College for Photomedicine

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26.02.2015 • Colll   ← back to overview

The long way of PBM into established medicine

Photobiomodulatory medicine has special features that fall through the perceptual grid of common validation processes.

PBM - the way to established medicine
Clinical research on the effects of PBM is based on the usual scientific procedures of human medicine studies. A large number of high-quality meta-analyses and RCTs according to the standards of evidence-based medicine are available for the application areas of pain therapy and wound treatment, proving the pronounced therapeutic efficacy of PBM.
In addition, there are now several studies on the mechanisms of action of photobiomodulation at the molecular and cellular level.
However, many physicians are still unaware of photomedicine and the state of research is hardly acknowledged.

1. State of research

Clinical Research
The available literature on the mechanisms of action of PBM and their effects in various indications in the Pubmed database today comprises more than 4000 studies. While the methodological quality of PBM studies of the last century was often still low, the majority of publications since then have been based on scientific standards. An evaluation of the literature (reviews, meta-analyses) was repeatedly carried out for defined areas of application.
Today, there is considerable study evidence for defined indications for which the pain-relieving and anti-inflammatory effect of PBM is documented in acute and chronic painful-inflammatory musculoskeletal conditions such as neck pain, epicondylitis, arthritis and tendinopathies. There is also a large number of individual studies on a wide variety of clinical pictures, which often describe a benefit, but without being able to make reliable statements on statistical significance due to the usually small number of cases.
For a comprehensive evaluation of the existing literature, great efforts are generally still necessary (Note: In the member area you will also find a research archive).

Evidence for the effectiveness of PBM in wound healing processes and in pain conditions of the musculoskeletal system
We document studies for two essential claims of PBM: the promotion of wound healing and pain relief. Based on a minimum number of different quality criteria, we selected 2 meta-analyses (2004) and 7 randomized controlled trials (2009-2012) for wound healing and 6 meta-analyses (2004-2012) and 11 RCTs (2009-2012) for pain relief. We found highly significant therapeutic effects for both forms of treatment:

  • PBM can promote and accelerate wound healing in the event of impaired wound healing processes.
  • PBM can reduce the extent and duration of pain in the musculoskeletal system.

For the promotion of wound healing, the best results have been found in chronic wounds with wound healing disorders. In wounds exposed to permanent pressure (e.g. decubitus ulcers), the results were significantly weaker.
The best results for pain relief could be found for pain states of the musculoskeletal system. Thereafter, indications such as neck pain, tendinopathies, epicondylitis, osteoarthritis of the knee or temporomandibular dysfunctions are the main areas of application of PBM.

Mechanisms of action of PBM
The mechanisms of photobiomodulation at the intracellular level have only recently begun to be better understood. Until recently, there were no conclusive explanations as to how weak light, which cannot even lead to a significant warming of the tissue, is able to influence inflammations, infections, edemas or the healing process of chronic wounds.
Particularly in in vitro studies and animal models, the individual primary effects triggered by the low-level laser in the cell interior have recently been described in ever greater detail.

  • Anti-inflammatory effects
    Low-energy laser light with a defined wavelength and sufficient energy density has an anti-inflammatory effect by reducing "oxidative stress" such as increased concentrations of ROS (Reactive Oxygen Species). ROS are intermediate products of cellular respiration, which include free radicals and other oxidizing agents. They can alter the molecular structure of proteins and damage the lipid layers of the cell membrane. ROS are also formed by cells of the immune system to fight bacteria and viruses. In very low concentrations, however, they play a physiological role and are important as transmitters in signal transmission in the brain or in the insulin transduction cascade.
    Mitochondria in damaged or ischemic tissue produce nitric oxide (NO), which competes with oxygen for binding to cytochrome C oxidase (COX), the enzyme complex IV of the respiratory chain. Cytochrome C oxidase is a key enzyme for the entire cell metabolism. It can absorb laser light, which displaces nitric oxide from cytochrome C oxidase (COX). This process is called photodissociation and can reverse inhibited mitochondrial respiration by excessive NO binding. The synthesis of ATP subsequently increases and, via the cascade of dependent metabolic downstream effects, leads to a reduction of inflammatory mediators such as prostaglandin E2 (PGE 2), interleukin -1 beta (IL1B) and the tumour necrosis factor alpha (TNF-alpha). The inhibition of proinflammatory signals by the PBM also induces anti-apoptotic effects.
  • Pain-relieving effects
    PBM can inhibit the rapid axon transport in special nociceptors in small diameter fibers and thus the pain transmission. The increase in the pressure pain nerve stimulus threshold is initially reversible. Repeated treatments lead to a decrease in the sensitivity of the pain neurons in the spinal cord. The accumulation of enkephalins and dynorphins inhibits the formation of the neurotransmitter substance P and thus the peripheral and central transmission of stimuli.
    Furthermore, PBM slows down the degranulation of mast cells and thus the release of vasoactive amines and inflammation mediators. By promoting ATP synthesis in the pain receptor, its capacity for hyperpolarisation is strengthened. The stimulus threshold can increase by up to 50% as a result. Opioid peptides (enkephalins, endorphins and dynorphins) can accumulate in the less myelinated nerve fibres for stimulus transmission and also dampen the release of central neurotransmitters in the midbrain (central pain relief).
  • Effects on tissue regeneration/wound healing
    In wound phase I (stage of inflammation and necrosis), PBM promotes antiphlogistic and antiedematous processes. In wound phases II (stage of proliferation) and III (stage of epithelialization), PBM increases the oxygen supply to the cell and the proliferation rate of the fibroblasts for increased formation of collagen and elastin. In the wound phase III it additionally promotes the fusion of the cellular lipid bilayers for a better tensile strength of the tissue and stabilizes the remodeling.
    In addition, the PBM promotes macrophage activity in the area of injury and the regeneration of peripheral nerves after injuries (accelerated build-up of the myelin sheath of the axon).

2. PBM-specific research handicaps

The discrepancy between clinical studies with high evidence and studies which confirm that PBM has only minor effects is enormous in the case of PBM. With PBM, paradoxically, it is precisely the extensive study situation that has led to much confusion.
The project to analyse scientific studies on PBM according to a standardised procedure involves various difficulties and the danger of distortions with regard to effects. The reason for this is the PBM-specific large variability of the study designs, the application techniques, the radiation dosage and the investigated indications in the existing scientific literature on PBM.

Variable intervention modes
Studies with different intervention modes are difficult to compare. The laser-specific treatment parameters and the therapeutic techniques of PBM vary greatly:
Laser therapy is applied (1) with different laser devices, (2) different dosages, (3) different application techniques, (4) different weightings (solitary measure or add-on therapy), (5) a different number of total treatments and with different treatment intervals.
The complexity of the variables makes standardization difficult.

  • (1) Different laser devices

Laser systems work with different wavelengths and output powers. There are HeNe (Helium-Neon), GaAs (Gallium-Arsenide) and GaAlAs (Gallium-Aluminium-Arsenide) which can also be combined in one device. Their effectiveness tends to vary depending on the application. In the 90s lasers had an output power of 1-5 mW, higher powers of up to 30 mW were very rare. Today, lasers have significantly higher output powers of up to 500 mW or even more. Therefore, studies on PBM belong to different "laser generations", the results of which can hardly be compared.

  • (2) Different dosage

The proportion of studies in the scientific literature on PBM for which laser devices with relatively low output powers were used is large. Only in the last 10 years have lasers with up to 100 times higher output power been increasingly used and evaluated. The effectiveness of the PBM for the different indications depends to varying degrees on the power density applied. Higher effective power densities can have an inhibitory effect (e.g. in certain stages of wound healing) or be decisive for an effect (e.g. in painful inflammations of large joints). Over- or underdoses can also be the reason for poor results in studies.

  • (3) Different application techniques

Laser therapy or PBM can be applied "automatically" with the help of "scanners" or tripods - or with hand-guided laser instruments that allow direct skin contact and make the therapy much more effective. Laser therapy can be used for local irradiation (e.g. joints, damaged skin areas etc.) or for stimulation of trigger, pain and/or acupuncture points and other reflex areas. It can target superficial tissue areas (e.g. scratch wounds) or deeper body layers (e.g. transmastoid irradiation of the inner ear). It can also be used invasively (intravenous, interstitial and intraarticular laser therapy). Different treatment techniques are often mixed.

  • (4) Different weightings

The type of intervention with PBM also reflects their different therapeutic weighting in different clinical pictures. In many cases, PBM is not compared with any intervention (placebo). In some meaningful clinical studies, PBM is compared with established conventional interventions. Thus, PBM is not tested against no intervention (placebo), but the effects of PBM are compared with the effects of a standard medical therapy procedure.
In some studies, the effects of PBM are investigated as an add-on therapy to a standard intervention. The standard intervention (e.g. wound therapy according to guidelines) plus co-intervention (simultaneous therapy) with PBM is compared with the standard intervention alone. For example, in severe chronic wounds or severe pain, PBM does not claim "non-inferiority" compared to standard therapies according to the guidelines. It merely claims a highly effective add-on therapy to the standard therapy with additional benefits such as an acceleration and activation of wound healing (endpoint: time until wound closure) and/or a significant additional reduction in pain (endpoint: e.g. VAS).

  • (5) Different number and frequency of treatments

The total number of treatments for a therapeutic effect with PBM can vary greatly depending on the indication. For example, a single treatment for a superficial skin wound can have a noticeable effect. Chronic wounds, on the other hand, usually react only after a few treatments with a noticeable and visible effect and the therapy should be carried out over longer periods of time.
Treatment intervals can also be adequate or inappropriate. In the case of acute complaints or at the start of treatment, for example, a treatment frequency of 1x/week is usually inadequate, whereas in the case of chronic complaints it may be sufficient.
In practice, the number and interval of treatments are adapted to the individual situation. They depend on how well the complaints respond to the treatment in the individual case. In a clinical examination, however, this individualization is not possible because of the necessary standardized intervention protocol.

3. Incomplete studies - Wrong dosage

A key parameter for effective laser therapy is dosage. Especially in the treatment of pain, an effective minimum dose is crucial. The minimum dose is the dose at which a therapeutic effect can be proven. It varies depending on the indication and can be relatively low (e.g. 3-4 J for a herpes wound of the lip) or very high (e.g. 20 J for an alveolitis).
One result of some meta-analyses of pain therapy with PBM around the turn of the century was that it could be deduced from many studies with no proof of efficacy that the cause was too low a dosage. The dose-dependence of the effects of PBM is highly significant.
Nevertheless, studies with negative proof of efficacy are often cited or included in reviews whose lack of evidence can be attributed to underdoses.

4. Conclusions and recommendations of the WALT

Photomedical experts see the decisive cause for the still weak acceptance of PBM among physicians in the often inadequate study protocols. Even though the variability of study parameters in PBM is very complex, the RCTs for PBM with positive evidence can be used to derive precise indication-oriented application protocols with regard to adequate dosage, application technique and duration etc. Jan Tunér (Board member of the World Association of Laser Therapy / WALT) and Lars Hode (President of the Swedish Laser-Medical Society) write in their review of the state of the art in laser photo medicine ("The New Laser Therapy Handbook", Prima Books 2010, ISBN-13 978-91-976478-2-3, p. 580) that "ironically, the most serious shortcoming in many studies on laser therapy was that the therapy itself was not given attention". They believe that by improving study designs and accurately documenting all PBM-specific variables used in an investigation, laser therapy will be recognized to the same extent as laser surgery is today.
The World Association for Laser Therapy (WALT) has published guidance and recommendations on its website to help scientists and physicians design and conduct clinical trials on PBM.

5. Other handicaps

The weak response to the progress made in photomedicine by orthodox doctors is also due to their incorrect location. What is popular, simple and risk-free to use and helps with many complaints is often viewed sceptically and it is assumed that there is little evidence. The following special features of PBM are certainly unusual for many orthodox physicians:

  • Wide range of applications
    The PBM is versatile. Since it is applied at primary cell biological switching points, it can influence a wide variety of complaints. A distrust of "all-rounders" is justified.
    At first it can be difficult to accept that the low-level laser should help with such different clinical pictures as arthritis of the knee, zoster (both are very well investigated indications of PBM) or allergic rhinitis.
    Even if the healing processes triggered by PBM can be transferred to many clinical pictures, effect statements should not be generalised. These can only be provided by clinical studies for clearly defined indications with precise endpoints.
  • Mechanisms of action at the edge of quantum mechanics
    Another reason is the complexity of the primary local reactions at the molecular and cellular level triggered by PBM irradiation. How light can influence biochemical cell processes is not part of the academic standard knowledge of a physician.
  • Use in complementary medicine
    The low level laser is very common in complementary medicine. Here it often belongs to a "naturopathic" therapy spectrum, which also includes controversial procedures such as homeopathy. Scientific evidence on the effectiveness of therapy methods is often not so important here.
    In fact, the use of the low-level laser in complementary medicine is as old as the invention of the laser. Here, the laser light not only serves as an alternative source of stimulation - as is the case with laser acupuncture - but also established new, original therapy techniques. Frequency-modulated ear acupuncture according to Nogier, for example, is hardly feasible without a low-level laser.
    The reputation that the low-level laser enjoys in non-evidence-based naturopathy stains off and makes it more difficult for the photomedicine specialists, who are exclusively investigating the direct effects of photobiomodulation.
  • No risks
    PBM does not pose any risks when used properly (e.g. to protect the eyes) and is only occasionally associated with mild, transient side effects, which can almost always be attributed to an overdose. We are used to the fact that the most potent remedies and procedures are associated with frequent side effects. That is why it is hard for many to believe that laser photo therapy can have such significant positive effects.
    Due to the absence of risk, laser therapy is also non elitist. The patient can apply PBM - after a detailed training designed for his complaints! - also by himself. However, this potential was and is also a major handicap for serious laser therapy, as the market for ineffective, cheap fake lasers is also large.
  • Pseudo laser instruments
    Last but not least, the widespread dubious use of pseudo laser devices for scientific photomedicine is ruinous. Laser medicine is a business and light-emitting pseudo-instruments can be screwed together quickly. Instruments are sold as laser instruments that do not contain lasers but cheap LEDs, if not simple light bulbs. Or laser diodes are mixed with LEDs, of which the therapist usually has no knowledge. For this purpose, cheap so-called "lasers" for domestic use are advertised in paramedical leaflets. Most of these cheap variants do not even have a CE mark and very few know that even a CE mark is not a seal of quality (in the sense that the promised effect has been proven) but an administrative mark that is intended to document compliance with the statutory minimum requirements. The inferior cheap "lasers" usually resemble slide pointers - and the effects are correspondingly poor or do not occur at all.
  • Lack of basic know-how
    Although laser therapy does not pose any risks when properly applied, this does not mean that it can be used without basic knowledge to show effects.
    Incorrect use and lack of consideration of dosage questions - i.e. generally poor preparation - often lead to blurred, diluted and inadequate results. This does not only apply to everyday practice. Even in some studies, laser and treatment parameters that are decisive for therapy success are often poorly documented or reflect a lack of understanding of their significance.
    Training for the promising use of laser therapy is not regulated. Here the manufacturers still bear the greatest responsibility. Only serious manufacturers do not spare the effort to ensure that their laser systems are used correctly and keep their therapists up to date with the help of training courses and information services.

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PBM – der Weg in die Schulmedizin
Die klinische Forschung zu den Effekten der PBM orientiert sich an den üblichen wissenschaftlichen Verfahren humanmedizinischer Studien. Zu den Anwendungsgebieten Schmerztherapie und Wundbehandlung liegen eine Vielzahl qualitativ hochwertiger Metaanalysen und RCTs nach den Standards der evidenzbasierten Medizin vor, die für die PBM eine ausgeprägte therapeutische Wirksamkeit belegen.
Zudem gibt es nunmehr mehrere Arbeiten zu den Wirkmechanismen der Photobiomodulation auf molekularer und zellulärer Ebene.
Vielen Medizinern ist die Photomedizin jedoch nach wie vor unbekannt und der Stand der Forschung wird kaum zur Kenntnis genommen.

1. Stand der Forschung

Klinische Forschung
Die verfügbare Literatur zu den Wirkmechanismen der PBM und ihren Effekten bei den verschiedensten Indikationen umfasst in der Pubmed-Datenbank heute mehr als 3000 Studien. Während die methodologische Qualität von PBM-Studien des letzten Jahrhunderts häufig noch gering war, orientiert sich seither der Großteil von Publikationen an den wissenschaftlichen Standards. Eine Evaluierung der Literatur (Reviews, Metaanalysen) wurde für definierte Anwendungsgebiete wiederholt durchgeführt.
So gibt es heute eine beachtliche Studienevidenz für definierte Indikationen, für welche der schmerzlindernde und entzündungshemmende Effekt der PBM bei akuten und chronisch schmerzhaft-entzündlichen Leiden des Bewegungsapparates – wie z. B. Nackenschmerzen, Epicondylitiden, Arthritiden und Tendinopathien – dokumentiert ist. Ebenso gibt es eine Vielzahl von Einzelstudien zu verschiedensten Krankheitsbildern, welche häufig einen Benefit beschreiben, ohne jedoch wegen meist geringer Fallzahlen verlässliche Aussagen zur statistischen Signifikanz machen zu können.
Für eine umfassende Auswertung der vorhandenen Literatur sind generell noch große Anstrengungen nötig (Hinweis: Im Mitgliederbereich finden sie auch ein Forschungsarchiv).

Evidenz für die Effektivität der PBM bei Wundheilungsprozessen und bei Schmerzzuständen des Bewegungsapparates
Wir dokumentieren Studien für zwei wesentliche Claims der PBM: die Förderung der Wundheilung und die Schmerzlinderung. Orientiert an einer Mindestanzahl verschiedener Qualitätskriterien haben wir für die Wundheilung 2 Metaanalysen (2004) und 7 randomisierte, kontrollierte Studien (2009-2012) sowie für die Schmerzlinderung 6 Metaanalysen (2004-2012) und 11 RCTs (2009-2012) ausgewählt. Dabei haben wir für beide Behandlungsformen hochsignifikante therapeutische Effekte gefunden:

  • Die PBM kann die Wundheilung bei gestörten Wundheilungprozsessen fördern und beschleunigen.
  • Die PBM kann das Ausmaß und die Dauer von Schmerzzuständen des muskuloskelettalen Systems reduzieren.

Für die Förderung der Wundheilung konnten die besten Resultate bei chronischen Wunden mit Störungen der Wundheilung gefunden werden. Bei Wunden, die permanentem Druck ausgesetzt waren (z. B. Dekubitalgeschwüre), waren die Erfolge deutlich schwächer.
Die besten Resultate für eine Schmerzlinderung konnten für Schmerzzustände des muskuloskelettalen Systems gefunden werden. Danach sind Indikationen wie z. B. Nackenschmerzen, Tendinopathien, Epicondylitiden, Osteoarthritiden des Knies oder auch temporomandibuläre Dysfunktionen Hauptanwendungsgebiete der PBM.

Wirkmechanismen der PBM
Die Mechanismen der Photobiomodulation auf der intrazellulären Ebene beginnt man erst seit einigen Jahren genauer zu verstehen. Bis noch vor kurzem gab es keine schlüssigen Erklärungen dafür, wie schwaches Licht, das noch nicht einmal zu einer nennenswerten Erwärmung im Gewebe führen kann, in der Lage sein soll, Entzündungen, Infektionen, Ödeme oder etwa den Heilungsprozess chronischer Wunden zu beeinflussen.
Insbesondere in in-vitro-Studien und in Tiermodellen sind die einzelnen durch den Low-Level-Laser ausgelösten primären Effekte im Zellinneren zuletzt immer detaillierter beschrieben worden.

  • Entzündungshemmende Effekte
    Niederenergetisches Laserlicht definierter Wellenlänge und ausreichender Energiedichte wirkt entzündungshemmend, indem es „oxidativen Stress", wie z. B. erhöhte Konzentrationen an ROS (Reactive Oxygen Species), reduziert. ROS sind Zwischenprodukte der Zellatmung, zu denen freie Radikale und andere Oxidationsmittel zählen. Sie können die Molekülstruktur von Proteinen verändern und die Lipidschichten der Zellmembran schädigen. ROS werden auch von Zellen des Immunsystems zur Bekämpfung von Bakterien und Viren gebildet. In sehr geringen Konzentrationen übernehmen sie dagegen eine physiologische Rolle und sind u. a. als Transmitter bei der Signalübertragung im Gehirn oder bei der Insulintransduktionskaskade von Bedeutung.
    Mitochondrien in geschädigtem oder ischämischem Gewebe produzieren Stickoxid (NO), das mit Sauerstoff um die Bindung an Cytochrom C-Oxidase (COX), dem Enzymkomplex IV der Atmungskette, konkurriert. Cytochrom C-Oxidase ist ein Schlüsselenzym für den gesamten Zellstoffwechsel. Es kann das Laserlicht absorbieren, welches Stickoxid von Cytochrom C-Oxidase (COX) verdrängt. Dieser Vorgang wird Photodissoziation genannt und kann die gehemmte Mitochondrienatmung durch eine exzessive NO-Bindung aufheben. Die Synthese von ATP steigt in der Folge an und es kommt, vermittelt über die Kaskade der abhängigen metabolischen downstream-Effekte zu einer Reduktion von Entzündungsmediatoren wie z. B. Prostaglandin E2 (PGE 2), Interleukin -1 Beta (IL1B) und dem Tumornekrosefaktor Alpha (TNF-Alpha). Über die Hemmung proinflammatorischer Signale durch die LLLT werden auch anti-apoptotische Effekte induziert.

  • Schmerzlindernde Effekte
    PBM kann den schnellen Axontransport in speziellen Nozizeptoren bei Fasern kleinen Durchmessers und dadurch die Schmerzweiterleitung hemmen. Die Erhöhung der Druckschmerz-Nervenreizschwelle ist zunächst reversibel. Wiederholte Behandlungen führen zu einer Abnahme der Sensitivität der Schmerzneurone im Rückenmark. Durch die Anreicherung von Enkephalinen und Dynorphinen wird die Bildung des Neurotransmitters Substanz P und damit die periphere und zentrale Reizweiterleitung gehemmt.
    Weiterhin bremst die PBM die Degranulation von Mastzellen und damit die Freisetzung vasoaktiver Amine und Entzündungsmediatoren. Über die Förderung der ATP-Synthese im Schmerzrezeptor wird dessen Kapazität zur Hyperpolarisation gestärkt. Die Reizschwelle kann sich in Folge um bis zu 50% erhöhen. In den wenig myelinisierten Nervenfasern für die Reizweiterleitung können sich Opioidpeptide (Enkephaline, Endorphine und Dynorphine) vermehrt anreichen und auch die Freisetzung zentraler Neurotransmitter im Mittelhirn dämpfen (zentrale Schmerzlinderung).

  • Effekte auf Gewebsregeneration/Wundheilung
    In der Wundphase I (Stadium der Entzündung und Nekrose) fördert die PBM antiphlogistische und antiödematöse Prozesse. In den Wundphasen II (Stadium der Proliferation) und III (Stadium der Epithelialisierung) steigert die PBM die Sauerstoffversorgung der Zelle und die Proliferationsrate der Fibroblasten für eine vermehrte Bildung von Kollagen und Elastin. In der Wundphase III fördert sie zusätzlich den Zusammenschluss der zellulären Lipiddoppelschichten für eine bessere Zugfestigkeit des Gewebes und stabilisiert das Remodelling.
    Darüber hinaus fördert die PBM die Makrophagenaktivität im Verletzungsgebiet und die Regeneration peripherer Nerven nach Verletzungen (beschleunigter Aufbau der Myelinscheide des Axons).

2. PBM-spezifische Forschungs-Handicaps
Die Diskrepanz zwischen klinischen Studien mit hoher Evidenz und Untersuchungen, die der PBM lediglich geringe Effekte bescheinigen, ist bei der PBM enorm groß. Bei der PBM ist es paradoxerweise gerade die umfangreiche Studienlage, die zu viel Verwirrung geführt hat.
Das Vorhaben, wissenschaftliche Studien zur PBM nach einem standardisierten Verfahren zu analysieren, beinhaltet diverse Schwierigkeiten und birgt die Gefahr von Verzerrungen bzgl. der Effekte. Grund dafür ist die PBM-spezifische große Variabilität der Studiendesigns, der Anwendungstechniken, der Strahlungsdosierung und der untersuchten Indikationen in der vorhandenen wissenschaftlichen Literatur zur PBM.

Variable Interventionsmodi
Studien mit unterschiedlichen Interventionsmodi sind miteinander nur schwer vergleichbar. Die laserspezifischen Behandlungsparameter und die therapeutischen Techniken der PBM variieren stark:
Lasertherapie wird (1) mit unterschiedlichen Lasergeräten, (2) verschiedenen Dosierungen, (3) unterschiedlichen Anwendungstechniken, (4) unterschiedlichen Gewichtungen (Solitärmaßnahme oder Add-on-Therapie), (5) einer unterschiedlichen Anzahl an Gesamtbehandlungen und mit verschiedenen Behandlungsintervallen appliziert.
Die Komplexität der Variablen erschwert dabei eine Standardisierung.

  • (1) Unterschiedliche Lasergeräte
    Lasersysteme arbeiten mit verschiedenen Wellenlängen und Ausgangsleistungen. Es gibt HeNe (Helium-Neon), GaAs (Gallium-Arsenid) und GaAlAs (Gallium-Aluminium-Arsenid) die auch in einem Gerät kombiniert sein können. Ihre Effektivität unterscheidet sich tendenziell je nach Anwendungsgebiet. In den 90er Jahren hatten Laser eine Ausgangsleistung von 1-5 mW, höhere Leistungen von bis zu 30 mW waren sehr selten. Heute haben Laser deutlich höhere Ausgangsleistungen von bis zu 500 mW oder sogar mehr. Daher gehören Studien zur PBM zu verschiedenen „Lasergenerationen", deren Ergebnisse kaum zu vergleichen sind.
  • (2) Unterschiedliche Dosierung
    Der Anteil an Studien in der wissenschaftlichen Literatur zur PBM, für die Lasergeräte mit relativ geringen Ausgangsleistungen verwendet wurden, ist groß. Erst in den letzten 10 Jahren werden vermehrt Laser mit bis zu einem um den Faktor 100 höheren Leistungen eingesetzt und bewertet. Die Effektivität der PBM hängt für die verschiedenen Indikationen in unterschiedlichem Maß von der applizierten Leistungsdichte ab. Höhere effektive Leistungsdichten können inhibitorisch wirken (wie z. B. in bestimmten Stadien der Wundheilung) oder auch für einen Wirkeffekt ausschlaggebend sein (wie z. B. bei schmerzhaften Entzündungen großer Gelenke). Auch Über- oder Unterdosierungen können bei Studien der Grund für mangelhafte Ergebnisse sein.
  • (3) Unterschiedliche Anwendungstechniken
    Lasertherapie bzw. PBM kann „automatisch" mit Hilfe von „Scannern" bzw. Stativen appliziert werden – oder mit handgeführten Laserinstrumenten, die einen direkten Hautkontakt ermöglichen und die Therapie deutlich effektiver macht.Lasertherapie kann zur lokalen Bestrahlung (z. B. Gelenke, beschädigte Hautareale etc.) oder zur Stimulation von Trigger-, Schmerz- und/oder Akupunktur-Punkten und anderen Reflexarealen verwendet werden. Sie kann auf oberflächige Gewebeareale (z. B. Kratzwunden) oder tiefere Körperschichten (z. B. transmastoidale Bestrahlung des Innenohrs) zielen. Darüber hinaus kann sie auch invasiv eingesetzt werden (intravenöse, interstitielle und intraartikuläre Lasertherapie). Häufig werden verschiedene Behandlungstechniken gemischt.
  • (4) Unterschiedliche Gewichtungen
    Die Art der Intervention mit PBM spiegelt auch ihre unterschiedliche therapeutische Gewichtung bei verschiedenen Krankheitsbildern wieder. PBM wird in vielen Fällen mit keiner Intervention (Placebo) verglichen. In einigen aussagekräftigen klinischen Studien wird die PBM mit etablierten schulmedizinischen Interventionen verglichen. Man testet also nicht PBM gegenüber keiner Intervention (Placebo), sondern vergleicht die Effekte der PBM mit den Effekten eines medizinischen Standardtherapieverfahrens.
    In einigen Studien werden die Effekte der PBM als Add-on-Therapie zu einer Standardintervention untersucht. Man vergleicht hier die Standardintervention (z. B. Wundtherapie nach Leitlinie) plus einer Ko-Intervention (gleichzeitigen Therapie) durch PBM mit der Standardintervention allein. Bei schweren chronischen Wunden oder schweren Schmerzzuständen erhebt die PBM z. B. kein „non-inferiority claim" (d. h. den Anspruch auf Nicht-Unterlegenheit) verglichen mit den Standardtherapien nach den Leitlinien. Sie erhebt hier lediglich den Anspruch einer hocheffektiven Add-on-Therapie zur Standardtherapie mit zusätzlichem Nutzen wie etwa eine Beschleunigung und Aktivierung der Wundheilung (Endpunkt: Zeitspanne bis zum Wundschluss) und/oder eine signifikante, zusätzliche Schmerzminderung (Endpunkt: z. B. VAS).
  • (5) Unterschiedliche Behandlungsanzahl und -frequenz
    Die Gesamtzahl an Behandlungen für einen therapeutischen Effekt mit PBM kann je nach Indikation stark variieren. So kann eine einmalige Behandlung bei einer oberflächigen Hautwunde bereits einen merklichen Effekt haben. Chronische Wunden dagegen reagieren meist erst nach einigen Behandlungen mit einem spür- und sichtbaren Effekt und die Therapie sollte über längere Zeiträume erfolgen.
    Auch die Behandlungsintervalle können adäquat oder unangemessen sein. Bei akuten Beschwerden oder zu Behandlungsbeginn ist z. B. eine Behandlungsfrequenz von 1x/Woche meist unzureichend, während sie bei chronischen Beschwerden genügen kann.
    In der Praxis werden Behandlungszahl und -intervall der individuellen Situation angepasst. Sie hängen davon ab, wie gut die Beschwerden im Einzelfall auf die Behandlung ansprechen. Bei einer klinischen Untersuchung ist diese Individualisierung aber wegen des notwendigen standardisierten Interventionsprotokolls nicht möglich.

3. Mangehalfte Studien – falsche Dosierung
Ein Schlüsselparameter für eine effektive Lasertherapie ist die Dosierung. Besonders bei der Behandlung von Schmerzen ist eine effektive Minimaldosis ausschlaggebend. Die Minimaldosis ist die Dosis, bei der gerade noch ein therapeutischer Effekt nachweisbar ist. Sie variiert indikationsabhängig und kann relativ gering (z. B. 3-4 J bei einer Herpeswunde der Lippe) oder auch sehr hoch sein (z. B. 20 J bei einer Alveolitis).
Ein Ergebnis einiger Metaanalysen zur Schmerztherapie mit PBM um die Jahrhundertwende war, dass aus vielen Studien mit fehlendem Wirksamkeitsnachweis abgeleitet werden konnte, dass die Ursache eine zu geringe Dosierung war. Die Dosisabhängigkeit der Effekte durch PBM ist hoch signifikant.
Dennoch werden häufig noch Studien mit negativem Wirksamkeitsnachweis zitiert oder in Reviews aufgenommen, deren mangelnde Evidenz auf Unterdosierungen zurückgeführt werden können.

4. Schlussfolgerungen und die Empfehlungen der WALT
Photomedizin-Experten sehen die entscheidende Ursache für die immer noch schwache Akzeptanz der PBM bei Medizinern in den häufig mangelhaften Studienprotokollen. Auch wenn die Variabilität der Studienparameter bei der PBM sehr komplex ist, kann man aus den RCTs zur PBM mit positiver Evidenz präzise indikationsorientierte Anwendungsprotokolle bzgl. einer adäquaten Dosierung, Anwendungstechnik und -dauer etc. ableiten. Jan Tunér (Board member of the World Association of Laser Therapy / WALT) und Lars Hode (Präsident der Swedish Laser-Medical Society) schreiben in ihrem Übersichtswerk zum Stand der Wissenschaft in der Laser-Photo-Medizin („The New Laser Therapy Handbook", Prima Books 2010, ISBN-13 978-91-976478-2-3, S. 580) dass „ ironischerweise der folgenschwerste Mangel in vielen Studien zur Lasertherapie ausgerechnet darin bestand, dass der Therapiemethode selbst keine Aufmerksamkeit geschenkt wurde". Sie sind davon überzeugt, dass durch eine Verbesserung der Studiendesigns und eine präzise Dokumentation aller PBM-spezifischen Variablen, die in einer Untersuchung eingesetzt werden, die Lasertherapie in gleichem Maß wie heute die Laserchirurgie anerkannt werden wird.
Die World Association for Laser Therapy (WALT) hat auf ihrer Homepage Anleitungen und Empfehlungen veröffentlicht, die Wissenschaftler und Ärzte bei der Konzipierung und Durchführung von klinischen Studien zur PBM unterstützen sollen.

5. Weitere Handicaps
Die schwache Resonanz auf die Fortschritte in der Photomedizin bei Schulmedizinern liegt auch an ihrer falschen Verortung. Was populär, einfach und risikolos einsetzbar ist und bei vielen Beschwerden hilft, wird häufig skeptisch betrachtet und es wird angenommen, dass nur wenig Evidenz vorliegt. Die folgenden Besonderheiten der PBM sind für viele Schulmediziner sicherlich ungewöhnlich:

  • Großes Einsatzspektrum
    Die PBM ist vielseitig einsetzbar. Da sie an primären zellbiologischen Schaltstellen ansetzt, kann sie die unterschiedlichsten Beschwerden beeinflussen. Ein Misstrauen gegen „Alleskönner" ist berechtigt.
    So kann es zunächst schwer zu akzeptieren sein, dass der Low-Level-Laser bei so unterschiedlichen Krankheitsbildern helfen soll wie beispielsweise bei Arthritiden des Knies, bei Zoster (beides sind sehr gut untersuchte Indikationen der PBM) oder auch allergischen Rhinitiden.
    Auch wenn die Heilprozesse, die durch PBM ausgelöst werden, auf viele Krankheitsbilder übertragbar sind, sollten Effektaussagen nicht generalisiert werden. Diese können nur durch klinische Studien für klar definierte Indikationen mit präzisen Endpukten erbracht werden.
  • Wirkmechanismen an der Grenze zur Quantenmechanik
    Ein weiterer Grund ist die Komplexität der primären, lokalen Reaktionen auf molekularer und zellulärer Ebene, die durch eine PBM-Bestrahlung ausgelöst werden. Wie Licht biochemische Zellprozesse beeinflussen kann, gehört nicht zum akademischen Standardwissen eines Mediziners.
  • Einsatz in der Komplementärmedizin
    Der Low Level Laser ist in der Komplementärmedizin sehr verbreitet. Hier gehört er häufig zu einem „naturheilkundlichen" Therapiespektrum, das auch kontroverse Verfahren wie z. B. die Homöopathie beinhaltet. Wissenschaftliche Evidenzaussagen zur Wirksamkeit von Therapieverfahren sind hier häufig nicht so wichtig.
    Tatsächlich ist der Einsatz des Low Level Lasers in der Komplementärmedizin so alt wie die Erfindung des Lasers. Hier dient das Laserlicht nicht nur als alternative Stimulationsquelle – wie etwas bei der Laserakupunktur – , sondern begründete auch neue, originäre Therapietechniken. Die frequenzmodulierte Ohrakupunktur nach Nogier beispielsweise ist ohne einen Low Level Laser kaum durchführbar.
    Das Ansehen, das der Low Level Laser in der nicht evidenzbasierten Naturheilkunde genießt, färbt ab und macht es für die Photomediziner, die ausschließlich die direkten Effekte der Photobiomodulation erforschen, mühseliger.
  • Keine Risiken
    Lasertherapie birgt bei sachgerechter Anwendung (z. B. Schutz der Augen) keine Risiken und geht nur vereinzelt mit leichten, flüchtigen Nebenwirkungen einher, die dann fast immer auf eine Überdosierung zurückzuführen sind. Wir sind daran gewöhnt, dass die potentesten Heilmittel und -verfahren mit häufigen Nebenwirkungen verbunden sind. Deshalb fällt es vielen schwer, zu glauben, dass die Laser-Photo-Therapie so signifikante positive Effekte haben kann.
    Durch die Risikolosigkeit ist die Lasertherapie auch „unelitär". Der Patient kann sie – nach einer detaillierten und auf seine Beschwerden ausgelegten Schulung! – auch gefahrlos selber anwenden. Dieses Potenzial war und ist für die seriöse Lasertherapie aber auch ein großes Handicap, denn auch der Markt für uneffektive, billige Fake-Laser ist damit groß.
  • Pseudo-Laser-Instrumente
    Nicht zuletzt ist der verbreitete unseriöse Umgang im Vertrieb von Pseudo-Lasergeräten für die wissenschaftliche Photomedizin ruinös. Lasermedizin ist ein Geschäft und lichtemittierende Pseudoinstrumente lassen sich schnell zusammen schrauben. So werden Instrumente als Laserinstrumente vertrieben, die keinen Laser sondern LEDs, wenn nicht gar einfache Lichtbirnen enthalten. Oder es werden Laserdioden mit LEDs gemischt, wovon der Therapeut meist keine Kenntnis hat. Dazu werden billige sog. „Laser" für den Hausgebrauch in paramedizinischen Blättern beworben. Die meisten dieser Billigvarianten haben nicht einmal ein CE-Zeichen und die wenigsten wissen, dass selbst eine CE-Kennzeichnung kein Qualitätssiegel (im Sinne, dass die versprochene Wirkung erwiesen ist) darstellt sondern ein Verwaltungszeichen ist, dass die Einhaltung der gesetzlichen Mindestanforderungen dokumentieren soll. Die minderwertigen Billig-"Laser" ähneln meist Diapointern – und die Effekte sind entsprechend dürftig oder bleiben ganz aus.
  • Fehlendes Basis-Know-How
    Die Lasertherapie birgt bei sachgerechter Anwendung zwar keine Risiken – das heißt aber nicht, dass sie ohne Basiswissen angewendet werden kann, um auch Effekte zu zeigen.
    Fehlerhafte Anwendung und mangelnde Auseinandersetzung mit Dosierungsfragen – d. h. generell eine schlechte Vorbereitung – führen häufig zu unscharfen, verwässerten und mangelhaften Ergebnissen. Das betrifft nicht nur den Praxisalltag. Selbst in einigen Studien sind Laser- und Behandlungsparameter, die für den Therapieerfolg ausschlaggebend sind, nicht selten mangelhaft dokumentiert bzw. spiegeln ein Unverständnis ihrer Bedeutung wieder.
    Die Ausbildung für einen Erfolg versprechenden Einsatz der Lasertherapie ist nicht reglementiert. Hier tragen immer noch die Hersteller die größte Verantwortung. Nur seriöse Hersteller scheuen nicht die Mühe, sicherzustellen, dass ihre Lasersysteme richtig angewendet werden und halten ihre Therapeuten mit Hilfe von Schulungen und Informationsservices auf dem Laufenden.

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