JPH11244268A - 脳内酸素飽和度測定装置 - Google Patents
脳内酸素飽和度測定装置Info
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- JPH11244268A JPH11244268A JP5049598A JP5049598A JPH11244268A JP H11244268 A JPH11244268 A JP H11244268A JP 5049598 A JP5049598 A JP 5049598A JP 5049598 A JP5049598 A JP 5049598A JP H11244268 A JPH11244268 A JP H11244268A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 脳内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、102bにより経皮的に内頸静脈３
a、３bへ送り込み、該内頸静脈３a、３bを経て減光した
測定光Ｌ１、Ｌ２を受光プローブ103a、103bで受光す
る。心音トランスジューサ101と演算手段111とにより、
内頸静脈の脈波とその他の脈波とを識別する。そして演
算手段111により、測定光Ｌ１、Ｌ２の内頸静脈脈波に
よる減光度変化を検出し、前記各波長成分ごとの減光度
変化に基づいて内頸静脈血の酸素飽和度を演算する。
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、102bにより経皮的に内頸静脈３
a、３bへ送り込み、該内頸静脈３a、３bを経て減光した
測定光Ｌ１、Ｌ２を受光プローブ103a、103bで受光す
る。心音トランスジューサ101と演算手段111とにより、
内頸静脈の脈波とその他の脈波とを識別する。そして演
算手段111により、測定光Ｌ１、Ｌ２の内頸静脈脈波に
よる減光度変化を検出し、前記各波長成分ごとの減光度
変化に基づいて内頸静脈血の酸素飽和度を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、脳内酸素需給バラ
ンスを示す脳内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。
ンスを示す脳内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。
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。
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。
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】ところで脳は、生体組織の中で最も酸素を
必要とする臓器である。頭蓋内病変の治療や手術時、心
臓血管手術時、あるいはその他の大手術において、何ら
かの原因で脳の虚血や低酸素症が生じると中枢神経機能
障害を招く危険性がある。このような状態に陥るのを防
ぐために、脳内酸素需給バランスのモニタが行なわれて
いる。
必要とする臓器である。頭蓋内病変の治療や手術時、心
臓血管手術時、あるいはその他の大手術において、何ら
かの原因で脳の虚血や低酸素症が生じると中枢神経機能
障害を招く危険性がある。このような状態に陥るのを防
ぐために、脳内酸素需給バランスのモニタが行なわれて
いる。
【０００６】この脳内酸素需給バランスは、脳内静脈血
酸素飽和度を測定することによってモニタ可能であり、
そのために従来より下記の装置が用いられている。
酸素飽和度を測定することによってモニタ可能であり、
そのために従来より下記の装置が用いられている。
【０００７】(1) オキシメータ付きSwan-Ganz カテ
ーテル オキシメータ付きSwan-Ganz カテーテルを頸部より内頸
静脈に逆行性に刺入して、内頸静脈血酸素飽和度(SjvO
2)を侵襲的に測定することができる。すなわち、内頸静
脈は脳を循環した血液が流れており、SjvO2を知ること
により脳の酸素需給バランスがモニタできる。顔面、頭
皮、その他大脳以外の静脈血の影響を避けるために、カ
テーテル先端は内頸静脈球部に位置させる。
ーテル オキシメータ付きSwan-Ganz カテーテルを頸部より内頸
静脈に逆行性に刺入して、内頸静脈血酸素飽和度(SjvO
2)を侵襲的に測定することができる。すなわち、内頸静
脈は脳を循環した血液が流れており、SjvO2を知ること
により脳の酸素需給バランスがモニタできる。顔面、頭
皮、その他大脳以外の静脈血の影響を避けるために、カ
テーテル先端は内頸静脈球部に位置させる。
【０００８】SjvO2は重要な中枢神経機能障害の治療や
予防のためのモニタ因子として、その有用性は明らかで
ある。このSjvO2を測定する方法は、臨床において、脳
内酸素需給バランスを測定する上で確立された方法であ
る。
予防のためのモニタ因子として、その有用性は明らかで
ある。このSjvO2を測定する方法は、臨床において、脳
内酸素需給バランスを測定する上で確立された方法であ
る。
【０００９】またこの方法は、局所ではなく脳全体の酸
素需給バランスのモニタを行なう手法であり、脳の一部
に異常が生じてもモニタ可能となっている。
素需給バランスのモニタを行なう手法であり、脳の一部
に異常が生じてもモニタ可能となっている。
【００１０】(2) 近赤外組織酸素濃度測定装置 この装置は、頭蓋頭皮に送光プローブと受光プローブか
らなる１対のプローブを接触させ、頭蓋内に注入した近
赤外光の反射光を受光することにより、脳内酸素飽和度
を反映した指標を測定するものである。
らなる１対のプローブを接触させ、頭蓋内に注入した近
赤外光の反射光を受光することにより、脳内酸素飽和度
を反映した指標を測定するものである。
【００１１】この装置では、送受光プローブ間の距離を
変えることにより、近赤外光の頭蓋内深達度を変化させ
ることができる。そこでこの距離を適当に設定し、脳内
酸素飽和度を反映した指標を測定する。頭蓋内の血液
は、静脈血70％、動脈血20％、毛細管血10％の割合にな
っており、測定した酸素飽和度を反映する指標は、脳静
脈血酸素飽和度すなわち脳内酸素需給バランスを反映し
ている。
変えることにより、近赤外光の頭蓋内深達度を変化させ
ることができる。そこでこの距離を適当に設定し、脳内
酸素飽和度を反映した指標を測定する。頭蓋内の血液
は、静脈血70％、動脈血20％、毛細管血10％の割合にな
っており、測定した酸素飽和度を反映する指標は、脳静
脈血酸素飽和度すなわち脳内酸素需給バランスを反映し
ている。
【００１２】この近赤外組織酸素濃度測定装置は、脳内
酸素需給バランスの測定手段の中で唯一の非侵襲的手段
である。
酸素需給バランスの測定手段の中で唯一の非侵襲的手段
である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した２つの従
来装置においては、次のような問題が認められている。
まず(1)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
困難である。
来装置においては、次のような問題が認められている。
まず(1)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
困難である。
【００１４】一方(2)の近赤外組織酸素濃度測定装置
は、光路長を特定できないので吸光度変化の定量化が困
難であり、測定開始時からの変化量を示す相対値しか求
めることができない。したがって、同一個体で変化を比
較することはできるが、異なる個体間では比較が困難と
なる。
は、光路長を特定できないので吸光度変化の定量化が困
難であり、測定開始時からの変化量を示す相対値しか求
めることができない。したがって、同一個体で変化を比
較することはできるが、異なる個体間では比較が困難と
なる。
【００１５】さらにこの装置では、周辺組織(頭皮、頭
蓋、その他)からのアーティファクトの混入がある、脳
の一部のみを計測しても関心部位の変化が捉えられな
い、測定部位が明確でなく本当に脳内酸素飽和度を測定
しているのか疑わしい、といった問題も認められてい
る。
蓋、その他)からのアーティファクトの混入がある、脳
の一部のみを計測しても関心部位の変化が捉えられな
い、測定部位が明確でなく本当に脳内酸素飽和度を測定
しているのか疑わしい、といった問題も認められてい
る。
【００１６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、脳内酸素需給バランスを反映する脳内静脈血酸
素飽和度を、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。
であり、脳内酸素需給バランスを反映する脳内静脈血酸
素飽和度を、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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明による脳内酸素飽
和度測定装置は、少なくとも１対の送光プローブと受光
プローブ間の内頸静脈血の減光度を経皮的に捉えて、脳
内酸素需給バランスを示すこの内頸静脈の酸素飽和度Sj
vO2を光学的に測定するように構成されたものである。
和度測定装置は、少なくとも１対の送光プローブと受光
プローブ間の内頸静脈血の減光度を経皮的に捉えて、脳
内酸素需給バランスを示すこの内頸静脈の酸素飽和度Sj
vO2を光学的に測定するように構成されたものである。
【００１８】すなわち本発明による脳内酸素飽和度測定
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、生体の内頸静脈近傍に配されて、前記測
定光を経皮的に内頸静脈へ送り込む送光プローブと、前
記内頸静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、前記内頸静脈の脈波とその他の脈波とを識別
する脈波識別手段と、前記受光プローブが受光した測定
光の、前記識別された内頸静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内頸静脈血の
酸素飽和度を求める演算手段とからなることを特徴とす
るものである。
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、生体の内頸静脈近傍に配されて、前記測
定光を経皮的に内頸静脈へ送り込む送光プローブと、前
記内頸静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、前記内頸静脈の脈波とその他の脈波とを識別
する脈波識別手段と、前記受光プローブが受光した測定
光の、前記識別された内頸静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内頸静脈血の
酸素飽和度を求める演算手段とからなることを特徴とす
るものである。
【００１９】なお前記脈波識別手段としては、例えば、
心音をモニタする手段と、このモニタされた心音の第４
音から第１音までの間の受光プローブの出力信号を抽出
する手段とから構成することができる。
心音をモニタする手段と、このモニタされた心音の第４
音から第１音までの間の受光プローブの出力信号を抽出
する手段とから構成することができる。
【００２０】一方、酸素飽和度を求める演算手段は、測
定光波長成分の数をｎとしたとき、ｎ元連立Lambert-Be
er方程式を解いて内頸静脈血のoxyHb濃度ならびにdeoxy
Hb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。
定光波長成分の数をｎとしたとき、ｎ元連立Lambert-Be
er方程式を解いて内頸静脈血のoxyHb濃度ならびにdeoxy
Hb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。
【００２１】さらにこの演算手段は、予め形成された測
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
との回帰曲線を記憶しておき、この回帰曲線に基づい
て、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。
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
との回帰曲線を記憶しておき、この回帰曲線に基づい
て、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。
【００２２】また送光プローブと受光プローブとは、生
体の左内頸静脈に対応させて１対、右内頸静脈に対応さ
せて１対の合計２対設けられ、これら２つの受光プロー
ブの出力を足し合わせて減光度変化の検出に用いるよう
にするのが望ましい。
体の左内頸静脈に対応させて１対、右内頸静脈に対応さ
せて１対の合計２対設けられ、これら２つの受光プロー
ブの出力を足し合わせて減光度変化の検出に用いるよう
にするのが望ましい。
【００２３】
【発明の効果】まず、上記構成の装置による脳内酸素飽
和度測定の基本的な仕組みについて説明する。
和度測定の基本的な仕組みについて説明する。
【００２４】測定光の照射および検出は、例えば内頸静
脈が頭蓋骨から出てくる部位、すなわち、耳直下の2点
間、もしくは外耳道と耳直下の2点間で行なう（図２参
照）。この部位は、顔面静脈、下顎後静脈、胸鎖乳突筋
静脈等が内頸静脈へ合流する部位の上流に当たり、ここ
での測定値は純粋に脳内酸素飽和度を反映したものとな
る。なお、上記測定位置でのプローブの配置状態を図３
に示してある。
脈が頭蓋骨から出てくる部位、すなわち、耳直下の2点
間、もしくは外耳道と耳直下の2点間で行なう（図２参
照）。この部位は、顔面静脈、下顎後静脈、胸鎖乳突筋
静脈等が内頸静脈へ合流する部位の上流に当たり、ここ
での測定値は純粋に脳内酸素飽和度を反映したものとな
る。なお、上記測定位置でのプローブの配置状態を図３
に示してある。
【００２５】内頸静脈には右心房の内圧変化が伝搬さ
れ、内頸静脈は脈動を有している（図４参照）。そこ
で、内頸静脈が収縮した時の減光度と、内頸静脈が拡張
した時の減光度との差を取り、内頸静脈血に起因する減
光度変化のみを抽出することにより、内頸静脈血の酸素
飽和度を測定することができる（図５参照）。
れ、内頸静脈は脈動を有している（図４参照）。そこ
で、内頸静脈が収縮した時の減光度と、内頸静脈が拡張
した時の減光度との差を取り、内頸静脈血に起因する減
光度変化のみを抽出することにより、内頸静脈血の酸素
飽和度を測定することができる（図５参照）。
【００２６】動脈血脈動による脈波と内頸静脈血脈動に
よる脈波とは、波形ならびに位相が異なる。そこで、内
頸静脈の脈動によって生じる減光度変化と、動脈の脈動
によって生じる減光度変化とを識別するため、脈波識別
手段により、内頸静脈脈波と動脈脈波との波形・位相の
違いを利用して内頸静脈による減光度変化のみを抽出す
る。
よる脈波とは、波形ならびに位相が異なる。そこで、内
頸静脈の脈動によって生じる減光度変化と、動脈の脈動
によって生じる減光度変化とを識別するため、脈波識別
手段により、内頸静脈脈波と動脈脈波との波形・位相の
違いを利用して内頸静脈による減光度変化のみを抽出す
る。
【００２７】減光度の測定は、図６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内頸静脈血の
酸素飽和度を演算する。ここで、血中Hbの内、主要Hbは
oxyHbとdeoxyHbであるので、他のHbは無視している。
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内頸静脈血の
酸素飽和度を演算する。ここで、血中Hbの内、主要Hbは
oxyHbとdeoxyHbであるので、他のHbは無視している。
【００２８】以上説明した通り、本発明による脳内酸素
飽和度測定装置は、脳内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、脳内静脈血酸素飽和度
を非侵襲で簡単に測定可能となる。
飽和度測定装置は、脳内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、脳内静脈血酸素飽和度
を非侵襲で簡単に測定可能となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞図１は、本発明
の第１実施形態による脳内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は人頭部、２aと２bは
送受光プローブ装着部、３aと３bは左右１対の内頸静
脈、４は心臓を示す。前述の図６は、上記の送受光プロ
ーブ装着部２a、２bを拡大図示したものである。
の第１実施形態による脳内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は人頭部、２aと２bは
送受光プローブ装着部、３aと３bは左右１対の内頸静
脈、４は心臓を示す。前述の図６は、上記の送受光プロ
ーブ装着部２a、２bを拡大図示したものである。
【００３０】本装置100は、心音トランスジューサ101
と、送光プローブ102a、102bと、受光プローブ103a、10
3b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105b、105cと、ディテクタ（光
検出器）106a、106bと、トランスジューサアンプ107
と、光源108a、108bと、AD変換器109a、109b、109cと、
光源ドライバ110a、110bと、演算手段111と、コントロ
ーラ112と、ディスプレイ113とからなる。
と、送光プローブ102a、102bと、受光プローブ103a、10
3b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105b、105cと、ディテクタ（光
検出器）106a、106bと、トランスジューサアンプ107
と、光源108a、108bと、AD変換器109a、109b、109cと、
光源ドライバ110a、110bと、演算手段111と、コントロ
ーラ112と、ディスプレイ113とからなる。
【００３１】送光プローブ102aと受光プローブ103aは一
緒に束ねられ、耳直下皮膚の測定部位３aへ装着され
る。同様に、送光プローブ102bと受光プローブ103bとが
束ねられ、耳直下皮膚の測定部位３bへ装着される。ま
た、心音トランスジューサ101が、心臓４の近傍の皮膚
に装着される。
緒に束ねられ、耳直下皮膚の測定部位３aへ装着され
る。同様に、送光プローブ102bと受光プローブ103bとが
束ねられ、耳直下皮膚の測定部位３bへ装着される。ま
た、心音トランスジューサ101が、心臓４の近傍の皮膚
に装着される。
【００３２】光源108a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108b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。
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108b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。
【００３３】これらの光源108a、108bは、コントローラ
112からの信号に基づいて、それぞれ光源ドライバ110
a、110bによって同時に駆動される。一方の光源108a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
て送光プローブ102a、102bへ入力される。別の光源108b
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で集光されて送光プローブ10
2a、102bへ入力される。
112からの信号に基づいて、それぞれ光源ドライバ110
a、110bによって同時に駆動される。一方の光源108a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
て送光プローブ102a、102bへ入力される。別の光源108b
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で集光されて送光プローブ10
2a、102bへ入力される。
【００３４】送光プローブ102aおよび102bから測定部位
２aおよび２bに照射された測定光Ｌ１の一部は皮膚・皮
下脂肪・筋層を透過し、内頸静脈３aおよび３bへ達す
る。内頸静脈３aおよび３bに達した光束の反射光は受光
プローブ103aおよび103bに拾われ、集光レンズ104aへ導
かれる。同様に、送光プローブ102aおよび102bから測定
部位２aおよび２bに照射された測定光Ｌ２の一部は皮膚
・皮下脂肪・筋層を透過し、内頸静脈３aおよび３bへ達
する。内頸静脈３aおよび３bに達した光束の反射光は受
光プローブ103aおよび103bに拾われ、集光レンズ104aへ
導かれる。
２aおよび２bに照射された測定光Ｌ１の一部は皮膚・皮
下脂肪・筋層を透過し、内頸静脈３aおよび３bへ達す
る。内頸静脈３aおよび３bに達した光束の反射光は受光
プローブ103aおよび103bに拾われ、集光レンズ104aへ導
かれる。同様に、送光プローブ102aおよび102bから測定
部位２aおよび２bに照射された測定光Ｌ２の一部は皮膚
・皮下脂肪・筋層を透過し、内頸静脈３aおよび３bへ達
する。内頸静脈３aおよび３bに達した光束の反射光は受
光プローブ103aおよび103bに拾われ、集光レンズ104aへ
導かれる。
【００３５】内頸静脈３a、３bでは、その酸素飽和度に
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。
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。
【００３６】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。
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。
【００３７】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109aによっ
てAD変換された後、減光度信号Ｓ２として演算手段111
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109b
によってAD変換された後、減光度信号Ｓ１として演算手
段111へ入力される。
の測定光Ｌ２の減衰を表しており、AD変換器109aによっ
てAD変換された後、減光度信号Ｓ２として演算手段111
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109b
によってAD変換された後、減光度信号Ｓ１として演算手
段111へ入力される。
【００３８】一方、トランスジューサ101によって、第1
音〜第4音からなる心音がモニタされる。心音はトラン
スジューサ101によって電気信号に変換され、アンプ107
ならびにAD変換器109cを経て、コントローラ112へ入力
される。
音〜第4音からなる心音がモニタされる。心音はトラン
スジューサ101によって電気信号に変換され、アンプ107
ならびにAD変換器109cを経て、コントローラ112へ入力
される。
【００３９】受光プローブ103a、103bで採取される光信
号は、内頸静脈３aおよび３bの脈動を反映する光信号
と、頚動脈等の動脈脈動を反映する光信号とが重なり合
ったものとして観測される（脈動については図４参
照）。内頸静脈血の酸素飽和度を測定する上で動脈脈動
はノイズとなるので、以下に示すように、心音信号を用
いて内頸静脈信号のみを抽出する。
号は、内頸静脈３aおよび３bの脈動を反映する光信号
と、頚動脈等の動脈脈動を反映する光信号とが重なり合
ったものとして観測される（脈動については図４参
照）。内頸静脈血の酸素飽和度を測定する上で動脈脈動
はノイズとなるので、以下に示すように、心音信号を用
いて内頸静脈信号のみを抽出する。
【００４０】すなわち演算手段111は、動脈脈波と内頸
静脈脈波とが重なった減光度信号Ｓ１、Ｓ２において、
心音図の第1音から第3音までの間の信号を除去し、心音
図の第4音から第1音までの間の減光度信号Ｓ１、Ｓ２の
みを抽出する。
静脈脈波とが重なった減光度信号Ｓ１、Ｓ２において、
心音図の第1音から第3音までの間の信号を除去し、心音
図の第4音から第1音までの間の減光度信号Ｓ１、Ｓ２の
みを抽出する。
【００４１】そして演算手段111は、第4音から第1音ま
での間の減光度信号Ｓ１、Ｓ２の変化分から内頸静脈血
の酸素飽和度SjvＯ2 を算出する。ここでは一例として
下式の連立Lambert-Beer則
での間の減光度信号Ｓ１、Ｓ２の変化分から内頸静脈血
の酸素飽和度SjvＯ2 を算出する。ここでは一例として
下式の連立Lambert-Beer則
【００４２】
【数１】
【００４３】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Sjv
Ｏ2 = Coxy/100の関係から酸素飽和度SjvＯ2を算出す
る。μoxy 1、μdeoxy 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。
Cdeoxyを求め、Coxy + Cdeoxy =100 酸素飽和度Sjv
Ｏ2 = Coxy/100の関係から酸素飽和度SjvＯ2を算出す
る。μoxy 1、μdeoxy 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。
【００４４】以上のようにして求められた酸素飽和度Sj
vＯ2は、ディスプレー113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113に表示してもよい。
vＯ2は、ディスプレー113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113に表示してもよい。
【００４５】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111が、内頸静脈の脈波とその他
の脈波とを識別する脈波識別手段の一部を構成するとと
もに、内頸静脈脈波による減光度変化を検出する減光度
変化検出手段の一部も兼ねている。
実施形態では演算手段111が、内頸静脈の脈波とその他
の脈波とを識別する脈波識別手段の一部を構成するとと
もに、内頸静脈脈波による減光度変化を検出する減光度
変化検出手段の一部も兼ねている。
【００４６】＜第２実施形態＞以上説明した第１実施形
態では、内頸静脈酸素飽和度を求める上で連立Lambert-
Beer則を用いたが、生体組織は強散乱体であるためにLa
mbert-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。
態では、内頸静脈酸素飽和度を求める上で連立Lambert-
Beer則を用いたが、生体組織は強散乱体であるためにLa
mbert-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。
【００４７】他の方法として、例えば図７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。
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。
【００４８】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内頸静脈酸素飽和度を実
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、被験者の内頸静脈血酸素飽和度を求めるよう
にする。
たっては、予め人の多くの人の内頸静脈酸素飽和度を実
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、被験者の内頸静脈血酸素飽和度を求めるよう
にする。
【００４９】＜第３実施形態＞また第１実施形態では、
動脈脈波と内頸静脈脈波とが重なった減光度信号から内
頸静脈脈波を抽出するのに、心音図の第4音から第1音ま
での間の減光度信号を用いるようにしているが、他の方
法によって内頸静脈脈波を抽出することもできる。
動脈脈波と内頸静脈脈波とが重なった減光度信号から内
頸静脈脈波を抽出するのに、心音図の第4音から第1音ま
での間の減光度信号を用いるようにしているが、他の方
法によって内頸静脈脈波を抽出することもできる。
【００５０】他の内頸静脈脈波抽出法として、内頸静脈
以外に脈動を持つと言われている外頸静脈脈波をレファ
レンス信号として利用する方法が考えられる。これは、
別のプローブ(光もしくは圧力)でレファレンスにする外
頸静脈脈波(レファレンス脈波)を測定し、上記内頸静脈
脈波を含む脈波信号(シグナル脈波)と同期検波すること
により、もしくはシグナル脈波の中からレファレンス脈
波に含まれる周波数成分のみを抽出することにより、内
頸静脈血の酸素飽和度を算出するものである。
以外に脈動を持つと言われている外頸静脈脈波をレファ
レンス信号として利用する方法が考えられる。これは、
別のプローブ(光もしくは圧力)でレファレンスにする外
頸静脈脈波(レファレンス脈波)を測定し、上記内頸静脈
脈波を含む脈波信号(シグナル脈波)と同期検波すること
により、もしくはシグナル脈波の中からレファレンス脈
波に含まれる周波数成分のみを抽出することにより、内
頸静脈血の酸素飽和度を算出するものである。
【図１】本発明の一実施形態による脳内酸素飽和度測定
装置を示すブロック図
装置を示すブロック図
【図２】内頸静脈と測定個所とを示す概略図
【図３】本発明装置の送受光プローブと内頸静脈との位
置関係を示す説明図
置関係を示す説明図
【図４】内頸静脈脈波、頚動脈脈波および心音等の波形
を示すグラフ
を示すグラフ
【図５】減光度変化と内頸静脈脈波との関係を示す説明
図
図
【図６】各種Hbの吸光度スペクトルを示すグラフ
【図７】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
と、酸素飽和度との回帰曲線を例示する概略図
１ 人頭部 ２a、２b 送受光プローブ装着部 ３a、３b 内頸静脈 ４ 心臓 101 心音トランスジューサ 102a、102b 送光プローブ 103a、103b 受光プローブ 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） 107 トランスジューサアンプ 108a、108b 光源 109a、109b、109c AD変換器 110a、110b 光源ドライバ 111 演算手段 112 コントローラ 113 ディスプレイ
Claims (5)
- 【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、 生体の内頸静脈近傍に配されて、前記測定光を経皮的に
内頸静脈へ送り込む送光プローブと、 前記内頸静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、 前記内頸静脈の脈波とその他の脈波とを識別する脈波識
別手段と、 前記受光プローブが受光した測定光の、前記識別された
内頸静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
基づいて内頸静脈血の酸素飽和度を求める演算手段とか
らなる脳内酸素飽和度測定装置。 - 【請求項２】 前記脈波識別手段が、心音をモニタする
手段と、このモニタされた心音の第４音から第１音まで
の間の前記受光プローブの出力信号を抽出する手段とか
らなることを特徴とする請求項１記載の脳内酸素飽和度
測定装置。 - 【請求項３】 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
内頸静脈血の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または２記載の脳内酸素飽和度
測定装置。 - 【請求項４】 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または２記載の脳内酸素飽和度測定装
置。 - 【請求項５】 前記送光プローブと受光プローブとが、
生体の左内頸静脈に対応させて１対、右内頸静脈に対応
させて１対の合計２対設けられ、 ２つの受光プローブの出力を足し合わせて前記減光度変
化の検出に用いるように構成されていることを特徴とす
る請求項１から４いずれか１項記載の脳内酸素飽和度測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5049598A JP3797454B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 脳内酸素飽和度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5049598A JP3797454B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 脳内酸素飽和度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11244268A true JPH11244268A (ja) | 1999-09-14 |
| JP3797454B2 JP3797454B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=12860521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5049598A Expired - Fee Related JP3797454B2 (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 脳内酸素飽和度測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3797454B2 (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515241A (ja) * | 2003-12-22 | 2007-06-14 | バーツ アンド ザ ロンドン エヌエイチエス トラスト | 光ファイバカテーテルパルスオキシメ−タ |
| 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 |
| EP2120689A1 (en) * | 2007-02-16 | 2009-11-25 | Mespere Lifescience Inc. | Method and device for measuring parameters of cardiac function |
| US7684842B2 (en) | 2006-09-29 | 2010-03-23 | Nellcor Puritan Bennett Llc | System and method for preventing sensor misuse |
| JP2010517618A (ja) * | 2007-02-02 | 2010-05-27 | ザ・ジョンズ・ホプキンス・ユニバーシティー | 患者の脳血管自動調節状態を判断する方法およびシステム |
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| US8265724B2 (en) | 2007-03-09 | 2012-09-11 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Cancellation of light shunting |
| US8280469B2 (en) | 2007-03-09 | 2012-10-02 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Method for detection of aberrant tissue spectra |
| US8315685B2 (en) | 2006-09-27 | 2012-11-20 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Flexible medical sensor enclosure |
| JP2013533774A (ja) * | 2010-07-09 | 2013-08-29 | セント ヴィンセンツ ホスピタル（メルボルン）リミテッド | 血液酸素飽和度の非侵襲的な測定 |
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| US8965473B2 (en) | 2005-09-29 | 2015-02-24 | Covidien Lp | Medical sensor for reducing motion artifacts and technique for using the same |
| US9364176B2 (en) | 2005-03-14 | 2016-06-14 | Peter Bernreuter | Tissue oximetry apparatus and method |
| US9498158B2 (en) | 2008-11-14 | 2016-11-22 | Nonin Medical, Inc. | Optical sensor path selection |
| CN108143426A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-12 | 成都拓蓝医疗技术有限公司 | 脑组织血氧饱和度精准监测传感器及其监测方法 |
| US10398364B2 (en) | 2013-02-13 | 2019-09-03 | Mespere Lifesciences Inc. | Method and device for measuring venous blood oxygenation |
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| CN117322876A (zh) * | 2023-10-27 | 2024-01-02 | 广东省人民医院 | 基于颈动静脉参量的脑氧供需监测系统、方法和介质 |
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|---|---|---|---|---|
| US8696593B2 (en) | 2006-09-27 | 2014-04-15 | Covidien Lp | Method and system for monitoring intracranial pressure |
| US8649838B2 (en) | 2010-09-22 | 2014-02-11 | Covidien Lp | Wavelength switching for pulse oximetry |
-
1998
- 1998-03-03 JP JP5049598A patent/JP3797454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (42)
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| JP2015109986A (ja) * | 2005-03-14 | 2015-06-18 | ペーター・ベルンロイター | 組織内の血液酸素添加量を決定する装置 |
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