光、中程度、暗い肌の色調で同等の性能を持つ末梢血脈打変動を検出するマルチスペクトル光電子センサー

科学分野:

• 生体医工学
• 光学センシング
• 生理学的モニタリング

背景:

• 脈波（PPG）パルスオキシメーターは、暗い肌の色調での酸素飽和度（SpO2）測定において不正確さを示します。
• 肌の色素沈着に関連するこれらの不正確さは、COVID-19パンデミック中の死亡率の増加に寄与し、日常の臨床ケアを妨げています。
• 肌の色調によって影響される複雑な組織光学を理解することは、パルスオキシメーターのパフォーマンスを向上させるために不可欠です。

研究 の 目的:

• パルスオキシメトリーにおける肌の色調に関連する限界を克服するように設計されたマルチスペクトル光電子センサー（mSOS）を開発および評価すること。
• 異なる肌の色調およびスペクトル波長にわたる末梢血脈打変動を正確に捕捉するmSOSの能力を評価すること。
• スペクトル照明を使用した信号品質と肌の色調の関係を調査すること。

主な方法:

• カスタムエレクトロニクスを備えた新しいマルチスペクトル光電子センサー（mSOS）が使用されました。
• この研究では、3つの異なる肌の色調グループ（個人類型角度およびモンク・スキン・トーンに基づく）の12人の被験者を含む、承認された低酸素症プロトコルが採用されました。
• mSOSを手首に取り付け、誘発された酸素脱飽和（100％から70％）中にスペクトル照明（515 nm、601 nm、631 nm、940 nm）にわたって信号品質を評価しました。

主要な成果:

• mSOSは、3つの肌の色調グループすべておよびテストされた波長で、末梢血流動脈変動の検出において同等の性能を示しました。信号品質は、信号対雑音比（SNR）で測定され、すべての被験者、肌の色調、および脱酸素レベルで一貫して高く（19.19〜25.00）維持されました。肌の色調に関係なく性能は維持され、mSOSが色素沈着に関連するパルスオキシメトリーの課題を効果的に克服していることを示しています。

結論:

• マルチスペクトル光電子センサー（mSOS）は、多様な肌の色調にわたる正確なパルスオキシメトリーにとって大きな可能性を示しています。
• この技術は、臨床モニタリングにおける格差を軽減し、患者の転帰を改善する可能性があります。
• より大規模なコホートを使用したSpO2とSaO2参照標準とのキャリブレーションに関するさらなる研究が保証されます。