Hudfärg påverkar effekten av fototerapi för neonatal gulsot

En teoretisk studie publicerad i tidskriften Biophotonics Discovery visar att hudfärg och andra optiska egenskaper hos huden avsevärt förändrar hur mycket terapeutiskt ljus som faktiskt absorberas av bilirubin vid behandling av neonatal gulsot. Enligt författarnas beräkningar minskar andelen ljus som når målet när hudpigmenteringen ökar, och den optimala våglängden för fototerapi förändras - från ≈460 nm för ljus hud till ≈470 nm för mörk hud. Slutsatsen är enkel och obekväm: "universella" lampor och samma bestrålningslägen kanske inte fungerar lika effektivt hos barn med olika fototyper; behandlingens spektrum och effekt bör anpassas till barnet.

Bakgrund till studien

Neonatal gulsot är en av de vanligaste orsakerna till sjukhusvistelse av nyfödda; standardbehandlingen är fototerapi med blått/blågrönt ljus, vilket omvandlar okonjugerat bilirubin till vattenlösliga fotoisomerer (inklusive lumirubin) och därigenom accelererar dess eliminering. Därför betonar kliniska riktlinjer ett smalt effektivt våglängdsområde (ungefär 460-490 nm) och tillräcklig bestrålningsintensitet; det är i detta spektralfönster som bilirubinabsorptionen är maximal och ljuset penetrerar tillräckligt djupt genom spädbarnets vävnader.

All energi som lampan avger når dock inte "målet" (bilirubin i huden och ytliga kärl): en del av ljuset absorberas av melanin och hemoglobin, och spridningen i den flerskiktade huden "smetar ut" flödet. När dessa optiska egenskaper förändras förändras även den effektiva våglängden: ett antal studier har redan antytt att blågrönt ljus ~478-480 nm kan ha en starkare fototerapeutisk effekt än den "klassiska" blå toppen ~460 nm, vilket är förknippat med en bättre balans mellan "bilirubinabsorption ↔ penetrationsdjup".

En separat fråga är mätning av bilirubin med icke-invasiva apparater (TcB): noggrannheten påverkas avsevärt av hudfärg. I olika studier har både underskattning och överskattning jämfört med serumbilirubin (TSB) observerats hos barn med mörkare hud; nyligen genomförda kontrollerade analyser och in vitro-modeller tenderar att tyda på att mörk hud oftare leder till systematisk mätbias, och därför kräver höga eller "gränsfallande" TcB-värden bekräftelse med TSB.

Mot denna bakgrund är studier som kvantitativt beskriver exakt hur hudpigmentering och andra hudegenskaper påverkar den absorberade "användbara" dosen under fototerapi och valet av optimal våglängd relevanta. En ny studie i Biophotonics Discovery löser detta problem genom att modellera ljusöverföring i huden hos nyfödda och visar att när pigmenteringen ökar minskar andelen energi som når bilirubin, och spektrumoptimumet förskjuts mot längre vågor (från ≈460 nm till ≈470 nm). Dessa resultat passar in i en bredare diskussion om behovet av att ta hänsyn till hudfärg inom optisk medicinsk teknik - från fototerapi till pulsoximetri.

Hur det studerades

Ett team från universitetet i Twente, Izala sjukhus och UMC Groningen byggde datormodeller av hur ljus passerar genom nyföddas flerskiktade hud och beräknade hur den "användbara" absorberade dosen av bilirubin förändras under olika förhållanden. De varierade:

• Pigmentering (melanin) är den viktigaste faktorn som "fångar upp" blått ljus i epidermis;
• Hemoglobin- och bilirubininnehåll är konkurrerande absorbenter som påverkar penetrationsdjupet;
• Spridning och tjocklek på hudlagren är de parametrar som avgör var ljusflödet "smetas ut".
  Modellering utfördes i hela det blå området för fototerapi (cirka 430-500 nm), där man bedömde vid vilka våglängder bilirubin absorberar maximal energi beroende på hudens egenskaper. Resultaten överensstämmer väl med vad som länge observerats i kliniken "i praktiken", men som sällan beaktas formellt: mörk hud kräver en annan spektral inställning.

Viktiga resultat – enkelt uttryckt

Författarna visar tre viktiga effekter: för det första, ju mörkare huden är, desto mindre "nyttigt" ljus når bilirubin, vilket innebär att fototerapin kommer att vara långsammare vid samma effekt. För det andra förändras toppeffektiviteten: för ljus hud är den maximala absorberade dosen av bilirubin ungefär vid 460 nm, för mörk hud - närmare 470 nm. För det tredje "spelar" inte bara melanin resultatet, utan även hemoglobin/bilirubin i huden och ljusspridning - dessa är ytterligare justeringsknappar om apparaten kan växla spektrum och dos. Tillsammans förklarar detta varför samma lampor och "timprotokoll" ger olika hastigheter av TcB/TSB-minskning hos barn med olika fototyper.

Vad detta förändrar i praktiken – idéer för "personlig fototerapi"

För kliniker och tillverkare leder resultaten logiskt till specifika steg:

• Spektral anpassning: använd källor med omkopplingsbara våglängder (t.ex. kombinationer av blå lysdioder 455-475 nm) och välj arbetspunkt med hänsyn till fototypen.
• Dosimetri "på huden" och inte "vid lampan": fokusera på den absorberade dosen bilirubin, och inte bara på bestrålningen på madrassen; använd helst inbyggda sensorer/modeller som tar hänsyn till pigmentering.
• Att ta hänsyn till medföljande optiska faktorer: hemoglobin, bilirubin i huden och spridning förändrar också effektiviteten – algoritmer för att justera effekten genom återkoppling (genom TcB/TSB-dynamiken) är användbara.
• Korrekt tolkning av TcB vid mörk hud: enheter underskattar systematiskt TcB vid hög pigmentering - det är värt att bekräfta med serumbilirubin oftare och uppdatera kalibreringarna.

Varför detta inte är en överraskning för biofotonik

Fotonisk medicin har redan stött på "hudfärgseffekten" inom pulsoximetri och andra optiska tekniker: melanin "äter" ljus och förändrar både penetrationsdjupet och signal-brusförhållandet. Inom neonatal fototerapi underskattades denna faktor länge eftersom "blå" lampor ansågs vara universella. Det nya arbetet stänger den metodologiska klyftan: det bekräftar kvalitativt minskningen av effektiviteten hos mörk hud och visar kvantitativt hur den optimala våglängden förändras – vilket ger tekniska specifikationer för nästa generations enheter.

Begränsningar och vad som händer härnäst

Detta är en simulering, inte en randomiserad klinisk prövning; numeriska uppskattningar beror på de antagna optiska parametrarna för huden och geometriska antaganden. Men resultaten överensstämmer väl med oberoende data: in vitro- och kliniska serier visar underskattning av TcB och skillnader i ljusrespons hos barn med mörk hud. Nästa steg är pilotstudier av kliniska protokoll med avstämningsmatriser för LED, där spektrum/effekt väljs för fototyp och hastigheten för bilirubinreduktion och sjukhusvistelsens varaktighet jämförs.

Vem är särskilt intresserad av detta?

• För neonatologer och sjuksköterskor – för korrekt tolkning av TcB och val av intensitet/duration av fototerapi hos barn med mörk hud.
• För utvecklingsingenjörer - för att designa multispektrala system med automatisk justering till hudens optiska egenskaper.
• Till tillsynsmyndigheter och riktlinjeförfattare - att uppdatera fototerapistandarder med hänsyn till fototyp (som redan görs för oximetri).

Ursprunglig källa: AJ Dam-Vervloet et al. Effekt av hudfärg och andra hudegenskaper på effekten av fototerapi vid neonatal gulsot (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.