Цвет кожи влияет на эффективность фототерапии желтухи у новорождённых

В журнале Biophotonics Discovery вышло теоретическое исследование, показывающее: цвет кожи и другие оптические свойства кожи заметно меняют, сколько терапевтического света реально поглощает билирубин при лечении неонатальной желтухи. По расчётам авторов, с ростом пигментации кожи падает доля света, доходящего до мишени, а оптимальная длина волны для фототерапии смещается - от ≈460 нм для светлой кожи к ≈470 нм для тёмной. Вывод простой и неудобный: «универсальные» лампы и одинаковые режимы облучения могут работать не одинаково эффективно у детей разного фототипа; спектр и мощность терапии стоит подстраивать под ребёнка.

Фон исследования

Неонатальная желтуха - одна из самых частых причин госпитализаций новорождённых; стандарт лечения - фототерапия синим/сине-зелёным светом, который переводит неконъюгированный билирубин в водорастворимые фотоизомеры (в т.ч. люмирубин) и тем самым ускоряет его выведение. Поэтому клинические рекомендации подчёркивают узкий эффективный диапазон длин волн (примерно 460-490 нм) и достаточную интенсивность облучения; именно в этом окне спектра поглощение билирубина максимальное, а свет достаточно глубоко проходит через ткани младенца.

Однако до «мишени» (билирубина в коже и поверхностных сосудах) доходит не вся излучаемая лампой энергия: часть света поглощают меланин и гемоглобин, а рассеяние в многослойной коже «размазывает» поток. При изменении этих оптических свойств меняется и эффективная длина волны: ряд работ уже намекал, что сине-зелёный свет ~478-480 нм может оказывать более сильный фототерапевтический эффект, чем «классический» синий пик ~460 нм, что связывают с лучшим балансом «поглощение билирубина ↔ глубина проникновения».

Отдельная проблема - измерение билирубина неинвазивными приборами (TcB): точность ощутимо зависит от цвета кожи. В разных исследованиях у детей с более тёмной кожей находили как занижение, так и завышение оценок по сравнению с сывороточным билирубином (TSB); последние контролируемые анализы и in-vitro-модели склоняются к тому, что тёмная кожа чаще ведёт к систематическим смещениям измерений, а потому высокие или «пограничные» значения TcB требуют подтверждения TSB.

На этом фоне актуальны работы, которые количественно описывают, как именно кожная пигментация и другие свойства кожи влияют на поглощённую «полезную» дозу при фототерапии и на выбор оптимальной длины волны. Новое исследование в Biophotonics Discovery как раз решает эту задачу с помощью моделирования переноса света в коже новорождённых и показывает: при росте пигментации падает доля энергии, доходящая до билирубина, а оптимум спектра сдвигается в сторону более длинных волн (от ≈460 нм к ≈470 нм). Эти выводы вписываются в более широкий разговор о необходимости учёта цвета кожи в оптических медицинских технологиях - от фототерапии до пульсоксиметрии.

Как это изучали

Команда из Университета Твенте, больницы Изала и UMC Гронинген построила компьютерные модели прохождения света через многослойную кожу новорождённых и просчитала, как меняется «полезная» поглощённая доза билирубина при разных условиях. Варьировали:

• Пигментацию (меланин) - главный фактор, «перехватывающий» синий свет в эпидермисе;
• Содержание гемоглобина и билирубина - конкурирующие поглотители, влияющие на глубину проникновения;
• Рассеяние и толщину слоёв кожи - параметры, задающие, куда «размазывается» световой поток.
  Моделирование проводили во всём синем диапазоне фототерапии (около 430-500 нм), оценивая, на каких длинах волн билирубин поглощает максимум энергии в зависимости от свойств кожи. Результаты аккуратно согласуются с тем, что в клинике давно замечают «на практике», но редко учитывают формально: тёмная кожа требует другой спектральной настройки.

Главные выводы - простыми словами

Авторы показывают три ключевых эффекта: во-первых, чем темнее кожа, тем меньше «полезного» света приходит к билирубину, значит, при равной мощности фототерапия будет медленнее. Во-вторых, пик эффективности смещается: для светлой кожи максимум поглощённой дозы билирубина приходится примерно на 460 нм, для тёмной - ближе к 470 нм. В-третьих, на итог «играют» не только меланин, но и гемоглобин/билирубин в коже и светорассеяние - это дополнительные ручки настройки, если устройство умеет переключать спектр и дозу. Вместе это объясняет, почему одинаковые лампы и «протоколы по часам» дают разную скорость падения TcB/TSB у детей разных фототипов.

Что это меняет в практике - идеи для «персонализированной фототерапии»

Для клиник и производителей из результата логично следуют конкретные шаги:

• Спектральная адаптация: применять источники с переключаемыми длинами волн (например, комбинации синих LED 455-475 нм) и выбирать рабочий пик с учётом фототипа.
• Дозиметрия «на коже», а не «у лампы»: ориентироваться на поглощённую дозу билирубина, а не только на облучённость на матрасе; в идеале - использовать встроенные сенсоры/модели, учитывающие пигментацию.
• Учёт сопутствующих оптических факторов: гемоглобин, билирубин в коже и рассеяние тоже меняют эффективность - полезны алгоритмы подстройки мощности по обратной связи (по динамике TcB/TSB).
• Корректная интерпретация TcB у тёмной кожи: приборы систематически недооценивают TcB при высокой пигментации - стоит чаще подтверждать сывороточным билирубином и обновлять калибровки.

Почему это не сюрприз для биофотоники

Фотонная медицина уже столкнулась с «эффектом цвета кожи» в импульсной оксиметрии и других оптических технологиях: меланин «съедает» свет, меняя как глубину проникновения, так и соотношение сигнал/шум. В фототерапии новорождённых этот фактор долго недооценивали, потому что «синие» лампы считались универсальными. Новая работа закрывает методологический пробел: качественно подтверждает снижение эффективности у тёмной кожи и количественно показывает, как сдвигается оптимальная длина волны - что даёт инженерные ТЗ для приборов следующего поколения.

Ограничения и что дальше

Это моделирование, а не рандомизированное клиническое испытание; численные оценки зависят от принятых оптических параметров кожи и допущений по геометрии. Но результаты хорошо стыкуются с независимыми данными: in-vitro и клинические серии показывают недооценку TcB и различия в ответе на свет у детей с тёмной кожей. Следующий шаг - пилотные клинические протоколы с тьюнинговыми LED-матрицами, где спектр/мощность выбирают под фототип и сравнивают скорость снижения билирубина и длительность госпитализации.

Кому это особенно важно

• Неонатологам и медсёстрам - для корректной интерпретации TcB и выбора интенсивности/длительности фототерапии у детей с тёмной кожей.
• Инженерам-разработчикам - для проектирования многоспектральных систем с автоподстройкой под оптические свойства кожи.
• Регуляторам и авторам руководств - для обновления стандартов фототерапии с учётом фототипа (как это уже делают для оксиметрии).

Первоисточник: A. J. Dam-Vervloet и соавт. Effect of skin color and other skin properties on the efficacy of phototherapy for neonatal jaundice (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.