Боја коже утиче на ефикасност фототерапије за неонаталну жутицу

Теоријска студија објављена у часопису Biophotonics Discovery показује да боја коже и друга оптичка својства коже значајно мењају колико терапеутске светлости билирубин заправо апсорбује у лечењу неонаталне жутице. Према прорачунима аутора, како се пигментација коже повећава, удео светлости која допире до циља се смањује, а оптимална таласна дужина за фототерапију се помера - од ≈460 nm за светлу кожу до ≈470 nm за тамну кожу. Закључак је једноставан и незгодан: „универзалне“ лампе и исти режими зрачења можда неће деловати подједнако ефикасно код деце различитих фототипова; спектар и снага терапије треба да се прилагоде детету.

Позадина студије

Неонатална жутица је један од најчешћих разлога за хоспитализацију новорођенчади; стандард лечења је фототерапија плавом/плаво-зеленом светлошћу, која претвара некоњуговани билирубин у фотоизомере растворљиве у води (укључујући лумирубин) и тиме убрзава његову елиминацију. Стога, клиничке смернице наглашавају уски ефективни опсег таласних дужина (приближно 460-490 nm) и довољан интензитет зрачења; управо у овом спектралном прозору је апсорпција билирубина максимална, а светлост продире довољно дубоко кроз ткива одојчета.

Међутим, не допире сва енергија коју емитује лампа до „циље“ (билирубина у кожи и површинским крвним судовима): део светлости апсорбују меланин и хемоглобин, а расејање у вишеслојној кожи „размажује“ ток. Када се ова оптичка својства промене, мења се и ефективна таласна дужина: бројне студије су већ наговестиле да плаво-зелена светлост ~478-480 nm може имати јачи фототерапеутски ефекат од „класичног“ плавог врха ~460 nm, што је повезано са бољим балансом „апсорпције билирубина ↔ дубине продирања“.

Посебно питање је мерење билирубина неинвазивним уређајима (TcB): на тачност значајно утиче боја коже. У различитим студијама, код деце са тамнијом кожом пронађено је и потцењивање и прецењивање у поређењу са серумским билирубином (TSB); недавне контролисане анализе и in-vitro модели имају тенденцију да сугеришу да тамна кожа чешће доводи до систематске пристрасности мерења, те стога високе или „граничне“ вредности TcB захтевају потврду помоћу TSB.

У том смислу, релевантне су студије које квантитативно описују како тачно пигментација коже и друга својства коже утичу на апсорбовану „корисну“ дозу током фототерапије и избор оптималне таласне дужине. Нова студија у часопису Biophotonics Discovery решава овај проблем моделирањем преноса светлости у кожи новорођенчади и показује да се, како се пигментација повећава, удео енергије која доспева до билирубина смањује, а оптимум спектра помера ка дужим таласима (од ≈460 nm до ≈470 nm). Ови налази се уклапају у шири разговор о потреби да се боја коже узме у обзир у оптичким медицинским технологијама - од фототерапије до пулсне оксиметрије.

Како је проучавано

Тим са Универзитета у Твентеу, болнице Изала и Универзитета у Гронингену направио је компјутерске моделе проласка светлости кроз вишеслојну кожу новорођенчади и израчунао како се „корисна“ апсорбована доза билирубина мења под различитим условима. Разликовали су се:

• Пигментација (меланин) је главни фактор који „пресреће“ плаву светлост у епидермису;
• Садржај хемоглобина и билирубина су конкурентни апсорбенти који утичу на дубину пенетрације;
• Расејање и дебљина слојева коже су параметри који одређују где се светлосни флукс „размазује“.
  Моделирање је извршено у целом плавом опсегу фототерапије (око 430-500 nm), процењујући на којим таласним дужинама билирубин апсорбује максималну енергију у зависности од својстава коже. Резултати су у блиској сагласности са оним што је одавно примећено у клиници „у пракси“, али се ретко формално узима у обзир: тамна кожа захтева другачије спектрално подешавање.

Кључни налази - једноставно речено

Аутори показују три кључна ефекта: прво, што је кожа тамнија, мање „корисне“ светлости допире до билирубина, што значи да ће фототерапија бити спорија при истој снази. Друго, помера се вршна ефикасност: за светлу кожу, максимална апсорбована доза билирубина је приближно на 460 nm, за тамну кожу - ближе 470 nm. Треће, не само меланин „игра“ резултат, већ и хемоглобин/билирубин у кожи и расејање светлости - то су додатна дугмад за подешавање ако уређај може да пребацује спектар и дозу. Заједно, ово објашњава зашто исте лампе и „сатни протоколи“ дају различите стопе пада TcB/TSB код деце различитих фототипова.

Шта се ово мења у пракси - идеје за „персонализовану фототерапију“

За клинике и произвођаче, резултати логично воде до одређених корака:

• Спектрална адаптација: користите изворе са променљивим таласним дужинама (нпр. комбинације плавих ЛЕД диода 455-475 nm) и изаберите радни врх узимајући у обзир фототип.
• Дозиметрија „на кожи“, а не „код лампе“: фокусирајте се на апсорбовану дозу билирубина, а не само на зрачење на душеку; идеално, користите уграђене сензоре/моделе који узимају у обзир пигментацију.
• Узимајући у обзир пратеће оптичке факторе: хемоглобин, билирубин у кожи и расејање такође мењају ефикасност - корисни су алгоритми за подешавање снаге повратном информацијом (динамиком TcB/TSB).
• Правилно тумачење TcB код тамне коже: уређаји систематски потцењују TcB код високе пигментације - вреди чешће потврђивати серумским билирубином и ажурирати калибрације.

Зашто ово није изненађење за биофотонику

Фотонска медицина се већ сусрела са „ефектом боје коже“ у пулсној оксиметрији и другим оптичким технологијама: меланин „једе“ светлост, мењајући и дубину продирања и однос сигнал-шум. У неонаталној фототерапији, овај фактор је дуго био потцењен јер су се „плаве“ лампе сматрале универзалним. Нови рад попуњава методолошку празнину: квалитативно потврђује смањење ефикасности код тамне коже и квантитативно показује како се оптимална таласна дужина помера – што пружа инжењерске спецификације за уређаје следеће генерације.

Ограничења и шта је следеће

Ово је симулација, а не рандомизовано клиничко испитивање; нумеричке процене зависе од усвојених оптичких параметара коже и геометријских претпоставки. Али резултати су у доброј сагласности са независним подацима: ин витро и клиничке серије показују потцењивање TcB и разлике у одговору на светлост код деце са тамном кожом. Следећи корак су пилот клинички протоколи са подешавајућим ЛЕД матрицама, где се спектар/снага бира за фототип и упоређују се брзина смањења билирубина и трајање хоспитализације.

Кога ово посебно занима?

• За неонатологе и медицинске сестре - за исправно тумачење ТцБ и избор интензитета/трајања фототерапије код деце са тамном кожом.
• За инжењере развоја - за пројектовање мултиспектралних система са аутоматским подешавањем оптичким својствима коже.
• Регулаторним телима и ауторима смерница - да ажурирају стандарде фототерапије узимајући у обзир фототип (као што је већ урађено за оксиметрију).

Оригинални извор: АЈ Дам-Вервлоет и др. Утицај боје коже и других својстава коже на ефикасност фототерапије за неонаталну жутицу (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.