Jüngste Fortschritte in der LED-Technologie zur Hautverjüngung zielen darauf ab, die Lichtdurchdringung zu erhöhen, um tiefere Hautschichten zu erreichen und so bessere Ergebnisse bei der Umkehrung des Alterungsprozesses zu erzielen. Die überlegene Durchdringungsfähigkeit der gepulsten Photobiomodulation bietet eine klare Methode, um diesen Vorteil zu erreichen, und ist das Hauptangebot der in Großbritannien ansässigen LED-Beauty-Marke Maysama, aber nicht der einzige Ansatz. Andere LED-Beauty-Marken verfolgen einen anderen Weg, indem sie eine tiefere Wellenlänge des nahen Infrarotlichts bei 1072 nm einführen oder LEDs ganz durch Laserdioden ersetzen. Werfen wir einen genaueren Blick auf gepulste LEDs, Laserdioden und die 1072-nm-Wellenlänge, um zu bestimmen, welcher Ansatz möglicherweise den besten Vorteil für Hautverjüngungsergebnisse bietet.
GEPULSTE LED-Lichttherapie
Wie der Name schon sagt, bedeutet gepulstes LED, dass die Lichtquelle schnell ein- und ausgeschaltet wird, sodass das Licht pulsiert. Je nach Pulsfrequenz kann dies mit bloßem Auge sichtbar oder unsichtbar sein. Ein Pulsieren bei relativ niedriger Frequenz von etwa 1 bis 50 Hz ist in der Regel sichtbar, während ein Pulsieren bei höherer Frequenz von 100 Hz oder mehr für das menschliche Auge meist unsichtbar ist. Viele Pulsfrequenzen von 1 bis 1400 Hz oder höher wurden untersucht, mit durchweg positiven Ergebnissen.
Warum bietet die gepulste Lichttherapie eine überlegene Gewebedurchdringung?
Die Antwort liegt im Lichtabgabesystem. Die Abgabe von Licht im gepulsten Format ermöglicht eine Abkühlung der Haut zwischen den Lichtimpulsen. Das bedeutet, dass Licht sicher mit höherer Intensität abgegeben werden kann, ohne das Risiko von Gewebeschäden oder Überhitzung. Die PRANA LED-Lichttherapie-Maske von Maysama hat eine Bestrahlungsstärke von 45mw/cm2 – höher als die meisten LED-Masken auf dem Markt. Die Abgabe von Licht mit höherer Intensität in kurzen Impulsen kann die biologischen Effekte in tieferen Gewebeschichten verstärken, während die „Aus“-Phasen der Haut erlauben, sich zwischen den Pulsen abzukühlen und zu „erholen“, wodurch die insgesamt abgegebene Lichtenergie sicher innerhalb eines optimalen Dosierungsfensters bleibt.
Einige Forschungsstudien zum gepulsten Licht sprechen von höherer Spitzenleistung und weisen auf positive Auswirkungen für die Lichtdurchdringung hin. Die Spitzenleistung ist ein Maß für die Lichtintensität während der Pulsdauer. Lassen Sie uns das Konzept der höheren Spitzenleistung ohne Erhöhung der Gesamtdosis im Kontext der gepulsten Photobiomodulation (PBM)-Therapie näher erläutern.
Höhere Spitzenleistung:
Während der kurzen „Ein“-Phasen kann die Intensität oder Leistung des Lichts im Vergleich zu einem kontinuierlichen Strahl mit derselben durchschnittlichen Leistung erheblich höher sein. Im Wesentlichen bezieht sich die Spitzenleistung auf die maximale Leistung, die während jedes Pulses abgegeben wird. Das bedeutet, dass bei kurzen Impulsen das abgegebene Licht viel intensiver ist.
Ohne die Gesamtdosis der Energie zu erhöhen:
Bei der Verwendung von gepulster PBM wird die gesamte über die Zeit abgegebene Energie durch den Duty Cycle gesteuert, also den Anteil der Zeit, in der das Licht eingeschaltet ist. Wenn das Licht beispielsweise 50 % der Zeit an ist, haben wir einen Duty Cycle von 50 %. Trotz der doppelten Spitzenleistung während der „An“-Phase bleibt bei einem Duty Cycle von 50 % die insgesamt über einen vollständigen Zyklus (An- + Aus-Zeit) abgegebene Energiemenge gleich wie bei einer kontinuierlichen Behandlung.
Stellen Sie sich zum Beispiel ein 100 mW Licht vor, das gepulst wird, um während jedes „An“-Impulses eine Spitzenleistung von 200 mW zu erreichen, aber nur halb so lange eingeschaltet ist. Die durchschnittliche Energiedosis beträgt dennoch 100 mW, da das Licht in der anderen Hälfte des Zyklus ausgeschaltet ist.
Therapeutische Bedeutung:
Dieser Ansatz ermöglicht es der gepulsten Photobiomodulation, tiefer einzudringen und Zellen effektiver zu stimulieren aufgrund der höheren Spitzenintensitäten, während Überhitzung oder Überbelichtung vermieden werden, die auftreten können, wenn dieselbe hohe Leistung kontinuierlich abgegeben würde. Im Wesentlichen erlaubt das Pulsieren, dass das Licht in kurzen Impulsen „aggressiver“ ist, aber den Zellen zwischen den Pulsen eine Pause zum Ausruhen gibt, was biologische Vorteile bietet.
Diese Kombination aus höhere Spitzenleistung während der Pulse und eine kontrollierte Gesamtdosis oft führt zu einer effektiveren biologischen Stimulation, was gepulste PBM für bestimmte therapeutische Anwendungen wie die Reduzierung von Entzündungen, die Stimulierung des Zellwachstums und die Verbesserung der Neuroprotektion bevorzugt macht.
Zur Unterstützung der verbesserten Eindringfähigkeit von gepulstem LED zeigte Salehpour, dass gepulstes LED bei 660 und 850 nm das Gehirngewebe beeinflusst, um die kognitive Funktion zu verbessern. Wenn gepulstes LED bei 660 und 850 nm das Gehirngewebe erreichen kann, stellen Sie sich die verbesserte Wirkung für tiefere Hautschichten vor! Und zur Unterstützung der positiven Wirkung von gepulstem LED für die Hautverjüngung zeigt eine multizentrische Studie in China mit mehr als 100 Teilnehmern, die eine Kombinationstherapie aus IPL und gepulstem NIR untersucht, dass die Kombinationstherapie überlegene Ergebnisse bei der Hautverjüngung liefert.
Noch überzeugender ist eine umfassende Übersicht von Hashmi aus dem Jahr 2010, die die Rolle der gepulsten Photobiomodulation bei der Maximierung der therapeutischen Vorteile hervorhebt. Gepulste Behandlungen zeigten durchweg verbesserte Effekte bei der Förderung der Zellproliferation und der Reduzierung von Entzündungen im Vergleich zu CW-Behandlungen, wobei das Pulsieren zu einer erhöhten ATP-Produktion und reduziertem oxidativem Stress führt. In diesen Studien zeigte die gepulste Lichttherapie überlegene Effekte bei der Förderung der zellulären Reparatur, Neuroprotektion und funktionellen Erholung im Vergleich zu kontinuierlichen Wellenbehandlungen.
Der Vorteil von gepulstem Licht liegt in seiner Fähigkeit, Gewebeüberhitzung und zelluläre Überstimulation zu reduzieren und möglicherweise höhere Spitzenleistung zu bieten, ohne die Gesamtdosis der Energie zu erhöhen, was nicht nur eine tiefere Penetration, sondern auch eine effektivere Stimulation biologischer Prozesse wie der mitochondrialen ATP-Produktion ermöglicht.
Gepulste LEDs überwinden die Filterwirkung von Melanin
Zusammen mit dem verbesserten Eindringvermögen von gepulstem Licht kommt der Vorteil, die Filterwirkung von Melanin zu überwinden, was gepulste LEDs zur besseren Option für melaninreiche Haut macht. Die Wirkung von gepulsten LEDs wurde 2009 von Brondon ausführlich mit Melaninfiltern getestet. Brondons Tests zeigten, dass die Zellproliferation in der mit gepulstem Licht behandelten Gruppe erhöht war, was darauf hinweist, dass gepulstes Licht besser in melaninreiche Haut eindringen kann. Während Brondon eine Reihe von gepulsten Lichtfrequenzen zwischen 6 und 6000 Hz testete, zeigte seine Forschung, dass die Zellproliferation bei 100 Hz maximal war.
1072-nm-LED-Wellenlänge
Obwohl weniger gut untersucht als die nahinfraroten Wellenlängen 810, 830, 833 und 850 nm, gewinnt das tiefe Nahinfrarot bei 1072 nm an Interesse. Diese längere Wellenlänge bringt eine erhöhte Eindringfähigkeit mit sich, was es vorteilhaft macht, tiefere Gewebe wie Muskel- und Bindegewebe mit minimaler Beeinträchtigung durch oberflächliche Chromophore wie Melanin oder Hämoglobin anzusprechen.
Vorläufige Studien deuten darauf hin, dass 1072 nm starke entzündungshemmende Wirkungen haben könnte, was es ideal macht, um Entzündungen in tieferen Geweben und Gelenken zu reduzieren, und möglicherweise auch für Anti-Aging-Anwendungen von Vorteil sein kann, indem die Kollagenproduktion in tieferen Hautschichten angeregt wird. Wie gepulste LEDs bedeutet die längere Wellenlänge von 1072 nm, dass weniger Melanin absorbiert wird, was das Risiko von Oberflächenüberhitzung oder Überhitzung der Haut verringert. Diese Eigenschaft macht es besonders geeignet für Personen mit dunkleren Hauttönen oder für Anwendungen, die tiefere Gewebeeffekte ohne thermische Schäden erfordern.
Laserdioden
Werfen wir einen Blick auf Laserdioden als Alternative zu LEDs.
Laserdioden sind im Wesentlichen eine „höhere“ Qualität von Leuchtmittel als LEDs, was sich in der Regel im Preis des Schönheitsgeräts widerspiegelt. Laserdioden liefern eine kohärente und gebündelte Lichtquelle, was bedeutet, dass Lichtwellen phasengleich und in einem stark kollimierten Strahl verlaufen, was eine genauere und sehr präzise Wellenlänge ermöglicht. Die Genauigkeit des Strahls reduziert die Lichtstreuung und hilft, die Lichtdurchdringung zu verbessern. Dies macht Laserdioden besser geeignet für Behandlungen, die Muskelgewebe und tiefe subkutane Schichten ansprechen, um tiefe Muskelschmerzen, Gelenkentzündungen und tiefere Gewebeheilung zu behandeln.
Im Gegensatz dazu liefern LEDs nicht-kohärentes Licht mit einem divergenten Strahl, was bedeutet, dass sich das Licht beim Verlassen der Quelle ausbreitet. LEDs sind wirksam, um die Epidermis, Dermis und oberflächliches subkutanes Fett zu erreichen, was sie ideal für Hauterkrankungen und Anwendungen im oberflächlichen Gewebe macht. Dies kann eine gleichmäßigere Lichtverteilung an der Hautoberfläche bieten.
Im Vergleich zu LED liefern Laserdioden aufgrund des kohärenten Lichtstrahls jedoch eine weniger gleichmäßige Lichtverteilung an der Hautoberfläche, weshalb sie potenziell weniger effektiv bei der Behandlung von oberflächlichen Hautproblemen wie Aufhellung bei helleren Hauttypen oder Aknebehandlung sein können.
Da der Preis von Laserdioden deutlich höher ist als der von LEDs, sind Laserlicht-Therapie-Masken tendenziell teurer als herkömmliche LED-Lichttherapie-Masken. Für manche mag dies gerechtfertigt sein, für diejenigen, die sich nicht um tiefsitzende Falten sorgen, ist es jedoch fraglich, ob sich die zusätzlichen Ausgaben lohnen. Laserdioden haben typischerweise eine höhere Leistungsdichte im Vergleich zu LEDs mit derselben Wellenlänge, was ihnen ermöglicht, mehr Lichtenergie in tiefere Gewebeschichten zu liefern. Aufgrund des kohärenten Lichtstrahls verteilen Laserdioden das Licht an der Hautoberfläche jedoch weniger gleichmäßig, weshalb sie potenziell weniger effektiv bei der Behandlung von oberflächlichen Hautproblemen wie Aufhellung bei helleren Hauttypen oder Aknebehandlung sein können. Für diejenigen, die sich um oberflächliche Hautprobleme wie Akne und Aufhellung (Fitzpatrick I-III) sorgen, kann LED einen Vorteil bieten, da sie eine gleichmäßigere Lichtverteilung an der Hautoberfläche gewährleisten.
Was ist besser, gepulste LED, 1072nm oder Laserdiode?
Während es keine direkten Studien die gepulste LED mit Laserdiode oder der 1072nm Wellenlänge vergleichen, könnte gepulste LED effektiv die längere Wellenlänge des nahen Infrarots bei 1072nm und die nicht gepulste Laserdiode übertreffen.
Während sowohl Laserdiode als auch 1072nm interessante technologische Fortschritte sind, bieten sie im Vergleich zu gepulster LED nur einen Bruchteil der Vorteile.
Sowohl Laserdiode als auch 1072nm nähern sich der LED-Therapie aus der Perspektive der Lichtdurchdringung, aber dies ist nur ein Aspekt, der die biologische Reaktion und das gesamte therapeutische Ergebnis beeinflusst! Im Gegensatz zu Laserdiode und 1072nm Wellenlänge sind die Vorteile von gepulster LED nicht auf eine Verbesserung der Lichtdurchdringung beschränkt. In diesem Blog besprechen wir fünf Hauptvorteile von gepulster LED.
Vorteile von gepulster LED
- Pulsieren erreicht eine höhere Spitzenleistung, was zu tieferer Lichtdurchdringung, verbesserter biologischer Stimulation und besserer therapeutischer Wirkung führt.
- Pulsieren ermöglicht die Abkühlung der Haut zwischen den Pulsen – besonders nützlich bei dunkleren Hauttypen, um eine Aktivierung der Melanozyten zu verhindern
- Pulsieren ermöglicht Ruhephasen für Zellen zwischen den Pulsen, wodurch die Zellen mehrfach stimuliert werden können und eine bessere biologische Reaktion erzielt wird.
- Gepulste PBM verringert die Überproduktion von ROS und hält den Lichstimulus im „Goldlöckchen“-Bereich für optimale Biostimulation
Für die Hautverjüngung bedeutet dies
- Hochregulierung der ATP-Produktion
- beschleunigte Zellproliferation
- und erhöht die Kollagensynthese
- reduziert oxidativen Stress
- Pulsieren zwingt die Zellen zur Aufnahme von Mikronährstoffen durch transmembrane Konvektion – was die Bioverfügbarkeit Ihrer Hautpflegewirkstoffe erhöht
Schauen wir uns nun jeden dieser Punkte einzeln an.
Abkühlung der Haut zwischen den Pulsen
Wir haben in unserem Blog ausführlich über die Vorteile der gepulsten LED-Therapie zur Behandlung von Melasma und Hyperpigmentierung gesprochen; https://maysama.com/blogs/news/using-led-therapy-for-treating-melasma
Es ist bekannt, dass Hauttypen Fitzpatrick IV-VI aufgrund einer hohen Konzentration von Eumelanin in der Epidermis anfälliger für postinflammatorische Hyperpigmentierung sind. Viele dunkelhäutige Personen haben LED-Therapie zu Recht gemieden, da sie bei falscher Anwendung Melasma verschlimmern kann. Daten zeigen, dass die Exposition gegenüber kontinuierlicher LED-Lichttherapie mit rotem Licht (630 bis 660nm) Melanozyten potenziell überstimulieren und Melasma oder Hyperpigmentierung auslösen kann.
Hier kann der Einsatz von Pulse LED einen Vorteil bieten. Nicht nur verbessert die bessere Lichtdurchdringung die Fähigkeit, Lichtenergie an der melaninreichen Oberfläche vorbeizuleiten, indem mehr Lichtenergie in tiefere Hautschichten gelangt, sondern die Ein-/Ausschaltfunktion des Pulses ermöglicht auch eine Abkühlung der Haut zwischen den Pulsen, was das Risiko einer Oberflächenüberhitzung und einer Überstimulation der Melanozyten weiter verringert. Besonders niedrigere Frequenzen gepulster LED (unter 50Hz) bieten längere Abkühlphasen, wodurch das Risiko von Überhitzung und Melaninüberproduktion reduziert wird.
Zellen brauchen Ruhephasen
Wie von Hashmi diskutiert, liegt die Logik zugunsten von gepulstem Licht darin, dass Zellen Ruhephasen benötigen, ohne die sie nicht weiter stimuliert werden können.
Zelluläre Stressanpassung wird oft als Vorteil von gepulstem Licht genannt, da sie den Zellen hilft, Energie effizienter zu nutzen, insbesondere bei Behandlungen, die eine längere Anwendung erfordern.
Ein Wirkmechanismus der gepulsten Lichttherapie auf zellulärer Ebene ist die Photodissoziation von Stickstoffmonoxid [NO] vom Cytochrom-c-Oxidase [CCO], dem vierten Enzym der Elektronentransportkette. Stickstoffmonoxid hemmt die Wirkung von CCO, was die ATP-Produktion durch mitochondriale Atmung verlangsamt. Die LED-Therapie setzt hemmendes NO frei, das dann den Elektronentransport und die ATP-Produktion steigern kann.
Wenn dieser Prozess abläuft, ist es wahrscheinlich, dass sich das NO auch bei kontinuierlichem Licht wieder an dieselbe Stelle bindet. Wenn das Licht jedoch gepulst ist, mehrere Photodissoziationsereignisse auftreten, während im Dauerwellenmodus die Anzahl der Dissoziationen viel geringer sein kann. Dies wird als Beitrag zur besseren Leistung der gepulsten Lichttherapie angesehen.
Hält den Reiz im „Goldlöckchen“-Bereich
Etwas, das in den letzten Jahren in wissenschaftlichen Arbeiten häufiger diskutiert wird, ist das Konzept, dass alle therapeutischen und zellulären Reaktionen in drei Kategorien fallen. An den beiden Extremen gibt es eine Situation, in der der Reiz entweder zu niedrig oder zu hoch ist, um eine therapeutische Reaktion auszulösen. Zwischen diesen beiden Extremen liegt der Goldlöckchen-Bereich, in dem der Reiz „genau richtig“ ist, um eine Reaktion hervorzurufen.
Es ist nicht nur die höhere Spitzenleistung, die zu den verbesserten Behandlungsergebnissen beiträgt, die wir bei der gepulsten Lichttherapie sehen. Im Gegensatz zur Dauerwellen-LED- oder Lasertherapie hilft die gepulste Lichttherapie, die Behandlung im Goldlöckchen-Bereich zu halten!!!
Um zu verstehen, warum das so ist, muss man verstehen, was auf zellulärer Ebene mit freien Radikalen passiert.
Freie Radikale oder Reaktive Sauerstoffspezies [ROS] wirken als Signalmoleküle, die die Biostimulation anstoßen und sind ein wesentlicher Bestandteil der Wirkungsweise der LED-Therapie. Eine längere Exposition gegenüber LED-Therapie mit mittlerer oder hoher Intensität, wenn sie im Dauerbetrieb verwendet wird, kann jedoch zu einer Überproduktion von ROS führen, was die Zellproliferation und Proteinsynthese verlangsamen oder sogar hemmen kann – genau die Prozesse, auf die wir zur Steigerung der Kollagensynthese angewiesen sind. Der Grund, warum ROS die Biostimulation verlangsamen, liegt darin, dass sie das Wasser in der mitochondrialen Membran und zwischen den Zellen zähflüssiger machen, wie Sirup. In der mitochondrialen Membran wirkt sich dies auf das letzte Enzym der Atmungskette – die ATP-Synthase – aus, das ATP herstellt. Es ist wie ein winziger Motor. Und wenn das Wasser sirupartig wird, kann sich der ATP-Nanomotor nicht mehr so schnell drehen, die ATP-Produktion verlangsamt sich.
Die unterbrochene Natur des gepulsten LED-Lichts hilft, die Ansammlung freier Radikale zu verringern. Wenn das Licht an ist, produzieren die Mitochondrien ATP + ROS. Wenn das Licht AUS ist, verbraucht die Zelle ihre ATP-Reserven und die ROS zerfallen.
Pulsierte PBM stellt sicher, dass der Reiz niemals die Goldlöckchen-Zone überschreitet. Dies führt zu einer Hochregulierung von ATP und beschleunigt die Zellproliferation, was zu einer erhöhten Kollagenproduktion führt und die Ergebnisse für die Hautverjüngung optimiert.
Verbesserte Aufnahme von Mikronährstoffen / Erhöhte Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen
Zellen, die atmen!
Das Forschungsteam von Sommer fand heraus, dass rotes Licht bei 670 nm, das abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird, die nanoscopischen interfacialen Wasserschichten, die natürlich in lebenden Zellen vorhanden sind, ausdehnen und zusammenziehen kann. Wenn das Licht eingeschaltet wird, dehnt sich das Wasser innerhalb der Zelle aus jenseits der Lipiddoppelschicht, die die Zellbarriere bildet. Wenn das Licht dann ausgeschaltet wird, zieht sich das Wasser fast sofort wieder in die Zelle zurück. Dieser Prozess zwingt die Zellen dazu, Moleküle aus ihrer unmittelbaren Umgebung „einzusaugen“ oder „einzuatmen“, was auch anti-krebsartige Verbindungen einschließen könnte. Eines der Anti-Krebs-Medikamente, das das Team von Sommer verwendet, ist ECGC aus grünem Tee. Dementsprechend schlug Sommer vor, dass Maysama pulsed LED verwenden sollte, um die Aufnahme unserer Hautpflege-Wirkstoffe zu erhöhen. Diese Ausdehnung und Kontraktion wird darauf zurückgeführt, dass 670-nm-Licht mit interfacialem Wasser interagiert; derselbe Effekt ist bei gewöhnlichem „Bulk“-Wasser nicht zu beobachten. „Das ‚Ein- und Ausatmen‘ der Wassermoleküle kann Mikronährstoffe schneller und in größeren Mengen in die Zelle ziehen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei einem direkten Vergleich von LED- und Laserdioden-Masken, selbst im Impulsbetrieb, eine Laserdioden-Maske mit denselben Wellenlängen
- Pulsierte LEDs verbessern die Eindringtiefe des Lichts erheblich und reduzieren Energieverluste durch Streuung.
- Pulsierte LEDs decken diffus eine größere Fläche ab, was für Gesichtsmasken vorteilhaft sein kann, insbesondere wenn die Behandlung von Hautoberflächenproblemen wie Hautaufhellung oder Akne im Vordergrund steht.
- Laserdioden bieten hohe Präzision durch ihren kohärenten und kollimierten Strahl, der eine gezielte Anwendung auf sehr spezifische Bereiche ermöglicht. Für tiefe Muskel- oder Gelenkbehandlungen (wo höhere Energie notwendig ist) kann eine Laserdioden-Maske aufgrund ihrer Fähigkeit, konzentrierte, kohärente Energie zu liefern, weiterhin überlegen sein.
- Impulsbetrieb verbessert die mitochondriale Aktivierung und macht die pulsierte LED-Maske potenziell vergleichbar mit Laserdioden-Masken zur Behandlung von oberflächlichen bis mittleren Dermis-Bedingungen, wie Kollagensynthese und Anti-Aging.
- Pulsierte LEDs bieten einen erheblichen Preisvorteil gegenüber kontinuierlichen Wellen-Laserdioden, was sie zu einer sehr attraktiven Option für Lichttherapie-Masken zur Hautverjüngung im Vergleich zu Laserdioden macht.
Was die Lichtdurchdringung betrifft, so verringert die Einführung von gepulstem Licht in einer LED-Maske den Leistungsunterschied zwischen LED- und Laserdiode-Technologien erheblich. Gepulste LEDs reduzieren die Lichtstreuung und die Wärmeansammlung im Gewebe, sodass mehr Energie die Zieltiefe erreicht, ohne oberflächlich absorbiert oder verloren zu gehen. Dies führt zu einer verbesserten Stimulation des Zielgewebes, ähnlich wie bei der Laserdiode-Technologie.
Der Vergleich von gepulster LED mit Laserdiode oder den längeren Wellenlängen von 1072 nm ist jedoch ein wenig so, als würde man das Bein einer Person messen und versuchen, ihr Gewicht zu schätzen! Die verbesserte biologische Reaktion durch gepulste LED beruht nicht nur auf der Tiefe der Lichtdurchdringung.
Eine gepulste LED-Maske könnte aufgrund des verstärkten biologischen Effekts von gepulstem Licht eine Laserdiode-Maske in der Gesamtleistung übertreffen. Das Pulsieren erhöht nicht nur die Lichtdurchdringung, sondern beeinflusst auch die therapeutischen Ergebnisse, indem es die Funktion der Mitochondrien verbessert – die Organellen in der Zelle, die für die Produktion von Zellenergie verantwortlich sind. Durch die Kombination aus höherer Spitzenleistung und der Fähigkeit, die Mitochondrienatmungsrate zu beschleunigen, erzeugt gepulstes LED mehr Zellenergie und schnellere Zellregeneration als nicht gepulstes Licht. Die Ein-/Ausschaltwirkung des Pulses verstärkt die zelluläre Reaktion und ermöglicht den Zellen Ruhe- und Erholungsphasen zwischen den Pulsen. So können die Zellen mehrfach stimuliert werden, ohne die Schwelle zu überschreiten, bei der ein Reiz durch Überstimulation weniger wirksam wird. Darüber hinaus ermöglicht das Pulsieren den Zellen einzigartig, Mikronährstoffe aus ihrer Umgebung „einzuatmen“, was die Bioverfügbarkeit wichtiger Nährstoffe für Zellreparatur und Zellteilung erhöht und somit den therapeutischen Vorteil weiter verstärkt.
Gepulste LEDs sind eine Klasse für sich und können möglicherweise die Leistung von Lasern in Bezug auf die Tiefe der Lichtabgabe erreichen, während sie eine höhere biologische Wirksamkeit bieten.
Es gibt fünf Parameter, die für gepulste Lichtquellen angegeben werden können. Die Pulsbreite oder Dauer oder Einschaltzeit (PD) und das Pulsintervall oder die Ausschaltzeit (PI) werden in Sekunden gemessen. Die Pulswiederholrate oder Frequenz (F) wird in Hz gemessen. Das Tastverhältnis (DC) ist eine dimensionslose Bruchzahl oder %. Die Spitzenleistung und die durchschnittliche Leistung werden in Watt gemessen.
Pulsdauer, Pulswiederholrate und Tastverhältnis stehen in folgender einfacher Gleichung:
DC = F × PD
Spitzenleistung ist ein Maß für die Lichtintensität während der Pulsdauer und steht in Beziehung zur durchschnittlichen Leistung (gemessen in Watt) durch:
Durchschnittliche Leistung = Spitzenleistung × F × PD [90 x 100 x 0.2 = 1800?]
Abbildung 1 zeigt grafisch die Beziehung zwischen Spitzenleistung und Pulsdauer
Quelle – Hashimi - Effekt der Pulsung in der Low-Level-Lichttherapie
Pulswiederholraten (Frequenz) von 2 bis 8000Hz wurden als vorteilhaft befunden. Der untere Bereich bis 100Hz scheint jedoch einen Vorteil zu bieten.
Der Duty Cycle und die Frequenz des gepulsten Lichts sind wichtige Parameter, die darauf hindeuten, dass bestimmte Pulsprotokolle die Zellaktivität besser stimulieren oder die Heilung im Vergleich zur kontinuierlichen Exposition fördern.
Studien, die den penetrierenden Vorteil der gepulsten Photobiomodulation unterstützen;
Salehpour zeigte, dass gepulste LEDs bei 660 und 850nm Hirngewebe beeinflussen, um die kognitive Funktion zu verbessern. Wenn sie Hirngewebe erreichen können, können gepulste LEDs sicherlich auch tiefes Hautgewebe beeinflussen.
Gepulste Laserdiode wurde ebenfalls zur Behandlung von TBI eingesetzt. Obwohl in dieser Studie Laser verwendet wird, ist das Konzept der verbesserten biologischen Reaktion durch Pulsung relevant.
Miranda zeigte, dass gepulste PBM (Laser + LED) bei der Behandlung der Muskelleistung bessere physiologische Effekte erzielt.
Wenn gepulste LEDs Hirngewebe beeinflussen können, können sie sicherlich auch tiefe Falten erreichen und könnten potenziell die Penetrationseffekte von nicht gepulsten Laserdiode und 1072nm Wellenlänge übertreffen. Hier sind die zwei referenzierten Studien;
Salehpour et al., 2019 –
Die Forschung verglich die Wirkungen von gepulster und kontinuierlicher transkranieller PBM auf neurokognitive Funktionen. Die Ergebnisse zeigten, dass gepulste PBM größere Verbesserungen der kognitiven Funktionen und Neuroplastizität bewirkte, möglicherweise aufgrund einer und tieferer Gewebedurchdringung, die unter gepulsten Bedingungen im Vergleich zu CW-Licht stärker ausgeprägt waren. Diese Studie verwendet 660nm und 850nm bei 250mw/cm2 und liefert direkte Belege für die verbesserte Penetration und biologische Reaktion durch gepulstes Licht, wirksam bis tief ins Hirngewebe!!
Ando et al., 2011 - Die Studie verglich 810-nm Wellenlängen-Laserbestrahlung in gepulstem und kontinuierlichem Modus zur Behandlung von traumatischen Hirnverletzungen bei Mäusen. Die gepulste Laserbehandlung verbesserte signifikant die Verhaltensresultate und die Mitochondrienfunktion mehr als die Behandlung mit kontinuierlicher Welle, was auf eine verbesserte Neuroprotektion und Hirnerholung durch Pulsung hinweist.
Miranda et al., 2015 - "Phototherapie mit Kombination aus supergepulstem Laser und Leuchtdioden ist vorteilhaft zur Verbesserung der Muskelleistung" - Lasers in Medical Science
Diese Studie bewertete Verbesserungen der Muskelleistung bei Patienten, die mit einer Kombination aus supergepulstem Laser und LEDs behandelt wurden. Es wurde festgestellt, dass gepulste Phototherapie die Muskelkraft und Ausdauer signifikant verbesserte im Vergleich zur kontinuierlichen Behandlung. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die höhere Spitzenleistung des gepulsten Lichts, wenn auch für kürzere Intervalle, bessere physiologische Reaktionen im Muskelgewebe stimuliert.
Intensiv gepulstes Licht, gepulstes nahinfrarotes Licht und fraktionierte Laser-Kombinationstherapie zur Hautverjüngung bei asiatischen Probanden: eine prospektive multizentrische Studie in China.
Diese Studie verwendet eine Kombinationstherapie aus IPL und gepulstem NIR und zeigt, dass die Kombinationstherapie überlegene Ergebnisse bei der Hautverjüngung erzielt.
Hashmi et al., 2010. Effekt des Pulsierens in der Low-Level-Lichttherapie - PMC (nih.gov)
Brondon et al., 2009
Pulsieren beeinflusst die Ergebnisse der Photostrahlung in Zellkulturen - PubMed (nih.gov)
Die Wirkung von gepulstem LED-Licht mit Melaninfiltern wurde von Brondon untersucht. Die Zellproliferation war in der mit gepulstem Licht behandelten Gruppe erhöht, was darauf hinweist, dass gepulstes Licht besser in melaninreiche Haut eindringen kann. Insbesondere war die Zellproliferation bei 100 Hz maximal (Frequenzen von 6 bis 600 Hz wurden getestet).
Brondon führte eine Studie mit rotem Licht (670 nm) durch, um zu bestimmen, ob gepulstes Licht die Filterwirkung von Melanin mithilfe von Melaninfiltern überwinden kann. Die Zellproliferation war in der mit gepulstem Licht behandelten Gruppe erhöht, was darauf hinweist, dass gepulstes Licht besser in melaninreiche Haut eindringen kann. Insbesondere war die Zellproliferation bei 100 Hz maximal (Frequenzen von 6 bis 600 Hz wurden getestet).
- Effekt des Pulsierens in der Low-Level-Lichttherapie - PMC (nih.gov)
- Eine Studie aus dem Jahr 2017 von Brondon et al. mit dem Titel "Effekte des Pulsierens in der Low-Level-Lichttherapie" (veröffentlicht in Photomedicine and Laser Surgery) zeigte, dass gepulstes Licht bei gleichen Wellenlängen wirksamer die ATP-Produktion steigerte als kontinuierliches Licht.
