指先の光は何を見ているのか―パルスオキシメーターの原理から読み解くSpO2の落とし穴

パルスオキシメーターの測定原理

パルスオキシメーターは、指先や耳朶に赤色光（波長約660nm）と赤外光（波長約940nm）を当て、透過（または反射）してくる光量を測る装置である。酸素と結合したヘモグロビン（酸化ヘモグロビン、O2Hb）は赤色光をあまり吸収せず、酸素を放した還元ヘモグロビン（脱酸素化ヘモグロビン、HHb）は赤色光をよく吸収する。一方、赤外光では両者の吸収差の傾向が逆になる。この2波長の吸光度の比から、O2Hbの割合を推定して表示した値が経皮的動脈血酸素飽和度（SpO2）である。 さらに装置は、心拍に同期して変動する吸光度成分（拍動成分）だけを取り出して計算している。静脈血や組織は拍動しないため一定の吸収（非拍動成分）として差し引かれ、動脈血の情報だけが残る仕組みである。

乖離が生じる条件

以上の原理から、SpO2が動脈血ガス分析で実測した動脈血酸素飽和度（SaO2）とずれるのは、大きく次の2つの場合である。 1. 拍動成分がうまく拾えない場合：末梢循環不全（脱水・ショック・低体温・寒冷による血管収縮など）、体動、不整脈など。 2. 光の吸収が本来とは異なる要因で変化する場合：マニキュアや付け爪、強い外光、色素（メチレンブルーなどの静注色素）、そして2波長では区別できない異常ヘモグロビン（一酸化炭素ヘモグロビン、メトヘモグロビン）の増加など。 本問は「原因として考えにくいもの」を選ぶ問題である。血糖値は末梢の拍動や光の吸収特性に影響しないため、高血糖は乖離の原因にならない。

SpO2の基準と臨床的意味

健常者のSpO2はおおむね96〜99%である。酸素解離曲線はS字状で、SpO2 90%がおよそPaO2 60Torr（呼吸不全の基準）に相当する。SpO2 90%を下回ると曲線の急峻な部分に入り、PaO2がわずかに下がるだけで飽和度が大きく低下する。

SpO2が不正確になる主な要因の整理

・末梢循環・拍動の問題：ショック、脱水、低体温、寒冷、血管収縮薬の使用、測定側での血圧測定（カフ加圧）、体動、不整脈 ・光学的な問題：マニキュア・付け爪、強い外光（手術灯・日光）、プローブの装着不良、色素の静注（メチレンブルー、インドシアニングリーンなどでSpO2は見かけ上低下） ・異常ヘモグロビン：一酸化炭素ヘモグロビン（SpO2は過大評価）、メトヘモグロビン（SpO2は85%前後に収束しやすい） ・その他：高度の貧血では精度が落ちることがある。また、皮膚の色素が濃い人ではSpO2が高めに出やすいことが近年指摘されている。

一酸化炭素中毒での注意点

一酸化炭素中毒では酸素の運搬能が低下しているのに、PaO2（溶存酸素の分圧）は正常のことが多く、SpO2も見かけ上正常である。血液ガス分析装置が算出するSaO2がPaO2からの計算値である場合も同じく正常に見えるため、CO-オキシメトリーによるCOHb濃度の実測が診断に不可欠である。治療は高濃度酸素投与であり、重症例では高気圧酸素療法を考慮する。