Ang kulay ng balat ay nakakaapekto sa bisa ng phototherapy para sa neonatal jaundice

Ang isang teoretikal na pag-aaral na inilathala sa journal Biophotonics Discovery ay nagpapakita na ang kulay ng balat at iba pang optical properties ng balat ay makabuluhang nagbabago kung gaano karaming therapeutic light ang aktwal na nasisipsip ng bilirubin sa paggamot ng neonatal jaundice. Ayon sa mga kalkulasyon ng mga may-akda, habang tumataas ang pigmentation ng balat, bumababa ang proporsyon ng liwanag na umaabot sa target, at ang pinakamainam na wavelength para sa phototherapy ay nagbabago - mula ≈460 nm para sa magaan na balat hanggang ≈470 nm para sa madilim na balat. Ang konklusyon ay simple at hindi maginhawa: "unibersal" na mga lamp at ang parehong mga mode ng pag-iilaw ay maaaring hindi gumana nang pantay na epektibo sa mga bata ng iba't ibang mga phototype; ang spectrum at kapangyarihan ng therapy ay dapat na iakma sa bata.

Background ng pag-aaral

Ang neonatal jaundice ay isa sa mga pinakakaraniwang dahilan para sa pagpapaospital ng mga bagong silang; ang pamantayan ng paggamot ay phototherapy na may asul/asul-berde na ilaw, na nagko-convert ng unconjugated bilirubin sa mga photoisomer na nalulusaw sa tubig (kabilang ang lumirubin) at sa gayon ay pinabilis ang pag-aalis nito. Samakatuwid, binibigyang-diin ng mga klinikal na patnubay ang isang makitid na epektibong hanay ng mga wavelength (humigit-kumulang 460-490 nm) at sapat na intensity ng pag-iilaw; nasa ganitong parang multo na window na ang pagsipsip ng bilirubin ay pinakamataas, at ang liwanag ay tumagos nang malalim sa mga tisyu ng sanggol.

Gayunpaman, hindi lahat ng enerhiya na ibinubuga ng lampara ay umabot sa "target" (bilirubin sa balat at mababaw na mga sisidlan): ang ilan sa liwanag ay nasisipsip ng melanin at hemoglobin, at ang pagkalat sa multilayered na balat ay "nagpapahid" ng daloy. Kapag nagbago ang mga optical properties na ito, nagbabago rin ang epektibong wavelength: ang ilang mga pag-aaral ay nagpahiwatig na ang asul-berdeng ilaw ~478-480 nm ay maaaring magkaroon ng mas malakas na phototherapeutic effect kaysa sa "classic" blue peak ~460 nm, na nauugnay sa isang mas mahusay na balanse ng "bilirubin absorption ↔ penetration depth".

Ang isang hiwalay na isyu ay ang pagsukat ng bilirubin ng mga non-invasive device (TcB): ang katumpakan ay lubos na naaapektuhan ng kulay ng balat. Sa iba't ibang pag-aaral, parehong underestimation at overestimation kumpara sa serum bilirubin (TSB) ay natagpuan sa mga batang may mas maitim na balat; Ang mga kamakailang kinokontrol na pagsusuri at in-vitro na mga modelo ay malamang na magmungkahi na ang maitim na balat ay mas madalas na humahantong sa sistematikong pagkiling sa pagsukat, at samakatuwid ay ang mataas o "borderline" na mga halaga ng TcB ay nangangailangan ng kumpirmasyon ng TSB.

Laban sa background na ito, ang mga pag-aaral na quantitatively naglalarawan kung paano eksaktong naaapektuhan ng pigmentation ng balat at iba pang mga katangian ng balat ang hinihigop na "kapaki-pakinabang" na dosis sa panahon ng phototherapy at ang pagpili ng pinakamainam na wavelength ay may kaugnayan. Ang isang bagong pag-aaral sa Biophotonics Discovery ay nilulutas ang problemang ito sa pamamagitan ng pagmomodelo ng light transfer sa balat ng mga bagong silang at ipinapakita na habang tumataas ang pigmentation, bumababa ang proporsyon ng enerhiya na umaabot sa bilirubin, at ang spectrum na pinakamabuting kalagayan ay lumilipat patungo sa mas mahabang alon (mula ≈460 nm hanggang ≈470 nm). Ang mga natuklasang ito ay umaangkop sa isang mas malawak na pag-uusap tungkol sa pangangailangang isaalang-alang ang kulay ng balat sa mga optical na teknolohiyang medikal - mula sa phototherapy hanggang sa pulse oximetry.

Paano ito pinag-aralan

Isang team mula sa University of Twente, Izala Hospital at UMC Groningen ang gumawa ng mga computer model kung paano dumadaan ang liwanag sa multilayered na balat ng mga bagong silang at kinakalkula kung paano nagbabago ang "kapaki-pakinabang" na absorbed dose ng bilirubin sa ilalim ng iba't ibang kondisyon. Nag-iba sila:

• Pigmentation (melanin) ay ang pangunahing kadahilanan na "intercepts" asul na liwanag sa epidermis;
• Ang nilalaman ng hemoglobin at bilirubin ay nakikipagkumpitensya na sumisipsip na nakakaapekto sa lalim ng pagtagos;
• Ang pagkalat at kapal ng mga layer ng balat ay ang mga parameter na tumutukoy kung saan ang liwanag na pagkilos ng bagay ay "napahid".
  Ang pagmomodelo ay isinagawa sa buong asul na hanay ng phototherapy (mga 430-500 nm), tinatasa kung anong mga wavelength ang sinisipsip ng bilirubin ng maximum na enerhiya depende sa mga katangian ng balat. Ang mga resulta ay malapit na sumang-ayon sa kung ano ang matagal nang napansin sa klinika "sa pagsasanay", ngunit bihirang isinasaalang-alang nang pormal: ang madilim na balat ay nangangailangan ng ibang spectral na setting.

Mga pangunahing natuklasan - sa mga simpleng salita

Ang mga may-akda ay nagpapakita ng tatlong pangunahing epekto: una, ang mas madidilim na balat, ang hindi gaanong "kapaki-pakinabang" na liwanag ay umabot sa bilirubin, na nangangahulugan na ang phototherapy ay magiging mas mabagal sa parehong kapangyarihan. Pangalawa, ang peak efficiency ay nagbabago: para sa magaan na balat, ang maximum na hinihigop na dosis ng bilirubin ay humigit-kumulang sa 460 nm, para sa madilim na balat - mas malapit sa 470 nm. Pangatlo, hindi lang melanin ang "naglalaro" ng resulta, kundi pati na rin ang hemoglobin/bilirubin sa balat at light scattering - ito ay mga karagdagang adjustment knobs kung ang aparato ay maaaring magpalit ng spectrum at dosis. Sama-sama, ipinaliliwanag nito kung bakit ang parehong mga lamp at "oras-oras na protocol" ay nagbibigay ng iba't ibang rate ng pagbaba ng TcB/TSB sa mga bata na may iba't ibang phototype.

Ano ang pagbabago nito sa pagsasanay - mga ideya para sa "personalized na phototherapy"

Para sa mga klinika at tagagawa, ang mga resulta ay lohikal na humahantong sa mga partikular na hakbang:

• Spectral adaptation: gumamit ng mga source na may switchable wavelength (hal. mga kumbinasyon ng asul na LEDs 455-475 nm) at piliin ang working peak na isinasaalang-alang ang phototype.
• Dosimetry "sa balat" at hindi "sa lampara": tumuon sa hinihigop na dosis ng bilirubin, at hindi lamang sa pag-iilaw sa kutson; pinakamainam, gumamit ng mga built-in na sensor/modelo na isinasaalang-alang ang pigmentation.
• Isinasaalang-alang ang kasamang optical factor: hemoglobin, bilirubin sa balat at scattering ay nagbabago din sa kahusayan - ang mga algorithm para sa pagsasaayos ng kapangyarihan sa pamamagitan ng feedback (sa pamamagitan ng TcB/TSB dynamics) ay kapaki-pakinabang.
• Tamang interpretasyon ng TcB sa madilim na balat: sistematikong minamaliit ng mga device ang TcB sa mataas na pigmentation - ito ay nagkakahalaga ng pagkumpirma sa serum bilirubin nang mas madalas at pag-update ng mga pagkakalibrate.

Bakit Hindi Ito Isang Sorpresa para sa Biophotonics

Nakatagpo na ng photonic na gamot ang "epekto sa kulay ng balat" sa pulse oximetry at iba pang optical na teknolohiya: "kumakain" ng liwanag ang melanin, na binabago ang lalim ng pagtagos at ang ratio ng signal-to-noise. Sa neonatal phototherapy, ang salik na ito ay matagal nang minamaliit dahil ang mga "asul" na lamp ay itinuturing na unibersal. Ang bagong gawain ay nagsasara ng metodolohikal na agwat: ito ay may husay na nagpapatunay sa pagbaba ng kahusayan sa maitim na balat at sa dami na nagpapakita kung paano nagbabago ang pinakamainam na haba ng daluyong - na nagbibigay ng mga detalye ng engineering para sa mga susunod na henerasyong aparato.

Mga limitasyon at kung ano ang susunod

Ito ay isang simulation, hindi isang randomized na klinikal na pagsubok; ang mga numerical na pagtatantya ay nakasalalay sa pinagtibay na optical parameter ng balat at mga geometric na pagpapalagay. Ngunit ang mga resulta ay sumasang-ayon sa independiyenteng data: ang in-vitro at klinikal na serye ay nagpapakita ng pagmamaliit ng TcB at mga pagkakaiba bilang tugon sa liwanag sa mga batang may maitim na balat. Ang susunod na hakbang ay pilot clinical protocols na may tuning LED matrice, kung saan ang spectrum/power ay pinili para sa phototype at ang rate ng pagbawas ng bilirubin at ang tagal ng ospital ay inihambing.

Sino ang partikular na interesado dito?

• Para sa mga neonatologist at nars - para sa tamang interpretasyon ng TcB at pagpili ng intensity/tagal ng phototherapy sa mga batang may maitim na balat.
• Para sa mga inhinyero ng pag-unlad - para sa pagdidisenyo ng mga multispectral system na may awtomatikong pagsasaayos sa mga optical na katangian ng balat.
• Sa mga regulator at mga may-akda ng gabay - upang i-update ang mga pamantayan ng phototherapy na isinasaalang-alang ang phototype (tulad ng ginagawa na para sa oximetry).

Orihinal na pinagmulan: AJ Dam-Vervloet et al. Epekto ng kulay ng balat at iba pang katangian ng balat sa bisa ng phototherapy para sa neonatal jaundice (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.