Boja kože utječe na učinkovitost fototerapije za neonatalnu žuticu

Teorijska studija objavljena u časopisu Biophotonics Discovery pokazuje da boja kože i druga optička svojstva kože značajno mijenjaju koliko terapijske svjetlosti bilirubin zapravo apsorbira u liječenju neonatalne žutice. Prema izračunima autora, kako se pigmentacija kože povećava, udio svjetlosti koja dopire do cilja se smanjuje, a optimalna valna duljina za fototerapiju pomiče se - od ≈460 nm za svijetlu kožu do ≈470 nm za tamnu kožu. Zaključak je jednostavan i nezgodan: "univerzalne" lampe i isti načini zračenja možda neće djelovati jednako učinkovito kod djece različitih fototipova; spektar i snagu terapije treba prilagoditi djetetu.

Pozadina studije

Neonatalna žutica jedan je od najčešćih razloga hospitalizacije novorođenčadi; standard liječenja je fototerapija plavim/plavo-zelenim svjetlom koje pretvara nekonjugirani bilirubin u fotoizomere topljive u vodi (uključujući lumirubin) i time ubrzava njegovo uklanjanje. Stoga kliničke smjernice naglašavaju uski učinkoviti raspon valnih duljina (približno 460-490 nm) i dovoljan intenzitet zračenja; upravo u ovom spektralnom prozoru apsorpcija bilirubina je maksimalna, a svjetlost prodire dovoljno duboko kroz tkiva dojenčeta.

Međutim, ne dopire sva energija koju emitira lampa do „cilja“ (bilirubina u koži i površinskim žilama): dio svjetlosti apsorbiraju melanin i hemoglobin, a raspršenje u višeslojnoj koži „razmazuje“ protok. Kada se ta optička svojstva promijene, mijenja se i efektivna valna duljina: brojne studije već su nagovijestile da plavo-zelena svjetlost ~478-480 nm može imati jači fototerapeutski učinak od „klasičnog“ plavog vrha ~460 nm, što je povezano s boljom ravnotežom „apsorpcije bilirubina ↔ dubine prodiranja“.

Zasebno pitanje je mjerenje bilirubina neinvazivnim uređajima (TcB): na točnost značajno utječe boja kože. U različitim studijama, kod djece s tamnijom kožom pronađena su i podcjenjivanje i precjenjivanje u usporedbi sa serumskim bilirubinom (TSB); nedavne kontrolirane analize i in vitro modeli sugeriraju da tamna koža češće dovodi do sustavne pristranosti mjerenja, te stoga visoke ili „granične“ vrijednosti TcB zahtijevaju potvrdu TSB-om.

U tom kontekstu, relevantne su studije koje kvantitativno opisuju kako točno pigmentacija kože i druga svojstva kože utječu na apsorbiranu „korisnu“ dozu tijekom fototerapije i odabir optimalne valne duljine. Nova studija u Biophotonics Discovery rješava ovaj problem modeliranjem prijenosa svjetlosti u koži novorođenčadi i pokazuje da se s povećanjem pigmentacije smanjuje udio energije koja dopire do bilirubina, a optimum spektra pomiče prema duljim valovima (od ≈460 nm do ≈470 nm). Ovi nalazi uklapaju se u širi razgovor o potrebi uzimanja u obzir boje kože u optičkim medicinskim tehnologijama - od fototerapije do pulsne oksimetrije.

Kako je proučavano

Tim sa Sveučilišta Twente, bolnice Izala i UMC Groningen izradio je računalne modele prolaska svjetlosti kroz višeslojnu kožu novorođenčadi i izračunao kako se "korisna" apsorbirana doza bilirubina mijenja pod različitim uvjetima. Razlikovali su se:

• Pigmentacija (melanin) je glavni faktor koji "presreće" plavo svjetlo u epidermi;
• Hemoglobin i bilirubin su konkurentni apsorbenti koji utječu na dubinu prodiranja;
• Raspršenje i debljina slojeva kože su parametri koji određuju gdje se svjetlosni tok "razmazuje".
  Modeliranje je provedeno u cijelom plavom rasponu fototerapije (oko 430-500 nm), procjenjujući na kojim valnim duljinama bilirubin apsorbira maksimalnu energiju ovisno o svojstvima kože. Rezultati su u bliskom skladu s onim što je već dugo primjećeno u klinici "u praksi", ali se rijetko formalno uzima u obzir: tamna koža zahtijeva drugačiju spektralnu postavku.

Ključni nalazi - jednostavno rečeno

Autori pokazuju tri ključna učinka: prvo, što je koža tamnija, to manje "korisne" svjetlosti dopire do bilirubina, što znači da će fototerapija biti sporija pri istoj snazi. Drugo, pomiče se vršna učinkovitost: za svijetlu kožu, maksimalna apsorbirana doza bilirubina je približno na 460 nm, za tamnu kožu - bliže 470 nm. Treće, ne samo melanin "igra" rezultat, već i hemoglobin/bilirubin u koži i raspršenje svjetlosti - to su dodatni gumbi za podešavanje ako uređaj može mijenjati spektar i dozu. Zajedno, to objašnjava zašto iste lampe i "satni protokoli" daju različite brzine pada TcB/TSB kod djece različitih fototipova.

Što se time mijenja u praksi - ideje za "personaliziranu fototerapiju"

Za klinike i proizvođače, rezultati logično vode do određenih koraka:

• Spektralna adaptacija: koristite izvore s promjenjivim valnim duljinama (npr. kombinacije plavih LED dioda 455-475 nm) i odaberite radni vrh uzimajući u obzir fototip.
• Dozimetrija "na koži", a ne "na lampi": usredotočite se na apsorbiranu dozu bilirubina, a ne samo na zračenje na madracu; idealno, koristite ugrađene senzore/modele koji uzimaju u obzir pigmentaciju.
• Uzimajući u obzir prateće optičke čimbenike: hemoglobin, bilirubin u koži i raspršenje, također mijenjaju učinkovitost - korisni su algoritmi za podešavanje snage povratnom vezom (dinamikom TcB/TSB).
• Ispravna interpretacija TcB-a u tamnoj koži: uređaji sustavno podcjenjuju TcB u visokoj pigmentaciji - vrijedi češće provjeravati bilirubinom u serumu i ažurirati kalibracije.

Zašto ovo nije iznenađenje za biofotoniku

Fotonska medicina već se susrela s "efektom boje kože" u pulsnoj oksimetriji i drugim optičkim tehnologijama: melanin "jede" svjetlost, mijenjajući i dubinu prodiranja i omjer signala i šuma. U neonatalnoj fototerapiji ovaj je faktor dugo bio podcijenjen jer su se "plave" lampe smatrale univerzalnim. Novi rad zatvara metodološki jaz: kvalitativno potvrđuje smanjenje učinkovitosti u tamnoj koži i kvantitativno pokazuje kako se pomiče optimalna valna duljina - što pruža inženjerske specifikacije za uređaje sljedeće generacije.

Ograničenja i što dalje

Ovo je simulacija, a ne randomizirano kliničko ispitivanje; numeričke procjene ovise o usvojenim optičkim parametrima kože i geometrijskim pretpostavkama. Ali rezultati su u dobrom skladu s neovisnim podacima: in vitro i kliničke serije pokazuju podcjenjivanje TcB-a i razlike u odgovoru na svjetlost kod djece s tamnom kožom. Sljedeći korak su pilotni klinički protokoli s LED matricama za podešavanje, gdje se spektar/snaga odabire za fototip te se uspoređuje brzina smanjenja bilirubina i trajanje hospitalizacije.

Koga ovo posebno zanima?

• Za neonatologe i medicinske sestre - za ispravnu interpretaciju TcB-a i odabir intenziteta/trajanja fototerapije kod djece s tamnom kožom.
• Za razvojne inženjere - za projektiranje multispektralnih sustava s automatskim podešavanjem optičkim svojstvima kože.
• Regulatorima i autorima smjernica - ažurirati standarde fototerapije uzimajući u obzir fototip (kao što je već učinjeno za oksimetriju).

Izvorni izvor: AJ Dam-Vervloet i dr. Utjecaj boje kože i drugih svojstava kože na učinkovitost fototerapije za neonatalnu žuticu (Biophotonics Discovery, 2025.), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.