JPH11244264A - 混合静脈血酸素飽和度測定装置 - Google Patents

混合静脈血酸素飽和度測定装置

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JPH11244264A
JPH11244264A JP10050496A JP5049698A JPH11244264A JP H11244264 A JPH11244264 A JP H11244264A JP 10050496 A JP10050496 A JP 10050496A JP 5049698 A JP5049698 A JP 5049698A JP H11244264 A JPH11244264 A JP H11244264A
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JP
Japan
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light
oxygen saturation
pulmonary artery
mixed venous
venous blood
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JP10050496A
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English (en)
Inventor
Katsumi Hayashi
克巳 林
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合静脈血酸素飽和度を、非侵襲で簡単に測
定する。 【解決手段】 oxyHbならびにdeoxyHbに吸収される、互
いに異なる複数の波長成分からなる測定光L1、L2
を、送光プローブ102aにより経皮的に肺動脈3へ送り込
み、該肺動脈3を経て減光した測定光L1、L2を受光
プローブ102bで受光する。そして演算手段110により、
測定光L1、L2の肺動脈脈波による減光度変化を検出
し、前記各波長成分ごとの減光度変化に基づいて肺動脈
血の酸素飽和度を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合静脈血酸素需
給バランスを示す混合静脈血の酸素飽和度を、非侵襲で
測定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】臨床において、酸素飽和度測定の意義は
極めて大きい。これは、生命活動維持のために酸素が最
重要な物質であり、各組織への酸素供給ならびに各組織
の酸素消費を示す酸素飽和度の測定が、生命活動維持の
直接的モニタを意味するからである。
【0003】酸素飽和度は、動脈血系の酸素飽和度と静
脈血系の酸素飽和度とに分けられる。動脈血系の酸素飽
和度は、各臓器が生命活動を維持するのに十分な酸素を
供給できているか否かを示す指標であり、その測定につ
いてはパルスオキシメータと呼ばれる機器によって非侵
襲測定が実現されている。
【0004】一方、静脈血系の酸素飽和度は酸素需給バ
ランスを示す指標として位置付けられるものであり、そ
の測定により、循環異常で組織に十分な酸素が供給され
ていないことや、臓器代謝が異常になったことを知るこ
とができる。
【0005】ところで、全身の静脈血は右心房に集ま
り、肺動脈を経て肺へ送られる。したがって、肺動脈を
流れる混合静脈血の酸素飽和度(SvO2)を測ることで、
全身的な酸素需給バランスを知ることができる。混合静
脈血酸素飽和度SvO2は、全身的な酸素需給バランスを
知る良い指標とされており、連続的にトレンドとして見
ることができるので、心臓手術を含め重症患者のモニタ
ーに頻用されている。
【0006】従来は、オキシメータ付きSwan-Ganz カテ
ーテルを右心カテーテルの手法で肺動脈まで刺し入れ
て、混合静脈血酸素飽和度SvO2を侵襲的に測定するこ
とがなされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのオキシメー
タ付きSwan-Ganz カテーテルオキシメータは、侵襲的処
置が求められることから、技術的に高度な知識とテクニ
ックが必要であり、汎用するのは困難となっている。
【0008】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、混合静脈血酸素需給バランスを反映する混合静
脈血血酸素飽和度SvO2を、非侵襲で簡単に測定できる
装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による混合静脈血
酸素飽和度測定装置は、肺動脈に測定光を照射し、肺動
脈血によるこの測定光の減光度を経皮的に捉えることに
より、混合静脈血酸素飽和度SvO2を光学的に測定する
ように構成されたものである。
【0010】すなわち本発明による混合静脈血酸素飽和
度測定装置は、具体的には、oxyHbならびにdeoxyHbに吸
収される、互いに異なる複数の波長成分からなる測定光
を発する光源手段と、生体の混合静脈血が流れる肺動脈
近傍に配されて、前記測定光を経皮的に肺動脈へ送り込
む送光プローブと、肺動脈を経て減光した前記測定光を
受光する受光プローブと、この受光プローブが受光した
測定光の、肺動脈脈波による減光度変化を検出する減光
度変化検出手段と、この手段が検出した前記各波長成分
ごとの減光度変化に基づいて混合静脈血の酸素飽和度を
求める演算手段とから構成されたものである。
【0011】なお上述の演算手段は、例えば、前記波長
成分の数をnとしたとき、n元連立Lambert-Beer方程式
を解いて混合静脈血のoxyHb濃度ならびにdeoxyHb濃度を
求め、これらの濃度に基づいて酸素飽和度を求めるよう
に構成することができる。
【0012】さらにこの演算手段は、予め形成された前
記波長成分の各々ごとの減光度変化の比と酸素飽和度と
の回帰曲線を記憶しておき、この回帰曲線に基づいて、
前記減光度変化から酸素飽和度を求めるように構成する
こともできる。
【0013】
【発明の効果】まず、上記構成の装置による混合静脈血
酸素飽和度測定の基本的な仕組みについて説明する。
【0014】図2に示すように、気管支2の分岐点は肺
動脈3と隣接している。そこで、例えば気管支カテーテ
ル101で気管支分岐点まで侵入することにより、気管壁
を介して肺動脈血の酸素飽和度を光学的に測定すること
ができる。
【0015】この測定は具体的に、1対の送光プローブ
と受光プローブとの間の肺動脈血による減光度を、経皮
的に測定することにより行なう。
【0016】肺動脈には右心室の内圧変化が伝搬され、
肺動脈は脈動を有している(図3参照)。そこで、肺動
脈が収縮した時の減光度と、肺動脈が拡張した時の減光
度との差を取り、肺動脈血に起因する減光度変化のみを
抽出することにより、肺動脈血つまり混合静脈血の酸素
飽和度を測定することができる。
【0017】減光度の測定は、図4に示すようなoxyHb
とdeoxyHbの吸光帯にある最低限2波長(例えば、700n
m近辺の波長λ1と、900nm近辺の波長λ2)の測定光を
用いて行ない、各波長での減光度変化から肺動脈血の酸
素飽和度を演算する。ここで、血中Hbの内、主要Hbはox
yHbとdeoxyHbであるので、他のHbは無視している。
【0018】以上説明した通り、本発明による混合静脈
血酸素飽和度測定装置は、混合静脈血酸素飽和度を光学
的に測定するものであるから、本装置によれば、特に高
度な知識やテクニックを用いなくても、混合静脈血酸素
飽和度を非侵襲で簡単に測定可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】<第1実施形態>図1は、本発明
の第1実施形態による混合静脈血酸素飽和度測定装置を
示すものである。この図1において、1は被検者、2は
気管支、3は肺動脈、4は心臓を示す。前述の図2は、
上記気管支2の部分を拡大図示したものである。
【0020】本装置100は、気管支カテーテル101と、送
光プローブ102aと、受光プローブ102bと、送光ファイバ
103aと、受光ファイバ103bと、集光レンズ104a、104b
と、ダイクロイックミラー105a、105dと、ミラー105
b、105cと、ディテクタ(光検出器)106a、106bと、光
源107a、107bと、AD変換器108a、108bと、光源ドライバ
109a、109bと、演算手段110と、コントローラ111と、デ
ィスプレイ112とから構成されている。
【0021】送光プローブ102aと受光プローブ102bは気
管支カテーテル101に組み込まれて、気管支分岐点へ押
し当てられる。
【0022】光源107aとしては、例えば波長λ1=690n
mの測定光L1を発するLDもしくはLED光源が用いられ
る。光源107bとしては、例えば波長λ2=890nmの測定
光L2を発するLDもしくはLED光源が用いられる。
【0023】これらの光源107a、107bは、コントローラ
111からの信号に基づいて、それぞれ光源ドライバ109
a、109bによって同時に駆動される。一方の光源107aか
ら射出された測定光L1は、ミラー105cおよびダイクロ
イックミラー105dで反射し、集光レンズ104bで集光され
て送光ファイバ103aへ入力される。別の光源107bから射
出された測定光L2はダイクロイックミラー105dを透過
し、集光レンズ104bで集光されて送光ファイバ103aへ入
力される。
【0024】送光ファイバ103aを経て送光プローブ102a
から測定部位に照射された測定光L1の一部は気管支壁
を透過して、肺動脈3へ達する。肺動脈3に達した光束
の反射光は受光プローブ102bに拾われ、受光ファイバ10
3bを経て集光レンズ104aへ導かれる。
【0025】肺動脈3では、そこを流れる混合静脈血の
酸素飽和度に応じて、波長λ1=690nmの測定光L1お
よび波長λ2=890nmの測定光L2がそれぞれ異なった
吸収を受ける。
【0026】集光レンズ104aで集光された波長λ2=890
nmの測定光L2は、ダイクロイックミラー105aを透過
し、ディテクタ106aに受光される。集光レンズ104aで集
光された波長λ1=690nmの測定光L1は、ダイクロイ
ックミラー105aおよびミラー105bで反射し、ディテクタ
106bに受光される。
【0027】ディテクタ106aの出力は波長λ2=890nm
の測定光L2の減衰を表しており、AD変換器108aによっ
てAD変換された後、減光度信号S2として演算手段110
へ入力される。またディテクタ106bの出力は波長λ1=6
90nmの測定光L1の減衰を表しており、AD変換器108b
によってAD変換された後、減光度信号S1として演算手
段110へ入力される。
【0028】受光プローブ102bで採取される光信号は、
肺動脈3の脈動を反映する光信号として観測される(脈
動については図3参照)。演算手段110は、上記脈動に
よる減光度変化を示す減光度信号S1、S2から、混合
静脈血の酸素飽和度SvO2 を算出する。ここでは一例と
して下式の連立Lambert-Beer則
【0029】
【数1】
【0030】を解いてoxyHb濃度CoxyおよびdeoxyHb濃度
Cdeoxyを求め、 Coxy + Cdeoxy =100 酸素飽和度SvO2 = Coxy/100 の関係から酸素飽和度SvO2を算出する。μoxy 1、μde
oxy 1、μoxy 2、ならびにμdeoxy 2としては、予め測
定した値が用いられる。
【0031】以上のようにして求められた酸素飽和度Sv
2は、ディスプレー112に表示される。このとき、必要
に応じてoxyHb濃度CoxyおよびdeoxyHb濃度Cdeoxy等をデ
ィスプレー112に表示してもよい。
【0032】なお、以上の説明から明らかなように、本
実施形態では演算手段110が、肺動脈脈波による減光度
変化を検出する減光度変化検出手段を兼ねている。
【0033】<第2実施形態>以上説明した第1実施形
態では、混合静脈血酸素飽和度を求める上で連立Lamber
t-Beer則を用いたが、生体組織は強散乱体であるために
Lambert-Beer則が正しく成立しないことがある(散乱に
より、各波長での光路長ΔLが異なるからである)。そこ
で、同演算を行なう代わりに他の方法を用いてもよい。
【0034】他の方法として、例えば図5に示すように
縦軸に酸素飽和度、横軸に実測したψ=ΔA1/ΔA2を取っ
た、酸素飽和度とψ=ΔA1/ΔA2との回帰曲線を作成して
おき、この回帰曲線を参照して酸素飽和度を求めるよう
に演算手段を構成することが考えられる。
【0035】そのようにする場合、回帰曲線の作成に当
たっては、予め人の多くの人の混合静脈血酸素飽和度を
実測しておいて、それを検量線とする。そして本番の測
定においては、実測したψ=ΔA1/ΔA2の値から回帰曲線
を参照して、被験者の混合静脈血酸素飽和度を求めるよ
うにする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による混合静脈血酸素飽和
度測定装置を示すブロック図
【図2】肺動脈と測定個所とを示す概略図
【図3】減光度変化と肺動脈脈波との関係を示す説明図
【図4】各種Hbの吸光度スペクトルを示すグラフ
【図5】測定光波長成分の各々ごとの減光度変化の比
と、酸素飽和度との回帰曲線を例示する概略図
【符号の説明】
1 被験者 2 気管支 3 肺動脈 4 心臓 101 気管支カテーテル 102a 送光プローブ 102b 受光プローブ 103a 送光ファィバ 103b 受光ファィバ 104a、104b 集光レンズ 105a、105d ダイクロイックミラー 105b、105c ミラー 106a、106b ディテクタ(光検出器) 107a、107b 光源 108a、108b AD変換器 109a、109b 光源ドライバ 110 演算手段 111 コントローラ 112 ディスプレイ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 oxyHbならびにdeoxyHbに吸収される、互
    いに異なる複数の波長成分からなる測定光を発する光源
    手段と、 生体の混合静脈血が流れる肺動脈近傍に配されて、前記
    測定光を経皮的に肺動脈へ送り込む送光プローブと、 前記肺動脈を経て減光した前記測定光を受光する受光プ
    ローブと、 この受光プローブが受光した測定光の、肺動脈脈波によ
    る減光度変化を検出する減光度変化検出手段と、 この手段が検出した前記各波長成分ごとの減光度変化に
    基づいて混合静脈血の酸素飽和度を求める演算手段とか
    らなる混合静脈血酸素飽和度測定装置。
  2. 【請求項2】 前記演算手段が、前記波長成分の数をn
    としたとき、n元連立Lambert-Beer方程式を解いて前記
    混合静脈血のoxyHb濃度ならびにdeoxyHb濃度を求め、こ
    れらの濃度に基づいて酸素飽和度を求めるものであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の混合静脈血酸素飽和度測
    定装置。
  3. 【請求項3】 前記演算手段が、予め形成された前記波
    長成分の各々ごとの減光度変化の比と酸素飽和度との回
    帰曲線を記憶しておき、この回帰曲線に基づいて、前記
    減光度変化から酸素飽和度を求めるものであることを特
    徴とする請求項1記載の混合静脈血酸素飽和度測定装
    置。
JP10050496A 1998-03-03 1998-03-03 混合静脈血酸素飽和度測定装置 Pending JPH11244264A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008532680A (ja) * 2005-03-14 2008-08-21 ペーター・ベルンロイター 改良型の生体内血液分光測定
JP2010524598A (ja) * 2007-05-02 2010-07-22 セント ヴィンセンツ ホスピタル(メルボルン)リミテッド 血中酸素飽和度の非侵襲的測定

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