Το χρώμα του δέρματος επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της φωτοθεραπείας για τον νεογνικό ίκτερο

Μια θεωρητική μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Biophotonics Discovery δείχνει ότι το χρώμα του δέρματος και άλλες οπτικές ιδιότητες του δέρματος αλλάζουν σημαντικά την ποσότητα του θεραπευτικού φωτός που απορροφάται στην πραγματικότητα από τη χολερυθρίνη στη θεραπεία του νεογνικού ίκτερου. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των συγγραφέων, καθώς αυξάνεται η χρώση του δέρματος, το ποσοστό του φωτός που φτάνει στον στόχο μειώνεται και το βέλτιστο μήκος κύματος για τη φωτοθεραπεία μετατοπίζεται - από ≈460 nm για ανοιχτόχρωμο δέρμα σε ≈470 nm για σκούρο δέρμα. Το συμπέρασμα είναι απλό και άβολο: οι "καθολικές" λάμπες και οι ίδιες λειτουργίες ακτινοβολίας μπορεί να μην λειτουργούν εξίσου αποτελεσματικά σε παιδιά διαφορετικών φωτότυπων. Το φάσμα και η ισχύς της θεραπείας θα πρέπει να προσαρμόζονται στο παιδί.

Ιστορικό της μελέτης

Ο νεογνικός ίκτερος είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους λόγους νοσηλείας νεογνών. Η τυπική θεραπεία είναι η φωτοθεραπεία με μπλε/μπλε-πράσινο φως, η οποία μετατρέπει τη μη συζευγμένη χολερυθρίνη σε υδατοδιαλυτά φωτοισομερή (συμπεριλαμβανομένης της λουμιρουβίνης) και έτσι επιταχύνει την αποβολή της. Επομένως, οι κλινικές οδηγίες δίνουν έμφαση σε ένα στενό αποτελεσματικό εύρος μηκών κύματος (περίπου 460-490 nm) και σε επαρκή ένταση ακτινοβολίας. Σε αυτό το φασματικό παράθυρο η απορρόφηση της χολερυθρίνης είναι μέγιστη και το φως διεισδύει επαρκώς βαθιά στους ιστούς του βρέφους.

Ωστόσο, δεν φτάνει όλη η ενέργεια που εκπέμπεται από τη λάμπα στον «στόχο» (χολερυθρίνη στο δέρμα και τα επιφανειακά αγγεία): ένα μέρος του φωτός απορροφάται από τη μελανίνη και την αιμοσφαιρίνη, και η σκέδαση στο πολυστρωματικό δέρμα «μουτζουρώνει» τη ροή. Όταν αλλάζουν αυτές οι οπτικές ιδιότητες, αλλάζει και το ενεργό μήκος κύματος: αρκετές μελέτες έχουν ήδη υποδείξει ότι το μπλε-πράσινο φως ~478-480 nm μπορεί να έχει ισχυρότερο φωτοθεραπευτικό αποτέλεσμα από την «κλασική» μπλε κορυφή ~460 nm, η οποία σχετίζεται με μια καλύτερη ισορροπία «απορρόφησης χολερυθρίνης ↔ βάθους διείσδυσης».

Ένα ξεχωριστό ζήτημα είναι η μέτρηση της χολερυθρίνης με μη επεμβατικές συσκευές (TcB): η ακρίβεια επηρεάζεται σημαντικά από το χρώμα του δέρματος. Σε διαφορετικές μελέτες, διαπιστώθηκε τόσο υποεκτίμηση όσο και υπερεκτίμηση σε σύγκριση με τη χολερυθρίνη ορού (TSB) σε παιδιά με πιο σκούρο δέρμα. Πρόσφατες ελεγχόμενες αναλύσεις και μοντέλα in vitro τείνουν να υποδηλώνουν ότι το σκούρο δέρμα οδηγεί συχνότερα σε συστηματική μεροληψία μέτρησης και, ως εκ τούτου, οι υψηλές ή «οριακές» τιμές TcB απαιτούν επιβεβαίωση με TSB.

Σε αυτό το πλαίσιο, οι μελέτες που περιγράφουν ποσοτικά πώς ακριβώς η χρώση του δέρματος και άλλες ιδιότητες του δέρματος επηρεάζουν την απορροφούμενη «χρήσιμη» δόση κατά τη διάρκεια της φωτοθεραπείας και την επιλογή του βέλτιστου μήκους κύματος είναι σχετικές. Μια νέα μελέτη στο Biophotonics Discovery λύνει αυτό το πρόβλημα μοντελοποιώντας τη μεταφορά φωτός στο δέρμα των νεογνών και δείχνει ότι καθώς αυξάνεται η χρώση, το ποσοστό ενέργειας που φτάνει στη χολερυθρίνη μειώνεται και το βέλτιστο φάσμα μετατοπίζεται προς μεγαλύτερα κύματα (από ≈460 nm σε ≈470 nm). Αυτά τα ευρήματα εντάσσονται σε μια ευρύτερη συζήτηση σχετικά με την ανάγκη να λαμβάνεται υπόψη το χρώμα του δέρματος στις οπτικές ιατρικές τεχνολογίες - από τη φωτοθεραπεία έως την παλμική οξυμετρία.

Πώς μελετήθηκε

Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Τβέντε, το Νοσοκομείο Ιζάλα και το UMC Groningen δημιούργησαν υπολογιστικά μοντέλα για το πώς το φως περνάει μέσα από το πολυστρωματικό δέρμα των νεογνών και υπολόγισαν πώς αλλάζει η «χρήσιμη» απορροφούμενη δόση χολερυθρίνης υπό διαφορετικές συνθήκες. Αυτές ποικίλλουν:

• Η χρώση (μελανίνη) είναι ο κύριος παράγοντας που «αναχαιτίζει» το μπλε φως στην επιδερμίδα.
• Η περιεκτικότητα σε αιμοσφαιρίνη και χολερυθρίνη είναι ανταγωνιστικά απορροφητικά που επηρεάζουν το βάθος διείσδυσης.
• Η σκέδαση και το πάχος των στρωμάτων του δέρματος είναι οι παράμετροι που καθορίζουν πού «μουτζουρώνεται» η φωτεινή ροή.
  Η μοντελοποίηση πραγματοποιήθηκε σε ολόκληρο το μπλε φάσμα της φωτοθεραπείας (περίπου 430-500 nm), αξιολογώντας σε ποια μήκη κύματος η χολερυθρίνη απορροφά τη μέγιστη ενέργεια ανάλογα με τις ιδιότητες του δέρματος. Τα αποτελέσματα συμφωνούν στενά με αυτό που έχει παρατηρηθεί εδώ και καιρό στην κλινική «πράξη», αλλά σπάνια λαμβάνεται υπόψη επίσημα: το σκούρο δέρμα απαιτεί διαφορετική φασματική ρύθμιση.

Βασικά ευρήματα - με απλά λόγια

Οι συγγραφείς παρουσιάζουν τρία βασικά αποτελέσματα: πρώτον, όσο πιο σκούρο είναι το δέρμα, τόσο λιγότερο «χρήσιμο» φως φτάνει στη χολερυθρίνη, πράγμα που σημαίνει ότι η φωτοθεραπεία θα είναι πιο αργή με την ίδια ισχύ. Δεύτερον, η μέγιστη απόδοση μετατοπίζεται: για το ανοιχτόχρωμο δέρμα, η μέγιστη απορροφούμενη δόση χολερυθρίνης είναι περίπου στα 460 nm, για το σκούρο δέρμα - πιο κοντά στα 470 nm. Τρίτον, όχι μόνο η μελανίνη «παίζει» το αποτέλεσμα, αλλά και η αιμοσφαιρίνη/χολερυθρίνη στο δέρμα και η σκέδαση του φωτός - αυτά είναι πρόσθετα κουμπιά ρύθμισης εάν η συσκευή μπορεί να αλλάξει το φάσμα και τη δόση. Συνολικά, αυτό εξηγεί γιατί οι ίδιες λάμπες και τα «ωριαία πρωτόκολλα» δίνουν διαφορετικούς ρυθμούς μείωσης της TcB/TSB σε παιδιά διαφορετικών φωτότυπων.

Τι αλλάζει αυτό στην πράξη - ιδέες για «εξατομικευμένη φωτοθεραπεία»

Για τις κλινικές και τους κατασκευαστές, τα αποτελέσματα λογικά οδηγούν σε συγκεκριμένα βήματα:

• Φασματική προσαρμογή: χρησιμοποιήστε πηγές με μεταβαλλόμενα μήκη κύματος (π.χ. συνδυασμοί μπλε LED 455-475 nm) και επιλέξτε την κορυφή εργασίας λαμβάνοντας υπόψη τον φωτότυπο.
• Δοσιμετρία «στο δέρμα» και όχι «στη λάμπα»: εστιάστε στην απορροφούμενη δόση χολερυθρίνης και όχι μόνο στην ακτινοβολία στο στρώμα. Ιδανικά, χρησιμοποιήστε ενσωματωμένους αισθητήρες/μοντέλα που λαμβάνουν υπόψη τη μελάγχρωση.
• Λαμβάνοντας υπόψη τους συνοδευτικούς οπτικούς παράγοντες: η αιμοσφαιρίνη, η χολερυθρίνη στο δέρμα και η σκέδαση αλλάζουν επίσης την απόδοση - οι αλγόριθμοι για τη ρύθμιση της ισχύος μέσω ανατροφοδότησης (μέσω της δυναμικής TcB/TSB) είναι χρήσιμοι.
• Σωστή ερμηνεία της TcB σε σκούρο δέρμα: οι συσκευές συστηματικά υποεκτιμούν την TcB σε άτομα με υψηλή χρώση - αξίζει να επιβεβαιώνεται με χολερυθρίνη ορού πιο συχνά και να ενημερώνονται οι βαθμονομήσεις.

Γιατί αυτό δεν αποτελεί έκπληξη για τη βιοφωτονική

Η φωτονική ιατρική έχει ήδη αντιμετωπίσει το «φαινόμενο του χρώματος του δέρματος» στην παλμική οξυμετρία και σε άλλες οπτικές τεχνολογίες: η μελανίνη «τρώει» το φως, αλλάζοντας τόσο το βάθος διείσδυσης όσο και την αναλογία σήματος προς θόρυβο. Στη νεογνική φωτοθεραπεία, αυτός ο παράγοντας είχε υποτιμηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, επειδή οι «μπλε» λάμπες θεωρούνταν καθολικές. Η νέα εργασία καλύπτει το μεθοδολογικό κενό: επιβεβαιώνει ποιοτικά τη μείωση της απόδοσης στο σκούρο δέρμα και δείχνει ποσοτικά πώς μετατοπίζεται το βέλτιστο μήκος κύματος - γεγονός που παρέχει μηχανικές προδιαγραφές για συσκευές επόμενης γενιάς.

Περιορισμοί και τι ακολουθεί

Πρόκειται για προσομοίωση, όχι για τυχαιοποιημένη κλινική δοκιμή. Οι αριθμητικές εκτιμήσεις εξαρτώνται από τις υιοθετημένες οπτικές παραμέτρους του δέρματος και τις γεωμετρικές υποθέσεις. Ωστόσο, τα αποτελέσματα συμφωνούν σε μεγάλο βαθμό με ανεξάρτητα δεδομένα: οι in-vitro και κλινικές σειρές δείχνουν υποεκτίμηση της TcB και διαφορές στην απόκριση στο φως σε παιδιά με σκούρο δέρμα. Το επόμενο βήμα είναι τα πιλοτικά κλινικά πρωτόκολλα με πίνακες LED ρύθμισης, όπου επιλέγεται το φάσμα/ισχύς για τον φωτότυπο και συγκρίνεται ο ρυθμός μείωσης της χολερυθρίνης και η διάρκεια της νοσηλείας.

Ποιος ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για αυτό;

• Για νεογνολόγους και νοσηλευτές - για τη σωστή ερμηνεία της TcB και την επιλογή της έντασης/διάρκειας της φωτοθεραπείας σε παιδιά με σκούρο δέρμα.
• Για μηχανικούς ανάπτυξης - για το σχεδιασμό πολυφασματικών συστημάτων με αυτόματη προσαρμογή στις οπτικές ιδιότητες του δέρματος.
• Προς τις ρυθμιστικές αρχές και τους συντάκτες των κατευθυντήριων γραμμών - να ενημερώσουν τα πρότυπα φωτοθεραπείας λαμβάνοντας υπόψη τον φωτότυπο (όπως ήδη γίνεται για την οξυμετρία).

Πρωτότυπη πηγή: AJ Dam-Vervloet et al. Επίδραση του χρώματος του δέρματος και άλλων ιδιοτήτων του δέρματος στην αποτελεσματικότητα της φωτοθεραπείας για τον νεογνικό ίκτερο (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.