신생아 황달에 대한 광선요법의 효과에 피부색이 영향을 미칩니다.

Biophotonics Discovery 저널에 발표된 이론 연구 에 따르면, 신생아 황달 치료 시 피부색과 기타 광학적 특성이 빌리루빈에 흡수되는 치료광선의 양을 크게 변화시킨다는 사실이 밝혀졌습니다. 저자들의 계산에 따르면, 피부 색소 침착이 증가함에 따라 목표물에 도달하는 빛의 비율이 감소하고 광선요법의 최적 파장이 밝은 피부의 경우 약 460nm에서 어두운 피부의 경우 약 470nm로 변합니다. 결론은 간단하지만 불편합니다. "범용" 램프와 동일한 조사 모드가 서로 다른 광형을 가진 소아에게 동일하게 효과적으로 작용하지 않을 수 있기 때문입니다. 따라서 치료의 스펙트럼과 강도는 소아에 맞게 조정해야 합니다.

연구 배경

신생아 황달은 신생아 입원의 가장 흔한 원인 중 하나입니다. 표준 치료는 청록색/청색광을 이용한 광선요법으로, 비공액 빌리루빈을 수용성 광이성질체(루미루빈 포함)로 전환하여 배설을 촉진합니다. 따라서 임상 지침은 좁은 유효 파장 범위(약 460~490nm)와 충분한 조사 강도를 강조합니다. 빌리루빈 흡수가 최대가 되는 것은 바로 이 파장대에서이며, 광선은 유아의 조직을 충분히 깊숙이 투과합니다.

그러나 램프에서 방출되는 모든 에너지가 "목표"(피부와 표층 혈관의 빌리루빈)에 도달하는 것은 아닙니다. 일부 빛은 멜라닌과 헤모글로빈에 흡수되고, 다층 피부에서 산란되어 흐름을 "번지게" 합니다. 이러한 광학적 특성이 변하면 유효 파장 또한 변합니다. 이미 여러 연구에서 청록색 빛(약 478-480nm)이 "전통적인" 청색 피크(약 460nm)보다 더 강력한 광치료 효과를 나타낼 수 있다는 것을 시사했습니다. 이는 "빌리루빈 흡수 ↔ 투과 깊이"의 더 나은 균형과 관련이 있습니다.

또 다른 문제는 비침습적 기기를 이용한 빌리루빈 측정(TcB)입니다. 정확도는 피부색에 따라 상당한 영향을 받습니다. 여러 연구에서 피부색이 어두운 소아에서 혈청 빌리루빈(TSB) 대비 과소평가와 과대평가가 모두 나타났습니다. 최근의 대조 분석 및 체외 모델 연구에서는 피부색이 어두울수록 체계적인 측정 편향이 더 자주 발생하며, 따라서 높거나 "경계선"에 있는 TcB 값은 TSB를 통한 확인이 필요하다는 것을 시사합니다.

이러한 배경에서, 피부 색소 침착 및 기타 피부 특성이 광선 요법 중 흡수되는 "유효" 선량과 최적 파장 선택에 정확히 어떻게 영향을 미치는지 정량적으로 설명하는 연구가 중요합니다. Biophotonics Discovery 에 게재된 새로운 연구는 신생아 피부의 빛 전달을 모델링하여 이 문제를 해결하고, 색소 침착이 증가함에 따라 빌리루빈에 도달하는 에너지 비율이 감소하고 스펙트럼 최적 파장이 장파장(약 460nm에서 약 470nm)으로 이동함을 보여줍니다. 이러한 결과는 광선 요법부터 맥박 산소 측정까지 광학 의료 기술에서 피부색을 고려해야 할 필요성에 대한 더 광범위한 논의에 부합합니다.

어떻게 연구했는가

트벤테 대학교, 이잘라 병원, 그리고 그로닝겐 UMC의 연구팀은 신생아의 다층 피부를 빛이 어떻게 통과하는지에 대한 컴퓨터 모델을 구축하고, 다양한 조건에서 빌리루빈의 "유효" 흡수량이 어떻게 변하는지 계산했습니다. 연구 결과는 다음과 같습니다.

• 색소침착(멜라닌)은 표피의 파란빛을 '차단'하는 주요 요인입니다.
• 헤모글로빈과 빌리루빈 함량은 침투 깊이에 영향을 미치는 경쟁적인 흡수제입니다.
• 피부층의 산란과 두께는 광속이 "번지는" 위치를 결정하는 매개변수입니다.
  모델링은 광선요법의 청색 파장 전체(약 430~500nm)에서 수행되었으며, 피부의 특성에 따라 빌리루빈이 최대 에너지를 흡수하는 파장을 평가했습니다. 결과는 오랫동안 임상에서 "실제" 관찰되어 왔지만 공식적으로 고려되지 않았던 결과와 거의 일치합니다. 어두운 피부는 다른 스펙트럼 설정이 필요합니다.

주요 결과 - 간단히 말해서

저자들은 세 가지 주요 효과를 제시합니다. 첫째, 피부가 어두울수록 빌리루빈에 도달하는 "유용한" 빛이 감소하여 동일한 출력에서 광선 요법의 효과가 저하됩니다. 둘째, 최대 효율이 변합니다. 밝은 피부의 경우 빌리루빈의 최대 흡수량은 약 460nm이고, 어두운 피부의 경우 470nm에 가깝습니다. 셋째, 멜라닌뿐만 아니라 피부의 헤모글로빈/빌리루빈과 광산란도 결과에 영향을 미칩니다. 기기가 스펙트럼과 선량을 전환할 수 있다면 이러한 요소들이 추가적인 조정 요인이 될 수 있습니다. 이는 동일한 램프와 "시간별 프로토콜"이 서로 다른 광형을 가진 어린이의 TcB/TSB 감소율에 차이를 나타내는 이유를 설명합니다.

이것이 실제로 어떤 변화를 가져올까요? - "개인화된 광선 요법"에 대한 아이디어

병원과 제조업체의 경우 결과는 논리적으로 특정 단계로 이어집니다.

• 스펙트럼 적응: 전환 가능한 파장을 가진 소스(예: 455-475nm의 파란색 LED 조합)를 사용하고 광타입을 고려하여 작업 피크를 선택합니다.
• 램프가 아닌 피부에서 선량 측정: 매트리스에 조사되는 방사선량에만 초점을 맞추지 말고 빌리루빈의 흡수된 선량에 초점을 맞추세요. 이상적으로는 색소 침착을 고려하는 내장 센서/모델을 사용하세요.
• 수반되는 광학적 요인을 고려하면 피부의 헤모글로빈, 빌리루빈, 산란도 효율을 변화시킵니다. 피드백(TcB/TSB 역학)을 통해 전력을 조정하는 알고리즘이 유용합니다.
• 어두운 피부에서 TcB를 정확하게 해석하는 방법: 장치는 색소침착이 심한 피부에서 TcB를 체계적으로 과소평가합니다. 혈청 빌리루빈으로 더 자주 확인하고 보정을 업데이트하는 것이 좋습니다.

이것이 생체광자학에 놀라운 일이 아닌 이유

광의학은 이미 맥박 산소 측정법 및 기타 광학 기술에서 "피부색 효과"를 경험했습니다. 멜라닌은 빛을 "먹어" 투과 깊이와 신호대잡음비를 변화시킵니다. 신생아 광선요법에서는 "청색" 램프가 보편적으로 사용되었기 때문에 이러한 요인이 오랫동안 과소평가되어 왔습니다. 이 새로운 연구는 방법론적 간극을 메웁니다. 어두운 피부에서 효율 감소를 질적으로 확인하고, 최적 파장이 어떻게 이동하는지 정량적으로 보여주며, 이를 통해 차세대 기기의 엔지니어링 사양을 제시합니다.

제한 사항 및 향후 계획

본 연구는 무작위 임상 시험이 아닌 시뮬레이션입니다. 수치적 추정치는 피부의 광학적 매개변수와 기하학적 가정에 따라 달라집니다. 그러나 결과는 독립적인 데이터와 잘 일치합니다. 시험관내 및 임상 시리즈는 어두운 피부를 가진 소아에서 TcB의 과소평가와 빛 반응의 차이를 보여줍니다. 다음 단계는 LED 매트릭스를 조정하는 파일럿 임상 프로토콜입니다. 여기서 광형에 맞는 스펙트럼/출력을 선택하고 빌리루빈 감소율과 입원 기간을 비교합니다.

이에 특히 관심이 있는 사람은 누구입니까?

• 신생아과 의사와 간호사를 위해 - 어두운 피부를 가진 어린이의 경우 TcB를 정확하게 해석하고 광선 요법의 강도/기간을 선택합니다.
• 개발 엔지니어를 위한 - 피부의 광학적 특성에 맞게 자동으로 조정되는 다중 스펙트럼 시스템을 설계하는 데 적합합니다.
• 규제 기관과 가이드라인 작성자에게 - 광유형을 고려하여 광선 요법 표준을 업데이트합니다(이미 산소 측정법에 대해 수행한 바와 같이).

원본 출처: AJ Dam-Vervloet et al. 신생아 황달에 대한 광선요법의 효능에 미치는 피부색 및 기타 피부 특성의 영향 (Biophotonics Discovery, 2025), doi: 10.1117/1.BIOS.2.3.032508.