レビュー記事

重症疾患におけるベッドサイドでの舌下微小循環モニタリングにおける現行の手法、品質管理およびトランスレーショナルな視点

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DOI:

10.3791/71498

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2026年8月21日

 ,  ,  ,  , 
1Department of Critical Care Medicine, The Fourth Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, 2International Institutes of Medicine, Zhejiang University, 3College of Biomedical Engineering and Instrument Science, Zhejiang University

* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

本レビューでは、採取品質、標準化された報告、バリデーション、および臨床応用を重点的に、ベッドサイドでの舌下微小循環モニタリングの現状の手法について検討します。また、確立されたエビデンスと著者が提案するコンセプトを区別し、再現性、安全性、および今後の臨床評価に向けた実用的優先事項を概説します。

要約

重症患者において、血圧、心拍出量、およびその他の全身的な血行動態の目標値が回復した後でも、微小循環の異常が持続することがあります。舌下粘膜は、微小循環をベッドサイドで繰り返し評価できるアクセスしやすい部位ですが、ルーチン的な臨床導入は、取得時のアーチファクト、術者依存性、画像解析の負担、測定品質のばらつき、および治療上の意思決定との不確実な関係によって制限されています。本ナラティブレビューでは、ベッドサイドでの舌下微小循環モニタリングの現状の手法を検討し、その利点と限界を評価し、日常的な臨床実践への移行に向けた実用的な優先事項を明らかにすることを目的としています。本レビューでは、血管形態、血管密度、血球流パターン、局所的な速度関連シグナル、組織酸素化、およびデータ品質を評価するための既知および新たな測定アプローチを要約し、これらの補完的な測定法は互換性がなく、厳格な品質管理が必要であることを強調しています。さらに、異なる測定領域に適した標準的な取得および報告の検討事項、性能指標、再現性試験、分析的妥当性確認、およびベンチマーク比較について概説します。最後に、センシング、品質管理、データ処理、およびベッドサイド報告のための構造化されたフレームワークを示すため、著者が提案するモジュール式ワークフローを提示します。この概念的なフレームワークは、今後の技術開発および臨床的妥当性確認の指針となることを意図したものであり、臨床的に検証されたデバイス、診断システム、または治療アルゴリズムを示すものではありません。

概要

ショックの蘇生処置は、通常、血圧、心拍出量、乳酸値、およびその他の全身的変数に基づいて導かれます。これらの指標は不可欠ですが、個々の毛細血管床に血液が効果的に到達しているかどうかを常に示すとは限りません。敗血症では、内皮傷害、グリコカリックスの破壊、血液細胞間の相互作用の変化、および血管制御の調節不全により、灌流毛細血管密度が低下し、不均一な血流が生じることがあります1,2。全身の血行動態が改善しても、それに伴う組織灌流の回復が見られない場合、この乖離は血行動態的不整合（hemodynamic incoherence）と呼ばれます3,4。

舌下粘膜は、微小循環をベッドサイドで繰り返し評価するための、実用的で容易にアクセス可能な部位である。ハンドヘルドバイタル顕微鏡（HVM）は、重症患者におけるベッドサイドのエビデンスを最も多く提供してきた5,6。しかし、日常的な臨床導入には依然として課題が残っている。コンセンサスステートメントおよび方法論的レビューにより、唾液、プローブの圧迫、気泡、動き、および不安定な照明が、画像取得不良の一般的な原因であることが特定されている7。加えて、画像解析は技術的な習熟が必要であり、多くの場合、時間を要する8。正式な画像品質スコアリングシステムおよび検証研究により、低品質のビデオは報告される微小循環変数に大幅に影響を及ぼし得ることがさらに示されている9,10。

本レビューでは、ベッドサイドでの舌下微小循環モニタリングにおける既存および新興の手法の能力と限界を検討し、裏付けとなるエビデンスが最も強力な箇所を特定し、臨床応用の成功に向けた実用的要件について議論する。微小循環の病態生理やモニタリング技術の広範な概要を提示するのではなく、本レビューでは、標準化されたHVM由来の測定値、取得品質、故障モードの認識、最低報告要件、モジュールレベルの検証、ドメイン特有の分析バリデーション、および臨床評価への段階的パスウェイに焦点を当てる。レビュー全体を通して、提案されたフレームワークが臨床的に検証済みのモニタリングシステムであることを暗示することを避けるため、確立されたエビデンスと、著者が提案する設計コンセプトおよび検証の優先事項を明確に区別している。

レビューと展望

文献検索および範囲
初回の手法に基づいた検索では、データベース開設時から2026年1月1日まで、PubMed/MEDLINE、Embase、およびWeb of Science Core Collectionを対象とした。その後、2026年6月22日に、舌下微小循環モニタリング、標準化されたハンドヘルドバイタル顕微鏡指標、取得品質、候補となるセンシング手法、自動解析、モジュールレベルでの検証、および臨床応用に直接関連する最新の公開論文を特定するための重点的な更新検索を実施した。検索式では、舌下微小循環に、直交偏光分光（OPS）イメージング、サイドストリームダークフィールド（SDF）イメージング、インシデントダークフィールド（IDF）イメージング、近赤外分光法（NIRS）、レーザーおよびドップラーベースの手法、経皮的二酸化炭素モニタリング、自動画像解析、人工知能、敗血症、ショック、および重症疾患を組み合わせて検索した。また、関連するレビュー論文、コンセンサスステートメント、および手法に関する論文の参考文献リストについても検討を行った。

本検索は、治療効果や診断精度の網羅的な推定を提供することではなく、ナラティブおよびトランスレーショナルな統合を支援することを目的として設計されました。適格な情報源には、コンセンサスステートメント、手法および検証研究、臨床観察および介入研究、ならびに早期段階のモニタリングシステムに関連する報告ガイダンスが含まれました。動物研究および非舌下研究は、生理学的な妥当性、技術的な制限、またはドメイン一致のベンチマークを明確にする場合にのみ含まれました。レビューは英語の出版物に限定されました。例示的な設計例として使用された開示特許を除き、査読を受けていない情報源は、測定性能や臨床的有効性の根拠としては使用されませんでした。体系的な特許ランドスケープ検索は実施されていません。正式なバイアスリスク評価および定量的統合は行われませんでした。以下に述べる著者が開示した特許は、分析的妥当性、安全性、実現可能性、規制への対応準備、または臨床的有効性の根拠としては扱われませんでした。

全身血行動態の臨床的根拠と限界
ほとんどの臨床的根拠は、治療指針というよりも相関関係に関するものである。敗血症性ショックにおいて、末梢および舌下灌流の複合的な測定が予後評価のために研究されている11。灌流血管密度の低下は、臓器不全および死亡率と関連していることが示されており12、集中治療室（ICU）入室時の舌下灌流の異常は、ショック状態にある80歳以上の患者における30日死亡率と独立して関連していた13。これらの研究は、舌下微小循環評価の臨床的妥当性を支持するものであるが、微小循環の測定値に基づいて介入することが患者の転帰を改善することを証明するものではない。

主要なランダム化比較試験によるエビデンスは、依然として慎重な検討を要するものである。多施設共同試験において、治療計画に舌下微小循環変数を組み込んだ結果、輸液および血管作動薬による治療の変更回数は増加したが、30日死亡率は低下しなかった14。同様に、輸液管理に関するレビューでも反応は多様であると報告されており、心拍出量が増加し組織灌流が損なわれている場合には改善の可能性が高いものの、すべての患者やあらゆる輸液戦略において有益であるとは言い切れない15,16。微小循環ガイド下の蘇生に関するより広範なレビューでも同様の結論に至っており、すなわち、このアプローチの臨床的な有用性はまだ証明されていない17。

したがって、生理学的な妥当性、予後との関連性、測定の妥当性、ベッドサイドでの実現可能性、および臨床的有用性は、それぞれ異なる問いであるといえます。臨床的に有用なモニタリングシステムは、単に異常信号を検知するだけでなく、再現性のある測定値を算出し、データが信頼できない場合にそれを提示し、不適切な介入を誘発することなく、あらかじめ規定された再評価プロセスに組み込まれている必要があります。

舌下部位の臨床的価値と限界
舌下粘膜には、ベッドサイドで繰り返し評価可能な高密度の表層血管ネットワークが存在します。その血管形態は健康成人ボランティアにおいてマッピングされており18、解剖学的知見に基づいた部位選択により、取得間の整合性を向上させることができる可能性があります19。また、慢性心不全において舌下毛細血管の希薄化が報告されています20。これらの知見を総合すると、疾患やデバイスを問わず普遍的な基準範囲は確立されていないものの、舌下粘膜は観察部位として実現可能であると言えます。

舌下測定は全身的というよりは局所的な指標にとどまる。ブタを用いた出血性ショック研究では、舌下トノメトリ信号が局所の微小循環変化を追跡することが示されており21、ヒツジを用いた研究では、特定の敗血症および出血性条件下において、結膜と舌下の微小循環に並行した変化があることが特定されている22。ヒトにおけるデータはそれほど一貫しておらず、腹腔内敗血症の手術後における輸液負荷に対し、腸管と舌下の微小循環は異なる反応を示した23。したがって、舌下モニタリングは、あらゆる臓器の普遍的な代用指標としてではなく、アクセス可能な組織床からの情報を提供するものとして解釈されるべきである。

確立されたおよび候補となる測定ドメイン
本レビューで検討される手法は、血管形態と密度、血球流または局所速度、組織酸素化、およびデータ品質という4つの主要な測定カテゴリーに分類できる。得られているエビデンスの成熟度は、手法によって大きく異なる。HVMには舌下画像の取得と解析に関する専用の標準規格があるが5,6、他のいくつかのモダリティは、補完的、間接的、新興、または候補となるアプローチとして含まれている。組織ガス測定は、舌下血管や毛細血管流を直接視覚化しないため、オプションの背景情報として個別に検討することが望ましい。単一の手法ですべての測定ドメインをカバーすることはできず、異なる物理的原理から得られた出力結果を互換性があるものと見なすべきではない。

HVMは、舌下浅層血管を移動する赤血球を最も直接的に可視化することができます。まず、OPSイメージングにより、ベッドサイドでの微小循環の偏光可視化が可能になりました24。その後、SDFイメージングでは、リング状のパルスLEDを用いることで画像コントラストが向上し25、さらに術後および集中治療研究向けのハンドヘルド技術としてIDFイメージングが導入されました26。これらの手法は、絶対的な体積血流量ではなく、主に血管形態、血管密度、および血流パターンを特徴づけるものです。

HVMは特にデータ収集の品質に敏感です。唾液、気泡、組織の圧迫、体動、フォーカスの不備、および不安定な照明は、血管を遮蔽したり、見かけ上の血流パターンを変化させたりすることがあります9,10。したがって、品質評価は測定自体の不可欠な構成要素となります。臨床的に解釈可能なレポートには、解析に採用されたデータの割合、画像セグメントを拒絶した理由、圧迫または体動によるアーチファクトが検出されたか、および許容可能なデータ収集が達成されたかを示す必要があります。

近赤外反射イメージングとNIRSは異なるアプローチです。本レビューにおいて、近赤外反射イメージングとは、表在血管のコントラストを向上させることを目的としたカメラベースの候補技術を指します。対照的に、NIRSは光の吸収と散乱から組織酸素化の体積平均信号を導出するものであり、個々の毛細血管を分解することはできません27。NIRSの測定値は、サンプリングの幾何学的配置、組織組成、プローブの接触状態、およびデバイス固有のアルゴリズムに依存するため、異なるシステムを用いて得られた測定値が必ずしも互換性を持つとは限りません28。利用可能なエビデンスの多くがICUにおける舌下環境に特化したものではないため、NIRSはHVMに代わる確立された代替手段ではなく、補完的な酸素化測定法であると考えられています。

レーザードップラー血流計は局所的な灌流関連信号を提供し29、一方でレーザースペックルコントラストイメージングは空間的な灌流マップを生成します30。これらの技術は灌流評価においてより幅広い応用が可能ですが、集中治療の実践において舌下HVMに代わる確立された手法ではありません。舌腹部のカメラベースの光電脈波法は有望ではあるものの、依然として探索的なアプローチであり、そこから導出される特徴量のさらなる標準化が必要です31。同様に、経皮的二酸化炭素モニタリングは、特定のICU環境においてガス交換や末梢灌流に関する追加情報を提供できる可能性がありますが、それは舌下イメージング技術ではなく、また微小血管形態や毛細血管血流を直接測定するものでもありません32。

実用的な意味するところは、密度測定、ドップラー由来の速度推定、酸素化測定、および経皮ガス信号は、それぞれ異なる生理学的問題に対処しているということです。これらの測定を組み合わせることは有用かもしれませんが、各信号は独自の単位、限界、品質指標、および適切な参照法を維持すべきです。測定カテゴリーと代表的な手法を表1にまとめます。

測定カテゴリー代表的な手法および候補アプローチ主要なアウトプット主な強み主要な制限事項およびアーティファクトエビデンスの成熟度とトランスレーショナルな役割代表的な参考文献
形態と密度携帯型バイタル顕微鏡（HVM；直交偏光スペクトル［OPS］、サイドストリーム暗視野［SDF］、および入射暗視野［IDF］イメージング；確立された舌下研究アプローチ）、カメラベース近赤外反射イメージング（候補となる表在血管アプローチ）HVM：総血管密度（TVD）、灌流血管密度（PVD）、血管サイズ別密度、血管幅分布、セグメント連続性、および空間的不均一性。候補のリフレクタンスイメージング：表在血管コントラスト、セグメント連続性、および可視血管密度。HVMは赤血球で満たされた微小血管を直接可視化することができ、舌下における画像取得および解析において最も確立された標準法を有している。カメラベースの反射画像法は、表層血管のマッピングおよび組み込み画像解析を支援する可能性がある。HVMは、プローブの圧迫、動作、唾液、気泡、フォーカス、および照明の影響を受けやすい。定義および測定値は、血管サイズの閾値、クリップの選択、ソフトウェア、および解析ルールに依存する。近赤外反射イメージングはHVMと同等ではなく、毛細血管内の赤血球血流を分解できない可能性がある。確定済み：舌下ICU部位におけるHVMの形態および密度の評価。候補：独立した構成概念妥当性と基準妥当性の検証を必要とする、表在血管入力としての反射画像法。5, 6, 8–10, 24–26
流量と速度HVM灌流および血流スコアリング（PPV、MFI、および血流不均一性指数）、画像由来の赤血球速度、レーザードップラー血流計、レーザースペックルコントラストイメージング、カメラベースの光電容積脈波記録法（新興技術）、および領域ドップラーセンシング（候補入力）灌流血管比率（PPV）、半定量的な微小血管血流指標（MFI）、血流不均一性指標、画像由来の赤血球速度、灌流関連フラックスまたはマップ、拍動関連特性、および候補となる領域速度関連信号。灌流、空間的な血流の不均一性、流速、および拍動性の変化に関する補完的な情報を提供します。HVMは、標準化された半定量的な血流評価を可能にします。MFIは赤血球速度の絶対的な指標ではなく、半定量的なフロースコアである。モダリティによって、出力値は相対的である場合や、領域または深度に依存する場合がある。デバイスの特性、解析アルゴリズム、血管径の閾値、体動、キャリブレーション、サンプリング深度、音響結合、および入射角のすべてが、比較可能性に影響を及ぼす。確立済み（HVMに限定）：舌下灌流および血流スコアリング。限定的／間接的：レーザーベースの灌流法。新興：舌腹部光電脈波法。候補：ドメイン適合的な検証を必要とする局所ドップラーセンシング。5, 6, 8, 29–31, 33, 40
酸素供給近赤外分光法 (NIRS)、校正済みマルチスペクトルまたは分光学的アプローチ（オプション）制御された生理学的摂動における組織酸素化関連の推定値および動的応答。組織酸素飽和度に関する非侵襲的なトレンド解析および補完的な情報を提供します。信号は体積平均化されており、サンプリング深度、組織の光学特性、プローブの加圧、環境光、およびデバイス固有のキャリブレーションの影響を受けます。個々の微小血管を分解して視覚化することはできません。舌下ICU部位では限定的／間接的である。校正および生理学的検証後のオプションの補完的な酸素化モジュールとして適しているが、血管形態や血流評価の代替となるものではない。27, 28
データの品質コンセンサス取得基準、画質スコアリングシステム、およびマニュアルまたは専門家による品質レビュー採択データ比率、却下理由、フォーカス、モーション、圧力、照明または分泌に関連するクオリティフラグ、取得失敗率、および再現性指標。測定の信頼性、不確かさ、およびデータ除外の理由を明確にします。品質しきい値はモダリティによって異なります。自動品質ゲーティングシステムを導入する場合は、事前に規定された参照標準に対する独立した検証が必要です。確立済み：分野横断的なHVM取得および解析基準。今後の適用：独立した検証を必要とする自動品質ゲート。5–10
任意の組織ガス測定経皮的二酸化炭素モニタリング経皮的二酸化炭素分圧、経皮的－動脈血二酸化炭素分圧差、および経時的推移。換気に関する非侵襲的なコンテキスト情報を継続的に提供し、動脈血測定値と併せて解釈することで、血行動態の悪化を反映する場合がある。舌下微小血管の形態や血球の流れを可視化することはできない。精度は、センサーの温度、平衡化、キャリブレーション、皮膚灌流および局所組織の状態に依存する。間接的文脈付加物：舌下モニタリング法またはコアプラットフォームモジュールではない。32

表1：ベッドサイドでの舌下微小循環評価における確立された測定カテゴリおよび候補カテゴリ。 本表は、代表的な測定技術、主要な出力、主な利点、限界とアーチファクト、エビデンスの成熟度、トランスレーショナルな役割、および代表的な参考文献をまとめたものである。生理学的測定カテゴリ（形態と密度、血流と速度、および酸素化）は、横断的な要件であるデータ品質、およびオプションの背景的な組織ガス測定とは別に提示されている。注。 形態と密度、血流と速度、および酸素化は、生理学的測定カテゴリを表す。データ品質は、すべての測定領域に適用される横断的な要件である。オプションの組織ガスモニタリングは、中核となる舌下測定カテゴリではなく、背景情報として個別に提示されている。単一の技術が複数のカテゴリに寄与する場合があるため、これらのカテゴリは相互に排他的ではない。現在、舌下ICU画像取得および解析において、HVMが最も発展した標準を有している。NIRS、レーザーベースの手法、カメラベースの反射イメージング、光電脈波法、局所ドップラーセンシング、および組織ガスモニタリングは、限定的な、間接的な、新興の、候補の、または背景的なアプローチとして含まれており、舌下HVMに代わる確立された代替手法として解釈されるべきではない。ある測定モダリティを用いて確立された知見を、ドメイン一致の検証なしに別のモダリティに直接外挿してはならない。略語： HVM, ハンドヘルドバイタル顕微鏡; ICU, 集中治療室; IDF, 入射暗視野; MFI, 微小血管血流指標; NIRS, 近赤外分光法; OPS, 直交偏光スペクトル; PPV, 灌流血管割合; PVD, 灌流血管密度; SDF, サイドストリーム暗視野; TVD, 総血管密度。

可視化から品質管理された解析まで
コンセンサス推奨事項により、部位の選択、画像取得、および密度および血流に関連するHVM変数の報告が標準化されました5,6。その後の手法に関するガイダンスによって、ビデオの選択と画像品質が定量解析にどのように影響するかがさらに明確になりました8,9。MicroToolsなどの自動化ツールを使用すると、手作業による負荷を軽減しながら、毛細血管密度と赤血球速度を定量化できます33。自動化によって解析効率は向上しますが、クオリティゲーティング、専門家によるレビューとの一致性試験、および実際のベッドサイド条件下での評価の必要性がなくなるわけではありません。

HVMにおいて一般的に報告される変数には、総血管密度（TVD）、灌流血管密度（PVD）、灌流血管の割合（PPV）、半定量的な微小血管血流指数（MFI）、および空間的血流不均一性の指標が含まれる5,6。TVDとPVDは、それぞれ画像単位面積あたりの可視血管および灌流血管の長さを定量化する。PPVは可視血管のうち灌流していると分類された血管の割合を表し、一方でMFIは定義された画像領域内の支配的な血流をグレード化したものであり、赤血球速度の絶対的な測定値として解釈すべきではない。不均一性指標は、画像視野における血流の空間的な分布異常を要約したものである。報告書では、解剖学的部位、血管サイズの層および直径のカットオフ値、ビデオクリップの数と持続時間、クリップの選択および品質基準、ソフトウェアのバージョン、ならびに画像解析が手動、半自動、または自動のいずれで行われたかを事前に規定すべきである5,6,8,9。異なるデバイス、解析アルゴリズム、血管サイズの閾値、または品質基準を用いて算出された値は、互換性があるとは想定すべきではない。

著者が提案するモジュール式フレームワーク
以下に述べるフレームワークは著者が提案したものであり、一部に著者が開示した特許に基づいています。これは、開発および検証に関する課題を整理することを目的としており、優位性、完全性、または臨床的な即用性を暗示するものではありません。実用的なモニタリングシステムは、必ずしも単一の統合デバイスとして開始する必要はありません。むしろ、信号取得、粘膜界面の安定化、信号品質の評価、データ処理、およびベッドサイドでのレポート作成など、その主要機能を個別のモジュールとして開発することが可能です。このモジュール式アプローチにより、システム統合によって新たな誤差要因が導入される前に、各機能を独立して評価することができます。著者が提案するアーキテクチャの概要を図1に示します。

概念的なモジュール式センシングアーキテクチャ図；光学センシング、ドップラー信号、ワイヤレスデータ転送。
図1ベッドサイドでの舌下微小循環モニタリングのための、著者が提案するモジュール式センシングアーキテクチャ。 光学センシング、領域ドップラー由来センシング、分泌制御およびプローブ配置、組み込み処理および品質ゲーティング、ワイヤレスデータ転送、ならびにベッドサイド出力を示す概念的なモジュール式センシングアーキテクチャ。矢印は機能的な関連性を示すものであり、検証済みの直列信号経路を意味するものではない。本概略図は縮尺通りに描かれたものではなく、臨床的に検証されたオールインワンデバイスを表現したものでもない。本フレームワークは、開示された特許に基づき一部構成されており、当該特許は例示的な設計例としてのみ引用されており、性能や臨床的妥当性の根拠として提示されたものではない。34. この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

公開済みの特許1件に、近赤外線照明、カメラベースのイメージング、超音波プローブ、唾液の除去、組み込み処理、無線伝送、および端末ディスプレイについて記載されています34。この特許は、あくまで設計例として引用されたものであり、分析的妥当性、安全性、実現可能性、規制上の準備状況、治療上の利益、または臨床的有効性の根拠として提示されたものではありません。

この概念的枠組みにおいて、近赤外線カメラによるイメージングは、HVMの代替や組織酸素化の指標としてではなく、表在血管の入力として評価される。同様に、超音波コンポーネントは、毛細血管における赤血球速度の直接測定ではなく、領域的な血管信号を提供する可能性が高い。これらの信号の解釈は、サンプリング深度、音響結合、組織の動き、入射角、出力定義、および光学領域との空間的レジストレーションに依存することになる。

テストは個々のモジュールレベルから開始する必要があります。光学的な評価では、血管のコントラスト、照明の安定性、視野の再現性、および唾液や圧力に関連するアーティファクトへの耐性に関するエンドポイントが必要となります。速度に関連するコンポーネントの評価では、事前定義されたサンプリングボリューム、安定した測定単位、角度感度および信号対雑音比（SNR）の評価、ならびに適切に校正された流量リファレンスとの比較が必要となります。インターフェースおよびレポートモジュールでは、分泌制御、接触圧、ユーザーの快適性、汚染リスク、処理遅延、同期、データ損失、および品質情報の提示について、個別に評価を行う必要があります。

ベッドサイドでのワークフローおよび最小限のレポート
図2に示す提案ワークフローは4つのステージで構成される。データ収集（Acquisition）では、目的の光学信号、および利用可能な場合は局所的なドップラー由来または校正済みの酸素飽和度入力を取得する。安定化および品質管理（Stabilization and quality control）では、唾液、ぼけ、組織の圧迫、気泡、動き、および不十分な照明を特定する。あらかじめ指定された品質基準を満たす信号のみが解析へと進む。レポート作成（Reporting）では、測定値、その時間的推移、および不確かさまたは収集失敗に関する明示的な記述を提示する。

4段階のワークフロー図：取得、安定化、解析、統合。イメージングおよびデータ制御を含む。
図2舌下微小循環モニタリングのための、著者提案によるベッドサイドワークフロー。 取得、安定化および品質管理、定量分析、ならびに報告および統合を連携させた、提案される4段階のワークフロー。オプションである校正済み酸素化入力は補完的な入力として示されており、コアセンシングアーキテクチャの必須構成要素とはみなされない。表示されている出力は、検証済みの診断指標ではなく、測定カテゴリーの候補を表している。 こちらの図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

初回のベッドサイド報告は、意図的に簡潔にする必要があります。妥当な開始セットには、密度に関連する指標を1つ、血流が判別可能な場合は灌流または血流パターンの指標を1つ、解釈が検証されている場合にのみ領域的な速度に関連する推定値を1つ、許容データの割合、取得に失敗した理由、およびタイムスタンプ付きの患者内トレンドが含まれます。初期の研究では、デバイス間や患者群にわたって普遍的な閾値を適用するのではなく、同一患者内での変化を重視すべきです。

測定結果は、治療上の推奨事項とは明確に区別されるべきである。測定値に異常が認められた場合は、まず可能な限り信号品質を確認し、再計測を行う必要がある。異常が持続する場合は、全身性の血行動態、現在の血管作動薬の投与量、ヘモグロビン濃度、酸素化状態、体温、換気状態、および局所的なアーティファクトの可能性を再評価することが検討される。測定値の異常によって、直ちに輸液投与や血管作動薬療法の変更が行われるべきではない。

性能指標および統計的検討事項
以下に記述するエンドポイントは今後の評価に向けて提案されているものであり、検証済みの判定基準として解釈されるべきではありません。形態学的研究では、可視または灌流血管密度、血管径分布、セグメントの連続性、および空間的不均一性を評価することがあります。血流研究では、あらかじめ指定された血流カテゴリー、キャリブレーション済みの画像ベースの速度、または明確に定義されたドップラー由来のサロゲート指標を評価することがあります。酸素飽和度のエンドポイントは、キャリブレーション済みのマルチスペクトルまたはNIRSコンポーネントが組み込まれている場合にのみ適切です。すべての測定領域において、品質報告には、使用可能データの割合、データ棄却の理由、取得時間、アーティファクトフラグ、および欠損セグメントまたは空間的な共登録が不可能なセグメントを含める必要があります。

信頼性分析には、事前に規定された分析単位が必要です。フレームおよび血管セグメントは1回のデータ収集（acquisition）にネストされており、また繰り返しのデータ収集は被験者にネストされています。したがって、すべての観察値を独立したものとして扱うと、不確実性の推定値が人為的に狭くなってしまいます。級内相関係数モデル、一致の定義、および評価者の構造は、事前に規定しておく必要があります。被験者内変動係数、テスト・再テストバイアス、およびBland–Altman一致限界は、各被験者内の繰り返し観察を考慮した手法を用いて推定されるべきです。最小可検変化量は測定誤差を定量化するものであり、対応する臨床的閾値が独立して確立されていない限り、これを臨床的に重要な変化として解釈してはいけません。

ベンチマーク比較は、評価対象となる特定の信号に合わせて適合させる必要があります。形態および血流パターンの出力は、専門家がレビューしたHVM解析またはコンセンサスアノテーションと比較することができます。速度推定には、フローファントム、制御されたドップラー参照法、または較正された画像ベースのトラッキングが必要です。酸素化測定には、制御された生理学的摂動を伴う適切な組織酸素化プロトコルが必要です。オプションの組織ガス測定には、適切なガス分圧参照が必要です。データ転送およびレポートモジュールについては、さらにタイムスタンプの整合性、アクセス制御、データ損失、監査可能性、および相互運用性を評価する必要があります。これらの提案されるベンチマーク比較および解釈上の検討事項は、Table 2にまとめられています。

著者が提案するモジュールおよび主要機能現在の原理または限界設計上の検討事項報告可能な候補アウトカム品質および安全性の確認バリデーションおよび再現性のエンドポイントドメイン一致ベンチマークおよび解釈上の注意点
表面血管イメージング（形態および密度）ハンドヘルドバイタル顕微鏡（HVM）は、赤血球で満たされた微小血管を直接可視化できるが、プローブの圧力、動き、唾液、気泡、焦点、および照明の影響を受けやすい。カメラベースの近赤外反射イメージングは、依然として表面血管へのアプローチの候補となっている。制御された照明、再現可能な視野、ポジショニングサポート、明確なクオリティゲーティング、およびマルチモーダル融合を意図する場合のみ行う空間レジストレーション。可視血管密度、血流が直接的に解析された場合の灌流血管密度、血管幅分布、セグメント連続性、空間的不均一性。フォーカス、照明、動き、圧縮、分泌負荷、許容データ比率、および欠損セグメントまたは空間的な共登録が不可能なセグメント。光学分解能、照明安定性、視野再現性、マルチモーダル融合時のレジストレーション誤差、専門家レビュー済みHVMとの一致度、アーチファクトに対する堅牢性、および撮像失敗率。専門家のレビューを受けたHVMまたはコンセンサスアノテーション。HVMを用いて確立された関連性は、独立した構成概念妥当性と基準妥当性の検証なしに、近赤外反射イメージングに外挿してはならない。
領域別ドップラー由来センシング（流量および流速）領域ドップラーセンシングは、確立された舌下微小血管測定法ではなく、速度に関連する候補入力であり、超音波入射角、サンプリング深さ、音響結合、および体動の影響を受ける。標準化されたプローブ形状、角度および深さのメタデータ、同期化されたデータ収集、および可視化された信号品質フィードバック。局所血流速度関連サロゲート；拍動性関連変数；時間的変動性角度および深さの妥当性、信号対雑音比、カップリング品質、モーションフラグ、スペクトル完備性、および同期誤差。フローファントム直線性、角度感度、サンプリング深度安定性、制御されたドップラーまたは較正済み画像ベースの速度リファレンスとの一致度、同期性能、およびデータ収集失敗率。校正済みフローファントム、リファレンスドップラー法、または校正済み画像ベース速度法を用いる。局所的なドップラー信号は、毛細血管内の赤血球速度の直接的な測定値ではなく、局所および深さに依存するものとして解釈されるべきである。
オプションの校正済み酸素供給モジュール（酸素供給）近赤外分光法（NIRS）は、体積平均された酸素化関連信号を提供しますが、サンプリング深度、組織の光学特性、プローブの圧力、環境光、およびデバイスのキャリブレーションの影響を受けます。個々の微小血管を分解して観察することはできません。カメラベースの反射イメージングとは分析的に分離して維持される、オプションの校正済みマルチスペクトルまたはNIRSモジュール。組織酸素化関連値、制御された生理学的摂動中の回復勾配または回復面積、患者内トレンド。光学的結合、環境光制御、圧力フラグ、校正ステータス、信号ドリフト、および生理学的妥当性。光学ファントム校正、制御された生理学的摂動、適切な組織酸素飽和度参照法との一致、応答時間、信号ドリフト、および校正安定性。組織酸素化プロトコルまたは認められている生理学的摂動を参照してください。酸素化の測定値は相補的なものであり、毛細血管の形態や血球流の直接的な測定値として解釈すべきではありません。
粘膜インターフェースの安定化および取得（データ品質と安全性）プローブの手動接触、測定部位のばらつき、口腔分泌物、および制御されていない圧力は、組織の圧縮、体動、汚染、および再現性のアーチファクトを引き起こす可能性があります。分泌物管理、非侵襲的な接触界面、ポジショニングおよび圧迫サポート、解剖学的構造に基づいた部位選択、再挿入プロンプト、および検証済みの使い捨てバリアまたは検証済みの洗浄・消毒手順。採用データ割合、取得時間、取得失敗理由、接触圧インジケーター、分泌負荷、部位識別子圧力および部位の確認、粘膜損傷の評価、口腔アクセス状態、バリア機能の完全性、および汚染管理状態。有効データ収率、許容可能な取得までの時間、ユーザーの快適性、粘膜への有害事象、洗浄または消毒のバリデーション、交差汚染試験、同一部位での再取得再現性、および学習曲線の評価。標準化されたHVM撮像プロトコル、またはその他の事前に規定された撮像標準を用いること。撮像品質および安全性の向上については、想定するのではなく、実証されなければならない。
組み込み分析とクオリティゲーティング（処理および不確かさ）オフラインまたは半自動解析は、解析に時間を要する場合があり、また、主観的なクリップの選択、アルゴリズムの選択、不透明なデータの除外による影響を受ける可能性がある。明示的なクオリティゲート、可視化された拒絶理由、モジュール式アルゴリズム、不確実性の表示、バージョン管理、および監査可能な記録を備えた、オンデバイスまたはエッジ処理。品質承認済み生理学的測定値、許容データ分率および棄却データ分率、不確かさ指標、棄却理由、アルゴリズムバージョン。事前に規定された品質しきい値、不合格フラグ、欠損データの処理、オーバーライドのログ記録、バージョン追跡、および人工知能を使用する場合の分布外フラグ。専門家またはドメイン固有のリファレンスとの一致度、あらかじめ設定した閾値における不適切データに対する感度および特異度、処理遅延、アーティファクトへの堅牢性、故障モード解析、再解析の一貫性、キャリブレーションの安定性、およびソフトウェアバージョンの比較可能性。専門家によるレビュー済みのHVM、アノテーション済みデータセット、またはその他のドメイン固有のリファレンス標準。計算速度の向上のみでは、分析的妥当性や臨床的な適用可能性を確立することはできない。
レポート作成、相互運用性、およびサイバーセキュリティ（ワークフロー統合）データの手動エクスポートや記録の遅延は、値の孤立、メタデータの不備、単位の不一致、およびトレーサビリティの低下を招く可能性があります。タイムスタンプ付きのトレンド、各数値に付随する品質および不確実性指標、標準化されたデータエクスポート、アクセス制御、暗号化、および監査証跡を備えた構造化ベッドサイドレポート。現在値、事前指定されたベースラインまたは基準測定値、患者内における絶対的および相対的変化、前回の測定からの経過時間、品質フラグ、不確実性インジケーター、取得失敗の理由、構造化データエクスポート。タイムスタンプの完全性、単位およびメタデータの網羅性、データ損失テスト、暗号化、アクセス制御、監査可能性、およびエクスポート検証。エンドツーエンド遅延、エクスポート精度、データの整合性、相互運用性、ヒューマンファクター試験、デバイス間またはサイト間での表示の一貫性、およびユーザー理解度試験。臨床情報システムおよびヒューマンファクターに関する要件。報告機能は、自律的な治療推奨ではなく、構造化された再評価およびドキュメンテーションを支援するものであるべきである。
統合型ベッドサイドワークフロー（臨床的有用性と安全性）生理学的な妥当性と予後との関連性が認められたとしても、それだけで治療上の有益性が立証されるわけではなく、輸液や血管作動薬による介入への反応には依然として個体差がある。再測定または再評価のための事前指定されたトリガー、エスカレーションおよび停止ルール、ならびに臨床医によるオーバーライドの記録を備えた、臨床医監督下の「確認・再試行・再評価」パスウェイ。初期段階：反復測定または再評価の完了、管理内容の変更、あらかじめ規定された潜在的に不適切とされる介入、プロトコル逸脱、およびデバイスに関連する有害事象。後期段階：患者中心アウトカム。プロトコルの遵守、反復測定の完了、臨床医によるオーバーライドの理由、プロトコルからの逸脱、有害事象の監視、およびデータの完備性。正当性が認められた場合には、前向きな実現可能性試験およびヒューマンファクタ試験を実施し、続いて意思決定に基づいた比較評価、ワークフローの忠実度、トレーニング効果、患者群および失敗シナリオにおける再現性、ならびに事前規定された進行基準の評価を行う。通常のケアまたは標準的な血行動態評価。前向きに臨床的有用性と安全性が実証されるまで、治療閾値やアウトカムに関する主張は正当化されない。

表2：ベッドサイドでの舌下微小循環モニタリングの開発および検証のために著者が提案するモジュール式フレームワーク。 本表は、著者が提案するモニタリングモジュール、現在の測定原理または制限事項、設計上の検討事項、報告可能な出力候補、品質および安全性チェック、検証および再現性のエンドポイント、ならびに解釈上の注意点を伴うドメイン一致ベンチマーク法をまとめたものである。このフレームワークでは、確立された測定原理と著者が提案するコンポーネントを区別し、初期の技術的・プロセス的および安全性の成果を、その後の臨床的有用性の評価から分離している。本フレームワークは概念的なものであり、臨床的に検証されていない。注記： この著者が提案するフレームワークは臨床的に検証されていない。開示された特許は単に設計例として引用されており、分析的妥当性、安全性、実現可能性、規制上の準備状況、または臨床的有効性の証拠となるものではない。すべての出力候補、品質および安全性評価、検証エンドポイント、再現性目標、および進行基準には実証的な評価が必要である。信頼性分析では、分析単位をあらかじめ指定し、入れ子構造および反復観察を考慮する必要がある。略語： HVM、ハンドヘルドバイタル顕微鏡；ICC、クラス内相関係数；NIRS、近赤外分光法。

検証と再現性
提案されたパスウェイは、検証、分析的妥当性確認、および臨床的妥当性確認の確立された原則に基づいています35。第1段階では、光学分解能、照明安定性、信号対雑音比性能、ドップラー角感度、レジストレーション誤差、処理遅延、バッテリー性能、データ整合性、および関連する電気的・音響的安全性を検証します。第2段階では、シミュレーション研究または管理されたボランティア調査において、撮像時間、ユーザーの快適性、分泌物の制御、撮像失敗の理由、ならびに術者内および術者間の再現性を評価します。段階的な妥当性確認パスウェイは図3にまとめられています。

テストフェーズ1〜5を示す段階的なバリデーションパスウェイ図。信頼性および安全性の指標を含む。
図3ベッドサイドでの舌下微小循環モニタリングに向けた、著者が提案する段階的なバリデーションパスウェイ。 ベンチテストおよびファントムテスト、制御された再現性テストから始まり、ドメイン適合的な分析的バリデーション、集中治療室（ICU）における実現可能性およびユーザビリティの検討、そして臨床的有用性と安全性の前向き評価へと進む概念的なバリデーション経路である。選択されたエンドポイントは例示的な例として提示されており、網羅的なバリデーションチェックリストを構成するものではない。 略語： ICU、集中治療室。 こちらの図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

第3段階では、各測定出力が適切な参照法と一致しているか、および制御された生理学的変化に対して期待通りに反応するかを判定します。この文脈においては、単なる相関よりも、バイアス、一致限界、不等分散性、再現性、および故障率の方がより有益な情報となります。HVMを用いて得られたエビデンスを、近赤外線カメライメージング、NIRS、またはドップラー由来の信号にそのまま適用すべきではありません。

第4段階では、人工呼吸管理、浮腫、ショック、経口アクセスの制限、過剰な分泌物、および患者の体動時におけるパフォーマンスを含め、ICUでの実現可能性を評価します。画像取得の失敗および粘膜の有害事象は、パフォーマンス解析から除外するのではなく、報告されるべきです。第5段階では、臨床的有用性と安全性を評価します。大規模な試験で患者中心のアウトカムを評価する前に、初期調査ではプロセスアウトカム、不適切な介入、およびデバイス関連事象に焦点を当てることが考えられます。進行基準は、データ解析前に規定しておく必要があります。

人工知能（AI）がデータの採用または却下、変数の抽出、あるいは臨床医向けの出力生成に使用される場合、初期研究では、AIシステムの意図された役割、入力および出力、想定される臨床設定、人間による介入の程度、および既知の失敗モードを明確に記載すべきである36。同様に、AIまたはデバイスによってトリガーされる介入を評価する試験では、人間による監視メカニズムを記載し、システムの出力がどのように臨床的なアクションに変換されたかを説明すべきである37。

潜在的な臨床応用
最も現実的な短期的応用は、全身性の血行動態変数と組織灌流に乖離が見られる場合の標的再評価である。敗血症性ショックにおいて、舌下測定を繰り返し行うことは、血圧回復後の持続的な灌流異常の特性を明らかにすることに有用であると考えられる。しかしながら、輸液反応性は不均一であり、個々の患者に対して良好な平均反応を想定すべきではない15,16。したがって、微小循環ガイド下の蘇生に関するレビューでは、ベッドサイドモニタリングは有望であるものの、日常的な治療決定を直接導くにはまだ適していないと見なされている17。

外傷または出血性ショックにおいて、従来の全身性蘇生エンドポイントの補助手段として、直接的な微小循環評価が研究されてきました21,38。これらの研究では、検証済みの治療閾値は確立されていません。同様に、周術期および心疾患クリティカルケアにおいて、心臓手術後の術後回復期における舌下微小循環の変化を特徴づけるために、反復的なIDF測定が行われています26。現時点では、この応用は確立された臨床的意思決定の根拠ではなく、探索的なものであるとみなされるべきです。

あらゆる臨床現場において、持続的な異常値は、それ単体で介入の根拠とするのではなく、患者の状態と測定値の両方を再評価するための促しとして解釈するのが最適です。このアプローチにより、臨床的判断が維持され、測定誤差や臨床的意義が十分に理解される前に、技術的に妥当と思われるシグナルを過剰に解釈するリスクを低減できます。

課題と今後の方向性
ICUで直面する状況は、ベンチ実験やボランティア研究に比べて制御が大幅に困難です。分泌物、口腔へのアクセスの制限、浮腫、患者の体動、および接触圧の変動はすべて信号品質を低下させる可能性があります。光学イメージング、超音波カップリング、粘膜の洗浄、および安定したポジショニングをコンパクトな口腔プローブ内に統合することは、これらのコンポーネントが異なる物理的要件を持ち、互いに干渉し合う可能性があるため、特に困難です。その結果、成功した測定における平均的な性能と同様に、失敗率およびデータ収集失敗の理由が重要となります。

デバイスの準備状態には、安全性と情報ガバナンスも含まれます。実現可能性試験では、粘膜の生体適合性、圧迫創、洗浄または使い捨ての障壁、交差汚染、電気的および音響的曝露、ならびにICUの感染管理体制との適合性を評価する必要があります。さらに、ワイヤレス通信およびレポート機能については、暗号化、アクセス制御、タイムスタンプの整合性、監査トレイル、データ損失への耐性、および臨床情報システムとの安全な統合に関する評価が求められます。

今後の開発は、3つの実用的な優先事項に従って進めることができる。第一に、明確な生理学的意味を持ち、許容可能な再現性がある出力のみを保持すること。第二に、報告されるすべての結果とともに、却下理由と測定不確かさを表示すること。第三に、個々のモジュールが独立した実現可能性を実証した後にのみ、それらを統合することである。カメラベースの光電容積脈波による推定値は、照明および信号抽出条件に依存し31,39、一方でドップラー由来の速度推定値は、サンプリング形状と超音波入射角に強く依存する29,40。これらの制限事項は、システム統合後も明示しておく必要がある。

技術的な精緻さだけでは、臨床的な有用性は保証されません。モニタリングシステムが不快であったり、低速であったり、配置が困難であったり、あるいは結果の解釈が難しい場合、そのシステムは失敗に終わる可能性があります。逆に、取得が迅速で、失敗が明確に特定され、再現性が十分に特性評価されており、かつ結果が構造化された再評価プロセスに組み込まれているのであれば、慎重にバリデーションされた限定的な測定セットであっても、有意義な臨床的価値を提供できる可能性があります。

本レビューの限界
本レビューでは、系統的なレビュープロトコルの代わりに、最終原稿の提出前に行われた重点的な更新を含む、限定的な文献検索を用いたため、関連するすべての研究を特定できていない可能性があります。正式なバイアスリスク評価および定量的合成が行われていないため、本レビューではプールされた診断精度や治療効果に基づいて測定モダリティを比較することはできません。概念的なワークフローには、システム統合の例示として公開済みの特許が1件組み込まれていますが、そのアーキテクチャに関する性能、ユーザビリティ、安全性、規制上の準備状況、または臨床的利益に関する独自の根拠は提示されていません。提案されたいくつかのエンドポイントおよび進行基準は、著者による推奨事項であり、経験的な検証が必要です。したがって、本レビューは、統合されたモニタリングシステムが臨床的に有効であるという根拠としてではなく、現在の測定アプローチと検証の優先事項を構造的に統合したものであると解釈されるべきです。

結論

舌下微小循環モニタリングは、従来の血行動態評価における重要な限界に対処するものである。すなわち、全身性の変数が正常化したとしても、必ずしも組織レベルの灌流が回復したとは限らない。現在および新しく登場したモニタリング手法は、血管形態、血管密度、血球流、局所速度、および組織酸素飽和度に関して相補的ではあるが不完全な情報を提供しており、これらの測定値の解釈は、基本的に採取の質と適切な品質管理に依存している。

臨床的に信頼できるモニタリングシステムを実現するには、単に複数のセンシング技術を統合するだけでは不十分です。システム統合の前に、各測定モジュールについて、その物理信号に適した基準物質に対する独立した検証、再現性試験、および分析的妥当性の確認を行う必要があります。統合は、潜在的な故障モード、安全上の検討事項、測定不確かさ、およびワークフローの実現可能性が十分に特性評価された後に行われるべきです。

今後の前向き研究では、測定に基づく再評価が、不必要な輸液投与や血管作動薬治療を増やすことなく、臨床的意思決定を改善するかどうかを決定する必要があります。また、これらの調査では、デバイスに関連する安全性、日常的な集中治療実務における実現可能性、および患者中心のアウトカムについても評価すべきです。そのようなエビデンスが得られるまで、提案されたフレームワークは、臨床的に検証されたモニタリングシステムや治療アルゴリズムとしてではなく、今後の開発と検証のための構造化されたロードマップとして見なされるべきです。

開示事項

浙江大学は、米国特許第US 11,877,886 B2号（名称：Sublingual Microcirculation Detection Device, Sublingual Microcirculation Detection System and Processing Method Thereof）を含む、本稿で論じている舌下微小循環モニタリングアーキテクチャに関連する知的財産を保有しています。Siyi Jiangはこの特許の考案者として記載されています34。この特許はあくまで例示的な設計例として引用されており、分析的妥当性、安全性、実現可能性、規制上の準備状況、臨床的性能、または臨床的有効性の根拠として提示されるものではありません。著者は、潜在的な利益相反と解釈されうるその他の金銭的または個人的な関係がないことを宣言します。

人工知能の使用に関する開示： 原稿の校正段階において、言語編集、著者作成テキストの再構成、およびフォーマットチェックの支援としてChatGPT (OpenAI)を使用しました。科学的根拠や科学的内容のソースとしては使用していません。著者が独立して文献を評価し、科学的内容、参考文献、および特許情報を検証し、最終原稿をレビューして承認し、その内容に対して全責任を負います。

謝辞

本研究は、浙江省基礎公共福祉研究プロジェクト（プロジェクト番号 LGF22H150003）の支援を受けて行われました。著者らは、舌下微小循環モニタリングのベッドサイドでのワークフロー要件に関するフィードバックを提供してくださった臨床および工学分野の同僚に感謝いたします。

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