JP2017023820A - 血液酸素飽和度の非侵襲的な測定 - Google Patents
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Abstract
Description
外耳道中に位置する発光体/受光体要素は、周囲光を排除し、それにより、改善された信号対雑音比が得られる。
発光体/受光体要素を外耳道中に配置することは、この場所が、救急診療状況において、しばしば、他の監視装置、応急手当用品、および固定器具が取り付けられている体の領域である首および胸部から離れているので、重病の患者の看護ケアのために便利である。
両方の外耳道中に配置された発光体/受光体要素は、脳の左部分と右部分から生ずる血液の静脈酸素飽和度を比較する手段を提供し、それにより、脳の一方または他の側の異常を容易に検出することができる。この技法は、脳損傷、上昇した頭蓋内圧力、発作、出血またはてんかんを有する患者の監視で、または脳神経外科手技、脳動脈瘤のコイリング、心肺バイパスを受けている患者の監視で、かつクモ膜下出血後の脳動脈痙攣の危険のある患者の監視で有用となりうる。
22の同時測定を病院の集中治療室にいる19人の重病患者に対し行った。すべての患者でカテーテルによる上大静脈への血管アクセスを行った。11の測定では患者に人工呼吸を行い、他の11の測定では患者は自発呼吸であった。
最も標準的なパルス酸素濃度計は、660nmおよび940nmで発光ダイオードを使用する。より深い構造を正確に、かつ反復可能に調べるために、1050および1090nmの波長を有するレーザダイオードがこの作業に用いられてきた。これらの波長は、酸素化血液と非酸素化血液の間の良好なレベルの識別を提供し、散乱を受けにくく、組織中により深く貫通し、かつ水分吸収の点でよくマッチしている。
光子移動過程を理解するために、モンテカルロシミュレーションを行った。モンテカルロ法は、個々の光子が組織とランダムな相互作用を有するものとして扱う。多量の光子を放出することにより、全体的な結果を推定することができる。ここで使用されるアルゴリズムは、「ロシアンルーレット」重みスキームを用いる標準の方法に基づく。
選択された発光体波長が、血液酸素飽和度のレベルに応じて、異なる形で吸収が行われるかどうかを評価するために、試験管内(in−vitro)実験を行った。動脈(95.5%)および静脈(49.3%)血を患者から採取した(ヘモグロビン90g/L)。第3のサンプルは、静脈および動脈血サンプル(74.4%)の一部を混合することにより得られた。3つのサンプルの酸素飽和度は、同時酸素濃度計(co−oximeter)で評価し、2つの波長(1090nm/1053nm)における光透過の比は、血液をキュベットに入れることにより評価した。
(参考文献)
2 中央処理装置
3 発光体
4 受光体
5 ディスプレイ
6 ワイヤ
Claims (29)
- ヒトまたは動物の患者の深部血管構造内の血液の酸素飽和度を非侵襲的に測定するための方法であって、対象とする前記深部血管構造の近傍の前記患者の皮膚上に、光酸素濃度計装置の発光体要素および受光体要素を配置するステップを含み、前記発光体要素および受光体要素の最適な配置が、前記光酸素濃度計装置から得られた体積変動記録トレースを、対象とする前記深部血管構造の知られた体積変動記録特性と照合させることにより達成され、前記発光体要素が、約1045nm〜約1055nmの波長および約1085nm〜約1095nmの波長で発光し、かつ酸素飽和度が、対象とする前記血管構造内の血液中のヘモグロビンにより、これらの2つの波長で吸収される光の比から求められることを特徴とする方法。
- 対象とする前記深部血管構造が、内頸静脈、上矢状静脈洞、横静脈洞、S状静脈洞、鎖骨下静脈、大腿静脈、腕頭静脈、下大静脈、上大静脈、右心房、右心室、肺動脈、左心房、左心室、頸動脈、椎骨動脈、鎖骨下動脈、腕頭動脈、大腿動脈、および大動脈から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 中心静脈血酸素飽和度を非侵襲的に測定するための請求項1に記載の方法。
- 対象とする前記深部血管構造が、内頸静脈、鎖骨下静脈、大腿静脈、腕頭静脈、下大静脈、上大静脈、上矢状静脈洞、横静脈洞、S状静脈洞、および右心房から選択されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 対象とする前記深部血管構造が内頸静脈であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 混合静脈血酸素飽和度を非侵襲的に測定するための請求項1に記載の方法。
- 対象とする前記深部血管構造が、右心室および肺動脈から選択されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 中心動脈の酸素飽和度を非侵襲的に測定するための請求項1に記載の方法。
- 対象とする前記深部血管構造が、左心房、左心室、頸動脈、椎骨動脈、鎖骨下動脈、腕頭動脈、大腿動脈、および大動脈から選択されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記発光体要素により放出される光の前記2つの波長が、約1050nmおよび約1090nmであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記発光体要素および受光体要素が、約5mm〜約60mmの距離だけ離間される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記発光体要素および受光体要素が、約10mm〜約20mmの距離だけ離間されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記発光体要素および受光体要素が、ヒトまたは動物の隣接する内頸静脈、および/またはS状静脈洞内の血液酸素飽和度を監視するために外耳道に挿入されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記発光体要素を、配置される皮膚の表面の法線に対して約45°の角度で前記受光体要素の方向に傾斜させることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- ヒトまたは動物の患者の深部血管構造内の血液の酸素飽和度を非侵襲的に測定するための方法であって、前記患者の外耳道内の内頸静脈および/またはS状静脈洞の近傍に、光酸素濃度計装置の発光体要素および受光体要素を配置するステップを含み、前記発光体要素および受光体要素の最適な配置が、前記光酸素濃度計装置から得られた体積変動記録トレースを、前記内頸静脈および/またはS状静脈洞の知られた体積変動記録特性と照合させることにより達成され、酸素飽和度が、前記内頸静脈および/またはS状静脈洞内の血液中のヘモグロビンにより異なる波長で吸収される光の比から求められることを特徴とする方法。
- 前記発光体要素が、約600nm〜約1200nmの2つの波長で発光することを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 前記発光体要素が、赤色光の波長と、赤外光の波長との両方で発光することを特徴とする請求項15または16に記載の方法。
- 前記発光体要素が、約620nm〜約750nmの波長および約750nm〜約1000nmの波長で発光することを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記発光体要素が、約640nm〜680nmの波長、および900nmと約960nmの間の波長で発光することを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記発光体要素が、約1045nm〜約1055nmの波長と、約1085nm〜約1095nmの波長とで発光することを特徴とする請求項15または16に記載の方法。
- ヒトまたは動物の患者の深部血管構造内の血液の酸素飽和度を非侵襲的に測定するための方法であって、前記患者の外耳道内の内頸静脈の近傍に、光酸素濃度計装置の発光体要素および受光体要素を配置するステップを含み、前記発光体要素および受光体要素の最適な位置が、前記光酸素濃度計装置から得られた体積変動記録トレースを、前記内頸静脈の知られた体積変動記録特性と照合させることにより達成され、前記発光体要素が、約1045nm〜約1055nmの波長および約1085nm〜約1095nmの波長で発光し、かつ酸素飽和度が、前記内頸静脈内の血液中のヘモグロビンにより、これらの2つの波長で吸収される光の比から求められることを特徴とする方法。
- 前記発光体要素により放出される光の前記2つの波長が、約1050nmおよび約1090nmであることを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 請求項1〜22のいずれか一項に記載の方法で使用するための酸素測定装置。
- 中央処理装置と、ディスプレイと、ヒトまたは動物の皮膚に対して解放可能に適用するように適合された発光体要素および受光体要素とを備え、そのすべてが使用時に動作可能に接続される酸素測定装置であって、前記発光体要素が、約1045nm〜約1055nmの波長および約1085nm〜約1095nmの波長との両方の光を放出するように装備され、また前記受光体要素が、前記光を検出するように適合されて、放出された光および受け取った光のレベルに関する情報が前記中央処理装置に送られ、前記中央処理装置が、放出された光および受け取った光のレベルに関する前記情報から導出された体積変動記録特性を、対象とする深部血管構造の知られた体積変動記録特性と照合して、対象とする前記深部血管構造の近傍における皮膚上で、前記発光体要素および受光体要素を使用する場合の最適な配置を保証することができ、前記中央処理装置がまた、前記ディスプレイ上で利用可能にできる、対象とする前記深部血管構造内の血液酸素飽和度の測定値を、放出された光および受け取った光のレベルに関する前記情報から導出することができることを特徴とする酸素測定装置。
- 対象とする前記深部血管構造の前記体積変動記録特性もまた、前記ディスプレイ上で利用可能にすることができることを特徴とする請求項24に記載の酸素測定装置。
- 前記動作可能な接続が物理的なものであることを特徴とする請求項24または25に記載の酸素測定装置。
- 前記動作可能な接続が無線であることを特徴とする請求項24または25に記載の酸素測定装置。
- 前記発光体要素により放出される光の前記2つの波長が、約1050nmおよび約1090nmであることを特徴とする請求項24〜27のいずれか一項に記載の酸素測定装置。
- 前記発光体要素および受光体要素が、前記ヒトまたは動物の外耳道内に配置され、前記ヒトまたは動物の隣接する内頸静脈、および/またはS状静脈洞内の血液酸素飽和度を監視するように適合されることを特徴とする請求項24〜28のいずれか一項に記載の酸素測定装置。
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