血中酸素飽和度とは何ですか？血中酸素飽和度を測定するには？

血中酸素飽和度は非常に重要な医学的概念であり、よく耳にしたことがあると思いますが、この言葉は正確には何を意味するのでしょうか?今日は血中酸素飽和度とは何かについてお話ししましょう。どうやって測るの？

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01 血中酸素飽和度とは何ですか?

まず、酸素が血液を通じてどのように運ばれるかを理解する必要があります。ガスは液体に溶けると考えるかもしれませんが、血液中に溶けている酸素は血液中の酸素含有量のごく一部、全体の約 1.5% にすぎません。では、残りの酸素は血液中でどのように運ばれるのでしょうか?これには、化学結合と呼ばれる別の方法が必要です。血液中にはヘモグロビンと呼ばれる成分が存在します。血液が肺でガス交換されると、空気中の酸素がヘモグロビンと結合して酸素化ヘモグロビンが形成されます。

例え話で言えば、循環器系は鉄道であり、ヘモグロビンはその線路の上を走る列車です。その機能は、体のさまざまな部分に酸素を運ぶことです。貨物を積載すると、酸素化ヘモグロビンと同等になります。たくさんの物質を運ぶ血液は動脈血です。酸素化されたヘモグロビンは明るい赤色なので、動脈血は特に明るい色をしています。荷物の少ない血液は静脈血です。ヘモグロビンは紫がかった青色なので、静脈血はより濃い色に見えます。

しかし、問題は、動脈血と静脈血はどれだけの量の貨物を運ぶのかということです。最も広く使用され、人気があり、よく知られている指標は血中酸素飽和度です。血中酸素飽和度は、酸素含有量と酸素容量の比率です。いわゆる酸素容量とは、100mlの血液中でヘモグロビンが結合できる酸素の最大量を指します。先ほどの例えで言えば、これは貨物を輸送するための 100 ml の血液の最大容量です。いわゆる酸素含有量とは、100mlの血液中のヘモグロビンに結合している酸素の実際の量を指し、列車で輸送される貨物の実際の積載量となります。

では、通常の状況下では血中酸素飽和度はどの程度に維持されるべきでしょうか?健康な人が安静で活動していないとき、動脈血の酸素飽和度は95％以上、約98％であるのに対し、静脈血のレベルは75％前後です。ここまで読んで、ヘモグロビンは酸素を輸送する列車だということ、そして目的地に到着したときにすべての車両から荷物が降ろされるわけではなく、少数の車両から荷物が降ろされるということがお分かりいただけたと思います。

重要なのは、動脈血と静脈血の酸素飽和度の差はわずか98％対75％であり、それほど大きな差ではないということです。つまり、酸素を積んだ列車が荷物を降ろす際、積載量全体の20％強しか降ろされなかったのです。動脈血の酸素飽和度が低下すると、一見値はあまり低下していないように見えますが、すでに20％を超える大きな部分を占めているため、人体への影響は非常に大きくなります。したがって、95% を下回った場合は、注意が必要です。 90% 未満の場合は、必ず病院に行って治療を受ける必要があります。

02 血中酸素飽和度を測定するには？

よく使われる方法は 2 つあります。 1つ目は、病院でよく使われる血液ガス分析です。 2 番目の方法は、病院でも自宅でも使用でき、指先の酸素飽和度を測定する方法です。

まずは血液ガス分析についてお話しましょう。動脈血中の血中酸素飽和度を測定するので、最も直接的な方法は、もちろん動脈血を採取して測定することです。これは確かに非常に正確ですが、侵襲的な検査です。通常の血液検査や肝臓や腎臓の機能を調べる場合、静脈から血液を採取します。静脈内の血圧は比較的低く、流速も比較的遅いため、採血手術はより安全です。動脈血は違います。動脈圧が高くなり、流速も速くなるので、当然手術は難しくなります。そのため、血液ガス分析の利点は、直接採血することで精度が高くなることですが、通常は病院でしか実施できません。自宅で自分で行うと、リスクが非常に高くなります。

幸いなことに、指先で酸素飽和度を測定するという2番目の方法があります。この技術の原理は、酸素含有量が異なるとヘモグロビンの光吸収能力が変化するというものです。科学者たちはこの特性を利用し、発光ダイオードを使って波長660ナノメートルの赤色光と波長940ナノメートルの赤外線を放射した。次に、研究者らはヘモグロビンと酸素化ヘモグロビンによるこれら2種類の光の吸収を測定し、動脈血の酸素飽和度を計算しました。この方法は二重光分光法と呼ばれます。

結局のところ、この技術は針を必要とせずに光を使って身体を照射するため、非侵襲的な技術です。簡単に言えば、非常に高度な装置を指に装着し、動脈血酸素飽和度の値を画面上で確認できるのです。この値は指で測定されるため、医師は指パルスオキシメトリーと呼ぶことがよくあります。

血液ガス分析と指脈拍酸素飽和度測定の原理を比較すると、血液ガス分析の方が正確であることが簡単にわかります。しかし、ほとんどの場合、指脈拍酸素値の精度も非常に高くなります。同時に、操作が簡単で非侵襲的であるため、広く使用されています。では、どのような状況でパルスオキシメトリーの値に誤差が生じる可能性があるのでしょうか?

1 つ目は、重度の低酸素症の状況です。これは避けられないことです。なぜなら、この機械が最初に設計されたとき、重度の低酸素症の患者に機器の値を調整するボランティアになってもらうことは不可能だったからです。ボランティアとして活動できるのは全員健康な人なので、パルスオキシメーターにはこの本質的な欠陥があるのです。重度の低酸素状態では、その値は不正確になります。もちろん、少なくとも患者が低酸素状態にあることを早期に示すことはできます。突然、息切れ、胸の圧迫感、呼吸困難などの不快感を感じた場合は、指の脈拍酸素飽和度を自分で測定することができます。正常値を下回った場合は、直ちに病院に行き、さらなる診断と治療を受ける必要があります。

2番目のケースの方が理解しやすいです。機械が正しく接続されておらず、指との接触が悪い場合、黒、緑、または青のマニキュアを塗っている場合、または肌の色が暗すぎる場合にも、不正確な読み取りが発生する可能性があります。

上記の 2 つの状況を理解しておけば十分です。その他の可能性については、専門家、つまり医師に任せるべきです。

この記事は、中国科学普及-星空プロジェクト（創造と栽培）によって作成されました。転載の際は出典を明記してください。
著者：河北医科大学医学教育史研究室長孫一飛査読者：北京協和医学院病院副主任医師陳剛