パルスオキシメータ（SpO2）測定誤差の要因と周術期での対応

はじめに

パルスオキシメータは非侵襲的に酸素化を評価できる、周術期モニタリングの中でも特に使用頻度の高い機器です。装着も簡便で連続測定が可能なため、麻酔導入から覚醒まで途切れなく使用されますが、その測定原理ゆえに「体動」「末梢循環不全」「マニキュア」など様々な要因で値が不正確になったり、測定不能になったりすることがあります。

SpO2の低下をそのまま「低酸素血症」と判断してしまうと、実際には測定誤差であるにもかかわらず不要な介入（酸素濃度増加、気道確認など）を招くことがあります。逆に、測定誤差によって実際の低酸素血症を見逃すことも許されません。この記事では、CEの視点からパルスオキシメータの測定原理を踏まえ、周術期に起こりやすい誤差要因とその対応をまとめます。

ポイント ・パルスオキシメータは「拍動成分」を利用して測定するため、拍動が乏しい状態では精度が低下する ・体動、低灌流、外的光源、色素・マニキュアなどが代表的な誤差要因 ・波形（脈波・プレスチモグラム）の質を確認することが、数値の信頼性評価に直結する ・数値が出にくいときは灌流指数（PI）で信号強度を、指先が使えないときは耳朶・前額部への変更を検討する

パルスオキシメータの測定原理と限界

パルスオキシメータは、赤色光（約660nm）と赤外光（約940nm）の2波長の光を組織に透過・反射させ、動脈血中の酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光度の違いから酸素飽和度を算出しています。ポイントは、静脈血や組織による吸光（一定成分）を除外し、心拍に同期して変動する「拍動成分（AC成分）」だけを利用して計算している点です。

つまり、拍動がしっかり検出できることが測定精度の大前提であり、末梢循環が乏しい状態や体動でノイズが乗る状態では、この前提自体が崩れてしまいます。この原理を理解しておくと、なぜ特定の状況で誤差が生じやすいのかが説明しやすくなります。

図: パルスオキシメータの光透過原理と拍動成分（AC）・非拍動成分（DC）の関係

誤差要因の分類と対応

1. 低灌流・末梢循環不全

• 原因：低体温、末梢血管収縮薬の使用、循環血液量減少、心拍出量低下などにより、測定部位の拍動が弱くなる
• 現れ方：脈波（プレスチモグラム）の振幅が小さくなり、測定値が不安定になる、あるいは測定不能（センサーエラー）になる
• 対応：装着部位を変更する（指先→耳朶、鼻翼など）、保温して末梢循環を改善する、体動の少ない部位を選ぶ。反応性の乏しい末梢よりも、中枢に近い部位（耳朶など）の方が拍動を拾いやすいことがある

2. 体動アーチファクト

• 原因：手術中の体動、シバリング、体位変換時の圧迫などでプローブがずれたり、光路が乱れたりする
• 現れ方：脈波が不規則に乱れ、実際の心拍数とモニター表示の心拍数が一致しなくなる
• 対応：プローブの固定を見直す、動きの少ない部位に変更する、モーションアーティファクト対応アルゴリズムを持つ機種であれば設定を確認する

3. 外的光源による干渉

• 原因：手術室の無影灯、内視鏡の光源、パルス式の医療機器の光などがセンサーに混入する
• 現れ方：測定値が急に不安定になる、特定のタイミング（内視鏡使用時など）で乱れる
• 対応：プローブを遮光カバーで覆う、光源から離れた部位に装着する

4. マニキュア・ジェルネイル・色素

• 原因：マニキュアの色素（特に青・緑・黒系）が特定波長の光を吸収し、測定値に影響する
• 対応：可能であれば除去を依頼する、除去できない場合は指以外（耳朶など）に装着する

5. 異常ヘモグロビンの存在

• 原因：一酸化炭素中毒によるカルボキシヘモグロビン（COHb）、メトヘモグロビン血症（MetHb）などが存在すると、通常の2波長式パルスオキシメータでは正確な酸素飽和度を反映できない
• 現れ方：実際の酸素化状態と乖離した高値・安定した値を示すことがある（COHbは見かけ上SpO2を高く表示しやすい）
• 対応：臨床的にこれらの病態が疑われる場合は、動脈血ガス分析による実測値（SaO2）との照合が必要。多波長型（COオキシメトリー機能付き）機器があれば活用する

6. 色素注入の影響

• 原因：メチレンブルーやインドシアニングリーン（ICG）などの色素を静脈内投与した直後は、光の吸光特性が変化し、一時的にSpO2表示が低下することがある
• 対応：色素投与のタイミングと表示低下のタイミングが一致していないか確認し、一時的な現象であれば経過観察とする

図: SpO2測定誤差の主な原因マップ（低灌流／体動／光干渉／色素・異常Hb）

数値だけでなく「波形」を見る習慣

SpO2モニタリングで陥りやすい落とし穴は、数値だけを見て波形（プレスチモグラム）を確認しないことです。良好な脈波が表示されていれば、その数値は信頼性が高いと判断できますが、波形が平坦・不規則であれば、たとえ数値が表示されていても信頼性は低いと考えるべきです。

波形の状態	数値の信頼性	対応
規則的で振幅の大きい脈波	高い	表示値をそのまま評価に使用できる
振幅が小さいが規則的	中程度	末梢循環の状態を確認しつつ経過観察
不規則・ノイズが多い	低い	プローブ位置変更、他部位での再測定を検討
平坦（拍動検出なし）	測定不能	直ちに部位変更、他のモニタリング手段を検討

心拍数の表示についても、心電図で示される心拍数とパルスオキシメータの脈拍数が一致しているかを確認することが、測定の信頼性を評価する簡便な方法です。

灌流指数（PI: Perfusion Index）を活用する

数値が安定しない、あるいは表示自体が出にくいときに参考になるのが灌流指数（PI: Perfusion Index）です。多くの機種でSpO2と並んで表示されますが、波形の質を見る習慣と同様に、日常的に意識している人は意外と少ない指標です。

• PIとは：拍動成分（AC）と非拍動成分（DC）の比（AC/DC×100）で算出される、その部位での脈波の強さ（信号の強さ）を示す指標。単位は%で、機種によりおおむね0.02〜20%程度の範囲で表示される
• 意味すること：PIが低いということは、その部位で十分な拍動（末梢循環）が得られていないことを示す。SpO2の数値そのものの精度というより、「その数値がどれだけ信頼できる強さの信号から算出されているか」を表す指標と理解するとよい
• 目安：具体的なアラーム閾値は機種によって異なるため各施設・機種のマニュアルに従う必要があるが、一般に数値が著しく低い状態（1%を大きく下回るような状態）が続く場合は、末梢循環不全やプローブの装着状態を疑うサインとして扱われることが多い
• 使い方：SpO2の数値が出にくい、あるいは不安定なときに波形だけでなくPIも確認することで、「信号自体が弱いのか」を客観的な数値で裏付けられる。装着部位の変更や保温などの対応を行った際、PIの改善をトレンドで追うことで対応の効果を評価できる
• 注意点：PIは絶対値そのものよりも、同一部位・同一患者での経時変化（トレンド）で評価する方が実用的とされる。個人差・部位差が大きいため、単発の数値だけで判断しないことが望ましい

指先での測定が困難な場合の代替装着部位

浮腫が強い、指先が術野や体位の関係で覆われている、末梢循環不全で指先ではどうしても波形が拾えないといった場面では、指以外の部位へのプローブ変更が現実的な選択肢になります。

• 耳朶（耳たぶ）クリップ型センサー：耳介は比較的血流が豊富で、末梢循環不全の影響を受けにくいとされる部位。指先へのアクセスが難しい体位や、指先で信号が得られない場合の代替として広く使われる
• 前額部（おでこ）貼付型センサー：多くは反射型（リフレクタンス方式）のセンサーで、発光部と受光部が同じ面に配置され、組織を透過した光ではなく反射して戻ってきた光を検出する仕組み。指先などの透過型センサーとは検出原理が異なる。前額部は中心循環に近く拍動が得られやすいため、末梢循環不全時でも比較的安定した波形が得られやすいとされる
• 前額部センサー使用時の注意：頭低位や静脈うっ滞が強い体位では静脈血の拍動成分が混入し、実際の動脈血酸素飽和度より低く表示されることが報告されている。専用の固定バンド・テープでしっかり圧着させないと、外光干渉や体動アーチファクトが増えやすい点にも注意する
• 使い分けの目安：指先で安定した波形が得られない／指先へのアクセスが困難／末梢循環不全が強く疑われる、といった場面で耳朶または前額部への変更を検討する。いずれの部位も、装着後は指先と同様に波形（プレスチモグラム）とPIで信号の質を確認する

術中対応の実際の流れ

1. SpO2低下のアラームが鳴った際、まず波形（プレスチモグラム）の質を確認する
2. 波形が不良であれば、低灌流・体動・光干渉などの物理的要因を疑い、プローブ位置の変更（耳朶・前額部など）や遮光を試みる。あわせてPI（灌流指数）を確認し、信号強度を客観的に把握する
3. 波形が良好であるにもかかわらず低値が続く場合は、実際の低酸素血症を疑い、気道・換気・循環の評価を優先する
4. 心電図の心拍数とパルスオキシメータの脈拍数の一致を確認する
5. 異常ヘモグロビンや色素投与など特殊な要因が疑われる場合は、動脈血ガス分析での確認を提案する

図: SpO2低下アラーム時の術中対応フロー

CEとしての役割

パルスオキシメータは操作が簡便な分、原理や限界が十分に理解されないまま数値だけが独り歩きしやすい機器でもあります。CEが測定原理を踏まえて技術的な視点を提供することで、

• 測定不良時の迅速な原因切り分け（機器要因か患者要因か）
• プローブ装着部位・固定方法の最適化提案
• 異常ヘモグロビンなど特殊病態が疑われる場面での多波長機器の活用提案
• 波形の質を踏まえた数値の信頼性評価のサポート

といった貢献ができます。「数値が低い＝低酸素」と短絡的に判断せず、波形と測定原理を踏まえた評価を行う視点を、チーム全体で共有していくことが重要です。

まとめ

✅ パルスオキシメータは拍動成分（AC成分）を利用するため、拍動が乏しいと精度が低下する ✅ 低灌流・体動・外的光源・マニキュア・異常ヘモグロビン・色素投与が代表的な誤差要因 ✅ 数値だけでなく脈波（プレスチモグラム）の質を必ず確認する ✅ 心電図の心拍数とパルスオキシメータの脈拍数の一致も信頼性評価の手がかりになる ✅ 波形不良時はまず物理的要因を除外し、それでも改善しなければ実際の低酸素血症を疑う ✅ 灌流指数（PI）は信号の強さを示す指標であり、数値が出にくいときの客観的な判断材料になる ✅ 指先が使えない場合は耳朶・前額部センサーへの変更も選択肢になる（前額部は反射型で静脈血混入に注意）

次回は、カプノグラフィ（EtCO2）波形の異常パターンとその臨床的な読み方について整理していきます。