Kühlende Kleidung für vielseitige Anwendungsbereiche

Hohe Temperaturen während der Arbeit oder auch in der Freizeit können nicht nur eine Gefahr für die Gesundheit darstellen, sondern auch die Konzentration und Leistungsfähigkeit maßgeblich beeinträchtigen.

Insbesondere Hitze-exponierte Berufsgruppen wie beispielsweise im Straßenbau sind von dieser Problematik betroffen, da hier die Möglichkeit einer effektiven Kühlung nicht gegeben ist. Speziell für diese Bereiche wurde ursprünglich die moderne Strategie einer aktiv kühlenden Kleidung entwickelt, um den negativen Auswirkungen der Hitze auf den menschlichen Körper entgegenwirken zu können. Mittlerweile gibt es auch abseits dieser Berufsgruppen zahlreiche weitere Anwendungsmöglichkeiten. An der Universitätsklinik für Chirurgie, Klinische Abteilung für Plastische, Ästhetische und Rekonstruktive Chirurgie der Medizinischen Universität Graz, wurden zusammen mit COREMED, dem Kooperativen Zentrum für Regenerative Medizin der Joanneum Research, aktuell mehrere Studien zur Anwendung von Kühlkleidung im medizinischen Bereich durchgeführt.

Die Technik hinter der „Klimaanlage zum Anziehen“

Die kühlende Kleidung macht sich das Prinzip der Verdunstungskälte zunutze. Zur Aktivierung muss das jeweilige Kleidungsstück unter den laufenden Wasserhahn gehalten und im Anschluss ausgewrungen werden. Das Spezialmaterial der Kleidung hat die Eigenschaft, das Wasser im Inneren zu speichern, während die Außenschicht schnell trocknet.

Abb. 1: Verschiedene kühlende Kleidungsstücke für jeweils unterschiedliche Anwendungsbereiche: Das hier gezeigte Kühlkleidungs-T-Shirt wurde bereits im medizinischen Bereich in der Versorgung von Schwerbrandverletzten oder mit Covid-19 infizierten Patienten eingesetzt. Der Bauchgurt und die Chaps können im ästhetischen Bereich zur Fettgewebsreduktion Anwendung finden.

Aufgrund der normalen Wärmeentwicklung des menschlichen Körpers und der großen Oberfläche verdunsten die in dem 3D-strukturierten Material gebundenen Wassermoleküle so effektiv, dass sich damit eine angenehme Temperatur von 18–20°C mit einer Kühlkapazität von bis zu 660 Watt einstellt.

Anwendung in der Behandlung von Schwerbrandverletzten

Neben stark Hitze-exponierten Bereichen arbeiten auch Mediziner bei der Akuttherapie Brandverletzter unter hohen Temperaturen. Da bei großflächigen Verbrennungen die Temperaturregulation als Schutzfunktion der Haut aufgehoben ist, sind die Patienten meist nicht selbstständig in der Lage, ihre Körpertemperatur zu halten. Um eine Hypothermie zu vermeiden, wird daher das Patientenzimmer auf der Intensivstation oder der OP-Saal bei operativer Versorgung meist auf eine Temperatur um die 30°C aufgeheizt.

Diese hohen Umgebungstemperaturen sind für eine optimale Behandlung der Schwerbrandverletzten essenziell, bedeuten aber für deren Behandler großen physischen und auch psychischen Stress. Die Auswirkungen von thermalem Stress können von erhöhter Hauttemperatur über Dehydratation bis hin zu Tachykardie reichen. Rezente Studien konnten zeigen, dass bereits minimale Hitzebelastungen einen negativen Effekt auf die Leistungsfähigkeit haben, wobei vorrangig komplexe Tätigkeiten, welche Konzentration und Ausdauerfähigkeit erfordern, betroffen sind.

Eine verringerte Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit des involvierten medizinischen Personals kann die optimale Versorgung und somit letztlich auch das Outcome der Patienten gefährden.

Als neuartige Strategie zur Vermeidung einer hitzebedingten Leistungsreduktion wurde die Anwendung von Kühlkleidung daher im Verbrennungs-OP untersucht. Hierbei konnte bei einer simulierten Versorgung eines Schwerbrandverletzten gezeigt werden, dass erhöhte Temperaturen für medizinisches Personal bereits nach relativ kurzer Zeit massiv belastend sind. Diverse Stressparameter des Körpers zeigten sich durch die hohen Temperaturen deutlich erhöht, was wiederum in einer stark verminderten Konzentrationsfähigkeit resultierte. Durch das Tragen von kühlender Kleidung konnte dieser thermale Stress reduziert und die Leistungsfähigkeit erhalten, teilweise sogar gesteigert werden.

Abb. 2: Die Abbildung zeigt einen Probanden mit einem kühlenden T-Shirt nach einer simulierten Versorgung eines Verbrennungspatienten. In den Thermografie-Aufnahmen ist auch nach einer einstündigen Hitzebelastung ein deutlicher kühlender Effekt ersichtlich.

Von der gezielten Anwendung dieser neuartigen Strategie in der Verbrennungsmedizin könnten nicht nur ihre Anwender, sondern letztlich auch behandelte Patienten profitieren.

Anwendung während der Covid-19-Pandemie

Auch während der Covid-19-Pandemie war/ist es oftmals nötig, die Balance zwischen der Gewährleistung einer optimalen medizinischen Versorgung und einem höchstmöglichen Komfort für involviertes medizinisches Personal zu finden. Bei der Versorgung von mit Covid-19 infizierten Patienten ist das Tragen einer impermeablen Schutzkleidung essenziell, um eine weitere Ausbreitung des Virus zu verhindern. Durch diese Schutzkleidung kann allerdings ebenso eine erhebliche Hitzebelastung entstehen, welche wiederum zu einer deutlichen körperlichen Belastung und Leistungsreduktion führen kann. Auch in diesem Anwendungsbereich zeigten sich in standardisierten Konzentrationstests bei Probanden mit kühlender Kleidung eine deutlich verbesserte Konzentrationsleistung und eine geringere Fehlerrate im Vergleich zu Probanden ohne Kühlkleidung. Darüber hinaus zeigte der Vergleich der physiologischen Parameter, dass durch das Tragen kühlender Kleidung unter der undurchlässigen Schutzkleidung den negativen Auswirkungen der Hitzeentwicklung entgegengewirkt werden kann.

Abb. 3: Die Abbildung zeigt die Hitzeentwicklung durch eine vollständige Covid-19-Schutzausrüstung bei einer Probandin. Auf den Bildern A und B ist in den Thermografie-Aufnahmen auch durch die Schutzkleidung hindurch ein deutlicher Kühleffekt ersichtlich. Bild C zeigt die Hitzeentwicklung ohne Kühlkleidung im Vergleich.

Inbesondere in Ausnahmesituationen wie der Covid-19-Pandemie steht durch kühlende Kleidung eine wirksame Strategie zur Verfügung, um die erschwerten Arbeitsbedingungen zu verbessern. Grundsätzlich wäre aber auch ein Einsatz der Kleidung bei sämtlichen sonstigen Infektionskrankheiten oder anderen Berufsgruppen, wo das Tragen einer derartigen Schutzkleidung erforderlich ist, denkbar und sinnvoll.

Kühlkleidung zur Reduktion von Fettgewebe

Ein weiterer, völlig anderer Anwendungsbereich der kühlenden Kleidung liegt in der ästhetischen Medizin: Mit dem weltweit immer größer werdenden Problem der Fettleibigkeit steigt auch die Zahl der möglichen Therapieoptionen. Insbesondere Patienten, die keinen invasiven, bariatrischen Eingriff benötigen, können mittlerweile aus zahlreichen nicht invasiven Methoden zur Fettgewebsreduktion wählen. Zu den populärsten Methoden zählt neben der Therapie mittels Radiofrequenz, Low-Level-Lasers oder hochfokussierten Ultraschalls vor allem die Kryolipolyse. Ziel dieser Behandlung ist es, durch Minusgrade im Bereich des Applikators das Fettgewebe auf ca. +4 bis +5°C zu kühlen und somit eine Apoptose der Fettzellen zu verursachen. Die extremen Temperaturen können jedoch mit zahlreichen Nebenwirkungen wie Schmerzen, Schwellungen oder Hämatomen im Anwendungsbereich assoziiert sein und werden von einigen Patienten nur schlecht toleriert.

Die Anwendung der Kühlkleidung in diesem Bereich beruht im Gegensatz zu den bereits existierenden Methoden auf einem anderen Wirkprinzip: Mithilfe der mild-kühlen Temperaturen kann das braune Fettgewebe, welches für die Thermoregulation des Körpers zuständig ist, aktiviert werden. Dieses produziert bei Kälte unter hohem Energiebedarf Wärme, wodurch je nach Anwendungsbereich eine gezielte Fettgewebsreduktion ermöglicht werden kann.

Die Effektivität dieser neuen Methode konnte kürzlich in einem groß angelegten Kooperationsprojekt der Medizinischen Universität Graz und der Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH belegt werden. Bei einer regelmäßigen Anwendung der speziell für Problemzonen wie beispielsweise den Bauch, die Hüfte und die Oberschenkel angefertigten kühlenden Kleidung konnte eine deutliche Fettgewebs- und damit auch Umfangs- und Gewichtsreduktion belegt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen nicht invasiven Therapieoptionen gab es bei der Anwendung der kühlenden Kleidung keinerlei Nebenwirkungen. Als weiterer Vorteil ist der Kosten- und Zeitfaktor zu nennen: Die Kühlkleidung kann flexibel und zu jeder beliebigen Zeit von zu Hause aus getragen werden und ist eine günstige Alternative zu den meist zahlreichen, kostspieligen Sitzungen im Zuge anderer Therapieoptionen.

Insbesondere für eine gezielte Anwendung bei einzelnen Problemzonen stellt die Anwendung der Kühlkleidung daher eine interessante und wertvolle Alternative zu herkömmlichen nicht invasiven Methoden dar.

Fazit

Kühlende Kleidung als neuartige Strategie kann in vielen Bereichen abseits der klassischen Einsatzgebiete wie des Straßenbaus Anwendung finden. Für medizinisches Personal können durch ihren Einsatz herausfordernde Arbeitsbedingungen, wie die hohen Umgebungstemperaturen im Zuge der Versorgung von Schwerbrandverletzten oder mit Covid-19 infizierten Patienten, maßgeblich erleichtert werden. In weiterer Folge kann dadurch nicht nur eine optimale Patientenversorgung, sondern auch der höchstmögliche Komfort für medizinisches Personal gewährleistet werden. Kühlende Kleidung kann aber auch von Patienten selbst angewendet werden: Im ästhetischen Bereich kann durch eine gezielte Anwendung in Problemzonenbereichen eine deutliche Reduktion der Fettschichtdicke durch Aktivierung des braunen Fettgewebes erzielt werden. Hier besteht mit der kühlenden Kleidung eine kostengünstige und komplikationslose Alternative zu herkömmlichen, nicht invasiven Verfahren.