Hudfarve påvirker effektiviteten af fototerapi til behandling af neonatal gulsot

En teoretisk undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Biophotonics Discovery viser, at hudfarve og andre optiske egenskaber ved huden signifikant ændrer, hvor meget terapeutisk lys der faktisk absorberes af bilirubin i behandlingen af neonatal gulsot. Ifølge forfatternes beregninger falder andelen af lys, der når målet, efterhånden som hudpigmenteringen stiger, og den optimale bølgelængde for fototerapi ændres - fra ≈460 nm for lys hud til ≈470 nm for mørk hud. Konklusionen er enkel og ubelejlig: "universelle" lamper og de samme bestrålingstilstande fungerer muligvis ikke lige så effektivt hos børn med forskellige fototyper; terapiens spektrum og styrke bør tilpasses barnet.

Baggrund for undersøgelsen

Neonatal gulsot er en af de mest almindelige årsager til indlæggelse af nyfødte; standardbehandlingen er fototerapi med blåt/blågrønt lys, som omdanner ukonjugeret bilirubin til vandopløselige fotoisomerer (inklusive lumirubin) og derved accelererer dets eliminering. Derfor lægger kliniske retningslinjer vægt på et smalt effektivt bølgelængdeområde (ca. 460-490 nm) og tilstrækkelig bestrålingsintensitet; det er i dette spektralvindue, at bilirubinabsorptionen er maksimal, og lyset trænger tilstrækkeligt dybt ind i spædbarnets væv.

Imidlertid når ikke al den energi, der udsendes af lampen, "målet" (bilirubin i huden og de overfladiske kar): noget af lyset absorberes af melanin og hæmoglobin, og spredning i den flerlagede hud "udtværer" lysstrømmen. Når disse optiske egenskaber ændres, ændres den effektive bølgelængde også: en række undersøgelser har allerede antydet, at blågrønt lys ~478-480 nm kan have en stærkere fototerapeutisk effekt end den "klassiske" blå top ~460 nm, som er forbundet med en bedre balance mellem "bilirubinabsorption ↔ penetrationsdybde".

Et separat problem er måling af bilirubin med ikke-invasive enheder (TcB): nøjagtigheden påvirkes betydeligt af hudfarve. I forskellige undersøgelser blev der fundet både underestimering og overestimering sammenlignet med serumbilirubin (TSB) hos børn med mørkere hud; nyere kontrollerede analyser og in vitro-modeller tyder på, at mørk hud oftere fører til systematisk målebias, og derfor kræver høje eller "grænsetilfælde" af TcB-værdier bekræftelse med TSB.

På denne baggrund er studier, der kvantitativt beskriver præcist, hvordan hudpigmentering og andre hudegenskaber påvirker den absorberede "nyttige" dosis under fototerapi og valget af optimal bølgelængde, relevante. Et nyt studie i Biophotonics Discovery løser dette problem ved at modellere lysoverførsel i huden hos nyfødte og viser, at når pigmenteringen stiger, falder andelen af energi, der når bilirubin, og spektrumoptimum skifter mod længere bølger (fra ≈460 nm til ≈470 nm). Disse fund passer ind i en bredere samtale om behovet for at tage hensyn til hudfarve i optiske medicinske teknologier - fra fototerapi til pulsoximetri.

Hvordan det blev studeret

Et team fra Twente Universitet, Izala Hospital og UMC Groningen byggede computermodeller af, hvordan lys passerer gennem nyfødtes flerlagede hud, og beregnede, hvordan den "nyttige" absorberede dosis bilirubin ændrer sig under forskellige forhold. De varierede:

• Pigmentering (melanin) er den primære faktor, der "opfanger" blåt lys i epidermis;
• Hæmoglobin- og bilirubinindhold er konkurrerende absorbenter, der påvirker penetrationsdybden;
• Spredning og tykkelse af hudlagene er de parametre, der bestemmer, hvor lysstrømmen "udtværes".
  Modellering blev udført i hele det blå område af fototerapi (ca. 430-500 nm), hvor det blev vurderet, ved hvilke bølgelængder bilirubin absorberer maksimal energi afhængigt af hudens egenskaber. Resultaterne er i tæt overensstemmelse med, hvad der længe har været bemærket i klinikken "i praksis", men som sjældent tages i betragtning formelt: mørk hud kræver en anden spektral indstilling.

Vigtigste resultater - enkelt sagt

Forfatterne viser tre nøgleeffekter: for det første, jo mørkere huden er, desto mindre "nyttigt" lys når bilirubin, hvilket betyder, at fototerapien vil være langsommere ved samme effekt. For det andet ændres den maksimale effektivitet: for lys hud er den maksimalt absorberede dosis bilirubin cirka 460 nm, for mørk hud - tættere på 470 nm. For det tredje "spiller" ikke kun melanin resultatet, men også hæmoglobin/bilirubin i huden og lysspredning - disse er yderligere justeringsknapper, hvis apparatet kan skifte spektrum og dosis. Samlet set forklarer dette, hvorfor de samme lamper og "timeprotokoller" giver forskellige hastigheder af TcB/TSB-fald hos børn med forskellige fototyper.

Hvad dette ændrer i praksis - ideer til "personlig fototerapi"

For klinikker og producenter fører resultaterne logisk til specifikke trin:

• Spektral tilpasning: brug kilder med omskiftelige bølgelængder (f.eks. kombinationer af blå LED'er 455-475 nm) og vælg arbejdspunktet under hensyntagen til fototypen.
• Dosimetri "på huden" og ikke "ved lampen": fokus på den absorberede dosis bilirubin og ikke kun på bestrålingen på madrassen; ideelt set skal der anvendes indbyggede sensorer/modeller, der tager højde for pigmentering.
• Når man tager højde for ledsagende optiske faktorer: hæmoglobin, bilirubin i huden og spredning, ændres også effektiviteten - algoritmer til justering af effekten via feedback (ved hjælp af TcB/TSB-dynamikken) er nyttige.
• Korrekt fortolkning af TcB ved mørk hud: apparater undervurderer systematisk TcB ved høj pigmentering - det er værd at bekræfte med serumbilirubin oftere og opdatere kalibreringerne.

Hvorfor dette ikke er en overraskelse for biofotonik

Fotonisk medicin har allerede stødt på "hudfarveeffekten" i pulsoximetri og andre optiske teknologier: melanin "spiser" lys og ændrer både penetrationsdybden og signal-støj-forholdet. I neonatal fototerapi blev denne faktor længe undervurderet, fordi "blå" lamper blev betragtet som universelle. Det nye arbejde lukker det metodologiske hul: det bekræfter kvalitativt faldet i effektivitet i mørk hud og viser kvantitativt, hvordan den optimale bølgelængde ændrer sig - hvilket giver tekniske specifikationer for næste generations enheder.

Begrænsninger og hvad der nu skal ske

Dette er en simulering, ikke et randomiseret klinisk forsøg; numeriske estimater afhænger af de anvendte optiske parametre for huden og geometriske antagelser. Men resultaterne er i god overensstemmelse med uafhængige data: in vitro- og kliniske serier viser underestimering af TcB og forskelle i respons på lys hos børn med mørk hud. Det næste trin er pilotkliniske protokoller med tuning-LED-matricer, hvor spektret/effekten vælges for fototypen, og hastigheden af bilirubinreduktion og varigheden af indlæggelse sammenlignes.

Hvem er særligt interesseret i dette?

• Til neonatologer og sygeplejersker - til korrekt fortolkning af TcB og valg af intensitet/varighed af fototerapi hos børn med mørk hud.
• Til udviklingsingeniører - til design af multispektrale systemer med automatisk justering til hudens optiske egenskaber.
• Til regulatorer og forfattere af retningslinjer - at opdatere fototerapistandarder under hensyntagen til fototype (som det allerede gøres for oximetri).

Original kilde: AJ Dam-Vervloet et al. Effekt af hudfarve og andre hudegenskaber på effekten af fototerapi til neonatal gulsot (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.