צבע העור משפיע על יעילות הפוטותרפיה לצהבת בילודים

מחקר תיאורטי שפורסם בכתב העת Biophotonics Discovery מראה כי צבע העור ותכונות אופטיות אחרות של העור משנים באופן משמעותי את כמות האור הטיפולי שנספג בפועל על ידי בילירובין בטיפול בצהבת ביילודים. על פי חישובי המחברים, ככל שפיגמנטציה של העור עולה, שיעור האור המגיע למטרה יורד, ואורך הגל האופטימלי לפוטותרפיה משתנה - מ-460 ננומטר בערך לעור בהיר ל-470 ננומטר בערך לעור כהה. המסקנה פשוטה ולא נוחה: מנורות "אוניברסליות" ואותם מצבי קרינה עשויים שלא לפעול באותה יעילות אצל ילדים בעלי פוטו-טיפוסים שונים; יש להתאים את הספקטרום ועוצמת הטיפול לילד.

רקע המחקר

צהבת יילודים היא אחת הסיבות הנפוצות ביותר לאשפוז של יילודים; הטיפול הסטנדרטי הוא פוטותרפיה באור כחול/כחול-ירוק, אשר ממיר בילירובין לא מצומד לפוטואיזומרים מסיסים במים (כולל לומירובין) ובכך מאיץ את סילוקו. לכן, ההנחיות הקליניות מדגישות טווח יעיל צר של אורכי גל (כ-460-490 ננומטר) ועוצמת קרינה מספקת; בחלון ספקטרלי זה ספיגת הבילירובין היא מקסימלית, והאור חודר עמוק מספיק דרך רקמות התינוק.

עם זאת, לא כל האנרגיה הנפלטת מהמנורה מגיעה ל"מטרה" (בילירובין בעור ובכלי הדם השטחיים): חלק מהאור נספג על ידי מלנין והמוגלובין, ופיזור בעור רב השכבות "מורח" את הזרימה. כאשר תכונות אופטיות אלו משתנות, גם אורך הגל האפקטיבי משתנה: מספר מחקרים כבר רמזו כי לאור כחול-ירוק ~478-480 ננומטר יכולה להיות השפעה פוטותרפית חזקה יותר מאשר השיא הכחול "הקלאסי" ~460 ננומטר, המקושר לאיזון טוב יותר של "ספיגת בילירובין ↔ עומק חדירה".

סוגיה נפרדת היא מדידת בילירובין באמצעות מכשירים לא פולשניים (TcB): הדיוק מושפע באופן משמעותי מצבע העור. במחקרים שונים, נמצאו הן הערכה נמוכה והן הערכה יתר בהשוואה לבילירובין בסרום (TSB) אצל ילדים בעלי עור כהה יותר; ניתוחים מבוקרים ומודלים חוץ-גופיים שנעשו לאחרונה נוטים להצביע על כך שעור כהה מוביל לעתים קרובות יותר להטיה שיטתית במדידה, ולכן ערכי TcB גבוהים או "גבוליים" דורשים אישור על ידי TSB.

על רקע זה, מחקרים המתארים באופן כמותי כיצד בדיוק פיגמנטציה של העור ותכונות עור אחרות משפיעות על המינון ה"שימושי" הנספג במהלך פוטותרפיה ועל בחירת אורך הגל האופטימלי רלוונטיים. מחקר חדש ב- Biophotonics Discovery פותר בעיה זו על ידי מידול העברת אור בעור של יילודים ומראה שככל שהפיגמנטציה עולה, שיעור האנרגיה המגיעה לבילירובין פוחת, והספקטרום האופטימלי עובר לכיוון גלים ארוכים יותר (מ-460 ננומטר ל-470 ננומטר). ממצאים אלה משתלבים בשיחה רחבה יותר על הצורך לקחת בחשבון את צבע העור בטכנולוגיות רפואיות אופטיות - מפוטותרפיה ועד אוקסימטריית דופק.

כיצד זה נחקר

צוות מאוניברסיטת טוונטה, בית החולים איזלה ו-UMC חרונינגן בנה מודלים ממוחשבים של האופן שבו אור עובר דרך העור הרב-שכבתי של יילודים וחישב כיצד המינון ה"שימושי" של בילירובין משתנה בתנאים שונים. הם השתנו:

• פיגמנטציה (מלנין) היא הגורם העיקרי ש"מיירט" אור כחול באפידרמיס;
• תכולת המוגלובין ובילירובין הם סופחים מתחרים המשפיעים על עומק החדירה;
• פיזור ועובי שכבות העור הם הפרמטרים הקובעים היכן שטף האור "נמרח".
  מידול בוצע בכל טווח הצבעים הכחולים של פוטותרפיה (כ-430-500 ננומטר), תוך הערכת אורכי גל שבהם הבילירובין סופג אנרגיה מקסימלית בהתאם לתכונות העור. התוצאות תואמות קשר הדוק למה שנצפה זה מכבר במרפאה "בפועל", אך לעיתים רחוקות נלקח בחשבון באופן רשמי: עור כהה דורש הגדרה ספקטרלית שונה.

ממצאים עיקריים - במילים פשוטות

המחברים מראים שלוש השפעות עיקריות: ראשית, ככל שהעור כהה יותר, כך האור פחות "שימושי" מגיע לבילירובין, מה שאומר שפוטותרפיה תהיה איטית יותר באותה עוצמה. שנית, יעילות השיא משתנה: עבור עור בהיר, המינון המקסימלי הנספג של בילירובין הוא בערך 460 ננומטר, עבור עור כהה - קרוב יותר ל-470 ננומטר. שלישית, לא רק מלנין "משחק" את התוצאה, אלא גם המוגלובין/בילירובין בעור ופיזור אור - אלו כפתורי כוונון נוספים אם המכשיר יכול לשנות את הספקטרום והמינון. יחד, זה מסביר מדוע אותן מנורות ו"פרוטוקולים שעתיים" נותנים קצב שונה של ירידה ב-TcB/TSB אצל ילדים בעלי פוטוטיפים שונים.

מה זה משנה בפועל - רעיונות ל"פוטותרפיה מותאמת אישית"

עבור מרפאות ויצרנים, התוצאות מובילות באופן הגיוני לצעדים ספציפיים:

• התאמה ספקטרלית: השתמשו במקורות עם אורכי גל הניתנים להחלפה (למשל שילובים של נוריות LED כחולות 455-475 ננומטר) ובחרו את שיא העבודה תוך התחשבות בפוטוטיפ.
• דוזימטריה "על העור" ולא "במנורה": התמקדו במינון הבילירובין הנספג, ולא רק בקרינה על המזרן; באופן אידיאלי, השתמשו בחיישנים/מודלים מובנים שלוקחים בחשבון פיגמנטציה.
• התחשבות בגורמים אופטיים נלווים: המוגלובין, בילירובין בעור ופיזור משנים גם הם את היעילות - אלגוריתמים להתאמת ההספק באמצעות משוב (על ידי דינמיקת TcB/TSB) שימושיים.
• פירוש נכון של TcB בעור כהה: מכשירים ממעיטים באופן שיטתי ב-TcB בפיגמנטציה גבוהה - כדאי לאשר עם בילירובין בסרום לעתים קרובות יותר ולעדכן את הכיולים.

למה זו לא הפתעה עבור ביופוטוניקה

רפואה פוטונית כבר נתקלה ב"אפקט צבע העור" באוקסימטריית דופק ובטכנולוגיות אופטיות אחרות: מלנין "אוכל" אור, ומשנה הן את עומק החדירה והן את יחס אות לרעש. בפוטותרפיה בילודים, גורם זה הוערך בחסר במשך זמן רב משום שמנורות "כחולות" נחשבו אוניברסליות. העבודה החדשה סוגרת את הפער המתודולוגי: היא מאשרת איכותית את הירידה ביעילות בעור כהה ומראה כמותית כיצד אורך הגל האופטימלי משתנה - מה שמספק מפרטים הנדסיים למכשירים מהדור הבא.

מגבלות ומה הלאה

זוהי סימולציה, לא ניסוי קליני אקראי; הערכות מספריות תלויות בפרמטרים האופטיים שאומצו של העור ובהנחות גיאומטריות. אך התוצאות תואמות היטב נתונים בלתי תלויים: סדרות חוץ גופיות וקליניות מראות הערכה נמוכה של TcB והבדלים בתגובה לאור אצל ילדים עם עור כהה. השלב הבא הוא פרוטוקולים קליניים פיילוט עם מטריצות LED כוונון, שבהן נבחרים הספקטרום/ההספק עבור הפוטוטייפ ומושווים קצב הפחתת הבילירובין ומשך האשפוז.

את מי זה מעניין במיוחד?

• לניאונטולוגים ואחיות - לפירוש נכון של TcB ובחירת עוצמה/משך הפוטותרפיה בילדים בעלי עור כהה.
• עבור מהנדסי פיתוח - לתכנון מערכות מולטי-ספקטרליות עם התאמה אוטומטית לתכונות האופטיות של העור.
• לרגולטורים ולמחברי ההנחיות - לעדכן את הסטנדרטים של פוטותרפיה תוך התחשבות בפוטוטיפ (כפי שכבר נעשה עבור אוקסימטריה).

מקור מקורי: AJ Dam-Vervloet et al. השפעת צבע העור ותכונות עור אחרות על יעילות הפוטותרפיה לצהבת בילודים (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.