduziert wurden, konnte bei den Speichelbakterien eine signifikante Reduktion um 3,5-5 log10-Stufen nachgewiesen werden, so dass die Autoren vermuten, dass die aPDT mit VIS+wIRA und Toluidinblau eine gute Methode zur Behandlung von Periimplantitis und Parodontitis darstellt. Diese Lichtquelle wurde auch in einer Veröffentlichung von Kaygianni et al. (2014) eingesetzt, um die Wirkung der aPDT auf den initialen und gereiften oralen Biofilm zu untersuchen, indem gesunde Probanden über einen Zeitraum von 2 Stunden bzw. drei Tagen Schienen mit Rinderschmelzplättchen getragen haben. [Karygianni et al., 2014] Im Anschluß wurden die Rinderschmelzplättchen in Toluidinblau oder Chlorin E6 für zwei Minuten inkubiert und danach fünf Minuten bestrahlt (200 mW/cm²). Für den initialen Biofilm konnte nach aPDT eine Reduktion um 3,8 log10-Stufen ermittelt werden, für den reifen Biofilm sogar um 5,7 log10-Stufen, wobei Chlorin E6 eine höhere Permeabilität und Wirksamkeit bezüglich der bakteriellen Eradikation im Biofilm aufwies, verglichen mit Toluidinblau. Die Autoren sahen in der aPDT mit VIS+wIRA eine ergänzende Methodik, Periimplantitis und Parodontose zu behandeln, mit dem Vorteil, dass keine Resistenzen entwickelt werden. In einer darauf aufbauenden Studie wurde zusätzlich untersucht, ob die aPDT mit VIS+wIRA und Toluidinblau bzw. Chlorin E6 die mikrobielle Zusammensetzung des oralen initialen und gereiften Biofilms verändert. [Al-Ahmad et al., 2015] Es konnte nicht nur eine signifikante Reduktion der Bakterien im Biofilm bestätigt werden, sondern auch, dass sich die Zusammensetzung des verbleibenden Biofilms ändert, sodass eine klinische Anwendung der aPDT mit VIS+wIRA anhand dieser Ergebnisse unterstützt werden kann. In einer Studie mit einer Auswahl planktonischer paradontalpathogener Keime und subgingivalem In situ-Biofilm wird der positive Effekt der aPDT mit VIS+wIRA und Chlorin E6 als Photosensibilisator beschrieben. [Al-Ahmad et al., 2016] Zusätzlich zu den klinischen Isolaten der paradontalpathogenen Keimen wurden von sechs Patienten mit chronischer Parodontitis subgingivale Biofilmproben entnommen, welche in Chlorin E6 (100µg/ml) für zwei Minuten inkubiert wurden, bevor die Bestrahlung erfolgte. Nach der Bestrahlung konnte sowohl eine signifikante Reduktion der kultivierbaren Mikroorganismen im subgingivalen In situ-Biofilm nachgewiesen werden, als auch ein bakterizider Effekt auf die einzelnen Keime. Die Gesamtheit der hier exemplarisch zitierten Publikationen zeigten deutlich, wie effektiv die aPDT im Bereich der Zahnheilkunde - auch zur Unterstützung der etablierten Methoden - zur Behandlung von zum Beispiel Parodontose, Periimplantitis, Karies und Wurzelinfektionen eingesetzt werden kann. Hinzu kommt, dass die Methode der aPDT, im Gegensatz zur Antibiotikatherapie, keine Resistenzentwicklung hervorruft.
Bereits im Jahre 2014 wurde publiziert, dass Chlamydieninfektionen durch VIS+wIRA Bestrahlung reduziert werden können. [Marti et al., 2014] Chlamydien sind intrazellulär sich vermehrende Bakterien, die für Infektionen im Augen-, Genital- und Lungenbereich akut oder chronisch verantwortlich sind. Chlamydia trachomatis (C. trachomatis) - Infektionen können beispielsweise zum Trachom oder zur Sterilität bei Frauen führen, C. pecorum-Infektionen zur Keratokonjunktivitis, Pneumonie oder zu Fehlgeburten bei Tieren, C. pneumoniae zu Lungenkrankheiten beim Menschen. Chlamydien durchlaufen zwei Entwicklungsstufen: als Elementarkörperchen (infektiös) und als Retikularkörperchen (vermehrend) und können nur in Wirtszellen angezüchtet werden. Die Behandlung erfolgt konventionell mit Antibiotika, mit der Gefahr der Resistenz- und Persistenzentwicklung und des Vorkommens unerwünschter Nebeneffekte (wie Antibiotika-assoziierte Diarrhoe, Leberschädigung), welche neue Therapieformen erfordern. Marti et al. (2014) untersuchten die Wirkung von wIRA+VIS auf Chlamydien (C. trachomatis und C. pecorum), angezüchtet in zwei verschiedenen Zelllinien (Vero 76- und Hela-Zellen). Die Elementarkörperchen, mit welchen die Infektion durchgeführt wird, und die infizierten Zellen wurden 20 Minuten bestrahlt (3700 W/cm²), wobei die Zellkulturplatten während der Bestrahlung in einem Wasserbad bei konstanter Temperatur (37°C) inkubiert wurden. Als Kontrolle dienten unbestrahlte Elementarkörperchen und unbestrahlte Zellkulturen. Die Auswertung ergab, dass bestrahlte Elementarkörperchen eine signifikant niedrigere Infektionsrate aufwiesen als zuvor nicht bestrahlte. Infizierte Zellen zeigten nach Bestrahlung eine Reduktion der Chlamydieneinschlüsse im Zell-Monolayer als auch eine Reduktion der Chlamydien im untersuchten Zellkulturüberstand, wobei ein zytotoxischer Effekt der Bestrahlung ausgeschlossen werden konnte. Gleichzeitig konnten die Autoren nachweisen, dass die proinflammatorische Antwort der Wirtszellen vergleichbar war (bezüglich der Zytokinproduktion Interleukin 6, Interleukin 8 und RANTES/CCL5), unabhängig, ob die Zellen bestrahlt und nicht infiziert, nicht bestrahlt und infiziert oder infiziert und bestrahlt waren. Zudem zeigte eine mehrfache Bestrahlung eine weitere Reduktion. In einer weiteren Publikation wurde gezeigt, dass thermale und nicht-thermale Effekte der wIRA+VIS-Bestrahlung dazu beitragen, akute Chlamydieninfektionen zu hemmen und dass der VIS-Anteil bei der wIRA-Bestrahlung die Hemmwirkung verstärkt. [Marti et al., 2015] Desweiteren war die Wirkung der Bestrahlung unabhängig von der Chlamydien-Infektionsdosis. Rahn et al. (2016) infizierten humane Bindhautepithelzellen mit C. trachomatis, um zu untersuchen, ob wIRA bzw. wIRA+VIS potentiell zur Behandlung des Trachoms geeignet ist. Zusätzlich untersuchten die Autoren im Tiermodell, wie sich die Bestrahlung auf das nicht-infizierte Auge auswirkt. [Rahn et al., 2016] Es zeigte sich, dass sowohl wIRA+VIS als auch wIRA alleine die Chlamydieninfektiosität reduziert, ohne dass die Lebensfähigkeit der Bindehautepithelzellen beeinträchtigt wurde. Die Reduktion ist allerdings mit dem VIS-Anteil höher. Die Bestrahlung führt zu physiologischen Temperaturen auf der Hornhaut und im Glaskörper, wobei mit VIS-Anteil der Temperaturanstieg im Glaskörper geringer war. Eine kürzlich erschienene Publikation bestätigte die Zytokinproduktion IL-6, IL-8 und RANTES/CCL5 in der Wirtszelle sowie die Reduktion von C. trachomatis durch wIRA+VIS. [Kuratli et al., 2018] Ob diese Zytokinproduktion in Zusammenhang mit der Chlamydienreduktion steht, klärten die Autoren dadurch, indem sie für die Cytokine spezifische Hemmstoffe einsetzten, die entweder auf genetischer Ebene oder pharmazeutisch wirkten. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass der antibakterielle Effekt von wIRA+VIS unabhängig von der Zytokinhemmung ist und somit die Hemmwirkung nicht von den Wirtszellzytokinen abhängt.
Insgesamt lassen sich den aufgeführten Publikationen entnehmen, dass die wIRA-Therapie eine potentielle, effektive Alternative zur Antibiotikatherapie bei Chlamydieninfektionen darstellt, besonders zur Behandlung des Trachoms.
Die Anwendungsgebiete der wIRA-Therapie beschränken sich jedoch nicht nur auf den humanmedizinischen Bereich. Auch in der Veterinärmedizin wird wIRA zum Beispiel zur Wundheilungsförderung, bei Erkältungssymptomatik, bei Hypothermie oder während der Narkose und postoperativ zur Minderung von Verkrampfungen und Ängsten eingesetzt.[Schabel, 2009]