Warna kulit mempengaruhi efektivitas fototerapi untuk penyakit kuning pada bayi baru lahir

Sebuah studi teoretis yang diterbitkan dalam jurnal Biophotonics Discovery menunjukkan bahwa warna kulit dan sifat optik kulit lainnya secara signifikan mengubah seberapa banyak cahaya terapeutik yang diserap oleh bilirubin dalam pengobatan penyakit kuning neonatus. Menurut perhitungan penulis, seiring meningkatnya pigmentasi kulit, proporsi cahaya yang mencapai target berkurang, dan panjang gelombang optimal untuk fototerapi bergeser - dari ≈460 nm untuk kulit terang menjadi ≈470 nm untuk kulit gelap. Kesimpulannya sederhana dan tidak praktis: lampu "universal" dan mode penyinaran yang sama mungkin tidak bekerja sama efektifnya pada anak-anak dengan fototipe yang berbeda; spektrum dan daya terapi harus disesuaikan dengan anak tersebut.

Latar Belakang Penelitian

Ikterus neonatus merupakan salah satu penyebab paling umum rawat inap bayi baru lahir; standar penanganannya adalah fototerapi dengan cahaya biru/biru-hijau, yang mengubah bilirubin tak terkonjugasi menjadi fotoisomer yang larut dalam air (termasuk lumirubin) dan dengan demikian mempercepat eliminasinya. Oleh karena itu, pedoman klinis menekankan rentang panjang gelombang efektif yang sempit (sekitar 460-490 nm) dan intensitas penyinaran yang memadai; pada rentang spektral inilah penyerapan bilirubin maksimal, dan cahaya menembus jaringan bayi cukup dalam.

Namun, tidak semua energi yang dipancarkan lampu mencapai "target" (bilirubin di kulit dan pembuluh darah superfisial): sebagian cahaya diserap oleh melanin dan hemoglobin, dan hamburan di lapisan kulit yang berlapis-lapis "mengolesi" aliran. Ketika sifat optik ini berubah, panjang gelombang efektif juga berubah: sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa cahaya biru-hijau ~478-480 nm dapat memiliki efek fototerapi yang lebih kuat daripada puncak biru "klasik" ~460 nm, yang dikaitkan dengan keseimbangan yang lebih baik antara "penyerapan bilirubin ↔ kedalaman penetrasi".

Masalah terpisah adalah pengukuran bilirubin dengan alat non-invasif (TcB): akurasinya sangat dipengaruhi oleh warna kulit. Dalam berbagai penelitian, baik estimasi yang terlalu rendah maupun terlalu tinggi dibandingkan dengan bilirubin serum (TSB) ditemukan pada anak-anak berkulit gelap; analisis terkontrol terbaru dan model in-vitro cenderung menunjukkan bahwa kulit gelap lebih sering menyebabkan bias pengukuran sistematis, sehingga nilai TcB yang tinggi atau "batas" memerlukan konfirmasi dengan TSB.

Dengan latar belakang ini, studi yang secara kuantitatif menggambarkan bagaimana pigmentasi kulit dan sifat-sifat kulit lainnya memengaruhi dosis "berguna" yang diserap selama fototerapi dan pemilihan panjang gelombang optimal menjadi relevan. Sebuah studi baru dalam Biophotonics Discovery memecahkan masalah ini dengan memodelkan transfer cahaya pada kulit bayi baru lahir dan menunjukkan bahwa seiring meningkatnya pigmentasi, proporsi energi yang mencapai bilirubin menurun, dan spektrum optimal bergeser ke arah gelombang yang lebih panjang (dari ≈460 nm menjadi ≈470 nm). Temuan ini sejalan dengan diskusi yang lebih luas tentang perlunya mempertimbangkan warna kulit dalam teknologi medis optik - mulai dari fototerapi hingga oksimetri nadi.

Bagaimana cara mempelajarinya

Tim dari Universitas Twente, Rumah Sakit Izala, dan UMC Groningen membangun model komputer tentang bagaimana cahaya menembus lapisan kulit bayi baru lahir yang berlapis-lapis dan menghitung bagaimana dosis bilirubin yang diserap "bermanfaat" berubah dalam berbagai kondisi. Hasilnya bervariasi:

• Pigmentasi (melanin) adalah faktor utama yang “menahan” cahaya biru di epidermis;
• Kandungan hemoglobin dan bilirubin merupakan penyerap yang bersaing yang mempengaruhi kedalaman penetrasi;
• Hamburan dan ketebalan lapisan kulit merupakan parameter yang menentukan di mana fluks cahaya "dioleskan".
  Pemodelan dilakukan pada seluruh rentang biru fototerapi (sekitar 430-500 nm), menilai pada panjang gelombang berapa bilirubin menyerap energi maksimum, tergantung pada sifat-sifat kulit. Hasilnya sangat sesuai dengan apa yang telah lama diamati di klinik "dalam praktik", tetapi jarang diperhitungkan secara formal: kulit gelap memerlukan pengaturan spektral yang berbeda.

Temuan utama - secara sederhana

Para penulis menunjukkan tiga efek utama: pertama, semakin gelap kulit, semakin sedikit cahaya "berguna" yang mencapai bilirubin, yang berarti fototerapi akan lebih lambat pada daya yang sama. Kedua, efisiensi puncak bergeser: untuk kulit terang, dosis maksimum bilirubin yang diserap kira-kira pada 460 nm, untuk kulit gelap - mendekati 470 nm. Ketiga, tidak hanya melanin yang "memainkan" hasilnya, tetapi juga hemoglobin/bilirubin di kulit dan hamburan cahaya - ini adalah tombol penyesuaian tambahan jika perangkat dapat mengubah spektrum dan dosis. Bersama-sama, ini menjelaskan mengapa lampu yang sama dan "protokol per jam" memberikan tingkat penurunan TcB/TSB yang berbeda pada anak-anak dengan fototipe yang berbeda.

Apa yang berubah dalam praktiknya - ide untuk "fototerapi yang dipersonalisasi"

Bagi klinik dan produsen, hasil ini secara logis mengarah pada langkah-langkah spesifik:

• Adaptasi spektral: gunakan sumber dengan panjang gelombang yang dapat dialihkan (misalnya kombinasi LED biru 455-475 nm) dan pilih puncak kerja dengan mempertimbangkan fototipe.
• Dosimetri "pada kulit" dan bukan "pada lampu": fokus pada dosis bilirubin yang diserap, dan bukan hanya pada penyinaran di kasur; idealnya, gunakan sensor/model bawaan yang memperhitungkan pigmentasi.
• Dengan mempertimbangkan faktor optik yang menyertai: hemoglobin, bilirubin di kulit dan hamburan juga mengubah efisiensi - algoritma untuk menyesuaikan daya dengan umpan balik (dengan dinamika TcB/TSB) berguna.
• Interpretasi TcB yang benar pada kulit gelap: perangkat secara sistematis meremehkan TcB pada pigmentasi tinggi - ada baiknya mengonfirmasi dengan bilirubin serum lebih sering dan memperbarui kalibrasi.

Mengapa Hal Ini Bukan Kejutan bagi Biofotonik

Kedokteran fotonik telah menemukan "efek warna kulit" dalam oksimetri nadi dan teknologi optik lainnya: melanin "memakan" cahaya, mengubah kedalaman penetrasi dan rasio sinyal terhadap derau. Dalam fototerapi neonatal, faktor ini telah lama diremehkan karena lampu "biru" dianggap universal. Penelitian baru ini menjembatani kesenjangan metodologis: secara kualitatif mengonfirmasi penurunan efisiensi pada kulit gelap dan secara kuantitatif menunjukkan bagaimana panjang gelombang optimal bergeser – yang memberikan spesifikasi teknis untuk perangkat generasi mendatang.

Keterbatasan dan langkah selanjutnya

Ini adalah simulasi, bukan uji klinis acak; estimasi numerik bergantung pada parameter optik kulit yang diadopsi dan asumsi geometrik. Namun, hasilnya sesuai dengan data independen: seri in-vitro dan klinis menunjukkan underestimasi TcB dan perbedaan respons terhadap cahaya pada anak-anak berkulit gelap. Langkah selanjutnya adalah protokol klinis percontohan dengan matriks LED penyetelan, di mana spektrum/daya dipilih untuk fototipe dan laju reduksi bilirubin serta durasi rawat inap dibandingkan.

Siapa yang secara khusus tertarik dengan hal ini?

• Untuk neonatologis dan perawat - untuk interpretasi TcB yang benar dan pemilihan intensitas/durasi fototerapi pada anak-anak berkulit gelap.
• Untuk insinyur pengembangan - untuk merancang sistem multispektral dengan penyesuaian otomatis terhadap sifat optik kulit.
• Kepada regulator dan penulis pedoman - untuk memperbarui standar fototerapi dengan mempertimbangkan fototipe (seperti yang telah dilakukan untuk oksimetri).

Sumber asli: AJ Dam-Vervloet dkk. Pengaruh warna kulit dan sifat kulit lainnya terhadap efektivitas fototerapi untuk penyakit kuning neonatus (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.