Einfluss künstlicher Strahlung auf Lebewesen

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Sichtbares Licht und Infrarot-Bereich

Der Mensch erfährt intuitiv, dass natürliches Sonnenlicht wohltuend ist. Es ist anzunehmen, dass seit Urzeiten versucht wurde, die heilenden Eigenschaften des Sonnenlichts zu nutzen. Bereits vor etwas mehr als 100 Jahren (1903) wurde N.R. Finsen der Nobelpreis für seine Erfolge bei der Therapie von Pocken und Lupus mit rotem Licht verliehen. Um diese Zeit war auch Rachitis eine weit verbreitete, aber nicht verstandene, Krankheit bei Kindern in den großen Industriestädten. Obwohl bereits mehrere Hinweise vorhanden waren, konnte die Mehrheit der Forscher sich nicht vorstellen, was Licht mit einer Knochenkrankheit zu tun haben könnte, und die Lichttherapie war nicht allgemein akzeptiert. Erst als der Entstehungsweg von UV-Strahlung über Vitamin D bis Knochenbildung entdeckt worden war, wurde die Wichtigkeit von Sonnenlicht anerkannt.

Nach der Entdeckung des Lasers um 1960 kamen allmählich stark monochromatische (einfarbige, d.h. mit nur einer Wellenlänge) Lichtquellen mit hoher Lichtausbeute zum Einsatz, die von medizinischen Forschern versuchsweise für Heilungszwecke genutzt wurden.

Der erste der hiermit therapeutische Effekte erzielte, war der Ungar E. Mester. Ende der 60er Jahre veröffentlichte er seine ersten Ergebnisse mit einem Rubinlaser (633 nm). Im Laufe der Zeit stellte er fest, dass Behandlung mit diesem roten Licht eine beschleunigte Heilung von unterschiedlichen Hautverwundungen herbeiführt, wie z.B.: Schnittwunden, Verbrennungen, Diabetesgeschwüren, infizierten Wunden und Dekubituswunden. [Mester 1985] Seitdem wurde die heilende Wirkung von Licht zwischen 600 nm und 1000 nm auch auf viele andere Gewebesorten festgestellt, wie Muskeln, Nerven, Sehnen, Zahnfleisch, Knorpel und Knochen. Dabei gerieten auch die zugrundeliegenden biologischen und biochemischen Heilungsmechanismen immer mehr ins Visier. Die Literaturdaten suggerieren, dass mehrere Stadien der Heilung von schwachem rotem oder infrarotem Licht beeinflusst werden können.

In den letzten Jahren werden statt Laser vermehrt andere Lichtquellen, wie LEDs, für therapeutische Zwecke eingesetzt. Lichtquellen mit LEDs sind leichter herstellbar und sicherer in der Handhabung. Experten scheinen sich heute einig zu sein, dass die besonderen Eigenschaften des Laserlichts: Kohärenz, Monochromie und Kollimation, eine weniger wichtige Rolle bei der therapeutischen Wirkung spielen [Waynant and Tata 2008], [Dall Agnol 2009].

Die in der niedrig dosierten Lasertherapie verwendeten Lasertypen werden oft Niederleistungslaser oder auch Softlaser genannt. Die häufig gebrauchte internationale Bezeichnung für die Therapie mit Niedrigleistungslaser ist LLLT (Low Level Laser Therapy). In der Literatur wird deswegen auch von „non-thermal“, „low level“ oder „low intensity“ Strahlung gesprochen. Die therapeutischen Effekte können somit nicht auf Aufheizung beruhen, sondern müssen anderen Mechanismen zugeschrieben werden. Die dabei verabreichten Bestrahlungsdosen sind derart gering, dass diese auch gut mit anderen Leuchtmitteln wie LEDs erreicht werden können.

Mittlerweile ist Lichttherapie von der Amerikanischen Behörde FDA für folgende Schmerzzustände zugelassen worden:

  • Schmerzen im Nacken- und Schulterbereich
  • Schmerzen im Zusammenhang mit dem Karpaltunnelsyndrom

Es laufen Forschungsprojekte für weitere Zulassungsbereiche.

Effekte unterschiedlicher Wellenlängen

Nahes Infrarot (750-1000 nm): Lange Wellenlängen dringen tiefer ein. Diese langen Wellenlängen werden insbesondere für Heilungsprozesse tiefer liegenden Gewebes, wie Muskeln, Sehnen, Knochen und Knorpel eingesetzt .

Rotes Licht (600-750 nm)Das Licht dieser Wellenlängen dringt weniger tief ein. Dieser Wellenlängenbereich wird vorzugsweise für die Heilung offener Hautwunden oder Schleimhautwunden eingesetzt [Weiss 2004], [Dall Agnol 2009]. Oft wird aber auch eine Kombination von infrarotem und rotem Licht verwendet [Caetano 2009]. Diese hat Kollagen bildende Eigenschaften, wodurch sie heilend auf die geschädigte und verjüngend auf die gesunde Haut wirkt.

Blaues Licht (420-500 nm)Je kürzer die Wellenlänge, desto höher der Energieinhalt der einzelnen Photonen. Das Licht in dem blauen Wellenlängenbereich hat bereits, wenn ausreichend angewandt, Bakterien tötende Eigenschaften. Eine weitere Eigenschaft ist sein Einfluss auf die biologischen Rhythmen. Blaues Licht wird z.B. erfolgreich bei der Bekämpfung von SAD (Seasonal Affective Disorder, auf Deutsch meist als Winterdepression bezeichnet) [Desan 2007] eingesetzt und wirkt gegen Schlafstörungen.

Violettes Licht (380-420 nm) bis Nahes Ultraviolettes Licht (200-380 nm): Dieses Licht hat noch stärkere Bakterien und Viren tötende Eigenschaften. Ultraviolettes Licht zwischen 290 nm und 300 nm ist unentbehrlich für die körpereigene Produktion von Vitamin D. Violettes Licht von 405 nm bis 415 nm wird vielfach bei der Therapie von Akne eingesetzt [Ammad 2008], [Tremblay 2006], allerdings auch in höheren Dosen, so dass hier nicht immer von einer nicht-thermischen Anwendung die Rede ist.


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Referenzen

Bücher

[Waynant and Tata 2008]
Proceedings of Light-Activated Tissue Regeneration and Therapy Conference
Tomar Portugal, June 24-29, 2007
Eds. Waynant and Tata, Springer 2008


Artikel

[Mester 1985] Mester et al.
The biomedical effects of laser application 
Lasers Surg Med. 1985;5:31-39.

[Ammad 2008] Ammad et al.
An assessment of the efficacy of blue light phototherapy in the treatment of acne vulgaris
J Cosmet Dermatol. Vol. 7(3):180-8, Sep 2008

[Caetano 2009] Caetano et al.
Phototherapy Improves Healing of Chronic Venous Ulcers
Photomed Laser Surg. 2009 Jan 16

[Weiss 2004] Weiss et al.
A novel non-thermal non-ablative full panel LED photomodulation device for reversal of photoaging: digital microscopic and clinical results in various skin types
J Drugs Dermatol. 2004 Nov-Dec;3(6):605-10.

[Dall Agnol 2009] Dall Agnol et al.
Comparative analysis of coherent light action (laser) versus non-coherent light (light-emitting diode) for tissue repair in diabetic rats
Lasers Med Sci. 2009 Feb 24

[Desan 2007] Desan et al.
A controlled trial of the Litebook light-emitting diode (LED) light therapy device for treatment of Seasonal Affective Disorder (SAD)
BMC Psychiatry. 2007 Aug 7;7:38.

[Tremblay 2006] Tremblay et al.
Light-emitting diode 415 nm in the treatment of inflammatory acne: an open-label, multicentric, pilot investigation
J Cosmet Laser Ther. Vol. 8(1):31-3, Apr 2006