Hudfarge påvirker effektiviteten av fototerapi for neonatal gulsott

En teoretisk studie publisert i tidsskriftet Biophotonics Discovery viser at hudfarge og andre optiske egenskaper i huden endrer hvor mye terapeutisk lys som faktisk absorberes av bilirubin i behandlingen av neonatal gulsott betydelig. Ifølge forfatternes beregninger, når hudpigmenteringen øker, reduseres andelen lys som når målet, og den optimale bølgelengden for fototerapi endres - fra ≈460 nm for lys hud til ≈470 nm for mørk hud. Konklusjonen er enkel og upraktisk: "universelle" lamper og de samme bestrålingsmodusene fungerer kanskje ikke like effektivt hos barn med forskjellige fototyper; spekteret og effekten av terapien bør tilpasses barnet.

Bakgrunn for studien

Neonatal gulsott er en av de vanligste årsakene til sykehusinnleggelse av nyfødte. Standardbehandlingen er fototerapi med blått/blågrønt lys, som omdanner ukonjugert bilirubin til vannløselige fotoisomerer (inkludert lumirubin) og dermed akselererer elimineringen. Derfor vektlegger kliniske retningslinjer et smalt effektivt bølgelengdeområde (omtrent 460–490 nm) og tilstrekkelig bestrålingsintensitet. Det er i dette spektralvinduet at bilirubinabsorpsjonen er maksimal, og lyset trenger tilstrekkelig dypt inn i spedbarnets vev.

Imidlertid når ikke all energien som sendes ut fra lampen «målet» (bilirubin i huden og overfladiske kar): noe av lyset absorberes av melanin og hemoglobin, og spredning i den flerlagede huden «smører» lysstrømmen. Når disse optiske egenskapene endres, endres også den effektive bølgelengden: en rekke studier har allerede antydet at blågrønt lys ~478–480 nm kan ha en sterkere fototerapeutisk effekt enn den «klassiske» blå toppen ~460 nm, som er assosiert med en bedre balanse mellom «bilirubinabsorpsjon ↔ penetrasjonsdybde».

Et separat problem er måling av bilirubin med ikke-invasive enheter (TcB): nøyaktigheten påvirkes betydelig av hudfarge. I forskjellige studier ble både underestimering og overestimering sammenlignet med serumbilirubin (TSB) funnet hos barn med mørkere hud. Nyere kontrollerte analyser og in vitro-modeller tyder på at mørk hud oftere fører til systematisk målefeil, og derfor krever høye eller "borderline" TcB-verdier bekreftelse med TSB.

Mot denne bakgrunnen er studier som kvantitativt beskriver nøyaktig hvordan hudpigmentering og andre hudegenskaper påvirker den absorberte «nyttige» dosen under fototerapi og valget av optimal bølgelengde relevante. En ny studie i Biophotonics Discovery løser dette problemet ved å modellere lysoverføring i huden til nyfødte og viser at når pigmenteringen øker, reduseres andelen energi som når bilirubin, og spektrumoptimumet forskyves mot lengre bølger (fra ≈460 nm til ≈470 nm). Disse funnene passer inn i en bredere samtale om behovet for å ta hensyn til hudfarge i optiske medisinske teknologier – fra fototerapi til pulsoksymetri.

Hvordan det ble studert

Et team fra Universitetet i Twente, Izala sykehus og UMC Groningen bygde datamodeller av hvordan lys passerer gjennom den flerlagede huden til nyfødte og beregnet hvordan den «nyttige» absorberte dosen av bilirubin endres under forskjellige forhold. De varierte:

• Pigmentering (melanin) er hovedfaktoren som «fanger opp» blått lys i epidermis;
• Hemoglobin- og bilirubininnhold er konkurrerende absorbenter som påvirker penetrasjonsdybden;
• Spredning og tykkelse av hudlagene er parametrene som bestemmer hvor lysfluksen blir "utsmurt".
  Modellering ble utført i hele det blå området av fototerapi (ca. 430–500 nm), der det ble vurdert ved hvilke bølgelengder bilirubin absorberer maksimal energi, avhengig av hudens egenskaper. Resultatene er i god overensstemmelse med det som lenge har blitt lagt merke til i klinikken "i praksis", men som sjelden tas i betraktning formelt: mørk hud krever en annen spektral innstilling.

Viktige funn – enkelt sagt

Forfatterne viser tre nøkkeleffekter: for det første, jo mørkere huden er, desto mindre «nyttig» lys når bilirubin, noe som betyr at fototerapien vil være tregere med samme effekt. For det andre endres toppeffektiviteten: for lys hud er den maksimale absorberte dosen av bilirubin omtrent 460 nm, for mørk hud - nærmere 470 nm. For det tredje «spiller» ikke bare melanin resultatet, men også hemoglobin/bilirubin i huden og lysspredning - dette er ekstra justeringsknapper hvis enheten kan bytte spektrum og dose. Sammen forklarer dette hvorfor de samme lampene og «timebaserte protokollene» gir forskjellige rater av TcB/TSB-nedgang hos barn med forskjellige fototyper.

Hva dette endrer i praksis – ideer til «personlig fototerapi»

For klinikker og produsenter fører resultatene logisk til spesifikke trinn:

• Spektral tilpasning: bruk kilder med svitsjbare bølgelengder (f.eks. kombinasjoner av blå LED-er 455–475 nm) og velg arbeidstoppen med tanke på fototypen.
• Dosimetri «på huden» og ikke «ved lampen»: fokuser på den absorberte dosen av bilirubin, og ikke bare på bestrålingen på madrassen; ideelt sett bør innebygde sensorer/modeller brukes som tar hensyn til pigmentering.
• Å ta hensyn til medfølgende optiske faktorer: hemoglobin, bilirubin i huden og spredning endrer også effektiviteten – algoritmer for å justere effekten ved tilbakekobling (ved hjelp av TcB/TSB-dynamikken) er nyttige.
• Korrekt tolkning av TcB ved mørk hud: apparater undervurderer systematisk TcB ved høy pigmentering – det er verdt å bekrefte med serumbilirubin oftere og oppdatere kalibreringene.

Hvorfor dette ikke er en overraskelse for biofotonikk

Fotonisk medisin har allerede møtt «hudfargeeffekten» i pulsoksymetri og andre optiske teknologier: melanin «spiser» lys, og endrer både penetrasjonsdybden og signal-til-støy-forholdet. I neonatal fototerapi ble denne faktoren lenge undervurdert fordi «blå» lamper ble ansett som universelle. Det nye arbeidet lukker det metodologiske gapet: det bekrefter kvalitativt nedgangen i effektivitet i mørk hud og viser kvantitativt hvordan den optimale bølgelengden endres – noe som gir tekniske spesifikasjoner for neste generasjons enheter.

Begrensninger og hva som skjer videre

Dette er en simulering, ikke en randomisert klinisk studie; numeriske estimater avhenger av de optiske parametrene for huden som er vedtatt og geometriske antagelser. Men resultatene stemmer godt overens med uavhengige data: in vitro- og kliniske serier viser underestimering av TcB og forskjeller i respons på lys hos barn med mørk hud. Neste trinn er pilotkliniske protokoller med tuning-LED-matriser, hvor spekteret/effekten velges for fototypen og hastigheten på bilirubinreduksjonen og sykehusoppholdsvarigheten sammenlignes.

Hvem er spesielt interessert i dette?

• For neonatologer og sykepleiere – for korrekt tolkning av TcB og valg av intensitet/varighet av fototerapi hos barn med mørk hud.
• For utviklingsingeniører – for design av multispektrale systemer med automatisk justering til hudens optiske egenskaper.
• Til regulatorer og forfattere av retningslinjene – å oppdatere standarder for fototerapi med hensyn til fototype (slik det allerede gjøres for oksimetri).

Opprinnelig kilde: AJ Dam-Vervloet et al. Effekt av hudfarge og andre hudegenskaper på effekten av fototerapi for neonatal gulsott (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.