パルスオキシメータは、手術室、救急、病棟、外来、リハビリテーションから在宅現場まで、さまざまなところで使用されています。パルスオキシメータを使用することで皆さんはどのように判断してますか?

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パルスオキシメータの原理

パルスオキシメータは指先に光センサーを付けて組織を透過する光を分析して、ヘモグロビンが酸素と結合している割合 (酸素飽和度) を求めます。ヘモグロビンは、酸素と結合していないときには赤色を吸収し、酸素と結合しているときには赤色をあまり吸収しません。この性質を利用して、血液中のヘモグロビン内にどれだけ酸素を含んでいるかを測定でき、SpO2 を知ることができます。パルスオキシメータには、指をクリップに挟むだけでSpO2 を簡単に測定できる利点があります。

パルスオキシメータには発光部と受光部とがあり、発光部から波長の異なる2つの光(赤色部と赤外光)が照射されます。発光部から出た光(入射光)は、挟みこまれた組織(指など)を通過する際、組織の各構成成分の吸光度に従い減衰して受光部に到達します。受光部側で透過光の光信号レベルを検出し、酸化ヘモグロビン量と還元ヘモグロビン量の比率からSpO2を算出するわけです。この際、静脈血と血液以外の組織を排除して、動脈血の成分だけ抽出するために用いられるのが脈波信号レベルです。

パルスオキシメータの構造と原理

パルスオキシメータの強み

  • 簡便・非侵襲的(クリップ状のプローブを装着するだけ)
  • 連続的にモニタリング可能
  • 評価基準がわかりやすい
  • さまざまな場面で利用できる

パルスオキシメーターに表示されるのは(動脈血酸素飽和度)です。SpO2というのは、「動脈血中の酸素(O2)の飽和度(saturation)を、脈拍動(pulsation)を利用して測定する」という意味であり、具体的には「動脈血液中の赤血球ヘモグロビン(以下、ヘモグロビン)がO2とどれくらい結合しているか」をパーセント表示したものである。

パルスオキシメータで表示されるSpO2は下記の式で計算されます

SpO2=【O2Hb/O2Hb+RHb】✖️100

O2Hbとは、酸素と結合したヘモグロビン(酸素化ヘモグロビン)であり、
RHbは酸素を手放したヘモグロビン(脱酸素化ヘモグロビン)のことです。

上記の式は、「ヘモグロビン全体のなかで、酸素によって飽和されたヘモグロビンがどれくらいあるか」を表しているわけです。SpO2が95%であれば、動脈血液中のヘモグロビンの95%の酸素が結合している、ということを意味します。

指先にクリップ状のプローブを装着して測定するのが一般的で、簡便で患者への侵襲も少なく連続的にモニタリングできます。

パルスオキシメータは測定値が0〜100%表示で、評価基準がわかりやすく、またその数値をリアルタイムに観察できるのが最大の利点です。極度の貧血患者やCOPDなど慢性的にSpO2が低い人を除けば、おおむね基準を適用でき、幅広く利用できるのもメリットです。

パルスオキシメータ測定に影響を及ぼす因子

パルスオキシメータは手軽に使用できる事から表示される数値を安易に受け入れてしまうことが多い。
ただし、パルスオキシメータの測定に多くの因子が影響を与えることがわかっているので使用の際には、測定値が何らかの影響を受けていないかどうか検討する必要がある。

  • 投与された色素
    メチレンブルー、パテントブルー、インジコカルミン、インドシアニングリーン
    ▶︎測定値が低下する
  • 異常ヘモグロビン
    一酸化炭素ヘモグロビン(COHb)
    ▶︎COHbと酸化Hbの区別が付けられない
      →酸素を運んでいないHbを酸化Hbとして計算する=過大評価
    メトヘモグロビン(MetHb)
    ▶︎過少評価
  • ノイズ
    周囲の光、体動、プローブの装着不良、電気メスなどの使用
    ▶︎シグナルの質が低下
  • 透過光のシグナルが小さい
    末梢循環不良
    ▶︎シグナルの質が低下
  • マニキュア類
    ▶︎シグナルの質が低下。プローべを横向きに装着する
  • 静脈拍動の存在
    ▶︎心不全などで静脈圧が高い時に生じる可能性

パルスオキシメータについて多くの因子は患者の置かれている状況やパルスオキシメータが影響を受けていることもあります。測定する際に気をつけて対応していければと思います。

次回はパルスオキシメータの使い方や注意点について述べていきたいと思います。