Il colore della pelle influenza l'efficacia della fototerapia per l'ittero neonatale

Uno studio teorico pubblicato sulla rivista Biophotonics Discovery dimostra che il colore della pelle e altre proprietà ottiche della pelle modificano significativamente la quantità di luce terapeutica effettivamente assorbita dalla bilirubina nel trattamento dell'ittero neonatale. Secondo i calcoli degli autori, con l'aumentare della pigmentazione cutanea, la percentuale di luce che raggiunge il bersaglio diminuisce e la lunghezza d'onda ottimale per la fototerapia si sposta da circa 460 nm per la pelle chiara a circa 470 nm per la pelle scura. La conclusione è semplice e scomoda: lampade "universali" e le stesse modalità di irradiazione potrebbero non funzionare con la stessa efficacia nei bambini con fototipi diversi; lo spettro e la potenza della terapia devono essere adattati al bambino.

Contesto dello studio

L'ittero neonatale è una delle cause più comuni di ospedalizzazione dei neonati; il trattamento standard è la fototerapia con luce blu/blu-verde, che converte la bilirubina non coniugata in fotoisomeri idrosolubili (inclusa la lumirubina) e ne accelera l'eliminazione. Pertanto, le linee guida cliniche enfatizzano un intervallo efficace ristretto di lunghezze d'onda (circa 460-490 nm) e un'intensità di irradiazione sufficiente; è in questa finestra spettrale che l'assorbimento della bilirubina è massimo e la luce penetra sufficientemente in profondità nei tessuti del neonato.

Tuttavia, non tutta l'energia emessa dalla lampada raggiunge il "bersaglio" (bilirubina nella pelle e nei vasi superficiali): parte della luce viene assorbita da melanina ed emoglobina, e la dispersione nella pelle multistrato "spalma" il flusso. Quando queste proprietà ottiche cambiano, cambia anche la lunghezza d'onda effettiva: diversi studi hanno già suggerito che la luce blu-verde ~478-480 nm può avere un effetto fototerapeutico più forte rispetto al "classico" picco blu ~460 nm, che è associato a un migliore equilibrio tra "assorbimento della bilirubina ↔ profondità di penetrazione".

Un problema a parte è la misurazione della bilirubina con dispositivi non invasivi (TcB): l'accuratezza è significativamente influenzata dal colore della pelle. In diversi studi, sono state riscontrate sia sottostime che sovrastime rispetto alla bilirubina sierica (TSB) in bambini con pelle più scura; recenti analisi controllate e modelli in vitro tendono a suggerire che la pelle scura porta più spesso a bias di misurazione sistematici, e quindi valori elevati o "borderline" di TcB richiedono la conferma tramite TSB.

In questo contesto, sono rilevanti gli studi che descrivono quantitativamente come la pigmentazione cutanea e altre proprietà della pelle influenzino la dose "utile" assorbita durante la fototerapia e la scelta della lunghezza d'onda ottimale. Un nuovo studio pubblicato su Biophotonics Discovery risolve questo problema modellando il trasferimento di luce nella pelle dei neonati e dimostra che, all'aumentare della pigmentazione, la percentuale di energia che raggiunge la bilirubina diminuisce e l'ottimo dello spettro si sposta verso onde più lunghe (da circa 460 nm a circa 470 nm). Questi risultati si inseriscono in un dibattito più ampio sulla necessità di tenere conto del colore della pelle nelle tecnologie mediche ottiche, dalla fototerapia alla pulsossimetria.

Come è stato studiato

Un team dell'Università di Twente, dell'Ospedale Izala e dell'UMC Groningen ha costruito modelli computerizzati di come la luce attraversa la pelle multistrato dei neonati e ha calcolato come la dose "utile" di bilirubina assorbita cambia in diverse condizioni. Hanno variato:

• La pigmentazione (melanina) è il fattore principale che “intercetta” la luce blu nell’epidermide;
• Il contenuto di emoglobina e bilirubina sono assorbenti concorrenti che influenzano la profondità di penetrazione;
• La dispersione e lo spessore degli strati cutanei sono i parametri che determinano dove il flusso luminoso viene "spalmato".
  La modellazione è stata eseguita nell'intero intervallo blu della fototerapia (circa 430-500 nm), valutando a quali lunghezze d'onda la bilirubina assorbe la massima energia a seconda delle proprietà della pelle. I risultati sono in stretta corrispondenza con quanto da tempo osservato in clinica "nella pratica", ma raramente preso in considerazione formalmente: la pelle scura richiede un'impostazione spettrale diversa.

Risultati chiave - in termini semplici

Gli autori evidenziano tre effetti chiave: in primo luogo, più scura è la pelle, meno luce "utile" raggiunge la bilirubina, il che significa che la fototerapia sarà più lenta a parità di potenza. In secondo luogo, l'efficienza massima varia: per la pelle chiara, la dose massima di bilirubina assorbita è di circa 460 nm, per la pelle scura, più vicina a 470 nm. In terzo luogo, non è solo la melanina a "influenzare" il risultato, ma anche l'emoglobina/bilirubina nella pelle e la dispersione della luce: questi sono ulteriori parametri di regolazione se il dispositivo può modificare spettro e dose. Nel complesso, questo spiega perché le stesse lampade e gli stessi "protocolli orari" forniscono velocità diverse di declino di TcB/TSB nei bambini di diversi fototipi.

Cosa cambia nella pratica: idee per una "fototerapia personalizzata"

Per le cliniche e i produttori, i risultati portano logicamente a passaggi specifici:

• Adattamento spettrale: utilizzare sorgenti con lunghezze d'onda commutabili (ad esempio combinazioni di LED blu 455-475 nm) e selezionare il picco di lavoro tenendo conto del fototipo.
• Dosimetria "sulla pelle" e non "alla lampada": concentrarsi sulla dose di bilirubina assorbita e non solo sull'irradiazione sul materasso; idealmente, utilizzare sensori/modelli integrati che tengano conto della pigmentazione.
• Tenendo conto dei fattori ottici concomitanti: emoglobina, bilirubina nella pelle e dispersione modificano anche l'efficienza, sono utili algoritmi per regolare la potenza tramite feedback (mediante la dinamica TcB/TSB).
• Interpretazione corretta del TcB nella pelle scura: i dispositivi sottostimano sistematicamente il TcB nelle pelli ad alta pigmentazione; vale la pena confermarlo più spesso con la bilirubina sierica e aggiornare le calibrazioni.

Perché questa non è una sorpresa per la biofotonica

La medicina fotonica ha già riscontrato l'"effetto colore della pelle" nella pulsossimetria e in altre tecnologie ottiche: la melanina "mangia" la luce, modificando sia la profondità di penetrazione che il rapporto segnale/rumore. Nella fototerapia neonatale, questo fattore è stato a lungo sottovalutato perché le lampade "blu" erano considerate universali. Il nuovo lavoro colma il divario metodologico: conferma qualitativamente la diminuzione dell'efficienza nella pelle scura e mostra quantitativamente come si sposta la lunghezza d'onda ottimale, fornendo specifiche ingegneristiche per i dispositivi di nuova generazione.

Limitazioni e cosa succederà dopo

Si tratta di una simulazione, non di uno studio clinico randomizzato; le stime numeriche dipendono dai parametri ottici cutanei adottati e dalle ipotesi geometriche. Tuttavia, i risultati sono in buon accordo con dati indipendenti: studi in vitro e clinici mostrano una sottostima del TcB e differenze nella risposta alla luce nei bambini con pelle scura. Il passo successivo è l'esecuzione di protocolli clinici pilota con matrici LED di regolazione, in cui lo spettro/potenza viene selezionato in base al fototipo e vengono confrontati il tasso di riduzione della bilirubina e la durata dell'ospedalizzazione.

Chi è particolarmente interessato a questo?

• Per neonatologi e infermieri: per la corretta interpretazione del TcB e la scelta dell'intensità/durata della fototerapia nei bambini con pelle scura.
• Per ingegneri dello sviluppo: per la progettazione di sistemi multispettrali con adattamento automatico alle proprietà ottiche della pelle.
• Agli enti regolatori e agli autori delle linee guida: aggiornare gli standard della fototerapia tenendo conto del fototipo (come già fatto per l'ossimetria).

Fonte originale: AJ Dam-Vervloet et al. Effetto del colore della pelle e di altre proprietà della pelle sull'efficacia della fototerapia per l'ittero neonatale (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.