自動瞳孔計の2つの指標NPiとQPIの比較：神経集中治療における臨床的互換性

解説対象論文: A comparison between two indices derived from automated pupillometry devices
Journal of Clinical Monitoring and Computing｜被引用数: 0（2026年8月31日時点）

自動瞳孔計は、瞳孔の光反応性などを客観的に測定する重要なツールです。特に、Neurologic pupillary index（NPi）は急性脳損傷や心停止後の対象者の予後予測に有効とされています。しかし、新しく導入されたQuantitative pupillary index（QPI）との比較データはまだ不足しています。本研究は、このNPiとQPIという2つの指標の性能を、神経集中治療中の対象者群で比較した初の試みについて解説します。

Feasible実施可能性	神経集中治療室の対象者73名を対象とし、6ヶ月間にわたる単一施設での観察研究として実施されました。
Ethical倫理面	倫理委員会の承認を得ており、対象者の権利と安全に配慮されています。
Interesting面白さ	予後予測に重要なNPiと、新しいQPIの臨床的互換性を直接比較した初期の研究の一つである点が興味深いです。
Novel新規性	2つの主要な自動瞳孔計デバイスから導出されるNPiとQPIの直接比較は先行研究が少なく、特に急性脳損傷対象者群におけるデータは新規性があります。
Relevant切実さ	神経集中治療における瞳孔評価の客観性を高め、予後予測や治療判断の精度向上に寄与する可能性があります。
Measurable測定可能性	瞳孔径、瞳孔反応性、NPi、QPIといった客観的な数値指標が自動瞳孔計で測定され、統計的に比較されました。
Modifiable派生・改善	測定された指標は瞳孔の異常を示す閾値と関連付けられ、将来的には治療介入の判断基準となる可能性があります。
Structured文章構造	単一施設での観察研究であり、特定のアウトカム予測のためにはより大規模な検証が必要となります。
PICO / PECO対象・介入・比較・結果	P:神経集中治療室の成人急性脳損傷対象者 I:自動瞳孔計によるNPi/QPI測定 C:NPiとQPIの比較 O:一致度・相関・臨床的互換性の評価

はじめに：瞳孔反応性評価の重要性と自動瞳孔計の進化

どうも、Beyond the Pixelです。神経学的な評価、特にグラスゴー昏睡尺度（GCS）などの臨床スコアや脳幹反射の確認は、対象者の神経機能評価において最も重要な診断ツールであり続けています。その中でも瞳孔光反射（PLR）の評価は、既知または疑われる神経損傷を持つ対象者にとって長い間標準的な要素でした。しかし、従来の懐中電灯などを用いた手動による瞳孔評価は、主観的であり、専門家間の評価にばらつきが生じるため、不正確になる可能性がありました。このような背景から、自動瞳孔計が導入され、瞳孔光反応性やその他の瞳孔変数を標準化され、定量的で再現性の高い方法で測定できるようになりました。この自動瞳孔計によって得られる指標の中でも、Neurologic pupillary index（NPi）は、急性脳損傷（ABI）や心停止後の対象者の予後予測に優れた価値を示すことが示されています。一方、最近導入された新しい指標であるquantitative pupillary index（QPI）は、別の瞳孔計メーカーから提案されましたが、NPiとの比較データはまだほとんどありません。本研究は、市販されている2種類の自動瞳孔計デバイス、特にQPIとNPiの性能を、神経集中治療室に入院した神経重症対象者のコホートで比較することを目的としています。

研究方法：2つの自動瞳孔計デバイスの性能評価

本研究は、イタリアのサンマルティーノポリクリニック病院の神経集中治療室（NCU）で2025年7月1日から2025年12月1日までの6ヶ月間に実施された単一施設観察研究です。対象者には、18歳以上の成人で、外傷性脳損傷（TBI）、くも膜下出血（SAH）、頭蓋内出血（ICH）、中枢神経系感染症、または脳腫瘍などの急性脳損傷（ABI）でNCUに入院した方が含まれました。顔面や眼の外傷により瞳孔測定ができない対象者、および既存の眼疾患を持つ対象者は除外されました。瞳孔反応性は、各対象者の両眼で、現在市販されている2つの自動瞳孔計デバイス、すなわちNeuroptics NPi-300（Neuroptics社製）とNeuroLight（ID-Med社製）を用いて評価されました。これらのデバイスは、事前定義された基準なしにランダムな順序で使用され、各測定の間には60秒の時間を空けて、瞳孔が最初の大きさに戻るようにしました。NPi-300は、赤外線カメラを使用し、固定された強度と期間（1000ルクスで3.2秒）の光刺激を与えるビデオ自動瞳孔計です。NPiは、複数の測定変数を用いて独自のアルゴリズムによって自動的に計算され、0から5までのスケールで示されます（3未満は異常な瞳孔光反応性を示します）。一方、NeuroLight瞳孔計は、320ルクスで1秒間の光刺激を生成し、瞳孔のベースラインサイズと瞳孔光反射（光刺激後の瞳孔サイズの減少率として表される）を迅速かつ正確に測定します。QPIは、光刺激後の瞳孔収縮の振幅に基づいており、小数なしで0（反応なし）から5（最適な反応）までの数値指標として示されます（4以上は良好/非常に良好な瞳孔反応性、2以下は弱い/異常な瞳孔反応性を示します）。対象者の人口統計学的データ、GCS、FOURスコア、併用療法（オピオイド、鎮静剤、昇圧剤、抗てんかん薬など）、機械換気の有無と期間などの臨床データが収集されました。統計分析には、2つのデバイス間の系統的な偏り（バイアス）と一致の限界（LoA）を評価するためにブランド・アルトマン解析が主要なアプローチとして用いられました。また、変数間の相関はスピアマンの順位相関係数（ρ）を用いて評価されました。NPiとQPIの正常値に関する閾値（それぞれ3より大きい、2より大きい）に基づいて、各指標を二値化した後の一致度も評価されました。瞳孔不同（左右の瞳孔径の差が0.5mm以上と定義）の有病率もデバイスごとに測定され、コーエンのカッパ係数（κ）を用いてデバイス間の一致度が評価されました。

研究結果：2つの指標は統計的に相関するが、臨床的互換性には疑問

研究期間中、最終分析には合計73名の対象者が含まれました。対象者の年齢中央値は65歳（四分位範囲[IQR] 54～77）、62%が男性でした。NCUへの主な入院理由は、外傷性脳損傷（26.0%）、出血性脳卒中（19.2%）、くも膜下出血または虚血性脳卒中（それぞれ15.1%）でした。瞳孔評価時に、対象者の89.0%が機械換気を受けており、84.9%が鎮痛・鎮静薬を投与されていました。

ブランド・アルトマン解析の結果、瞳孔径の平均バイアスは0.44 mm（95% LoA −0.43 mm～1.31 mm）、瞳孔反応性の平均バイアスは0.57%（95% LoA −7.63%～8.77%）でした。NPiとQPIの比較における平均バイアスは−0.82（95% LoA −2.70～1.05）でした。

2つの瞳孔計デバイス間で測定された瞳孔径、瞳孔収縮、瞳孔指標の平均値は

に示されています。瞳孔径の測定値（ρ = 0.91; 95% CI 0.86～0.95; p < 0.0001）および瞳孔反応性（ρ = 0.92; 95% CI 0.87～0.95; p < 0.0001）に関して、2つのデバイス間に非常に強い相関が認められました。

NPiとQPIも良好な相関を示しました（ρ = 0.75; 95% CI 0.62～0.84; p < 0.0001）。対象者コホートでは、報告されている正常値の閾値に基づくと、30名の対象者（40.1%）で少なくとも1つのデバイスによって異常な瞳孔反応が検出されました。全体として、21名の対象者（28.8%）でデバイス間の不一致が観察されました。

これらの不一致のある21組の測定値のうち、16組（21.9%）ではQPIが異常でNPiが正常であり、逆に5組（6.8%）ではQPIが正常にもかかわらずNPiが異常でした。NPiとQPIの一致に関するコーエンのカッパ係数（κ）は0.28（95% CI 0.06～0.51）であり、「公平な」一致に相当しました。瞳孔不同の有病率はデバイス間でわずかに異なり、NeuroLight瞳孔計は18症例（24.7%）を、NPi-300は19症例（26.0%）を特定しました。全体として、15症例（20.5%）で不一致が観察され、これは「中程度」のデバイス間一致に相当しました（コーエンのカッパ係数κ = 0.47）。

考察：統計的相関と臨床的互換性の乖離

この単一施設研究では、2つの自動瞳孔計デバイスが瞳孔径、瞳孔光反射（PLR）、および瞳孔指標について統計的に有意な相関を示すことが明らかになりました。しかし、一致度分析では、特にNPiとQPIの値において、臨床的に関連する可能性のある不一致が示され、これらの指標が臨床的に互換性があるとは考えられないことを示唆しています。手動での瞳孔評価は簡便で費用もかかりませんが、本質的に定性的であり、観察者間のばらつきが大きいという課題があります。そのため、自動瞳孔計は客観的な神経学的評価のための信頼性の高い非侵襲的ツールとして、集中治療の現場で広く採用されるようになりました。NPiは急性脳損傷の対象者の管理において、二次的な脳損傷のモニタリングや心停止後の低酸素虚血性脳損傷の予後予測における多角的アプローチの一部として不可欠なツールであることが多くの臨床報告で検証されています。特に、自発循環再開後72時間以内のNPiが2以下であることは、不良な神経学的転帰を予測する上で非常に高い特異度と関連しており、標準的なベッドサイドでの瞳孔光反応性評価を上回っています。さらに、頭蓋内圧（ICP）の上昇とNPiの低下との関連性も示されており、NPiが脳卒中における進行性のマスエフェクトを追跡するための非侵襲的代替指標として役立つ可能性も示唆されています。本研究では、ベースラインの瞳孔径と全体的な瞳孔反応性の両方において、2つのデバイスが密接に一致した測定値を示し、主要な生理学的パラメータに関して高い一致度を示しました。しかし、統計的関連性と臨床的互換性を区別することの重要性が強調されます。相関係数は測定間の単調な関係の強さを数値化しますが、2つの方法が臨床現場で互換的に使用できるかどうかを決定するものではありません。この研究では、ブランド・アルトマン解析と分類の不一致が、NPiとQPIに有意な相関があるにもかかわらず、ベッドサイドでの異なる解釈につながる可能性があることを示しました。実際に、瞳孔不同の有病率や瞳孔指標であるNPiとQPIに焦点を当てると、その関係はより複雑でした。統計的に有意な相関が観察されたものの、平均バイアスが−0.82であり、一致の限界が比較的広かったことから、NPiとQPIの間には臨床的に意味のある不一致が存在する可能性が示唆されます。この互換性の欠如は、正常性の標準閾値を適用したときに明らかになり、測定値の4分の1以上で、2つの指標が異なる分類を示し、そのほとんどがNPiが正常でQPIが異常なケースでした。両指標が0～5のスケールで表されることを考えると、約1単位の差は、特に臨床的に関連するカットオフ値付近では、解釈に大きな違いをもたらします。これらの不一致は、指標がどのように導出されるかという根本的な違いを反映している可能性が高いと考えられます。NPiは、瞳孔光反射の潜時、収縮速度、拡張速度、振幅など、複数の動的特徴を統合する独自の複合指標であり、各特徴は内部参照データベースに対して正規化されています。この多次元的なアプローチは、孤立した摂動に対する相対的な堅牢性を与え、薬理学的影響を含む交絡因子への感受性を低減する可能性があります。対照的に、QPIは主に収縮速度をその主要な決定因子として依存しているように見えます。結果として、ベースラインの瞳孔サイズ、周囲の状況、鎮静剤やオピオイドへの曝露など、この特定のパラメータに影響を与えることが知られている変数に、より敏感に反応する可能性があります。鎮静剤や鎮痛剤が頻繁に投与される重症対象者においては、これらの違いは決して軽視できません。オピオイド、プロポフォール、その他の鎮静剤は、瞳孔サイズと反射速度の両方を著しく変化させ、しばしば瞳孔径の縮小や反応の鈍化を引き起こします。したがって、収縮速度のような単一のパラメータに重きを置いた指標は不釣り合いに影響を受ける可能性がありますが、複合指標はこれらの影響をよりよく緩衝できる可能性があります。さらに、デバイス技術、信号取得、アルゴリズム処理の違いも、デバイス間のばらつきに寄与している可能性があります。

研究の限界と今後の展望

本研究の解釈にはいくつかの限界があります。第一に、本研究は単一施設で実施され、比較的小規模で異質なコホートを対象としており、結果の一般化可能性を制限する可能性があります。第二に、瞳孔測定はNCU入院後7日以内に実施されました。この早期入院期間中には、対象者の神経学的状態、頭蓋内ダイナミクス、鎮静剤の投与、その他の臨床的介入においてかなりの変動が頻繁に発生するため、この変動が研究サンプルの異質性を高める要因となった可能性があります。第三に、標準化された測定条件にもかかわらず、デバイス間の残存する技術的なばらつきを完全に排除することはできません。また、本研究では経時的な繰り返し測定は含まれておらず、デバイス内再現性や測定間の一致度の経時的安定性を評価するようには設計されていませんでした。例えば、NeuroLight瞳孔計は、シリコン製のアイカップを使用して、取得中に眼を周囲光から隔離します。この機能はベースラインの瞳孔径に影響を与え、結果として収縮率などの派生パラメータに影響を及ぼし、デバイス間の違いに寄与する可能性があります。第四に、瞳孔指標の一致度分析では、対象者ごとの最悪のケースのペア測定値（デバイス間の最大不一致）を評価しました。これはデータの独立性を保つために必要でしたが、最大不一致に焦点を当てることで、日常の臨床診療における測定誤差を過大評価する可能性があります。第五に、鎮静剤や鎮痛剤の曝露が瞳孔測定値に与える影響を検討するサブグループ解析は、薬剤の投与量とタイミングに関する詳細なデータが常に利用可能ではなかったため、実施できませんでした。最後に、本研究は瞳孔計から得られた指標と臨床的転帰との関係を評価するようには設計されていませんでした。これらの問いに対処するには、より大規模で、経時的な繰り返し測定を伴う前向き研究が必要となります。結論として、本研究では2つの自動瞳孔計から得られた測定値の間に統計的に有意な相関が観察されましたが、NPiとQPIは、特にベッドサイドでの解釈や予後予測に臨床的に関連する閾値を用いる場合には、互換性がない可能性があります。QPIとNPiそれぞれの臨床的および予後的な役割を決定するためには、さらなる多施設研究が求められます。

用語集

• 自動瞳孔計 (Automated pupillometry): 瞳孔の反応を自動で客観的に測定する機器です。
• 瞳孔光反射 (Pupillary Light Reflex, PLR): 光の刺激に対して瞳孔が収縮する反応のことです。
• Neurologic Pupillary Index (NPi): 自動瞳孔計から算出される指標で、瞳孔の光反応性を複合的に評価し、脳損傷などの予後予測に用いられます。
• Quantitative Pupillary Index (QPI): 新しく導入された瞳孔の光収縮反応を数値化した指標です。
• 急性脳損傷 (Acute Brain Injury, ABI): 外傷性脳損傷や脳出血など、急性の原因による脳への損傷全般を指します。
• 神経集中治療室 (Neuro-Intensive Care Unit, NCU): 重症の神経疾患を持つ対象者を集中的に管理する病棟です。
• ブランド・アルトマン解析 (Bland-Altman analysis): 2つの測定方法間の一致度と系統的な偏り（バイアス）を評価する統計手法です。
• 一致の限界 (Limits of Agreement, LoA): ブランド・アルトマン解析で示される、2つの測定値の差の95%が含まれる範囲です。
• スピアマンの順位相関係数 (Spearman’s correlation coefficient, ρ): 2つの変数の間にどの程度の単調な関係があるかを示す統計指標です。
• コーエンのカッパ係数 (Cohen’s kappa coefficient, κ): 2つの評価者または測定方法がどの程度一致しているかを示す指標です（偶然の一致を除く）。
• 瞳孔不同 (Anisocoria): 左右の瞳孔の大きさが異なる状態を指します。
• 頭蓋内圧 (Intracranial Pressure, ICP): 頭蓋骨内部の圧力のことです。脳損傷などで上昇すると脳に悪影響を及ぼします。