Erfahrungen mit Kaltplasma in der Behandlung des diabetischen Fußes

Einleitung

Der Diabetes mellitus ist eine Volkskrankheit mit globalen Ausmaßen. Nach Schätzungen sind es derzeit ca. 366 Millionen Erwachsene, die an einem Diabetes leiden ¹. Bis 2040 kann sich diese Zahl nach Hochrechnungen auf 642 Millionen erhöhen ². Die dramatische Zunahme der weltweiten Prävalenz von Diabetes hat auch zu einem Anstieg von diabetesassoziierten Komplikationen geführt ³. So haben Personen mit Diabetes mellitus ein 15- bis 25-prozentiges Risiko, während ihres Lebens ein diabetisches Fußgeschwür zu entwickeln, sowie eine 50- bis 70-prozentige Rezidivrate über die folgenden fünf Jahre ⁴⁵⁶ Diabetische Fußläsionen gehen mit einer hohen Morbidität und Mortalität einher und sind die häufigste Ursache für einen Krankenhausaufenthalt bei Diabetespatienten. Das Risiko für eine Amputation an den unteren Extremitäten ist bei Diabetespatienten 23-mal höher als bei Patienten ohne Diabetes ⁷. Das Risiko für eine Major-Amputation steigt um 85 %, wenn Fußulzerationen vorliegen ⁸ ⁹. Kommt es zu einer Amputation, besteht eine 50-prozentigeWahrscheinlichkeit, dass Patienten versterben oder dass das kontralaterale Glied innerhalb von fünf Jahren ebenfalls amputiert wird ¹⁰. Daher ist es immens wichtig, Ulzerationen bei Diabetespatienten frühzeitig zu erkennen und zu behandeln. Eine multidisziplinäre Behandlung von Fußulzerationen sowie eine enge Überwachung kann die Amputationsraten um 49 bis 85 % senken ¹¹¹².

Gestörte Wundheilung und Fußulcus

Neben der gestörten Wundheilung durch pathophysiologische Anomalien auf zellulärer Basis – z. B. führen insuffiziente Makrophagen in der Entfernung von toten Zellen zu einer verlängerten entzündlichen Antwort – sind die diabetische Neuropathie und die periphere arterielle Erkrankung (pAVK) die wichtigsten Faktoren, die die Entstehung von Fußulcera begünstigen ¹³¹⁴¹⁵¹⁶¹⁷¹⁸. Ebenso kann Diabetes zu einer Verhärtung der ligamentären Gelenkstrukturen führen. Durch die so begrenzte Gelenkbeweglichkeit steigt das Risiko von höheren lokalen Plantardrücken, was wiederum die Ausbildung von Fußulcera bei gleichzeitiger Missempfindung und Durchblutungsstörung begünstigt ¹⁹.

Ansätze der Ulcustherapie und bisherige Therapieoptionen

Die Fundamente einer Ulcustherapie sind zum einen die Förderung der Wundheilung, zum anderen eine antibakterielle Wirkung, da offene Wunden in der Regel mit Mikroorganismen besiedelt sind [18]. Die einfachste Option zur Förderung der Wundheilung ist die Entlastung der Ulcera, vor allem, wenn sie plantar gelegen sind [19]. Die topischen Anwendungen von Wundauflagen mit aufsaugenden, befeuchtenden oder antiseptischen Zusätzen sind häufig beschrieben und richten sich oft nach den Wundcharakteristika (Länge, Tiefe, Sekretion der Wunde) sowie den Erfahrungen des Behandelnden ²⁰²¹. Ein neuerer Ansatzpunkt, um die Wundheilung zu fördern, ist die Verwendung von mesenchymalen Stammzellen mit der Fähigkeit, PDGF, VEGF und EGF auszuschütten ²²²³²⁴. Zur Adressierung der Keimbesiedlung eignet sich eine adäquate Antibiotikatherapie. Typischerweise ist in den Wunden von Diabetespatienten oft eine Mischflora aus gramnegativen Bacilli und grampositiven Kokken zu finden ²⁵. Ausgedehnte Antibiotikatherapien erzeugen Resistenzen und sollten daher nur eingesetzt werden, sobald eine Infektion klinisch wird. Ein weiteres Problem der Keimbesiedlung an chronisch offenen Wunden (länger als 30 Tage) ist die Bildung von Biofilmen mit einer Wahrscheinlichkeit von 60 %, während diese bei akuten Wunden nur zu 6 % besteht ²⁶. Da das Vorhandensein eines Biofilms die Durchschlagkraft von Antibiotika erheblich mindert ²⁷, ist seine Entfernung von immenser Bedeutung. Hierfür eignen sich in erster Linie regelmäßige Débridements sowie die Verwendung von niedrigwelligen Ultraschallbehandlungen ²⁸. Einige Studien schlagen auch die hyperbare Oxygenierung als eine zusätzliche Ulcustherapie vor. Insgesamt ist die aktuelle Studienlage hierzu aber noch kontrovers ²⁹³⁰.

Kaltplasmatherapie

Die sterilisierende Wirkung von Plasma wird seit Jahren zur Aufbereitung von medizinischen Geräten und Implantaten genutzt. Jedoch wird hierfür Hochtemperaturplasma eingesetzt, was für eine Verwendung an menschlichem Gewebe ungeeignet ist ³¹. Neuere Medizinprodukte erlauben nun die Erzeugung von kaltem Plasma („cold atmospheric plasma“, CAP), das die gleiche sterilisierende Wirkung hat wie Hochtemperaturplasma. Ohne die enorme Wärmeproduktion kann CAP auch auf lebendem Gewebe, z. B. der menschlichen Haut, angewendet werden.

Ein Plasma, das als vierter Aggregatzustand neben den drei klassischen Formen (gasförmig, flüssig und fest) gilt, kann erzeugt werden, indem ein Gas starker Energiezufuhr ausgesetzt wird. Durch die Ionisierung des Gases infolge der Energiezufuhr kommt es zur Abtrennung von Ladungsträgern und zur Aufspaltung molekularer Verbindungen ³². Im Allgemeinen können zwei Arten von CAP unterschieden werden: direktes (di_CAP) und indirektes Plasma. In indirekten Systemen wird das Plasma zwischen zwei Elektroden erzeugt, und ein Trägergas leitet das Plasma auf die zu behandelnde Haut. In direkten Plasmasystemen wirkt die Haut selbst als Gegenelektrode ³³. Die Vorteile einer direkten Plasmabehandlung sind die höhere Plasmadichte sowie der in die oberen Schichten der Haut induzierte Hochfrequenzstrom. Das Potenzial des di_CAP, die Bakterienlast ohne relevante Nebenwirkungen zu verringern, wurde bereits in zahlreichen In-vivo und In-vitro-Studien gezeigt ³⁴³⁵. Die sterilisierende Wirkung beruht dabei auf der Schädigung der bakteriellen Membran ³⁶³⁷. Zudem führt eine Plasmabehandlung zur Senkung des pH-Wertesim Wundbereich, und sie kann die Proliferation von endothelialen Zellen über die Stimulation von angiogenen Wachstumsfaktoren fördern, was insgesamt mit einer beschleunigten Wundheilung einhergehen kann ³⁸³⁹.

PlasmaDerm®

Das in der Klinik der Verfasser verwendete Medizingerät ist das PlasmaDerm® Flex9060 (Cinogy GmbH, Duderstadt, Deutschland; Abb. 1). Es generiert ein schwach ionisiertes physikalisches Plasma durch die Anwendung von Wechselspannungsimpulsen mit Amplituden > 10 kV und einer Leistungsdichte von 120 mW/cm². Die Hochspannungselektrode ist abgedeckt durch ein Dielektrikum, das den Übergang der Gasentladung in einen heißen Bogen vermeidet. Die Haut selbst wirkt als Gegenelektrode. Eine berührungsfreie Plasma-Applikation mit konstantem Abstand zur Haut wird mittels eines speziell konstruierten und sterilen Abstandhalters (Elektrode) sichergestellt, der eine Fläche von 27 cm² abdeckt. Die physikalischen Parameter werden von der Steuereinheit bestimmt. Um jegliche Manipulation an den technischen Parametern zu vermeiden, wurde die Bedienung so einfach wie möglich gehalten. So gibt es nur eine On-Taste auf dem Gerät, und ein Timer auf dem Display gibt die maximale Behandlungsdauer von genau 2 × 45 s an.

Eigene Erfahrungen und Erkenntnisse aus der Literatur

In der Klinik der Verfasser wurden über einen Zeitraum von zwei Jahren insgesamt elf Patienten mit einer di_CAP- Therap versorgt. Alle Patienten hatten ein diabetisches Fußsyndrom und litten unter rezidivierenden plantaren Ulcera, die z. T. therapierefraktär waren. Sechs der elf Patienten wurden zur Ulcussanierung operiert. Die Bedienung des PlasmaDerm® Flex9060 wurde sowohl von Ärzten als auch von der Pflege durchgeführt und stets von allen Beteiligten als einfach beschrieben. Ebenso empfanden sämtliche Patienten die Behandlung als angenehm und komplett schmerzlos. Eine Wundheilung konnte bei allen untersuchten Patienten im Verlauf beobachtet werden. Die di_CAP-Therapie war allerdings nicht die einzige Ulcusbehandlung. Vielmehr wurde auch eine Komplexbehandlung aus Entlastung, chirurgischem Débridement, Antibiotikagabe und Wundverbänden je nach klinischer Symptomatik angewandt.

So erhielt ein 67-jähriger männlicher Patient nach operativer Versorgung mittels Fixateur externe neben einer Entlastung nur eine di_CAP-Therapie. Als Hauptdiagnose wurde eine sekundäre Fußfehlstellung in Pes-cavovarus-Position mit chronischem Ulcus am rechten Fußrand bei diabetischer Neuroosteoarthropathie festgehalten (Abb. 2); relevante Nebendiagnosen waren eine pAVK und diabetische Nephropathie. Als operative Therapie wurde eine Stellungskorrektur mit dem Hoffmannschen Fixateur externe durchgeführt (Abb. 3). Intraoperativ konnte eine bakterielle Besiedlung mit Escherichia coli, Enterococcus faecalis und Enterobacter cloacae nachgewiesen werden. Während des stationären Aufenthaltes wurde der Patient zweimal wöchentlich mit di_CAP behandelt. Nach seiner Entlassung erfolgte die Einbestellung zur di_CAP-Therapie nach der 4., 6. und 10. postoperativen Woche. Dabei wurde vor jeder Wundbehandlung ein Abstrich für eine mikrobiologische Untersuchung genommen. Im Verlauf kam es zu einer guten Wundheilung des anfänglich 3 × 5 cm messenden plantaren Ulcus, und in der 10. postoperativen Woche ließ sich eine fast vollkommene Wundheilung beobachten (Abb. 4). Ab der 1. postoperativen Woche war in den mikrobiologischen Abstrichen nur noch E. faecalis nachweisbar, und ab der 4. Woche konnte im Ulcus kein Keim mehr nachgewiesen werden. Aufgrund der geringen Patientenanzahl und der unregelmäßigen Wiedervorstellungen der Patienten konnte die Kohorte nicht suffizient im Verlauf beobachtet werden, um genügend Daten für eine prospektive Studie zu generieren. Die klinischen Erfahrungen der Verfasser decken sich jedoch mit Ergebnissen bisheriger Arbeiten zur di_CAP-Therapie.

Eine klinische Pilotstudie mit PlasmaDerm® wurde bereits durchgeführt ⁴⁰. Brehmer et al. konnten in ihrer prospektiven Studie zeigen, dass die di_CAP-Therapie in der Behandlung von venösen Unterschenkelulcera eine sichere Methode ist. Zudem wurden antibakterielle Effekte festgestellt. Die Autoren unterteilten randomisiert 14 Patienten mit chronischen (älter als zwölf Wochen) venösen Ulcera in zwei gleich große Kohorten, die jeweils dreimal wöchentlich einbestellt wurden. Die Kontrollgruppe erhielt eine standardisierte Wundversorgung mit Mepitel® oder mit Mepilex®, je nach Wundsekretion. Zudem wurden die Wunden nur mit NaCl gereinigt, andere desinfizierende Maßnahmen waren nicht erlaubt. Die Untersuchungsgruppe erhielt zusätzlich zu der Wundbehandlung noch eine di_CAP-Anwendung von 45 s. Es konnte zwar in beiden Kohorten eine Reduzierung der Ulcusgröße von über 50 % verzeichnet werden, die größere Heilungsfläche wies aber die Untersuchungsgruppe auf (di_CAP: –5,3 cm², Kontrollgruppe: –3,4 cm², P = 0,42). Und die einzige Wunde, die nach sieben Wochen komplett verheilte, war in der Untersuchungsgruppe dokumentiert. Zudem konnte hier eine signifikante Keimreduktion im Vergleich zur Kontrollgruppe verzeichnet werden (P = 0,04).

Die di_CAP-Therapie ist insgesamt positiv zu bewerten. Sie wurde von den Probanden als schmerzlos und nicht nachteilig bewertet. Der bereits in vielen In-vivo- und In-vitro-Studien ermittelte Benefit, sowohl bezüglich der Keimreduktion als auch bezüglich der Förderung der Wundheilung, konnte erstmals im klinischen Setup demonstriert werden ⁴¹⁴²⁴³. Darüber hinaus werden die Wirkungsweisen der di_CAP-Therapie, wie sie heute bekannt sind, nicht nur erfolgreich in der Wundbehandlung eingesetzt, sondern auch in der Behandlung von entzündlichen oder juckenden Hauterkrankungen und epidermalen Barrieredefekten ⁴⁴⁴⁵.

Nichtsdestotrotz bleibt die di_CAP-Therapie im Vergleich zu den konventionellen Wundbehandlungen ein Exot. Das chirurgische Débridement ist hier mit ausreichend vorhandener Evidenz weiterhin der Goldstandard ⁴⁶⁴⁷. Durch ein chirurgisches Débridement wird neben der Abtragung von nek rotischem Gewebe auch ein ggf. vorhandener mikrobakterieller Biofilm entfernt und eine Revaskularisierung adäquat angeregt ⁴⁸⁴⁹⁵⁰. Neben dem chir urgischen Débridement existiert noch eine Vielzahl von anderen Débridementformen, z. B. die Verwendung von Ultraschall oder Maden ⁵¹⁵². Aufgrund der Vielfalt der unterschiedlichen Therapiemöglichkeiten, die stark von den Anwendern abhängig sind, ist deren Evidenz aber eher gering einzuschätzen. Hinzu kommt, dass die Therapie zum Teil im ambulanten Bereich von Pflegekräften oder Wundmanagern durchgeführt wird und nicht mehr unter einer kompletten ärztlichen Kontrolle steht, sodass sie nur schwer im Gesamten zu validieren ist.

Für die Autoren:
PD Dr. med. Kiriakos Daniilidis
Sporthopaedicum Straubing
Fuß- und Sprunggelenkschirurgie
Bahnhofplatz 27
94315 Straubing
kiriakos-daniilidis@gmx.de

Begutachteter Beitrag/reviewed paper

Zitation
Daniilidis K, Stukenborg-Colsman C, Yao D. Erfahrungen mit Kaltplasma in der Behandlung des diabetischen Fußes. Orthopädie Technik, 2017; 68 (12): 46–50

Abb. 1 PlasmaDerm® Flex9060 mit der Steuereinheit und der Handelektrode mit dem weißen sterilen Abstandshalter.

Abb. 2a Präoperatives Röntgenbild eines diabetischen Fußes mit Pescavovarus-Stellung und plantarem Ulcus am lateralen Fußrand.

Abb. 2b Präoperatives Röntgenbild eines diabetischen Fußes mit Pescavovarus-Stellung und plantarem Ulcus am lateralen Fußrand.

Abb. 3a Postoperatives Röntgenbild nach Stellungskorrektur mittels Hoffmann-Fixateur-externe.

Abb. 3b Postoperatives Röntgenbild nach Stellungskorrektur mittels Hoffmann-Fixateur-externe.

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