Ādas krāsa ietekmē fototerapijas efektivitāti jaundzimušo dzeltes gadījumā

Žurnālā “Biophotonics Discovery” publicēts teorētisks pētījums liecina, ka ādas krāsa un citas ādas optiskās īpašības būtiski ietekmē to, cik daudz terapeitiskās gaismas faktiski absorbē bilirubīns jaundzimušo dzeltes ārstēšanā. Saskaņā ar autoru aprēķiniem, palielinoties ādas pigmentācijai, samazinās gaismas īpatsvars, kas sasniedz mērķi, un mainās optimālais fototerapijas viļņa garums – no ≈460 nm gaišai ādai līdz ≈470 nm tumšai ādai. Secinājums ir vienkāršs un neērts: “universālas” lampas un vienādi apstarošanas režīmi var nedarboties vienlīdz efektīvi dažādu fototipu bērniem; terapijas spektrs un jauda jāpielāgo bērnam.

Pētījuma pamatojums

Jaundzimušo dzelte ir viens no biežākajiem jaundzimušo hospitalizācijas iemesliem; ārstēšanas standarts ir fototerapija ar zilu/zili zaļu gaismu, kas nekonjugētu bilirubīnu pārvērš ūdenī šķīstošos fotoizomēros (tostarp lumirubīnā) un tādējādi paātrina tā elimināciju. Tāpēc klīniskās vadlīnijas uzsver šauru efektīvo viļņu garumu diapazonu (aptuveni 460–490 nm) un pietiekamu apstarošanas intensitāti; tieši šajā spektra logā bilirubīna absorbcija ir maksimāla, un gaisma pietiekami dziļi iekļūst zīdaiņa audos.

Tomēr ne visa lampas izstarotā enerģija sasniedz “mērķi” (bilirubīnu ādā un virspusējos asinsvados): daļu gaismas absorbē melanīns un hemoglobīns, un izkliede daudzslāņainajā ādā “nosmērē” plūsmu. Mainoties šīm optiskajām īpašībām, mainās arī efektīvais viļņa garums: vairāki pētījumi jau ir devuši mājienus, ka zilganzaļā gaisma ~478–480 nm var radīt spēcīgāku fototerapeitisku efektu nekā “klasiskais” zilais maksimums ~460 nm, kas ir saistīts ar labāku “bilirubīna absorbcijas ↔ iespiešanās dziļuma” līdzsvaru.

Atsevišķs jautājums ir bilirubīna mērīšana ar neinvazīvām ierīcēm (TcB): precizitāti būtiski ietekmē ādas krāsa. Dažādos pētījumos bērniem ar tumšāku ādu ir konstatēta gan nepietiekama, gan pārāk augsta bilirubīna līmeņa novērtēšana, salīdzinot ar seruma bilirubīnu (TSB); nesenās kontrolētās analīzes un in vitro modeļi liecina, ka tumša āda biežāk noved pie sistemātiskas mērījumu neobjektivitātes, un tāpēc augstas vai "robežstāvokļa" TcB vērtības ir jāapstiprina ar TSB.

Ņemot vērā iepriekš minēto, ir svarīgi pētījumi, kas kvantitatīvi apraksta, kā tieši ādas pigmentācija un citas ādas īpašības ietekmē absorbēto “lietderīgo” devu fototerapijas laikā un optimālā viļņa garuma izvēli. Jauns pētījums žurnālā Biophotonics Discovery atrisina šo problēmu, modelējot gaismas pārnesi jaundzimušo ādā, un parāda, ka, palielinoties pigmentācijai, samazinās bilirubīnu sasniedzošās enerģijas daļa un spektra optimums nobīdās uz garākiem viļņiem (no ≈460 nm līdz ≈470 nm). Šie atklājumi iekļaujas plašākā sarunā par nepieciešamību ņemt vērā ādas krāsu optiskajās medicīnas tehnoloģijās – sākot no fototerapijas līdz pulsa oksimetrijai.

Kā tas tika pētīts

Tventes Universitātes, Izalas slimnīcas un Groningenas Universitātes (UMC) komanda izveidoja datormodeles, kas analizēja, kā gaisma iet caur jaundzimušo daudzslāņu ādu, un aprēķināja, kā dažādos apstākļos mainās "lietderīgā" absorbētā bilirubīna deva. Tie bija dažādi:

• Pigmentācija (melanīns) ir galvenais faktors, kas “pārtver” zilo gaismu epidermā;
• Hemoglobīna un bilirubīna saturs ir konkurējoši absorbenti, kas ietekmē iekļūšanas dziļumu;
• Ādas slāņu izkliede un biezums ir parametri, kas nosaka, kur gaismas plūsma tiek "izsmērēta".
  Modelēšana tika veikta visā fototerapijas zilajā diapazonā (aptuveni 430–500 nm), novērtējot, kādos viļņu garumos bilirubīns absorbē maksimālo enerģiju atkarībā no ādas īpašībām. Rezultāti ir cieši saistīti ar to, kas klīnikā "praksē" jau sen ir novērots, bet formāli reti tiek ņemts vērā: tumšai ādai ir nepieciešams atšķirīgs spektrālais iestatījums.

Galvenie secinājumi — vienkāršā valodā

Autori parāda trīs galvenos efektus: pirmkārt, jo tumšāka ir āda, jo mazāk "noderīgas" gaismas sasniedz bilirubīnu, kas nozīmē, ka fototerapija ar tādu pašu jaudu būs lēnāka. Otrkārt, maksimālā efektivitāte mainās: gaišai ādai maksimālā absorbētā bilirubīna deva ir aptuveni pie 460 nm, tumšai ādai - tuvāk 470 nm. Treškārt, rezultātu "nospēlē" ne tikai melanīns, bet arī hemoglobīns/bilirubīns ādā un gaismas izkliede - tās ir papildu regulēšanas pogas, ja ierīce var pārslēgt spektru un devu. Kopā tas izskaidro, kāpēc vienas un tās pašas lampas un "stundas protokoli" dažādu fototipu bērniem dod atšķirīgu TcB/TSB samazināšanās ātrumu.

Ko tas maina praksē — idejas "personalizētai fototerapijai"

Klīnikām un ražotājiem rezultāti loģiski noved pie konkrētiem soļiem:

• Spektrālā adaptācija: izmantojiet avotus ar pārslēdzamiem viļņu garumiem (piemēram, zilo LED kombinācijas 455–475 nm) un izvēlieties darba maksimumu, ņemot vērā fototipu.
• Dozimetrija "uz ādas", nevis "pie lampas": koncentrējieties uz absorbēto bilirubīna devu, ne tikai uz apstarošanu uz matrača; ideālā gadījumā izmantojiet iebūvētus sensorus/modeļus, kas ņem vērā pigmentāciju.
• Ņemot vērā pavadošos optiskos faktorus: hemoglobīnu, bilirubīnu ādā un izkliedi, arī mainās efektivitāte, noderīgi ir algoritmi jaudas regulēšanai, izmantojot atgriezenisko saiti (pēc TcB/TSB dinamikas).
• Pareiza TcB interpretācija tumšas ādas gadījumā: ierīces sistemātiski nenovērtē TcB ar augstu pigmentāciju – ir vērts biežāk apstiprināt ar seruma bilirubīna līmeni un atjaunināt kalibrācijas.

Kāpēc tas nav pārsteigums biofotonikai

Fotoniskā medicīna jau ir saskārusies ar "ādas krāsas efektu" pulsa oksimetrijā un citās optiskajās tehnoloģijās: melanīns "apēd" gaismu, mainot gan iekļūšanas dziļumu, gan signāla un trokšņa attiecību. Jaundzimušo fototerapijā šis faktors ilgi tika novērtēts par zemu, jo "zilās" lampas tika uzskatītas par universālām. Jaunais darbs novērš metodoloģisko plaisu: tas kvalitatīvi apstiprina efektivitātes samazināšanos tumšā ādā un kvantitatīvi parāda, kā mainās optimālais viļņa garums - kas nodrošina inženiertehniskās specifikācijas nākamās paaudzes ierīcēm.

Ierobežojumi un kas tālāk

Šī ir simulācija, nevis randomizēts klīniskais pētījums; skaitliskās aplēses ir atkarīgas no pieņemtajiem ādas optiskajiem parametriem un ģeometriskajiem pieņēmumiem. Tomēr rezultāti labi atbilst neatkarīgiem datiem: in vitro un klīnisko pētījumu sērijas uzrāda TcB nepietiekamu novērtēšanu un atšķirības reakcijā uz gaismu bērniem ar tumšu ādu. Nākamais solis ir pilotklīniskie protokoli ar regulējamām LED matricām, kur spektrs/jauda tiek izvēlēta atbilstoši fototipam un tiek salīdzināts bilirubīna samazināšanās ātrums un hospitalizācijas ilgums.

Kuru tas īpaši interesē?

• Neonatologiem un medmāsām — pareizai TcB interpretācijai un fototerapijas intensitātes/ilguma izvēlei bērniem ar tumšu ādu.
• Izstrādes inženieriem - multispektrālu sistēmu projektēšanai ar automātisku pielāgošanu ādas optiskajām īpašībām.
• Regulatoriem un vadlīniju autoriem — atjaunināt fototerapijas standartus, ņemot vērā fototipu (kā tas jau ir darīts oksimetrijas gadījumā).

Oriģinālais avots: AJ Dam-Vervloet et al. Ādas krāsas un citu ādas īpašību ietekme uz fototerapijas efektivitāti jaundzimušo dzeltes ārstēšanā (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.