持続非侵襲性動脈圧

持続非侵襲性動脈圧（CNAP ）は、中断することなく（連続的に）、また人体にカニューレを挿入することなく（非侵襲的に）、心拍ごとの動脈圧をリアルタイムで測定する方法です。

CNAPテクノロジーの利点

持続的非侵襲性動脈血圧測定 (CNAP) は、侵襲性動脈カテーテルシステム (IBP) のように血圧 (BP) をリアルタイムで連続的に測定し、標準的な上腕血圧計(NBP) のように非侵襲的であるという、2つの臨床「ゴールドスタンダード」の利点を組み合わせたものです。この分野の最新の開発は、精度、使いやすさ、臨床的受容性の点で有望な結果を示しています。^[^{引用が必要}^]

臨床要件

臨床環境での使用では、CNAP システムは次の血圧情報を提供する必要があります。

近位動脈（上腕動脈など）から得られる絶対血圧
血行動態の不安定性を検出するために血圧の変化を調べる
血行動態制御機能や体液管理に関する洞察をもたらす生理学的リズム
品質管理のための血圧脈波- さらに脈波を分析すると、拍出量、心拍出量、動脈硬化などの追加の心血管パラメータが得られます。

簡単に適用でき、正確な CNAP システムに対する需要が高いことが証明されています。これが、研究者、専門家、医療機器業界がこのようなデバイスに注目している理由です。他のイノベーション分野と同様に、小型で強力なマイクロコンピュータとデジタル信号プロセッサの使用により、効率的な血圧測定機器の開発が容易になります。これらのプロセッサにより、この目的に必要な複雑で計算集約的な数学関数を小型で安価なデバイスで実行できます。^{[引用が必要]}

医療ニーズと結果

最近の文献、^{[いつ? ]}^[1]ドイツとオーストリアの医師 200 名を対象とした全国規模の調査^[2]および追加の専門家へのインタビューから、入院手術のわずか 15% ～ 18% で侵襲的カテーテル (IBP) による血圧の連続測定が行われているという強力な証拠が得られています。その他の入院手術および外来手術では、断続的な非侵襲的血圧 (NBP) モニタリングが標準的な治療です。NBP の不連続性のため、危険な低血圧エピソードを見逃す可能性があります。帝王切開を受ける女性では、CNAP により 39% の症例で低血圧相が検出されましたが、標準的な NBP ではわずか 9% しか検出されませんでした。^{[3 ] CNAP で測定した}収縮期血圧が 100mmHg を超えていても、危険な胎児アシドーシスは発生しませんでした。 ^[3]別の研究では、低血圧エピソードの見逃しが 22% 以上で治療の遅れや無治療につながったことが示されました。^[4]

血行動態の最適化

CNAPのさらなる利点は、持続的な血圧と生理的リズムおよび脈波分析から得られるそのパラメータを使用して血行動態を最適化することです。この概念は、麻酔および集中治療で急速に広く受け入れられています。脈圧変動（PPV）の評価により、鎮静および人工呼吸器を装着した患者の目標指向的な体液管理が可能になります。^[5]^[6]

さらに、CNAP脈波の数学的解析により、一回拍出量と心拍出量の非侵襲的推定が可能になります。^[7] 29件の臨床試験のメタアナリシスでは、これらの血行動態パラメータを使用した目標指向型治療により、中等度から高リスクの外科手術における罹患率と死亡率が低下することが証明されています。^[8]

現在の非侵襲的血圧測定技術

動脈内の圧力変化を外部から検出することは困難ですが、動脈の容積と流量の変化は、光、超音波検査、インピーダンスなどを使用して十分に判断できます。しかし残念ながら、これらの容積変化は、動脈へのアクセスが容易な末梢で測定した場合、特に動脈圧と直線的に相関しません。したがって、非侵襲性デバイスでは、末梢容積信号を動脈圧に変換する方法を見つける必要があります。

血管負荷軽減法

パルスオキシメーターは光を使って指の血液量の変化を測定できます。動脈壁の弾性成分と指の動脈の平滑筋の非弾性部分が非線形であるため、これらの量の変化は圧力に変換される必要があります。^{[引用が必要]}

この方法は、動脈壁の負荷を軽減し、動脈内の圧力と同じ高さの逆圧でこの現象を線形化することです。血液量は、外部から対応する圧力を適用することで一定に保たれます。動脈の血液量を一定に保つために必要な、継続的に変化する外部圧力は、動脈圧に直接対応します。これが、いわゆる「血管負荷軽減法」の基本原理です。^[要出典]

これを実現するために、指にカフを巻きます。カフ内では、光源と光検出器を使用して指の動脈内の血液量が測定されます。結果として生じる光信号は、可変カフ圧を制御することで一定に保たれます。収縮期には、指の血液量が増加すると、制御システムはカフ圧も増加させ、余分な血液量が絞り出されるまで続けます。一方、拡張期には、指の血液量が減少します。その結果、カフ圧が低下し、全体の血液量は一定に保たれます。血液量、つまり光信号は時間の経過とともに一定に保たれるため、動脈内圧はカフ圧に等しくなります。この圧力は、マノメータで簡単に測定できます。^[要出典]

指の動脈の容積が一定の直径に固定されるため、この方法は「容積固定法」とも呼ばれます。

チェコの生理学者ヤン・ペニャスは、1973年に電気空気圧制御ループを用いて、このタイプの連続非侵襲性動脈血圧測定法を導入しました。^[9] 2つの研究グループがこの方法を改良しました。

オーストリアのグループは、過去8年間でこの方法の完全なデジタルアプローチを開発しました。^{[いつ? ]}^[10]その結果、この技術は、タスクフォースモニターとCNAPモニター500（CNSystems）、CNAPスマートポッド（Dräger Medical）、LiDCOrapid（LiDCO Ltd.）に搭載されています。^[11]
オランダのグループが1980年代にフィナプレスシステムを開発しました。^[12]医療市場におけるフィナプレスシステムの後継製品には、フィノメーター、ポルタプレス（FMS）、ネクスフィンがあります。
ロシアのグループは2004年にスパイロ動脈心拍計（SACR）システムを開発しました。^[13] SACRは、動脈圧の連続非侵襲測定、超音波スパイロメーターによる吸入および呼気の気流の検出、心電図の検出、およびこれらの動的プロセスの共同分析を提供します。^[14]

Getinge は、血管負荷軽減技術を NICCI テクノロジーに取り入れています。指を自動的に交互に使用するデュアルフィンガーカフを使用して、NICCI センサーは血圧を継続的に測定し、圧力曲線を分析して血流、前負荷、後負荷、収縮性パラメータを導き出します。3 つの異なるセンサーカフサイズにより、小児科でも非侵襲的な血行動態モニタリングが可能になります。^{[引用が必要]}

眼圧測定

血管壁の非線形効果は、動脈が太くなると減少します。手首を触診すると「大きな」動脈にうまくアクセスできることはよく知られています。橈骨動脈の自動非侵襲的触診には、さまざまなメカニズムが開発されています。^[15]安定した血圧信号を得るためには、トノメトリックセンサーを動きやその他の機械的アーティファクトから保護する必要があります。

脈拍伝播時間

心臓が拍出量を動脈に送り出すと、血圧波が末梢に到達するまでに一定の通過時間がかかります。この脈拍通過時間（PTT）は間接的に血圧に依存します。圧力が高いほど、PTTは速くなります。この状況は、血圧変化の非侵襲的検出に使用できます。^[16]^[17]絶対値の場合、この方法では校正が必要です。

パルス分解解析

脈波分解解析（PDA）は脈波輪郭解析手法^[18]であり、上半身の末梢動脈圧脈波は5つの個別の成分脈波で構成されているという概念に基づいています。これらの成分脈波は、左室駆出と、2つの中心動脈反射部位からの最初の成分脈波の反射および再反射によるものです。^[19]^[20] PDAはCaretaker生理学的モニターの動作原理であり、ANSI/AAMI/ISO 81060-2:2013規格への準拠が実証されており、血圧、心拍数、呼吸数の非侵襲的かつ継続的なモニタリングについてFDA認可（K151499、K163255）を受けています。

近位動脈の較正と補正

いずれの方法も末梢動脈圧を測定するもので、近位動脈から検出される血圧とは本質的に異なります。臨床上の「ゴールドスタンダード」である橈骨動脈での侵襲的連続血圧測定と非侵襲的だが断続的な上腕カフ測定を比較しても、大きな違いが見られます。^[21]

医師は近位動脈から、例えば上腕動脈から非侵襲的に治療の決定を下すように訓練されています。現在市販されているほとんどのデバイスでは、非侵襲的な「ゴールドスタンダード」NBP への校正が行われていますが、校正方法はそれぞれ異なります。

オーストリアのグループによるCNAP技術は、測定開始時に標準的なNBP測定値を取得します。次に、指から上腕までの個別の伝達関数を計算し、CNAP信号に適用します。^[10]
Finapres の後継機はすべて、指から上腕への値にグローバル転送関数を適用し、Finometer Pro と Finapres NOVA は上腕カフも使用します。高さ補正ユニット (HCU) が使用されるほか、上腕カフは各テストの開始時に 1 回だけ使用されます。これは、Finapres テクノロジがいわゆる生理学的キャリブレーションを使用するためです。CNAP テクノロジにはこの生理学的キャリブレーションがないため、上腕カフを定期的に膨らませる必要があります。この転送関数は、信号を 1.2 倍に増幅して最大 2.5 Hz の減衰を補正します。^[22]したがって、デバイスは通常、心拍間の値を指の値の 120% に増加します。例外は Finometer です。このグローバル機能の他に、カフを使用した指と上腕のオフセットも考慮します。^[23]

動脈緊張の変化

すべての非侵襲的技術の落とし穴は、血管緊張の変化です。橈骨動脈から末梢に向かって下に向かう小動脈には、開いたり（血管拡張）、閉じたり（血管収縮）するための平滑筋があります。この人間のメカニズムは交感神経緊張によって活性化され、血管作動薬によってさらに影響を受けます。特に集中治療では、鎮静と血圧を制御および維持するために血管作動薬が必要です。これらの非侵襲的技術の精度と臨床的受容性を満たすには、数学的に高度な補正方法を開発する必要があります。

検証

VERIFI アルゴリズムは、高速脈波解析によって血管運動緊張を補正します。このアルゴリズムは、脈波の典型的な特徴をチェックすることで、指カフ内の正しい平均動脈血圧を確立します。血管運動の変化はすぐに発生する可能性があるため、VERIFI 補正は心拍ごとに実行されます。これにより、血行動態が不安定な状況でも中断のない真の連続 CNAP 信号が可能になります。VERIFI は、Task Force Monitor、CNAP Monitor 500、CNAP Smart Pod、および LiDCO rapidに実装されています。^[10]

フィジオカル

PhysioCal は、Finapres およびその後継機で使用されています。いわゆる PhysioCal アルゴリズムは、一定圧力の測定期間中に動脈壁の平滑筋の緊張の変化、ヘマトクリット値、その他の指の容積の変化を排除します。Physiocal は、血管アンロードフィードバックループを開くことによって実現されます。その後、測定を再開する前に、新しい圧力ランプ検索が実行されます。このアルゴリズムは、再較正のために血圧のトレースを中断する必要があり、その間に短時間のデータ損失が発生します。^[24]

繰り返し校正

PTT などの他の方法では、NBP へのクローズドマッシュド再較正によって血管運動の変化を克服できます。

正確さ

過去数年間に行われた数多くの研究において、CNAP デバイスの全体的な精度は、現在のゴールドスタンダードである侵襲的血圧 (IBP) モニタリングと比較して実証されています。^{[いつ? ]}例として、研究者は次のような結論に達しました。

「...これらの結果は、CNAPが全身麻酔中に侵襲性動脈内カテーテルシステムによって生成されるものと同等の動脈圧のリアルタイム推定値を提供することを示している。」^[25]
「...平均動脈圧測定では、CNAP測定の90％以上が基準値に対して10％未満の偏差を示しています。」^[26]
「…我々はCNAPが信頼性が高く、非侵襲性の持続血圧モニターであると結論付けた…CNAPはIBPの代替として使用できる。」^[27]
「動脈血圧は生理的圧力再構成法を用いて非侵襲的かつ連続的に測定することができる。圧力の変化を追跡することができ、その値は侵襲的モニタリングに匹敵する。」^[28]

参照

持続非侵襲性動脈圧測定の履歴
携帯型血圧モニタリング（ABPM）

参考文献

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