網膜オキシメトリ

ひとめでわかるポイント

網膜オキシメトリは、眼底撮影と光学的解析を組み合わせて網膜血管の酸素飽和度（SO₂）を非侵襲的に測定する技術である。
健常者の動脈SO₂は約92%、静脈SO₂は約55%が基準値とされる。
糖尿病網膜症では静脈SO₂が上昇し、正常眼圧緑内障では動脈SO₂が低下するなど、疾患ごとに特徴的な変化を示す。
アルツハイマー病をはじめとする全身疾患でも網膜血管のSO₂変化が報告されており、全身バイオマーカーとしての可能性がある。
測定精度は血管径・白内障・網膜神経線維層の状態などに影響される。
現時点では研究用途が中心であり、一般の眼科クリニックでの普及は限定的である。

1. 網膜オキシメトリとは

網膜オキシメトリ（retinal oximetry）は、網膜血管内の酸素飽和度（SO₂）を非侵襲的に測定する検査技術である。採血や造影剤を用いることなく、眼底カメラと光学的解析ソフトウェアだけで血管内の酸素状態を定量評価できる点が特徴である。¹⁾²⁾

この技術の基礎的研究は1959年にHickamらによって行われた。²⁾その後、デジタル画像処理技術の発展とともに実用化が進み、近年はAI解析技術との融合によって精度向上が図られている。¹⁾

測定の理論的根拠はLambert-Beer則に基づく二波長分光法であり、酸化ヘモグロビンと脱酸素ヘモグロビンの光吸収スペクトルの差を利用する（技術原理の詳細参照）。

Q 網膜オキシメトリはどのような検査ですか？

眼底カメラで複数の波長の光を当て、網膜血管内の酸素ヘモグロビンと脱酸素ヘモグロビンの光吸収量の違いから酸素飽和度を算出する検査である。採血や造影剤は不要で、数分程度で測定が完了する。

2. 各疾患での測定所見

健常眼の基準値

健常者における網膜血管の基準値は以下の通りである。²⁾

部位	酸素飽和度
動脈	約92%
静脈	約55%

動静脈間の差（酸素消費量の指標）は約37%ポイントである。この値が各疾患での評価の基準となる。

眼疾患でのSO₂変化

眼疾患ごとの代表的なSO₂変化のパターンを以下にまとめる。

疾患	動脈	静脈	主な意義
糖尿病網膜症	変化なし〜軽度上昇	上昇	代謝障害の指標
正常眼圧緑内障	低下	変化なし〜低下	視神経虚血の示唆
網膜静脈閉塞症	変化なし	上昇	閉塞部位の評価
加齢黄斑変性	変化あり	変化あり	脈絡膜循環不全
網膜色素変性	低下	低下	全体的な代謝低下

糖尿病網膜症（DR）：静脈SO₂の上昇が特徴的である。網膜の代謝障害により酸素消費が低下し、静脈血中の酸素が消費されにくくなることで静脈SO₂が上昇すると考えられる。¹⁾
正常眼圧緑内障（NTG）：動脈SO₂の低下が報告されており、視神経への血流不全・酸素供給不足との関連が示唆される。¹⁾
網膜静脈閉塞症（RVO）：閉塞部位の静脈SO₂上昇が観察される。動脈と静脈の両方で変化がみられることもある。¹⁾²⁾
加齢黄斑変性（AMD）：脈絡膜循環障害を反映した変化が報告されている。¹⁾
網膜色素変性（RP）：光受容体の変性・消失に伴い網膜全体の酸素消費が低下し、動静脈ともにSO₂が低下する。¹⁾

全身疾患でのSO₂変化

網膜血管は全身循環を反映するため、眼外の全身疾患でも特徴的な変化が観察される。

疾患	主な所見
アルツハイマー病	動脈SO₂上昇（約94.2%）
COPD	動静脈SO₂低下
慢性腎臓病	SO₂変化あり

アルツハイマー病（AD）：動脈SO₂が平均94.2%と健常者より高値を示したとの報告がある。¹⁾³⁾神経変性に伴う網膜代謝低下が酸素消費量の減少をもたらす可能性が示唆されている。
COPD（慢性閉塞性肺疾患）：全身の低酸素状態を反映し、網膜血管のSO₂が低下する。¹⁾
慢性腎臓病（CKD）：腎機能障害に関連したSO₂変化が報告されている。¹⁾

Q アルツハイマー病の診断に網膜オキシメトリは使えますか？

現時点では研究段階にあり、診断ツールとしての確立には至っていない。アルツハイマー病では動脈SO₂の上昇が報告されているが、単独での診断精度は不十分であり、他の神経学的検査との組み合わせが必要とされる。詳細は「展望」の項を参照。

3. 測定精度に影響する因子

網膜オキシメトリの測定値は複数の要因によって影響を受ける。結果の解釈にあたっては、これらの交絡因子を考慮する必要がある。

血管径：測定可能な血管径には下限があり、直径50μm未満の細い血管では信頼性のある測定が困難とされる。²⁾毛細血管レベルの測定は現行技術では限界がある。
水晶体混濁（白内障）：白内障による光散乱・吸収が測定値に影響し、偽低値を生じる可能性がある。¹⁾
網膜神経線維層（RNFL）の厚み：RNFLの厚みが変化すると血管の光学的環境が変化し、測定精度に影響する。¹⁾²⁾緑内障など視神経障害を伴う疾患では特に注意が必要である。
瞳孔径・眼内散乱：散瞳が不十分な場合や硝子体混濁がある場合も測定精度が低下する。
血管の屈曲・走行角度：測定部位の選定に経験が必要である。

4. 技術原理と機器

測定原理：Lambert-Beer則と二波長法

網膜オキシメトリの基本原理はLambert-Beer則に基づく二波長分光光度法である。¹⁾²⁾

酸化ヘモグロビン（oxyHb）と脱酸素ヘモグロビン（deoxyHb）は、光の吸収スペクトルが異なる。具体的には：

等吸収点（約570nm）：oxyHbとdeoxyHbの吸光度が等しい波長。参照波長として使用される。
感受性波長（約600〜640nm付近）：oxyHbとdeoxyHbの吸光度差が最大となる波長。測定波長として使用される。

酸素飽和度（SO₂）は、この2波長での光密度比（ODR: optical density ratio）から算出される。¹⁾式の概略は以下の通りである。

ODR = log(I_ref / I_meas_reference) / log(I_ref / I_meas_sensitive) SO₂ ∝ 1 − ODR（係数は機器キャリブレーションにより決定）

この計算は血管のピクセルごとに行われ、血管に沿ったSO₂のカラーマップが生成される。

主要機器

Oxymap T1

概要：商用化された代表的な網膜オキシメーターである。

方式：非散瞳眼底カメラに2波長カメラを組み合わせた構成。

特徴：FDA承認済み。多数の臨床研究で使用実績がある。¹⁾²⁾

Imedos システム

概要：ドイツImedos社が開発した網膜血管解析システム。

方式：多波長分光測定による網膜血管解析。

特徴：血管径・血流速度の測定も可能。²⁾

vis-OCT

概要：可視光OCTを応用した次世代計測技術。

方式：可視光（450〜700nm）を用いたOCTによりSO₂を空間分解能高く測定。

特徴：層別・深さ別のSO₂測定が可能で、脈絡膜への応用も研究中。²⁾

Q パルスオキシメーターと何が違いますか？

パルスオキシメーターは指先などの末梢循環全体の動脈血SO₂を測定するが、網膜オキシメトリは眼底の個々の網膜血管（動脈・静脈それぞれ）のSO₂を局所的に測定する。全身の酸素状態だけでなく、網膜局所の酸素代謝や血管障害の有無を評価できる点が大きな違いである。

5. 治療モニタリングへの応用

網膜オキシメトリは治療効果の評価ツールとしても研究が進んでいる。

糖尿病網膜症に対する光凝固術後のモニタリング

糖尿病網膜症に対する網膜光凝固術（レーザー治療）の施行後、静脈SO₂の低下（正常化方向への変化）が確認されている。¹⁾²⁾光凝固によって代謝障害を起こした網膜組織が破壊されると、残存網膜の酸素需要が変化し、静脈SO₂が改善すると考えられている。この変化を追跡することで治療効果の客観的評価が期待される。

緑内障に対する炭酸脱水酵素阻害薬（CAI）投与後のモニタリング

緑内障治療薬である炭酸脱水酵素阻害薬（CAI）の投与後に、網膜動脈SO₂の変化が観察されたとの報告がある。¹⁾CAIには眼圧降下作用に加えて網膜血流改善効果があることが示唆されており、網膜オキシメトリはその血管効果を非侵襲的に評価するツールとなりうる。

6. 測定原理詳細：網膜の二系統酸素供給

網膜への酸素供給は、解剖学的に異なる2つの系統から行われる。この二重構造が網膜オキシメトリの解釈を複雑にする要因でもある。²⁾

網膜中心動脈系（内層供給）：網膜内層（神経節細胞層〜内顆粒層）に酸素を供給する。網膜オキシメトリで直接測定できるのはこの系統の血管である。
脈絡膜毛細血管系（外層供給）：網膜外層（光受容体・RPE）に酸素を供給する。脈絡膜循環はきわめて血流量が多く酸素抽出率が低い。

光受容体は眼球内で最も酸素消費量が多い細胞であるが、その酸素供給源は脈絡膜であり、通常の眼底カメラを用いた網膜オキシメトリでは直接測定できない。vis-OCTや深部OCTを用いた脈絡膜SO₂測定の研究が進んでいるのはこのためである。

網膜内層のSO₂は視細胞の酸素消費状態を直接反映するものではなく、内層の神経細胞・グリア細胞の代謝活動を反映していることを念頭に置いて解釈する必要がある。

7. 最新の研究と今後の展望

技術的進歩：広角・無散瞳・AI解析

現行の網膜オキシメトリは測定範囲・操作性・再現性に課題がある。以下の技術開発が進行中である。¹⁾

広角オキシメトリ：広角眼底カメラとの組み合わせにより、周辺網膜のSO₂測定が可能になりつつある。
無散瞳測定システム：散瞳薬を用いない検査環境での測定精度向上が図られている。
AI・機械学習解析：SO₂マップの自動解析や疾患パターンの自動分類に向けたアルゴリズム開発が進んでいる。

認知症・全身疾患バイオマーカーとしての展望

網膜は中枢神経系（脳）の延長として機能的・解剖学的に類似しており、神経変性疾患の「窓」としての役割が注目されている。¹⁾³⁾

Cheungら（2019）は、アルツハイマー病・パーキンソン病・認知症における網膜の構造的・機能的変化を概説し、網膜がこれら神経変性疾患の潜在的バイオマーカーとなりうることを示した³⁾。網膜オキシメトリを含む複数の網膜バイオマーカーを組み合わせることで、認知症の早期スクリーニングへの応用が期待される。

アルツハイマー病では網膜動脈SO₂の上昇（約94.2%）が報告されており、神経変性に伴う酸素代謝変化の反映と考えられている。¹⁾ただし、診断ツールとして実用化するには、縦断的研究による感度・特異度の確立が必要である。

Q 糖尿病網膜症の早期発見に役立ちますか？

現時点では研究段階にある。糖尿病網膜症では臨床的変化が明確になる前から静脈SO₂の上昇が観察されるという報告があり、超早期変化の指標となる可能性が示唆されている。ただし標準的なスクリーニング検査としての確立にはさらなる大規模研究が必要である。

8. 参考文献

Zhang W, Tay WT, Cheng CY, et al. Retinal oximetry: new insights into ocular and systemic diseases. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2025;263:2101-2115.
Garg アカントアメーバ角膜炎, Knight D, Lando L, et al. Advances in retinal oximetry. Trans Vis Sci Tech. 2021;10(2):5.
Cheung CY, Ikram MK, Chen C, Wong TY. Potential retinal biomarkers for dementia. Curr Opin Neurol. 2019;32(1):82-91.