College for Photomedicine

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25.02.2016 • Colll • Neurophotonics • Veterinary Medicine   ← back to overview

Success of transcranial laser therapy for craniocerebral trauma and stroke

The Department NEUROLOGICAL REHABILITATION of the University Hospital Charité (Prof. Dr. Stefan Hesse, Dr. Cordula Werner) in Berlin, Germany has published its study on the effects of laser therapy in severe cases of DOC (Disorders Of Conciousness). 

Disturbances of consciousness are mostly caused by craniocerebral trauma, hypoxia and stroke.
The aim of neurorehabilitation is to promote and restore alertness and awareness. The patients are in a state in which they are awake but not responsive (USW=Unresponsive Wakefulness Syndrome) or in a state of minimal consciousness (Minimally Conscious State). Acinetic mutism due to frontal cerebral trauma is a third clinical manifestation. Therapeutic approaches include, for example, sensory stimulation procedures.

A new approach to neurorehabilitation is the non-invasive stimulation of certain cranial areas with near infrared laser light (transcranial laser therapy).
In the comparative study of the Charité 8 patients (4 with craniocerebral trauma, 3 with hypoxia and 1 after multiple stroke) were treated according to the following protocol:

Course of therapy
Laser therapy over 10 minutes, 5x per week for 4 weeks (20 sessions total)
Laser parameters
wavelength: 785 nm, frequency mode (Nogier E´), 21 laser diodes, energetic flux density 10 mW/cm2 corresponding to 6 joules per diode over a period of 10 minutes)
Laser device
POWERTWIN21, MKW Therapy Systems
Treatment area
5 areas on a horizontal line at the level of the upper cuneiform bone edges (Fossa sphenoidalis)
Treatment technique
All areas were irradiated with direct skin contact twice for one minute each.

The results confirm previous studies on the effectiveness of transcranial laser therapy with N-IR light:
The r-CRS scale (Coma Recovery Score) improved significantly, as did the FOUR scales (measurement of eye movement, motor response to a painful stimulus or verbal command, brain stem reflexes such as pupil reflexes and respiration) and SMART (evaluation of 5 sensory skills: taste, sight, hearing, touch and smell).
The best improvement was achieved in a patient with akinetic mutism due to frontal cerebral damage. In her case, the so-called ADL competence - the ability to Activities of Daily Life, which is measured with the so-called Barthel index - was relevantly increased.
The study compared the effectiveness of transcranial NI laser therapy (NI-LT) with focused shock wave therapy (F-SWT). Both procedures yielded significant results, with transcranial laser therapy slightly better (by about 15-18% related to the improvements in the 3 scales of focused shock wave therapy). The single-case success in the ability to perform everyday activities occurred only after transcranial laser therapy.
In view of the very great caution exercised in the study both in the dosage of transcranial laser therapy (6J/diode, 10 mW/cm2) and in the irradiation area (stripes along the edges of the cuneiform bone, i.e. only frontal irradiation of the forehead), the results are very promising. A study with a higher dosage and the additional treatment of the brain stem region could be very interesting.


Image license: shutterstock

Bewusstseinsstörungen werden meist durch craniocerebrale Traumen (z.B. Schädel-Hirn-Trauma), Hypoxie und Schlaganfall verursacht.
Das Ziel der Neurorehabilitation ist die Förderung und Wiederherstellung der wachen Aufmerksamkeit (Alertness) und der Bewusstseinsfunktionen (Awareness). Die Patienten sind in einem Zustand, in denen sie zwar wach, aber nicht ansprechbar sind (USW=Unresponsive Wakefulness Syndrome) oder in einem Zustand minimalen Bewusstseins (Minimally Conscious State). Akinetischer Mutismus aufgrund eines frontalen cerebralen Traumas ist eine dritte klinische Ausprägung. Therapieansätze beinhalten z. B. Verfahren der Sinnesstimulation.

Ein neuer Ansatz der Neurorehabilitation ist die nicht-invasive Stimulation bestimmter Schädelareale mit nahem infrarotem Laserlicht (transkranielle Lasertherapie).
In der Vergleichsstudie der Charité wurden 8 Patienten (davon 4 mit Schädel-Hirn-Trauma, 3 mit Hypoxie und 1 nach multiplem Schlaganfall)nach folgendem Protokoll behandelt:

Therapieverlauf
Lasertherapie über 10 Minuten, 5x pro Woche für 4 Wochen (20 Sitzungen gesamt)
Laser-Parameter
Wellenlänge: 785 nm, Frequenzmodus (Nogier E´), 21 Laserdioden, energetische Flussdichte 10 mW/cm2 entsprechend 6 Joule je Diode über einen Zeitraum von 10 Minuten)
Lasergerät
POWERTWIN21, MKW Therapiesysteme
Behandlungsareal
5 Areale auf einer horizontalen Linie auf Höhe der oberen Keilbeinkanten (Fossa sphenoidalis)
Behandlungstechnik
Alle Areale wurden mit direkter Hautkontakt zweimal für je eine Minute bestrahlt.

Die Resultate betätigen bisherige Studien zur Effektivität der transkraniellen Lasertherapie mit N-IR-Licht:
Die r-CRS Skala (Coma Recovery Score) verbesserte sich signifikant, ebenso die Skalen FOUR (Messung der Augenbewegung, der motorischen Reaktion auf einen schmerzhaften Stimulus oder ein verbales Kommando, der Reflexe des Hirnstamms wie z. B. Pupillenreflexe und der Atmung) und SMART (Bewertung der 5 Sinnesfähigkeiten Schmecken, Sehen, Hören, Tasten und Riechen).
Die beste Verbesserung wurde bei einer Patientin mit akinetischem Mutismus aufgrund eines frontalen cerebralen Schadens erreicht. Bei ihr wurde die sog. ADL-Kompetenz – die Fähigkeit zu Akitivitäten des alltäglichen Lebens (Activities of Daily Life), die mit dem sog. Barthel-Index gemessen wird – relevant angehoben.
Die Studie verglich die Effektivität der transkraniellen NI-Lasertherapie (NI-LT) mit der fokussierten Schockwellen-Therapie (F-SWT). Beide Verfahren brachten signifikante Erfolge, wobei die transkranielle Lasertherapie geringfügig (um circa 15-18% bezogen auf die Verbesserungen in den 3 Skalen bei der fokussierten Schockwellen-Therapie) besser abschnitt. Der Einzelfall-Erfolg bei der Fähigkeit, Alltagsaktivitäten auszuführen, trat nur nach transkranieller Lasertherapie auf.
Angesichts der sehr großen Vorsicht, die bei der Studie sowohl bei der Dosierung der transkraniellen Lasertherapie (6J/Diode, 10 mW/cm2) als auch dem Bestrahlungsareal (Streifen entlang den Keilbeinkanten, also nur frontale Bestrahlung der Stirn) ausgeübt wurde, sind die Ergebnisse sehr erfolgversprechend. Sehr interessant könnte eine Studie mit einer höheren Dosierung und der zusätzlichen Behandlung der Hirnstammregion sein.


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