黒いアスファルトの駐車場の真ん中にビニール製のテントを張って座っていることを考えると、この頑丈なポータブルエアコンは見事な働きをしていた。
私の医療専門家チームは、プエルトリコの病院に隣接する場所にいました。史上最悪のハリケーンの一つが襲来した直後のことでした。業務用掃除機と排水ポンプを巧みに活用したおかげで、前夜の豪雨で浸水したとは到底思えませんでした。涼しい空気は気持ちよかったのですが、患者さんの血中酸素濃度を正確に測定するのに四苦八苦するのは、決して楽しいことではありませんでした。
彼女は重度の認知症を患う高齢の糖尿病患者で、理由もなく飲食を断っていたため、深刻な脱水症状も抱えていました。糖尿病と脱水症状のせいで、指先の末梢循環が著しく弱く、硬質プラスチック製のクラムシェル型センサーは全く機能していませんでした。酸素濃度の測定値は上下に揺れ、血流の強さを測る波形を見ると、弱く信頼性の低い信号を示していました。
粘着剤がしっかり密着して正確な測定ができることを期待して、使い捨てセンサーに切り替えてみましたが、足指に装着してみても、まだ十分な効果が得られませんでした。患者さんの容態は良くなく、バイタルサインを記録するための確実な測定値を1つも得ることができず、ましてや彼女のような状態に必要な継続的なモニタリングは不可能でした。
この任務では第二波の救援隊員だったので、テントにどれだけの物資が積まれているかは分かりませんでしたが、何とか探し回って使い捨ての耳たぶセンサーを見つけました。患者が動くとセンサーがしっかり固定されないこともありますが、耳たぶの組織は薄いため赤色光と赤外線をより多く透過し、良好な信号を得ることができます。しかし、それでも必要な効果はありませんでした。結局、十分な点滴液を投与して血液量を増やし、循環を改善するまで、測定値の低さを我慢するしかありませんでした。
救急救命士として、私は30年間、無菌の病院から山頂、道路脇の溝まで、様々な状況でパルスオキシメーターを扱ってきました。病院内で使う大型機器から、救急車用のポータブル機器、そしてAmazonで購入してポケットに放り込める30ドル以下の機器へと進化していく様子を目の当たりにしてきました。想像しうる限りのあらゆる状況下で、何百人もの患者にパルスオキシメーターを使用してきました。中には、信じられないような状況の患者もいました。
おそらくこれが、Apple Watch Series 6の新しい血中酸素濃度センサーが、ウォッチ本体の心拍数センサーや心電図センサーほどの健康とウェルネスの価値を提供するわけではないにもかかわらず、興味深く、驚くほど正確だと感じる理由でしょう。常に利用可能なパルスオキシメーターからデータを記録する用途は、心拍数測定や不整脈の発見ほど明確ではありません。
酸素飽和度について知っておくべきこと
驚かれる方もいるかもしれませんが、酸素は非常に有毒です。酸素は非常に反応性が高く、体内に過剰に存在するとあらゆる種類の細胞損傷を引き起こす可能性があります。一方、酸素が不足すると数分以内に死に至ります。私たちの体は、呼吸によって大気中から酸素を取り込み、灌流によって細胞に運び、さらに細胞内に取り込んで呼吸に利用するように最適化されています。酸素は、細胞呼吸、つまり細胞に機能するためのエネルギーを供給するプロセスにおいて、最終的で重要なステップを担っています。（生物学に詳しい方のために説明すると、酸素は、細胞がエネルギー源として利用するATPの大部分を生成する電子伝達系において、最も好まれる電子受容体です。）
医療従事者にとって、体内の酸素利用状況を追跡することは、健康全般に関する多くの情報を提供します。体内の酸素不足は、気圧の低下（環境中の酸素不足）、呼吸器系の問題（肺から十分な酸素が運ばれない）、循環器系の問題（血液が適切な速度で送り出されず、肺から酸素を取り込んだり十分な細胞に酸素を供給したりできない）、代謝の問題（赤血球が酸素分子をうまく吸収・放出できない）といった外的要因によって引き起こされる可能性があります。私たちの体は膨大な量の酸素を使用しているため、血中酸素濃度を追跡することは、患者の病状、病状の重症度、そして症状の改善傾向を把握するための強力なツールとなります。すべてがわかるわけではありませんが、多くのことがわかります。
酸素測定にはいくつかの種類がありますが、私たちが最も重視するのは動脈血酸素飽和度（SaO2）です。これは、動脈内で酸素を運んでいるヘモグロビン受容体の割合です。細胞が利用できる酸素の量を大まかに教えてくれるので、非常に便利な指標です。とはいえ、そもそもヘモグロビンが十分にあるかどうかはわからないため、完璧な指標とは言えません。しかし、採血して検査値を確認する際に、（検査室で）ヘモグロビンを計測することで、より詳細な情報を得ることができます。
ただし、 SaO 2には問題があります。測定値を取得するには、動脈血を採取して検査室に送る必要があります (静脈血には酸素がほとんど含まれておらず、その時点ではすべて使い果たされています)。データは便利ですが、提供されるのは特定の時点における状態のみです。喘息患者や心臓発作を起こしている人が目の前にいる場合、私が本当に欲しいのは、彼らの状態を継続的に把握することです。酸素レベルは信じられないほど急速に変化する可能性があるため、わずか 1 ～ 2 分で生死が分かれることがあります。幸いなことに、採血なしで SaO 2 を測定することはできませんが、パルスオキシメトリを使用すれば、適切な波長の光を体内に通し、吸収量と反射量を調べることでほぼ同じことを測定できます。この数値を SpO 2と呼び、これはほぼ常に SaO 2と同じです。技術的には、 SpO 2 はSaO 2の推定値ですが、瞬時に測定でき、非侵襲的で、ほとんどの状況で非常に正確です。
医療従事者によるパルスオキシメトリーの使用方法
患者の酸素飽和度（ SpO 2ではなく「O 2 sat」と言います）を追跡することは、心拍数、呼吸数、血圧と並んで重要なバイタルサインの1つです。COVID-19のメディア報道で皆さんもご存知だと思いますが、健康な人の酸素飽和度は約95～99％です。私はキャリアのほとんどを高所で過ごしていますが、そこでは少し低下します。低地または中高度で患者を評価するときは、95％に達した時点で注意を払い始め、O 2 satが93％を下回ると治療を検討し始め、90％を下回ると通常は酸素補給によって確実に処置を行います。酸素補給で問題が解決するわけではありませんが、根本的な原因を理解して軽減しようとしている間に時間を稼いでくれます。
私たちは主に指先センサーを使用します。これは、すばやく装着でき、すぐに結果が得られるためです。医療現場では、正確な結果を出すことが認定されている大型モニターに取り付けられたセンサーを使用する傾向があります。それでも、私が知っているほぼすべての医療専門家は、おそらく Amazon やドラッグストアで購入した独自のスタンドアロンの指先センサーも持っています。これらのセンサーは脈拍数と酸素飽和度を提供し、通常、測定値が適切かどうかを判断するのに役立つ小さな波形を表示します (波形が大きいほど信号が強いことを意味します)。また、非常に扱いにくいです。患者が寒がっていたり、マニキュアを塗っていたり、床一面に血がついていたりすると、正確な測定値は得られません。良い数値を得るために、センサーをいじったり位置を変えたりするのにどれだけの時間を費やしたか、言い尽くせません。救急車が跳ねたり？患者が寝返りを打ったり腕を下にして寝て血行を悪くしたり？これらはすべて、結果を台無しにして警告を鳴らします。
問題はさておき、血中酸素濃度の測定は極めて決定的な判断材料となります。もし低ければ、問題があり、多くの場合、すぐに対処する必要があります。救急外来や救急室では、私はすべての患者にパルスオキシメーターを装着しています。これは通常、呼吸器系や心臓系の問題、あるいは薬物の過剰摂取や糖尿病の緊急事態など、呼吸や循環に影響を与える問題の診断に最も役立ちます。麻酔科医は鎮静された患者の健康状態を維持するためにパルスオキシメーターを使用します。睡眠センターでは、睡眠中に呼吸が止まると酸素飽和度に影響を与えるため、睡眠時無呼吸症候群の特定にパルスオキシメーターを使用します。
消費者向け血中酸素濃度測定の限界
パルスオキシメーターは医療現場で非常に役立ちますが、例えば心拍数の測定とは異なり、健康な人について多くの情報を提供することはできません。心拍数は、運動や運動量を追跡するのに最適です。心拍数は、体調（安静時心拍数）、回復状況（心拍変動）、そして運動量が適切か過剰かなど、多くのことを教えてくれます。
血中酸素濃度？運動について何も教えてくれません。呼吸と循環を活発にして体のバランスを保っているだけなので、正常値を下回ることはありません。回復状況やコンディションレベル、その他ほとんど何も教えてくれません。何らかの症状があり、すぐに医師の診察を受ける必要がある場合にのみ、一般的な健康状態を示す指標となります。
医療従事者として、酸素飽和度は主に患者の病状を把握し、すぐに介入する必要があるかどうかを判断するために使用します。喘息発作が重症で吸入器が効かないかどうかを判断するためにも使用します。慢性肺疾患が悪化し、酸素投与量を増やしたり、検査を受ける必要があるかどうかを確認するためにも使用します。そして、COVID-19患者にとって酸素飽和度は非常に重要なので、多くの施設では患者に指先にセンサーを付けて帰宅させ、数値が90%を下回った場合は再来院するよう指示しています。
個人の酸素飽和度追跡が役立つと思われる「ウェルネス」の状況は、次の 4 つだけです。
- 睡眠中にこれを追跡すると、睡眠時無呼吸症を特定するのに役立ちます。
- 肺疾患の既往歴がある場合や、呼吸器系の健康状態が心配な場合は、この検査で重症か悪化傾向かを知ることができます。ただし、健康状態を証明することはできず、問題があるかどうかしかわかりません。
- COVID-19 や肺炎などの呼吸器系の疾患が疑われる場合は、すぐに助けが必要かどうかを知らせてくれます。
- 高度が下がっていくのを見るのは楽しい。一度くらい。たぶん。空いている日に。
Apple Watch 6は驚くほど正確だ、その価値は？
では、Apple Watch 6の血中酸素濃度センサーはどうでしょうか？手首でSpO 2 を測定するのは、反射光のみを評価するため、難しい作業です。指先や耳たぶに装着するパルスオキシメーターセンサーのように、光線が手首全体を完全に透過することができません。反射光のみに頼っていることに加え、位置、周囲光、動きの違いも影響するため、解決がより困難です。冒頭で述べたように、高度な臨床グレードの指先センサーであっても、SpO 2 の測定は困難な場合があります。
ここ数週間、Apple Watch Series 6の血中酸素濃度センサーを様々な条件下でテストしてきました。その結果を、ジャンプキットに保管している2つのコンシューマーグレードの指先センサーと比較しています。妻も私も時計をアップグレードしたので、2人の違いも追跡できました。また、週末の旅行のおかげで、高地でのApple Watchの性能を評価することができました。一日中、ワークアウト中、ハイキング中、睡眠中、そして屋内外の様々な照明条件下で、Apple Watchを装着して計測を行いました。
Apple Watch Series 6は、適切な位置に装着し、腕を動かさなければ、ほとんどの場合正確です。測定値は、私の指先センサーの測定値とほぼ一致するか、誤差は1パーセント以内でした。Appleは腕を平らな面に置いた状態でのみ測定することを推奨していますが、バンドがしっかりとフィットし、腕を地面と平行に保ちながら動かさなくても、良好な結果が得られました。
異常な数値は大抵すぐに分かります。100%や95%未満の数値が表示されたら、体勢を変えてもう一度測ります。Apple Watchは、動きすぎたり、測定値がひどく悪かったりするとエラーを表示しますが、限界的な状況ではエラーチェックが一貫して行われません。妻も同様の結果が出ています。肌の色は同じですが、私は腕の毛がかなり多く、妻の手首はずっと細いです。
時計バンドを締めすぎると、緩めすぎるのと同じくらい悪い結果が出る可能性があります。おそらく、血流がわずかに減少するからでしょう。アリゾナの太陽が照りつける屋外のように周囲光が多い場合は、手首の位置に注意する必要がありますが、それでも良好な結果が得られます。ハイキングコースの途中で立ち止まり、指先センサーを装着してApple Watchの測定値と比較した際に、奇妙な視線を向けられたことはありましたが、趣味でスターウォーズのストームトルーパーに扮装しているので、通行人の二度見はそれほど気にしていません。
睡眠中の結果はそれほど似ていません。私の計測値は常に90%以上を示し、夜間の自動計測値は通常96～98%の範囲で、一部の夜には異常に低い数値を示すこともあります。妻の計測値はそれほど安定していません。彼女は夜間に95%を下回る数値を示すことがかなり多く、88～90%程度の数値を示す日もいくつかあります。これは睡眠時無呼吸症候群の兆候かもしれませんし、腕を上げて寝ることが多いからかもしれませんし、バンドが緩いのかもしれません。あるいは…問題なのはお分かりでしょう。Apple Watchのデータだけでは、健康状態を判断するのにこのデータを使うことはできません。
これはAppleだけでなく、Garmin、Fitbit、そしてフィットネストラッカーに血中酸素濃度センサーを搭載している他の企業も直面している課題です。彼らはどのようにしてこの情報を顧客にとって有益なものにしているのでしょうか？血中酸素濃度を知ることで、どのような健康やウェルネスに関する意思決定に役立つのでしょうか？今日、血中酸素濃度センサーをどのように活用し、今後の方向性について私見を述べたいと思います。
今のところ、体調が悪かったり、呼吸器系の疾患があるとわかっている場合、Apple Watch Series 6 は、専用のパルスオキシメーターを探すべきであることをすぐに知らせてくれるほど正確なようです。これは利便性の問題です。私はほぼ常に時計を身に着けていますが、パルスオキシメーターは常にバッグかキャビネットの中に入っています。Apple Watch Series 6 の血中酸素センサーを何度も使用し、その仕組みを理解しているなら、その数値に安心して頼れるかもしれませんが、私は非常に慎重になり、複数回測定することをお勧めします。他のツールと同様に、体調が悪いときに頼る前に、良好な条件下でどのように機能するかを理解する必要があります。定期的に COVID-19 で苦しむ人々に接触する私にとって、必要なときに便利なものがあるのはありがたいことですが、たとえ自分が病気になったとしても、これを使って決定的な医学的判断を下すことは絶対にありません。
健康な人なら、血中酸素濃度センサーが生成するデータはただ…興味深いものです。ただ、それを使って健康状態やウェルネスについて何らかの結論を導き出すことはできません。私は数値化されたフィットネスに夢中ですが、健康な時の血中酸素濃度を追跡することで、自分自身について何かを学ぶことは全くありません。
最終的に魅力的になる可能性があると思う分野は、睡眠時無呼吸症候群の特定です。現時点では、そのデータだけでは不十分ですが、モーションセンサー、心拍センサー、血中酸素センサーを組み合わせることで、将来的には、何百万人もの健康を損ないながらも、侵襲的な睡眠検査なしでは診断が難しい問題を特定できるほどの性能向上が見込めるかもしれません。
Apple Watchの心拍センサーとECGが心房細動の特定に役立つのと同様に、睡眠中の血中酸素化を追跡することで睡眠時無呼吸症候群の兆候が見られる可能性があります。Apple Watchはすでに夜間にバックグラウンドで計測を行っていることから、Appleはまさにこの方向を目指しているのだと思います。問題は、良好な計測値は非常に優れているものの、低い数値と悪い数値の区別がつかないことです。Appleはこの点を改善できるのではないかと強く考えています。例えば、複数の連続計測を行い、心拍センサーと相関させることで、適切な位置にあるかどうかをより正確に推定するなどです。
COVID-19のおかげで、世界中でパルスオキシメトリーと血中酸素濃度への意識が格段に高まりました。Appleが血中酸素センサーを搭載したApple Watch 6をリリースしたタイミングは、図らずも完璧でした。Apple Watch Series 6は、正しい装着位置に少し注意を払えば正確ですが、健康増進にもっと価値を提供できることを示す必要があります。血中酸素濃度を知っても、健康かどうかはわかりません。深刻な病気を評価するための重要なツールですが、ほとんどの場合、それほど気分が悪い場合は、時計が何を示そうとも、医師の診察を受ける必要があります。これらの制限はあるものの、時計ベースのパルスオキシメトリーは、最終的には睡眠時無呼吸の特定に役立つ可能性を秘めていると思います。また、呼吸器系の病気があり、詳しく調べる必要がある場合は、いつでも測定値を確認できることが有用かもしれません。