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パルスオキシメーター

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パルスオキシメーター

テザーレスパルスオキシメトリー

目的

酸素飽和度のモニタリング

パルスオキシメーターです非侵襲的人を監視する方法酸素飽和度.末梢酸素飽和度（SpO2) は、動脈血酸素飽和度 (SaO) のより望ましい測定値と常に同じではありません。2） から動脈血ガス安全で便利、非侵襲的、安価なパルスオキシメトリー法は、酸素飽和度を測定するのに価値があります。臨床使用する。

最も一般的な (透過型) アプリケーション モードでは、センサー デバイスは患者の体の薄い部分に配置されます。指先また耳朶、または子供、足を横切って。このデバイスは、2 つの波長の光を体の一部から光検出器に渡します。それぞれの吸光度の変化を測定します。波長、それを決定できるようにします吸光度脈動のせいで動脈血単独、除外静脈血、皮膚、骨、筋肉、脂肪、そして（ほとんどの場合）マニキュア。[1]

反射型パルスオキシメトリは、透過型パルスオキシメトリに代わるあまり一般的ではありません。この方法は、人体の薄い部分を必要としないため、足、額、胸などの一般的な用途に適していますが、いくつかの制限もあります。心臓への静脈還流の障害による頭部の血管拡張および静脈血の貯留は、額領域で動脈拍動と静脈拍動の組み合わせを引き起こし、疑似 SpO につながる可能性があります。2結果。このような状態は、麻酔を受けている間に起こります気管内挿管および機械的換気または患者のトレンデレンブルグ体位.[2]

コンテンツ

歴史[編集]

1935 年、ドイツの医師 Karl Matthes (1905–1962) は、最初の 2 波長耳 O を開発しました。2赤と緑のフィルター（後に赤と赤外線のフィルター）を備えた彩度計。彼のメーターは、Oを測定する最初のデバイスでした2飽和。[3]

オリジナルのオキシメータはグレン・アラン・ミリカン1940年代に。[4]1949 年、ウッドは圧力カプセルを追加して耳から血液を絞り出し、絶対 O を取得しました。2血液が再入院したときの飽和値。概念は現在の従来のパルスオキシメトリに似ていますが、不安定なため実装が困難でした。フォトセルそして光源;今日、この方法は臨床的に使用されていません。1964 年、Shaw は 8 つの波長の光を使用する最初の絶対読み取り耳式酸素濃度計を組み立てました。

パルスオキシメトリーは、1972 年に開発されました。青柳拓夫バイオエンジニアの岸道夫日本光電測定部位での脈動成分の赤と赤外光の吸収比を使用します。外科医である中島晋と彼の同僚は、1975 年にこの装置を患者で最初にテストし、報告しました。[5]によって商品化されました。バイオックス1980年。[6][5][7]

1987 年までに、米国での全身麻酔薬投与の標準治療には、パルスオキシメトリーが含まれていました。手術室から、パルスオキシメトリの使用は急速に病院全体に広がりました。回復室、そして集中治療室.パルスオキシメトリーは、患者が不十分な酸素化で成長しない新生児病棟で特に価値がありましたが、酸素が多すぎて酸素濃度が変動すると、視力障害や失明につながる可能性があります。未熟児網膜症（ROP）。さらに、新生児患者から動脈血ガスを採取することは、患者にとって苦痛であり、新生児貧血の主要な原因である。[8]モーション アーチファクトは、パルス オキシメトリ モニタリングの重大な制限となり、頻繁な誤報やデータの損失につながる可能性があります。これは、運動中および低周辺機器のためです。灌流、多くのパルス酸素濃度計は、脈動する動脈血と動いている静脈血を区別できず、酸素飽和度の過小評価につながります。被験者の運動中のパルスオキシメトリ性能に関する初期の研究により、従来のパルスオキシメトリ技術がモーションアーチファクトに対して脆弱であることが明らかになりました。[9][10]

1995年、マシモは、動脈信号を静脈信号やその他の信号から分離することにより、患者の動きや低灌流中に正確に測定できる信号抽出技術 (SET) を導入しました。それ以来、パルスオキシメトリのメーカーは、運動中の誤報を減らすための新しいアルゴリズムを開発してきました。[11]平均化時間の延長や画面上の値の凍結などがありますが、運動中や低灌流中の状態の変化を測定するとは主張していません。そのため、困難な状況下でのパルスオキシメータの性能には、依然として重要な違いがあります。[12]また、1995 年に、マシモは末梢血管の振幅を定量化する灌流指数を導入しました。プレチスモグラフ波形。灌流指数は、臨床医が新生児の病気の重症度と早期の有害な呼吸転帰を予測するのに役立つことが示されています。[13][14][15]超低出生体重児の上大静脈流量の低下を予測し、[16]硬膜外麻酔後の交感神経切除術の早期指標となる[17]新生児の重大な先天性心疾患の検出を改善します。[18]

公開された論文では、信号抽出技術を他のパルスオキシメトリ技術と比較しており、信号抽出技術の一貫した良好な結果が実証されています。[9][12][19]信号抽出技術のパルスオキシメトリの性能は、臨床医が患者の転帰を改善するのに役立つことも示されています。ある研究では、未熟児網膜症 (目の損傷) は、信号抽出技術を使用したセンターで非常に低出生体重の新生児で 58% 減少しましたが、同じプロトコルを使用した同じ臨床医による別のセンターでは、未熟児網膜症の減少はありませんでした。しかし、非信号抽出技術を使用しています。[20]他の研究では、信号抽出技術のパルスオキシメトリを使用すると、動脈血ガス測定が少なくなり、酸素ウィーニング時間が短縮され、センサーの使用率が低下し、入院期間が短縮されることが示されています。[21]また、測定スルー モーションと低灌流機能により、従来のパルス オキシメトリでは誤警報が発生していた一般フロアなど、以前は監視されていなかったエリアでも使用できます。この証拠として、画期的な研究が 2010 年に発表され、一般フロアで信号抽出技術のパルスオキシメトリーを使用したダートマス ヒッチコック メディカル センターの臨床医が、緊急対応チームの活動、ICU への移動、および ICU の日数を減らすことができたことが示されました。[22]2020 年に同じ施設で実施された追跡レトロスペクティブ研究では、患者監視システムと組み合わせた信号抽出技術を使用したパルスオキシメトリーを 10 年以上使用した結果、患者の死亡はゼロであり、オピオイド誘発性呼吸抑制による被害を受けた患者はいなかったことが示されました。継続的な監視が使用されていたとき。[23]

2007 年、マシモは、脈波変動指数(PVI) は、患者が輸液投与に反応する能力を自動的かつ非侵襲的に評価するための新しい方法を提供することを複数の臨床研究が示しています。[24][25][26]適切な水分レベルは、術後のリスクを軽減し、患者の転帰を改善するために不可欠です。水分量が少なすぎる (水分不足) または多すぎる (水分過剰) と、創傷治癒が低下し、感染や心臓合併症のリスクが高まることが示されています。[27]最近、英国の国民保健サービスとフランスの麻酔集中治療学会は、術中輸液管理の推奨戦略の一部として PVI モニタリングを挙げました。[28][29]

2011 年、専門家のワークグループは、パルスオキシメトリーによる新生児スクリーニングを推奨し、重大な先天性心疾患(CCHD)。[30]CCHD ワークグループは、59,876 人の被験者を対象とした 2 つの大規模な前向き研究の結果を引用しました。この研究では、信号抽出技術のみを使用して、最小限の誤検知で CCHD の識別を増やしました。[31][32]CCHD ワークグループは、低灌流条件でも検証されているモーション トレラント パルスオキシメトリーを使用して新生児スクリーニングを実施することを推奨しました。2011 年、米国保健福祉省長官は、推奨される一様なスクリーニング パネルにパルス オキシメトリを追加しました。[33]信号抽出技術を使用したスクリーニングの証拠が現れる前は、米国の新生児の 1% 未満しかスクリーニングされていませんでした。今日、新生児財団は、米国でほぼ普遍的なスクリーニングを記録しており、国際的なスクリーニングは急速に拡大しています。[34]2014 年には、信号抽出技術のみを使用した 122,738 人の新生児を対象とした 3 番目の大規模研究でも、最初の 2 つの大規模研究と同様の肯定的な結果が示されました。[35]

高解像度パルスオキシメトリー (HRPO) は、自宅での睡眠時無呼吸スクリーニングおよび実施が困難な患者の検査のために開発されました。睡眠ポリグラフ.[36][37]両方を保存および記録します脈拍数および SpO2 を 1 秒間隔で測定し、手術患者の睡眠呼吸障害を検出するのに役立つことが 1 つの研究で示されています。[38]

関数[編集]

酸素化ヘモグロビン (HbO2) および脱酸素化ヘモグロビン (Hb) の赤色および赤外波長の吸収スペクトル

パルスオキシメータの内側

血中酸素モニターは、酸素が負荷された血液のパーセンテージを表示します。より具体的には、ヘモグロビン、酸素を運ぶ血液中のタンパク質がロードされます。肺に病変がない患者の許容正常範囲は 95 ～ 99% です。患者がその場所またはその近くで部屋の空気を呼吸する場合海面、動脈 pO の推定値2血中酸素モニターから作ることができます「末梢酸素飽和」(SpO2） 読む。

典型的なパルス酸素濃度計は、電子プロセッサと一対の小さな発光ダイオード(LED) に面しているフォトダイオード患者の体の半透明の部分、通常は指先または耳たぶを通して。1 つの LED は赤色で、波長660 nm の、もう 1 つは赤外線波長は 940 nm です。これらの波長での光の吸収は、酸素が負荷された血液と酸素が不足している血液の間で大きく異なります。酸素化ヘモグロビンは、より多くの赤外光を吸収し、より多くの赤色光を通過させます.脱酸素化ヘモグロビンは、より多くの赤外光を通過させ、より多くの赤色光を吸収します.LED は、一方が点灯し、次に他方が点灯し、次に両方が消灯するサイクルを 1 秒間に約 30 回繰り返します。これにより、フォトダイオードは赤色光と赤外線光に個別に応答し、周囲光のベースラインも調整できます。[39]

透過した (つまり、吸収されなかった) 光の量が測定され、各波長に対して個別の正規化された信号が生成されます。これらの信号は、存在する動脈血の量が心拍ごとに増加する (文字通り脈動する) ため、時間とともに変動します。各波長の透過光から最小透過光を差し引くことにより、他の組織の影響が補正され、拍動性動脈血の連続信号が生成されます。[40]赤色光測定値と赤外光測定値の比率がプロセッサーによって計算され (酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの比率を表す)、この比率が SpO に変換されます。2プロセッサによってルックアップテーブル[40]に基づくBeer-Lambert の法則.[39]信号の分離は、他の目的にも役立ちます。脈動信号を表すプレチスモグラフ波形 (「プレチス波」) は、通常、脈拍と信号品質を視覚的に示すために表示されます。[41]および脈動吸光度とベースライン吸光度の間の数値比 (「灌流指数") は灌流の評価に使用できます。[25]

表示[編集]

人の指に装着されたパルスオキシメーターのプローブ

パルスオキシメータは、医療機器患者の酸素飽和度を間接的に監視する血液(血液サンプルから直接酸素飽和度を測定するのとは対照的に) 皮膚の血液量の変化、フォトプレチスモグラムさらに処理される可能性があるその他の測定.[41]パルス酸素濃度計は、マルチパラメータ患者モニタに組み込むことができます。ほとんどのモニターには、脈拍数も表示されます。携帯型の電池式パルスオキシメータも、輸送用または家庭用の血中酸素モニタリングに使用できます。

利点[編集]

パルスオキシメトリーは、以下の場合に特に便利です。非侵襲的血中酸素飽和度の連続測定。対照的に、血中ガスレベルは、採血された血液サンプルで実験室で決定されなければなりません。パルスオキシメトリは、患者が酸素化を含めて不安定です。集中治療、手術、回復、緊急および病棟の設定、パイロット与圧されていない航空機で、患者の酸素化を評価し、補助の有効性または必要性を判断するため空気.パルス酸素濃度計は酸素化を監視するために使用されますが、酸素の代謝、または患者が使用している酸素の量を決定することはできません。そのためには、測定も必要です二酸化炭素(CO2) レベル。換気の異常検知にも利用できる可能性があります。ただし、パルスオキシメータを使用して検出する低換気呼吸機能の異常が確実に検出できるのは、患者が室内の空気を呼吸するときだけであるため、補助酸素の使用によって損なわれます。したがって、患者が部屋の空気で十分な酸素化を維持できる場合、酸素補給の定期的な投与は不当である可能性があります。[42]

パルスオキシメータは、その使いやすさと、酸素飽和度値を継続的かつ即時に提供できることから、非常に重要です。救急医療また、特に呼吸器や心臓に問題のある患者にも非常に役立ちます。COPD、またはいくつかの診断のために睡眠障害そのような無呼吸と低呼吸.[43]携帯用電池式パルスオキシメータは、米国で 10,000 フィート (3,000 m) または 12,500 フィート (3,800 m) を超える非与圧航空機で操縦するパイロットに役立ちます。[44]酸素補給が必要な場所。携帯用パルスオキシメータは、酸素濃度が高くなると酸素レベルが低下する可能性がある登山者や運動選手にも役立ちます。標高または運動で。一部のポータブル パルスオキシメータは、患者の血中酸素と脈拍をグラフ化するソフトウェアを採用しており、血中酸素レベルを確認するためのリマインダーとして機能します。

最近のコネクティビティの進歩により、ベッドサイド モニターや集中型患者監視システムに戻る患者データの流れを犠牲にすることなく、病院のモニターにケーブルで接続することなく、患者が血中酸素飽和度を継続的に監視できるようになりました。2019 年に導入された Masimo Radius PPG は、Masimo 信号抽出技術を使用したテザーレス パルスオキシメトリを提供し、患者が自由かつ快適に移動できるようにすると同時に、継続的かつ確実に監視されます。[45]Radius PPG は、安全な Bluetooth を使用して、患者データをスマートフォンやその他のスマート デバイスと直接共有することもできます。[46]

制限事項[編集]

パルスオキシメトリは、ヘモグロビン飽和度のみを測定し、測定しません。換気呼吸充足度の完全な尺度ではありません。代わりになるものではありません血液ガス塩基欠損、二酸化炭素濃度、血中濃度の指標が得られないため、検査室で検査されます。pH、 また炭酸水素塩(HCO3−） 集中。酸素の代謝は、期限切れのCOを監視することで簡単に測定できます2、しかし、飽和度の数値は血中酸素含有量に関する情報を提供しません。血液中の酸素の大部分はヘモグロビンによって運ばれます。重度の貧血では、血中に含まれるヘモグロビンが少なくなり、ヘモグロビンは飽和しているにもかかわらず、それほど多くの酸素を運ぶことができなくなります。

読み値が誤って低くなる原因として考えられるのは、低灌流モニタリングに使用されている四肢の血管収縮の使用に次ぐ昇圧剤エージェント);不適切なセンサーの適用;非常にたこ肌;または動き（震えなど）、特に低灌流中。精度を確保するために、センサーは安定したパルスおよび/またはパルス波形を返す必要があります。パルスオキシメトリ技術は、運動状態および低灌流状態で正確なデータを提供する能力が異なります。[12][9]

パルスオキシメトリーも、循環酸素充足の完全な尺度ではありません。足りない場合血流または血液中の不十分なヘモグロビン (貧血）、組織が苦しむ可能性があります低酸素症動脈血酸素飽和度が高いにもかかわらず。

パルスオキシメトリは結合したヘモグロビンのパーセンテージのみを測定するため、ヘモグロビンが酸素以外のものに結合すると、誤って高いまたは誤って低い読み取り値が発生します。

  • ヘモグロビンは、酸素よりも一酸化炭素との親和性が高く、患者が実際には低酸素血症であるにもかかわらず、高い測定値が生じることがあります。の場合一酸化炭素中毒、この不正確さは、の認識を遅らせる可能性があります低酸素症(細胞の酸素レベルが低い)。
  • シアン化物中毒動脈血からの酸素抽出が減少するため、高い測定値が得られます。この場合、初期のシアン化物中毒では動脈血酸素が実際に高いため、読み取り値は誤りではありません。[説明が必要]
  • メトヘモグロビン血症特徴的に、80 年代半ばにパルスオキシメトリの測定値を引き起こします。
  • COPD [特に慢性気管支炎] は、誤った測定値を引き起こす可能性があります。[47]

異常ヘモグロビンの連続測定を可能にする非侵襲的方法は脈拍です。COオキシメータ、マシモによって 2005 年に建てられました。[48]追加の波長を使用することにより、[49]臨床医は、総ヘモグロビンとともに異常ヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、およびメトヘモグロビンを測定することができます。[50]

使用量の増加[編集]

iData Research のレポートによると、米国のパルスオキシメトリ モニタリング機器およびセンサー市場は、2011 年に 7 億米ドルを超えました。[51]

2008 年には、主要な国際輸出医療機器メーカーの半分以上が中国パルスオキシメーターのメーカーです。[52]

COVID-19の早期発見[編集]

パルスオキシメータは、早期発見に役立ちます。COVID-19（新型コロナウイルス感染症）感染症は、最初は気付かないほどの低動脈酸素飽和度と低酸素症を引き起こす可能性があります。ニューヨークタイムズCovid-19の期間中、パルスオキシメーターによる家庭でのモニタリングを広く推奨する必要があるかどうかについて、保健当局は意見が分かれています。信頼性に関する調査ではさまざまな結果が示されており、信頼性を選択する方法についてのガイダンスはほとんどありません。しかし、多くの医師が患者に購入するように勧めており、パンデミックの頼りになるガジェットになっています。」[53]

派生測定値[編集]

以下も参照してください。フォトプレチスモグラム

皮膚の血液量の変化により、プレチスモグラフ変動は、酸素濃度計のセンサーが受信する光信号 (透過率) に見られます。バリエーションは次のように説明できます。周期関数となり、DC 成分 (ピーク値) に分割できます。[a]および AC コンポーネント (ピークから谷を引いたもの)。[54]AC 成分と DC 成分の比率は、パーセンテージで表され、次のように知られています。（周辺）灌流索引(Pi) であり、通常は 0.02% ～ 20% の範囲です。[55]と呼ばれる以前の測定パルスオキシメトリー プレチスモグラフィー(POP) は「AC」成分のみを測定し、モニターのピクセルから手動で導き出されます。[56][25]

脈波変動指数(PVI) は、呼吸サイクル中に発生する灌流指数の変動性の尺度です。数学的には (Pi最大- 円周率分)/円周率最大× 100%。ここで、Pi の最大値と最小値は 1 つまたは複数の呼吸サイクルからのものです。[54]これは、輸液管理を受けている患者の継続的な輸液反応性の有用な非侵襲的指標であることが示されています。[25] パルスオキシメトリプレチスモグラフ波形振幅(ΔPOP) は、(POP最大- ポップ分）/（ポップ最大+ ポップ分)*2.[56]

こちらもご覧ください[編集]

ノート[編集]

  1. ^マシモが使用するこの定義は、信号処理で使用される平均値とは異なります。これは、ベースライン吸光度を超える拍動性動脈血吸光度を測定することを意図しています。

参考文献[編集]

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投稿時間: 2020 年 6 月 4 日