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2016 | Buch

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Plasmamedizin

Kaltplasma in der medizinischen Anwendung

herausgegeben von: Hans-Robert Metelmann, Thomas von Woedtke, Klaus-Dieter Weltmann

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: b.Flat Plastische und Ästhetische Chirurgie kompakt , b.Flat Plastische und Ästhetische Chirurgie 360° , b.Flat Dermatologie 360° , b.Flat Klinik Dermatologie , b.flat Klinik Chirurgie , b.Flat SpringerMedizin.de Gesamt

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Über dieses Buch

Dieses Buch beschreibt die Einsatzmöglichkeiten von modernen Plasmageräten in der Chirurgie und der Dermatologie. Grundlagen der Methode und die Technologie unterschiedlicher Geräte werden erläutert und klinische Anwendungen dargestellt. Aktuelle Forschungsergebnisse bieten einen Ausblick auf den Anwendungshorizont für unterschiedliche Fachgebiete.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Grundlagen und Technologie

Frontmatter

1. Einführung in Atmosphärendruck-Plasmaquellen für plasmamedizinische Anwendungen

Zusammenfassung

Bei Atmosphärendruck betriebene Plasmaquellen eröffnen in der Anwendung viele Möglichkeiten mit einer Temperaturspanne von heißen bis hin zu kalten Plasmen. Neben einer Übersicht der Möglichkeiten dieser Quellen wird auf das spezielle Anwendungsfeld der Plasma Medizin eingegangen und die besondere Eignung von kaltem Plasma motiviert. Es gibt verschiedene Konzepte, Plasma mit hautverträglichen Temperaturen zu erzeugen. Zwei verbreitete Beispiele sind die dielektrisch behinderten Entladungen und die Plasmajets. Die derzeitig zugelassenen Plasmaquellen müssen dabei hohe Sicherheitsstandards erfüllen. Neben der Konformität mit der Richtlinie 93/42/EWG sind weitere Aspekte wie die Produktionslimits reaktiver Spezies zu erfüllen. Am Beispiel der Jet-Plasmaquelle kINPenMED wurden ausführliche Gefährdungsuntersuchungen durchgeführt und hier diskutiert. Weiterhin werden die Erkenntnisse aus verschiedenen klinischen Studien zusammengefasst. Abschließend wird im Ausblick auf die vielfältigen Möglichkeiten der Plasma-Erzeugung bei Atmosphärendruck hingewiesen.

Torsten Gerling, Klaus Dieter Weltmann

2. Wissenschaftliche Grundlagen, Stand und Perspektiven der Plasmamedizin

Zusammenfassung

Durch Zufuhr von elektrischer Energie kommt es zur Ionisation von Atomen oder Molekülen eines selbst nicht unmittelbar wirksamen Gases: Physikalisches Plasma entsteht. Medizinisch eingesetzte Plasmen werden unter atmosphärischen Bedingungen generiert. Biologische und medizinisch nutzbare Plasmaeffekte werden überwiegend über Veränderungen der flüssigen Zellumgebung vermittelt und basieren auf der Wirkung von redoxaktiven reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies. Aufgrund des physiologischen Vorkommens der redoxaktiven Spezies gibt es körpereigene Systeme zur Aufrechterhaltung der zellulären Redoxhomöostase. Geringe Behandlungsintensitäten/Einwirkungszeiten führen zur Stimulation von Zellen, was eine wesentliche Grundlage für die plasmaunterstützte Wundheilung darstellt. Höhere Behandlungsintensitäten/Einwirkungszeiten führen zur Inaktivierung/Abtötung von Zellen. Hieraus eröffnen sich Anwendungsperspektiven in der Krebstherapie.

Thomas von Woedtke, Anke Schmidt, Sander Bekeschus, Kristian Wende

3. Niedertemperaturplasma: Eigenschaften, Wirkungen und Gerätetechnik

Zusammenfassung

Dieses Kapitel erläutert die physikalischen Besonderheiten der Niedertemperaturplasmen und gibt einen Einblick in messtechnisch zugängliche Plasmaparameter. Die bislang identifizierten Wirkungen von Niedertemperaturplasmen auf Mikroorganismen, eukaryotische Zellen und Flüssigkeiten werden ebenso erläutert wie die bisherigen Erkenntnisse aus klinischen Studien. Den technischen Quellen zur Plasmaerzeugung kommt für den therapeutischen Einsatz eine Schlüsselrolle zu. Dazu wird in die gängigen technischen Konzepte zur Erzeugung „kalter“ Plasmen bei Atmosphärendruck eingeführt und eine Gliederung in direkte und indirekte Plasmaquellen vorgenommen. Schließlich werden derzeitig verfügbare Medizinprodukte vorgestellt und deren Anwendung illustriert.

Andreas Helmke

Klinische Anwendungen

Frontmatter

4. Antimikrobielle Wirksamkeit von Plasma

Zusammenfassung

Mittlerweile gibt es „kaltes Plasma“ nun bereits seit ein paar Jahren, und seit der Zulassung der ersten Geräte sind inzwischen viele Patienten behandelt worden, ganz abgesehen von jeder Menge In-vitro-Versuchen. Gegenwärtig am attraktivsten erscheinen die Tumor- sowie die antimikrobielle Behandlung von Haut und Wunden, weil hier dringend neue Methoden gebraucht werden. Für die Therapie „unheilbarer“ Wunden, v. a. bei chronisch Kranken gilt das zwar auch, hierzu liegen leider bisher aber noch keine überzeugenden Studiendaten, allenfalls günstige Beobachtungen vor, d. h., vor einer allgemeinen Empfehlung zur Wundbehandlung abgesehen von der Bakterienbekämpfung, der „Plasmaantiseptik“ müssen entsprechende qualitative Studien abgewartet werden. Unsere eigenen Erfahrungen zeigen vielversprechende Ergebnisse bei der Bekämpfung nosokomialer Erreger auf Haut und Wunden sowie zur effektiven Behandlung von Präkanzerosen.

Georg Daeschlein

5. Plasmabehandlung von Ulzera

Zusammenfassung

Das Wissen über die Pathogenese von Ulzera ist innerhalb des letzten Jahrhunderts stetig gewachsen. Dennoch stellt uns die effektive Therapie von Ulzera trotz mannigfaltiger Behandlungsmethoden im klinischen Alltag vor große Probleme. Atmosphärische Niedertemperaturplasmen haben großes Potenzial, die effektive Therapie von Ulzera künftig voran zu treiben. Zum einen können die atmosphärischen Niedertemperaturplasmen die klassischen Wundtherapien durch ihre breiten antimikrobiellen Charakteristika sinnvoll unterstützen. Pathogene Bakterien, insbesondere resistente Formen, spielen eine bedeutende Rolle unter den Faktoren, die zu Wundheilungsstörungen führen. Zum anderen besitzen die Plasmen Eigenschaften, die das Wundmilieu innerhalb der verschiedenen Wundphasen positiv beeinflussen können. Erste klinische Studien an Patienten mit unterschiedlichen Ulzera geben Hoffnung, dass die hohen Erwartungen an die atmosphärischen Niedertemperaturplasmen als künftige therapeutische Möglichkeit berechtigt sein können.

Georg Isbary, Tetsuji Shimizu

6. Plasmabehandlung von Wunden

Zusammenfassung

Chronische Wunden stellen eine äußerst heterogene Erkrankungsgruppe dar. Die häufigsten Ursachen von Hautwunden bestehen in venösen und/oder arteriellen Durchblutungsstörungen, Diabetes mellitus oder konstantem Druck. Die moderne Wundbehandlung besteht im Debridement, der oberflächlichen Keimreduktion, der Anlage von modernen Wundverbänden, die die Wunde feucht aber dennoch atmungsaktiv halten, sowie der Anlage von Kompressionsverbänden. Die Anwendung von kaltem Atmosphärendruckplasma (Plasmamedizin) stellt dabei eine sehr innovative Behandlungsergänzung dar, da sie gleich mehrere Wirkprinzipien in einer Behandlungsanwendung vereint. Die internationale Studienlage und unsere eigenen Arbeiten zeigen, dass die Plasmaanwendung sicher, wirksam und einfach anwendbar ist. Da immer neue plasmamedizinische Geräte entwickelt werden, erscheint eine Normung und Standardisierung zum Patientenschutz unabdingbar. Eine erste dazu von uns mitentwickelte DIN-Spezifikation kann hierzu konkrete Anhaltspunkte geben.

Regina Tiede, Steffen Emmert

7. Kaltes Atmosphärendruckplasma im Einsatz in der Chirurgie

Zusammenfassung

Kaltes Atmosphärendruckplasma bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in allen chirurgischen Fachdisziplinen. Dazu gehört u. a. die Therapie chronischer und infizierter Wunden. In der Tumorchirurgie kann kaltes Atmosphärendruckplasma über eine relativ selektive Induktion von Apoptose in Tumorzellen sowohl zur Steigerung der lokalen Radikalität führen als auch in palliativen Konzepten eingesetzt werden. Weitere Möglichkeiten stellen die lokale Anwendung von kaltem Atmosphärendruckplasma zur intraoperativen Blutstillung sowie zur Behandlung von Implantaten zur Verbesserung der Einheilung und als Protektion vor Infektionen dar. Dabei scheint die Anwendung nach bisherigem Kenntnisstand keine unerwünschten systemischen Wirkungen zu haben. Die Chirurgie als traditionell innovative Fachdisziplin kann in Zusammenarbeit mit Grundlagenforschern die Anwendung von kaltem Atmosphärendruckplasma für die zukünftige klinische Routineanwendung in einem breiten Anwendungsfeld vorantreiben.

Lars Ivo Partecke, Kim R. Liedtke

8. Palliative Plasmabehandlung von Kopf-Hals-Tumoren und kurative Konzepte

Zusammenfassung

Die Behandlung von Tumoren im Kopf-Hals-Bereich mit CAP („cold atmospheric pressure plasma“) hat für die Patienten einen palliativen Nutzen, wenn im fortgeschrittenen Krankheitsstadium eine Dekontamination der infizierten Tumorgeschwüre gelingt, verbunden mit Schmerzlinderung, Verminderung der Sepsisgefahr und Beseitigung des typischen üblen Geruchs von vereiterten Tumoren. Die Kopf-Hals-Karzinome eignen sich auch als Modelltumor zur Entwicklung von kurativen Konzepten der Plasmatumortherapie. Als Nebeneffekt der Dekontamination ist regelmäßig eine klinisch erkennbare, morphologische Veränderung der CAP-behandelten Tumoroberfläche zu beobachten, auf der es zur Tumorschrumpfung kommt, zum Stopp des Wachstums, zur verstärkten Durchblutung oder zum Biofilmverlust. Eine Klassifikation der morphologischen Tumorveränderungen unter Einwirkung von CAP unterstützt die strukturierte weitere Forschung auf dem Weg zu einer kurativen Plasmatumortherapie.

Christian Seebauer, Hiromasa Tanaka, Masaru Hori, Hans Robert Metelmann

9. Plasmaanwendung in der Herzchirurgie

Zusammenfassung

Maßnahmen und Anwendungen, welche das Risiko für Wundinfektionen bei chirurgischen Eingriffen reduzieren können bzw. welche bei deren Auftreten zu einer schnellen und unkomplizierten Abheilung führen, kommt auch in der Herz- und Gefäßchirurgie eine wesentliche Bedeutung zu. Erste Anwendungen mit dem kINPen^® MED in unserer Klinik zeigen ermutigende Erfolge. Insbesondere die desinfizierende Wirkung bei intertriginösen Wundheilungsstörungen vor chirurgischen Eingriffen und die offensichtliche Beschleunigung von Wundgranulation und Epithelialisierung bei oberflächlichen Hautmazerationen bzw. an Fremdkörper-Haut-Kontaktstellen werden in unseren Beispielen deutlich. Inwieweit protektive Effekte durch intraoperative bzw. direkt postoperative Anwendung erzielt werden können, bleibt noch zu erforschen. Erste Untersuchungen zur Anwendersicherheit zeigen für die Benutzung des kINPen^® MED keine Gefährdung von Anwender und Patient bezüglich der bei Nutzung auftretenden Ozonkonzentrationen.

Lutz Hilker, Thomas von Woedtke, Rüdiger Titze, Klaus Dieter Weltmann, Wolfgang Motz, Hans Georg Wollert

10. Plasmaanwendungen in der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde

Zusammenfassung

Plasma kann zum Abtrag von dentalen Plaquebiofilmen und der Desinfektion von Oberflächen bei physiologischen Temperaturen genutzt werden. Zudem kann über die reaktiven Prozesse an der Implantatoberfläche die Oberflächenenergie zugunsten einer gesteigerten Hydrophilie verändert werden. Dieser Prozess unterstützt die Adhäsion von Bindegewebs- und Knochenzellen am Implantat und damit auch möglicherweise auch die Wundheilungsprozesse. Die beschriebenen Effekte zum Abtrag organischen Materials und zur Desinfektion können zur häuslichen Aufbereitung dentaler Prothesen genutzt werden, um das Risiko einer prothesenassoziierten Stomatitis zu verringern. Plasma besitzt auch eine gute Spaltgängigkeit und kann damit auch an schwer erreichbaren Stellen seine antimikrobielle Wirkung entfalten. Diese Eigenschaft eröffnet für kaltes Plasma eine weitere Therapieanwendung im Bereich der Wurzelkanalbehandlung.

Lukasz Jablonowski, Rutger Matthes, Kathrin Duske, Thomas Kocher

11. Aktueller und perspektivischer Einsatz kalter Plasmen aus hygienischer Indikation

Zusammenfassung

Kalte Plasmen zeigen eine hohe Wirksamkeit gegen Mikroorganismen und Viren sowie gegen bakterielle und fungielle Biofilme bei gleichzeitiger Verträglichkeit für die Körperoberfläche sowie für unbelebte Materialien. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit der gezielten Modifikation der Eigenschaften von Mikroorganismen. Polymere und metallische Oberflächen werden durch Plasmabehandlung in ihrer Hydrophobizität verändert; zugleich können Beschichtungen aufgebracht werden. Durch inflammatorische Reize, Förderung der Angiogenese und der Proliferation von Fibroblasten, Keratinozyten und Osteoblasten werden Heilungsprozesse in Gang gesetzt.

Folgende Hygieneanwendungen sind etabliert bzw. zeichnen sich als aussichtsreich ab: Sterilisation, Dekontamination von Medizinprodukten, Lebensmitteln, Verpackungsmaterialien, Boden, Abwasser und Raumluft. Perspektivische Anwendungen beinhalten die Leistungsoptimierung biotechnologisch eingesetzter Mikroorganismen, die Verbesserung der Biokompatibilität und -funktionalität von Implantatoberflächen und die Impfstoffherstellung. Auf der Körperoberfläche steht die Wundbehandlung im Fokus. Präoperative Hautantiseptik, Antiseptik in der Mundhöhle und die Inaktivierung von Parasiten sind mögliche zukünftige Einsatzbereiche.

Axel Kramer, Rutger Matthes, Sander Bekeschus, Claudia Bender, Matthias Napp, Olaf Lademann, Jürgen Lademann, Klaus Dieter Weltmann

Anwendungshorizont

Frontmatter

12. Perspektiven für Prävention und Therapie der Zahnkaries

Zusammenfassung

Für den Einsatz kalter atmosphärischer Plasmen im Rahmen von Kariesprophylaxe und -therapie sind nach wie vor grundlegende Fragen zurzeit Gegenstand intensiver Forschung. Aus heutiger Sicht scheint die Plasmamedizin auf dem Gebiet der Kariologie Potenzial als adjunktive Maßnahme für die Desinfektion des Dentins und für die Verbesserung der Zahn-Kompositfüllung-Interaktionszone zu besitzen. Ein Einsatz als alleinige Therapieoption ist derzeit nicht absehbar.

Stefan Rupf, Thomas Arnold, Antje Lehmann, Axel Schindler

13. Anwendungsmöglichkeiten in der Kieferorthopädie

Zusammenfassung

Die Kieferorthopädie befasst sich als Teilgebiet der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde mit der Prävention, Diagnose und Behandlung von Anomalien und Fehlfunktionen im dentofazialen und stomatognathen System. „Plasma-Kieferorthopädie“ ist ein Anwendungsbereich der Plasmamedizin für den derzeit kaum konkrete Forschungsergebnisse vorhanden sind. Allerdings lässt sich das große Potential, das für cold atmospheric pressure plasma (CAP) bereits in anderen zahnmedizinischen Disziplinen bewiesen werden konnte, auch auf Aspekte der Kieferorthopädie übertragen. Anwendungsmöglichkeiten von CAP in der Kieferorthopädie lassen sich momentan vor allem von drei Eigenschaften des CAP ableiten: Antimikrobielle Wirksamkeit, Oberflächenbearbeitung, Wundheilung.

Philine Metelmann, Henry Ong, Karl Friedrich Krey

14. Stimulation der Penetration topisch applizierter Substanzen durch Wechselwirkung von körperwarmen Plasmen mit der Haut

Zusammenfassung

Die Verabreichung von Medikamenten in die lebende Epidermis der Haut ist weit verbreitet in der Dermatologie. Leider erreichen tatsächlich jedoch nur geringe Mengen dieser Medikamente die lebende Epidermis. Daher ist die Entwicklung und Anwendung neuer so genannter Drug-Delivery-Methoden von sehr großer Bedeutung. Während die Plasmabehandlung die Hautbarriere stört, regeneriert sich die Haut sofort bei Abbruch der Plasmabehandlung. Daher müssen die Medikamente vor der Plasmabehandlung auf die Hautoberfläche aufgebracht werden, die das Risiko einer plasmachemischen Reaktion beeinflussen. Hierfür werden die Wirkstoffe in so genannte Nanocontainer eingekapselt, die gegen die Plasmabehandlung resistent sind. Sobald die Nanocontainer in das lebensfähige Gewebe eingedrungen sind, erfolgt deren Wirkstofffreigabe.

Jürgen Lademann, Axel Kramer, Olaf Lademann, Klaus Dieter Weltmann

15. Ästhetische Plasmamedizin

Zusammenfassung

Die Begrifflichkeit Ästhetische Plasmamedizin beschreibt zurzeit mehr ein wissenschaftliches Entwicklungsprogramm als einen breiten klinischen Anwendungsbereich mit vielen eigenständigen Indikationen. Kaltes physikalisches Plasma kommt hier im Zulassungsbereich der Plasmamedizingeräte heute im Wesentlichen für 2 Indikationen infrage: Infektionsgefährdete großflächige Hautläsionen, z. B. nach Laser-Skin-Resurfacing, und infizierte Wunden, z. B. nach Abstoßungsreaktionen von injizierten Fillern. Ästhetische Plasmamedizin steht damit im Zusammenhang mit der Ästhetischen Chirurgie als adjuvante Behandlung zur Verfügung.

Hans Robert Metelmann, Roya Kahlili, Fred Podmelle

16. Immunologie

Zusammenfassung

Das junge Forschungsfeld der Plasmamedizin widmet sich der Anwendung kalter Plasmen in Biologie und Medizin. Hierbei liegt der Fokus auf der Beeinflussung der Zellfunktionen mithilfe angeregter Gase – den kalten Plasmen. Im Vordergrund stehen dabei v. a. die in diesen Gasen gebildeten reaktiven Spezies des Sauerstoffs und Stickstoffs. Diese reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) bzw. Stickstoffspezies (RNS) werden zwar im Plasma durch Gasanregung erzeugt, stellen aber im biologischen Sinn keine unbekannten Spezies dar. Speziell Zellen des Immunsystems bilden zur Abwehr von Mikroorganismen selbst große Mengen dieser Radikale. Hauptquellen für reaktive Sauerstoffspezies sind dabei die Enzyme NADPH Oxidase (NOX), Superoxid-Dismutase (SOD) sowie die Myeloperoxidase (MPO), welche in der Lage sind, ausgehend vom Sauerstoff O2 und NADPH, die ROS O2-, H2O2 und ClO- zu bilden. Basierend auf diesen Parallelen soll die unterstützende Wirkung kalter Plasmen in der Wundheilung dargestellt werden.

Kai Masur

Praktische Hinweise

Frontmatter

17. Qualitätsmanagement durch postgraduale Weiterbildung

Zusammenfassung

Ein ergebnisorientiertes Qualitätsmanagement in der Ästhetischen Medizin ist schwierig, denn dafür notwendige randomisierte kontrollierte Studien (RCT) lassen sich in der Ästhetischen Medizin nur selten durchführen angesichts der Subjektivität der Behandlungsergebnisse und der Vorbehalte der Patienten gegen ihre Randomisierung. Das Qualitätsmanagement orientiert sich daher eher am Prozess der Behandlung, und deshalb ist ein gutes Weiterbildungsprogramm die beste Grundlage zur Sicherung der Qualitätsstandards in der Plasmamedizin genauso wie in der Lasermedizin. Die komplexen Behandlungsaufgaben und ärztliche Verantwortung erfordern eine interdisziplinäre Weiterbildung mit Integration von Klinik und Forschung, auch zur Teilhabe an der Weiterentwicklung des Fachgebiets und als regelmäßige Aktualisierung von Kenntnissen und Fertigkeiten. Das plasmamedizinisch erweiterte Diploma in Aesthetic Laser Medicine (D.A.L.M.), ein vom Wissenschaftsministerium Mecklenburg-Vorpommern 1999 anerkannter Abschlussgrad der Universität Greifswald, weist ein erfolgreich absolviertes ärztliches Vertiefungsstudium aus und eine besondere Kompetenz für Qualitätsstandards.

Stefan Hammes, Hans Robert Metelmann, Ulrich Westermann

18. Abrechnungsaspekte

Zusammenfassung

Die Abrechnung von Plasmaleistungen ist sowohl im EBM als auch in der GOÄ/GOZ nur unzureichend geregelt. Trotzdem gibt es in der GOÄ/GOZ einige Ziffern, die – geschickt angewendet – die meisten Plasmabehandlungen abbilden können. Im Folgenden werden, nach EBM/GOÄ/GOZ getrennt, Abrechnungskonzepte vorgestellt, die in der Praxis zur Anwendung kommen können.

Stefan Hammes, Hans Robert Metelmann

19. Plasmamedizingeräte auf dem deutschen Markt

Zusammenfassung

Im Juni 2013 haben die ersten beiden Plasmaquellen von den Aufsichtsbehörden in Deutschland eine Zulassung als Medizingeräte erhalten, begründet auf eigene wissenschaftliche Arbeiten ihrer Hersteller in der Grundlagenforschung und bei der Entwicklung zur klinischen Anwendungsreife. Den Unternehmen wird Gelegenheit gegeben, diese Geräte selbst vorzustellen. Im Mittelpunkt stehen praktische Fragen des Gerätebetriebs, wie sie eine Rolle spielen im Versorgungsalltag der Plasmamedizin.

Renate Schönebeck, Dirk Wandke