パルスオキシメータは皮膚の色で差；COVID-19感染リスク観察上に重大な影響をもたらす；黄色人種・黒人は酸素飽和度過剰推定

Racial Bias in Pulse Oximetry Measurement

N Engl J Med 2020; 383:2477-2478

DOI: 10.1056/NEJMc2029240

ミシガン大学病院で酸素補給を受けていた成人入院患者（2020年1月から7月まで）と、178病院の集中治療室の患者（2014年から2015年まで）を対象としました3。すべての評価を互いに10分以内に行い、ペアとなったパルスオキシメトリーの酸素飽和度の測定と動脈血ガス中の酸素飽和度の測定について分析

人種が黒人または白人である患者を対象に，潜伏性低酸素血症（パルスオキシメトリーで酸素飽和度が92～96％であるにもかかわらず，動脈血酸素飽和度が88％未満であること）の有無を検査

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　人種に応じたパルスオキシメトリーの動脈血酸素飽和度測定の正確

ミシガン大学のコホートでは，白人患者 1333 例と黒人患者 276 例から得たパルスオキシメトリーによる酸素飽和度と動脈血ガスによる動脈血酸素飽和度の測定値 10,789 組を，多施設コホートでは白人患者 7342 例と黒人患者 1050 例から得た 37,308 組を解析した．ミシガン大学コホートでは、パルスオキシメトリーで酸素飽和度が92～96％であった患者のうち、動脈血ガス測定で88％未満であったのは、黒人患者では749件中88件（11.7％、95％信頼区間［CI］、8.5～16.0）、白人患者では2778件中99件（3.6％、95％CI、2.7～4.7）であった（図1）。調整後の解析における所見は調整前の解析と同様であり、動脈血ガス酸素飽和度88％未満は、黒人患者では測定値の11.4％（95％CI、7.6～15.2）、白人患者では3.6％（95％CI、2.5～4.6）においてみられた。カルボキシヘモグロビン値が高い患者や糖尿病の患者を除外しても、結果は一貫していた。(詳細は補遺に記載）。

未調整の解析では，パルスオキシメトリーによる動脈血ガス酸素飽和度 88%未満を検出するための受信機動作特性曲線下面積は，黒人患者では 0.84（95% CI, 0.81～0.87）， 白人患者では 0.89（95% CI, 0.87～0.91） であった（P＝0.003）．多施設共同研究において，パルスオキシメトリーで酸素飽和度が 92～96%の患者を含む未調整の解析では，黒人患者では 939 回中 160 回（17.0%；95% CI，12.2～23.3 ），白人患者では 8795 回中 546 回（6.2%；95% CI，5.4～7.1 ）で動脈血ガス酸素飽和度が 88% 未満であることが示された．

このように、2つの大規模コホートにおいて、黒人患者は、パルスオキシメトリーで検出されなかった潜伏性低酸素血症の頻度が白人患者のほぼ3倍であった。医療上の意思決定にパルスオキシメトリーが広く使用されていることを考えると、これらの知見は、特に現在のコロナウイルス症2019（Covid-19）の大流行時に、いくつかの大きな意味を持つ

www.DeepL.com/Translator（無料版）で翻訳しました。

パルスオキシメータは、血液酸素化の定期的な非侵襲的測定を提供し、幅広い臨床現場で使用されているが、この技術が使用するlight wave transmissionは、皮膚の色素沈着によって変更されるため、肌の色によって異なる場合があります。パルス酸素濃度計と動脈血ガスからの酸素飽和度のペア測定に関する最近の研究では、黒い肌の患者では、患者のケアに悪影響を及ぼす可能性のある白い肌の患者と比較して、出力が異なることが報告された。

Pulse oximeter measurements vary across ethnic groups: an observational study in patients with COVID-19

Colin J. Crooks, et al.

European Respiratory Journal 2022 59: 2103246; 

DOI: 10.1183/13993003.03246-2021

動脈血ガスから30分以内に日常的な電子観察に記録された5374対の酸素飽和度を有する2997人の適格患者を特定した。パルス酸素濃度計で測定した酸素飽和度の平均差は、動脈血ガス(p=0.02、ANOVA)と比較して異なり、混合民族グループ(+6.9%、95%CI -21.9~+35.8)で最も差が大きく、最も低いのは白人グループ(+3.2%、95%CI -22.8~+29.1)、黒人グループ(+5.4, 95%CI −25.9〜+36.8)およびアジア群(+5.1%、95%CI −23.8〜34.0)は中間微分を有する。10分のウィンドウに制限された感度分析では、これらの違いは変更されませんでした。

パルス酸素濃度計は、動脈血液ガスオキシメトリー測定飽和度が90%を下回ったときに、すべての民族群の血液ガス測定と比較して酸素飽和度を過大評価し、動脈血液ガス酸素濃度測定測定飽和度が95%を超える場合(未知の民族性p<0.0001を除く双方向分散分析)を過小評価しました(表1)).

これらの平均差は、動脈血ガスが85〜89%の真の酸素飽和度を示したときに臨床的に重要な範囲で特に顕著であった。黒人民族の個人の平均パルス酸素濃度計の測定値は、動脈血ガス酸素化と比較して+3.9%高い(95%CI -8.0〜+15.9)、アジア民族の人は5.8%高い(95%CI -1.6〜+13.2)、白人民族の個人は+2.4%(95%CI -14.2〜+19.0)高かった

混合効果線形モデルでは、黒人、アジア系、または混合民族の人は、白人民族の人（民族の記録がない患者を除く）と比較して、血液ガスよりもパルスオキシメトリで測定した酸素飽和度の数値が高く、動脈血ガス酸素飽和度で調整した（黒人民族+1.0％、アジア系民族+2.0％、混合民族+2.0％）。 8％、95％CI +0.2～+3.4, p=0.04; アジア人 +1.9％、95％CI +0.6～+3.2, p=0.005; 混合民族 +3.2％, 95％CI -0.1～+6.6, p=0.06).

動脈血ガスとパルスオキシメトリーで測定した酸素飽和度の差の大きさを示す最終混合効果モデルでは，性，年齢，動脈血酸素濃度で調整した後，黒人，アジア人，混血の患者では，白人の患者と比較して，パルスオキシメトリーが平均 +1.4% (95% CI +0.5 ～ +2.3, p=0.003) 動脈酸素飽和度を過剰推定していることが示された．

COVID-19 感染症で入院した患者の非選択コホートにおいて，パルスオキシメトリーによる酸素飽和度の測定値は，白人民族の参照グループと比較して，黒人，アジア人または混血民族の記録がある患者の動脈血ガス測定値と比較して常に高いものであった．この差は、臨床的に重要な85％から89％の範囲で特に顕著であり、パルスオキシメーターの平均値は、黒人、アジア人または混血の民族性を記録した個人の現実よりもほぼ5％高かった。これらの観察結果は、この問題に関するこれまでの懸念を、幅広い酸素飽和度範囲において、黒人の民族的背景を持つ人々から東南アジアの人々へと拡大するものである。

www.DeepL.com/Translator（無料版）で翻訳しました。

パルスオキシメータだけで評価する低レベルの医療人がその他にも悪影響を及ぼし、酸素飽和度だけを見つめ続ける人たちがいる。末梢循環とセットで評価すべき

人種差だけでなく、日焼け気味の私なんかはどうなんだろ？

パルスオキシメータ測定の原理

パルスオキシメータの原理 - パルスオキシメータ深堀り知恵袋 | コニカミノルタ (konicaminolta.jp)

酸素と結びついたヘモグロビン(HbO₂)と、酸素を離したヘモグロビン(Hb)において、どの光を多く吸収するかを示した吸光度曲線と呼ばれるものです。色は横軸の波長で表わされます。
2本のグラフはHbO₂とHbがどの波長をよく吸収し、どの波長をあまり吸収しないかを表わしています。線が下に行くほど、その波長を吸収しない（良く通す）ことを意味します

遠赤外線と近赤外線の比較－遠赤外線の科学 (heat-tech.biz)

色による差

物体の色は、物体がどの波長の光を吸収してどの波長の光を反射するかで決まります。
肉眼で見える光(可視光)の波長は約0.4～0.7μmの範囲です。
白い物は可視光をあまり吸収せず反射し、黒い物は可視光をほとんど吸収して反射しない物です。
可視光の範囲だけ見ると白い物より黒い物はよりエネルギーを吸収して温度が上がります。

近赤外線は波長が0.7～3μmで可視光に隣接しています。
色と赤外線の吸収しやすさは直接関係がありません。
しかし、可視光と近赤外線の波長は隣接しているため、白い物は近赤外線も反射する性質を持っている可能性が高く、逆に黒い物は近赤外線を吸収する性質を持っている可能性が高いと思われます。

隣接帯域の近似性は波長が遠のくほど薄れますので、近赤外線>中赤外線＞遠赤外線の順に近似性が薄くなります。