この小型MRIスキャナーが早産児の命を救う可能性

Clinical lead Doctor Al Story points to an x-ray showing a pair of lungs infected with TB (tuberculosis) during an interview with Reuters on board the mobile X-ray unit screening for TB in Ladbroke Grove in London January 27, 2014. The only mobile unit testing for TB in the country works with the most vulnerable to the disease including the homeless, drug and alcohol dependent. REUTERS/Luke MacGregor (BRITAIN - Tags: HEALTH SOCIETY) - RTX17X9Q
The development of a new MRI scanner could be saving lives of newborns.Image: REUTERS/Luke MacGregor
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妻が見るに堪えない、長女の写真がある。2008年のイースターの日曜日、彼女が生まれた日に撮影されたものだ。春の始まりだったが、ロンドンでは雪が降っていた。その一方で、生まれてまだ数時間の娘は、新生児集中治療室(NICU)の保育器の中、白い毛布の上に横たわり、体からはチューブやコードが伸びていた。

私たちはできることはすべてしていた――そう思っていた。ソフィーは予定日の1、2週間前に自然に陣痛が始まった。翌朝、病院に着くと、医師がすぐに母子の心音を聞いた。何かがおかしかった。赤ちゃんの心拍が遅すぎた。

私の記憶では、医師はベッドの上の壁にある大きな赤いボタンを押した。今思えば、そんなことはなかったのかもしれないが、結果は同じだった。看護師たちが次々と部屋に入り、ソフィーを緊急帝王切開に備えさせる間、私は手術着に着替えるよう告げられた。彼女のベッドが部屋から廊下へ運び出されたとき、私はまだ薄い青色のズボンを引き上げているところだった。看護師に手術室の両開き扉の方を示された。胃のあたりのこわばりが、いっそう強くなった。

数分後、イーディスが生まれた。赤ちゃんは肺に初めて空気が入ると泣くものだが、彼女は泣かなかった。医療スタッフが周りを囲み、私たちから見えないようにする中、彼女は保温灯の下の台に静かに寝かされた。やがて、ようやくかすかな声を上げた。誰かが彼女を抱き上げ、小さなしかめ面を私たちに見せると、すぐに連れて行ってしまった。その晩、私が帰宅するころには、ソフィーは手術からの回復のため産科病棟におり、イーディスはNICUにいた。家族として迎えた最初の夜、私たち3人はそれぞれ別の場所で眠った。

体重わずか2.1 kg(4 lb 10 oz)のイーディスは、とりわけ早産というわけではなかった赤ちゃんとしてはかなり低体重だった。そのため、経過観察と、心拍が遅かった間に酸素不足で脳に影響が出ていないかを確かめるため、NICUに入った。明らかな問題は見つからず、入院はわずか4日間だった。薄暗い照明、絶え間なく鳴るモニターの音、そこにいる人々の不安、そして何か普段と違うことが起きるたびに走る恐怖に慣れるには十分な長さだった。しかし、NICUで何週間、何か月も過ごす赤ちゃんや親に比べれば、4日間など何でもない。

NICUにいる赤ちゃんの多くは、極度の早産や難産を経て、重い病気を抱えている。約70%は脳損傷のリスクがある。予後を予測するのは非常に難しく、最善の専門医療を受けても、助かるのか、後遺症があるとすればどのようなものか、結局は様子を見るしかないことが多い。成人患者なら脳損傷の可能性が出た時点でMRI検査を受けるが、こうした赤ちゃんの多くは、その基本的な検査を一度も受けられない。

磁気共鳴画像法(MRI)の装置は巨大で、騒音が大きく、重さは1トンもある。いや、10トンほどだ。かなり広い部屋を占め、コンピューターや強い磁場の外にいる操作者のためにさらに場所が必要だが、振動にも極めて敏感だ。そのため通常、病院の1階か地下に設置される。一方、NICUは産科病棟と同様、上階の、人目につかない安全な場所に置かれることが多い。しかし、特に状態の不安定な赤ちゃんは、病院内を移動し、エレベーターで上下し、廊下を通り、感染症を持ち込むかもしれない来訪者や患者、職員のそばを通って、途中で何かあれば必要となる専門的なケアからどんどん遠ざかる危険を冒せない。したがって、検査自体はまったく安全でも、MRIは文字どおり利用できない。代わりに超音波検査が使われる。費用がずっと安く、持ち運びやすく便利だが、MRIほど鮮明な画像は得られない。

赤ちゃんをMRI装置のところへ連れて行けないなら、MRI装置を赤ちゃんのところへ持ってこられないだろうか。NICUの暮らしを少し知っていた私は、GEヘルスケアが新生児専用のMRIシステムの試作機を開発していると知り、興味を引かれた。平均的なNICUに置けるほど小さく、安全なスキャナーを本当に作れるのだろうか。もしできれば、最も弱い立場にある患者たちの医療を一変させる可能性があった。

次に私がNICUに足を踏み入れたのは2014年、シェフィールドにあるロイヤル・ハラムシャー病院のジェソップ・ウィングだった。ロンドンでの体験を思い出させる同じ音が静けさを破り、見学者として病棟を歩くことに居心地の悪さを感じた。ここの親たちは、場所に漂う不安と退屈に向き合っている。見物人など必要ない。彼らが本当に望んでいるのは、赤ちゃんを家に連れて帰ることだけだとわかっている。

ジュリー・バシーは、ここで特別ケア・コーディネーターを務めている。NICUを退院する赤ちゃんの世話をするのが彼女の仕事だ。「あと数週間しか生きられないかもしれない子や、先がわからない子を家に帰すこともあります。それでも、どれだけの時間であれ、赤ちゃんを家に帰せるのはうれしいことです」と彼女は言う。「でもほとんどの場合、私の赤ちゃんたちは生きていくために家に帰ります。成長して、ふっくらして、それから挨拶しに戻ってきてくれるんです」

バシーは黒髪で、話し好きな性格をしており、思いやりと手際のよさを備えた看護師らしい雰囲気がある。彼女には5人の子どもがいて、全員が新生児病棟で過ごしたことがあるため、担当する親たちの気持ちがわかる。「自分が経験したことを話すことはあまりありません。でも、『あなたがどんな気持ちか、私にはわかる。私自身も実際に経験したから』と言うことはできます」と彼女は話す。「怖いことですし、親がどれほど怖がっているか、私たちは時に十分わかっていないと思います」

不確かさが恐怖をあおる。MRI検査をもっと受けやすくして不確かさを減らせれば、医療スタッフにも、親にも、赤ちゃんにも役立つだろう。現在ここでMRI検査を受ける方法は2つあり、どちらも小さな赤ちゃんを成人向けの大きな装置に入れる必要がある。赤ちゃんの状態が比較的安定していれば、本院へ連れて行くことができる。そのためには放射線科の予約を取り、その赤ちゃんを担当する看護師が1時間ほど付き添えるよう調整し、搬送担当者を依頼する必要がある。「『MRIを受けたい』と言って、その日にできることはめったにありません」とバシーは言う。

赤ちゃんが人工呼吸器をつけ、チューブを通して空気や酸素を吸入している場合は、さらに複雑だ。成人を担当する放射線科には、人工呼吸器を使用する赤ちゃんを管理する設備も専門知識もない。NICUのもう一人のコーディネーター、ヘレン・コーワンが説明するように、代わりに数百メートル先の小児病院へ搬送しなければならない。

「明日MRIを受ける赤ちゃんがいます」と彼女は言う。「人工呼吸器をつけているので、小児病院で麻酔科医に気道管理をしてもらうため、麻酔の予定に組み入れる必要があります。今朝、私はその赤ちゃんを搬送サービスに依頼し、小児病院にも連絡して診療記録を準備してもらいました。明日の朝、搬送サービスが来て赤ちゃんを迎えに行き、自分たちの保育器に移し、自分たちの人工呼吸器につなぎ、自分たちの機器とチームで、救急車に乗せて小児病院まで運びます。確かに遠くはありませんが、半マイルでも20マイルでも、必要な手配は同じです。向こうでMRIを受けて、またこちらに戻ってきます」

その手順による負担に耐えられるほど状態がよくない赤ちゃんも多く、回復して体力がつくまではMRIを受けられない。そのころには検査の有用性が下がっているかもしれない。NICUに専用スキャナーがあれば、すべてが変わる。「待つのではなく、適切なタイミングで具合の悪い赤ちゃんを検査できるようになります」とバシーは言う。

コーワンも同意する。「MRIが必要なのに、利用できる枠に合わせて、来週とか別の日まで待たなければならないことは確かにあります。それが唯一の選択肢なので、受け入れています」。しかし、院内にスキャナーがあれば、「何時間も職員を病棟から外す必要はありませんし、家族が赤ちゃんを救急車で送り出す大ごとにもなりません。ただ廊下を通って赤ちゃんを運ぶだけです」。

これは願望にすぎない話ではない。ジェソップ・ウィングは、世界初期のNICU用スキャナーの試作機の一つを受け入れる準備を進めている。その実現を担うのは、シェフィールド大学の放射線学教授、ポール・グリフィスだ。彼は10年以上にわたり、より多くの赤ちゃんがMRIを受けられるよう取り組んできた。同僚たちと低磁場の乳児用スキャナーを製作したこともあるが、臨床に使うには画像の質が不十分で、研究用にしか使えなかった。

初期のジョイ・ディヴィジョンのライブ告知ポスター、学位証明書、サッカーの試合のチケット(彼はクルー・アレクサンドラのサポーターだ)、そして予言をしようとする神話上のシビルの絵で飾られたオフィスで、グリフィスは新しい試作機がもたらす課題と可能性を説明する。「目的は明らかに、新生児をスキャンして、脳のどこに問題があるのかを正確に診断することです」と彼は言う。「懸念されるのは、超音波では、ほかの検査ならわかるかもしれない問題をすべて同じ精度で見つけられないことです。MRIは常に次の選択肢と考えられてきました。

「MRI検査を実施する際には、安全面が常に問題でした。どうしても赤ちゃんを新生児ケアの場から移さなければならず、もちろん、赤ちゃんの体を実際に扱う必要が生じます。そこが実は最も危険な部分なのです」

この問題に直面したとき、フルサイズのMRIスキャナーを置ける広さを確保した新しいNICUを建てる方法はあるが、それは最も裕福な病院以外には手が届かない。あるいはMRI検査を一切行わず、超音波だけに頼る方法もある。もしくはシェフィールドのように、より精度の高い検査がもたらす利益と、赤ちゃんをNICUの外に連れ出すリスクを絶えず比較検討することもできる。

「超音波で見えた所見が臨床状況と合わないようなケースを選びます。赤ちゃんに過度なリスクはないと判断すれば、MRI検査を受けさせます」とグリフィスは説明する。「一方、こちらが見るだけで呼吸を止めてしまうような、在胎27週や28週の小さな早産児は、今も検査を受けられません」

グリフィスはシェフィールドの物理学者、GEの協力者とともに、2011年にウェルカム・トラストから新生児用スキャナーの開発資金を獲得した。GE社内やほかの組織にも、フル性能の乳児用スキャナーを作る話を何年もしていた人たちがいたため、彼らは力を合わせ、協業すればより大きな成果を上げられると判断した。

こうして「プロジェクト・ファイアフライ」が構想された。目標は、新生児向けに設計され、一般的なNICUに設置できる、小型ながら高性能なスキャナーを作ること。シェフィールドの試作機で、その構想を検証する。最終的には、より弱い立場にある赤ちゃんがMRIを受けられるようにすることが、病状の理解を深め、治療を改善し、その結果として健康状態を向上させるのかを明らかにする。

2014年4月までに、イーディスは6歳になった。年齢のわりにまだかなり小柄だが、難産による健康上の問題は起きていない。彼女は、2歳の妹(こちらも出産は大変だったが、今回はNICUに入る必要はなかった)とソフィーと一緒に家にいる。一方、私は4,000マイル離れたウィスコンシン州ミルウォーキーにいる。家を離れてまだ1日ほどだが、もう家族の顔を思い浮かべるのに苦労している。私は昔から人の顔を覚えるのが苦手なので、携帯に入るだけ写真を持ってきたことに感謝している。けれど、本物の家族の代わりにはならない。家族が恋しい。

春の始まりだというのに、ここはまだ凍えるような寒さだ。メノモニー川には氷が張り、指先はポケットの奥深くまで押し込んでもしびれている。ミルウォーキーは工業都市で、ハーレーダビッドソンのオートバイ、ミラー・ビール、そして郊外のウォキショーにMRI施設を構えるGEヘルスケアの拠点だ。プロジェクト・ファイアフライの試作機が生まれつつあるのは、ここである。

プロジェクト・ファイアフライのオフィスには、新型スキャナーの実物大模型がある。成人が台に横たわって直径70 cmの円筒に入る一般的な全身スキャナーと比べると、確かにコンパクトだ。こちらは私と同じくらいの高さだが、横になるための台は本体に組み込まれていない。磁石の円筒部分は直径18 cmで、大きめの赤ちゃんの頭がちょうど入る大きさだ。あるいはオレンジも。これから目にすることになる。

私はエンジニアリング棟の第3ベイに案内された。そこには、新しい設計の初めての稼働機が据え付けられている。ここは試作機の分娩室ということになるのだろう。だが、開発には長い時間がかかり、問題も起きがちだった。

すべてのMRI装置の中心には巨大なドーナツ状の磁石があり、地球の磁場の約100,000倍の強さの磁場を作り出す。組織中の水に含まれる陽子をその磁場に沿って整列させ、特別なコイルが電波の短いパルスを発して陽子を刺激する。電流を切ったときの反応の違いをMRIセンサーが検出することで、異なる種類の組織を見分け、三次元画像を作り出す。

2011年までにGEは、少し調整すれば3テスラの磁場を作れる小型磁石を新たに開発していた。標準的な成人用装置と同じ強さだ。腕や脚を撮影するために設計されたため、赤ちゃんにも適した大きさだったが、単純な四肢ではなく脳を撮影できるよう改造する必要があった。磁場の焦点を合わせる新しい傾斜磁場コイルと、無線周波信号を強める表面コイルの追加は比較的簡単だった。MRIシステムの異なる部品をつなぎ合わせる必要はあったが、それ以上に予想外の問題が次々と持ち上がった。そもそも赤ちゃんをどうやってスキャナーまで運ぶかを、もっと慎重に考える必要があるとわかったのだ。

解決策の中には、実に素朴なものもあった。モニターのリード線や点滴につながるチューブなどを通すため、スキャン室のドアの脇に切り欠きを作っただけだ。線類を切り欠きに収めれば、赤ちゃんの接続を外さずにドアを閉められる。さらに工夫されたのは、特製のおくるみとスリングで、保育器から赤ちゃんを持ち上げ、スキャナーに入る小さな台へ移す。しかし看護師たちと試した際、赤ちゃんを固定するマジックテープを剥がす音で赤ちゃんが動揺する恐れがあると言われた。

GEのような企業から、このような機器の設計について意見を求められるのは、看護スタッフにとって珍しいことだった。ジュリー・バシーは、丈夫な素材を使うこと、使い捨てにするか、そうでなければ簡単に清掃できるようにすることを強く求めたのを覚えている。そうでなければ使われないからだ。現在のスリングには、使い捨ての内張りと丈夫な外側の層があり、スキャン中に赤ちゃんが動かないようしっかり包み、特別に静かなマジックテープ式ヘッドバンドで固定する。ワイヤーやチューブをきれいにまとめる新しい留め具も加わった。看護師たちは改良後の設計に大いに満足している。

技術面の課題も数多くあった。まず騒音だ。MRI検査を受ける人が99デシベルを超える音を経験することがないようにする必要があるが、装置の音は簡単にその値を超える。特に、よく動く敏感な赤ちゃんをできるだけ速く撮影しようとするとそうなる。そのため、騒音を許容範囲内に抑える耳当てとシリコン製耳栓が赤ちゃんには必要だ。

次は換気だった。赤ちゃんが入ったとき、スキャナーの円筒内に二酸化炭素がたまるかどうか、チームにはわからなかった。赤ちゃんの頭は、成人(あるいは赤ちゃん)を全身スキャナーに入れた場合よりも、磁石の内部空間を大きく占める。そこで、有毒なCO2がたまらないよう空気を送り込むことにした。ただし、空気を速く送りすぎると、赤ちゃんの体が冷えたり乾燥したりする恐れがある。大型装置で使われている換気部品を改造したが、実際に赤ちゃんを撮影して、どの程度うまく機能するかを確認する必要がある。

開発中の乳児用スキャナーを実際の新生児で試すことはできない。代わりに、柑橘類がとてもよい代用品になるとわかった。たとえばオレンジは、在胎26週の胎児の頭とほぼ同じ大きさで、新生児の脳のように水分を多く含んでいる。さらに、房や砂じょう、中心の柱状の部分といった内部構造があり、解像度の高さを確認できる。

GEの臨床応用担当グローバルマーケティングマネージャー、ジェシカ・ブゼックは、ベイ3の装置の円筒内にオレンジを置き、紙ナプキンを数枚使ってちょうどよい高さにした。スキャナーが細かく制御されたビープ音、うなり音、振動音を順に発し、ほどなくして、皮をむかずそのままのオレンジの断面が驚くほど精細にコンピューター画面に映し出された。このようなスキャンなら赤ちゃんの脳や目、さらには視神経まで調べられることがよくわかる。神経は通常、液体の周りにあるため、脳内の液体と構造のコントラストによって黒い線として際立つのだという。超音波では到底できない方法で、裂け目や断裂がないか簡単に調べられる。

「ほかに何か見たいものはありますか?」とブゼックが尋ねる。

「いいえ」と私は答えた。「オレンジにはとても感心しました」

「彼女は昼食に食べるつもりだったのに」と誰かが冗談を言う。

「そうですね」とブゼックが言う。「食べても大丈夫そうなくらい健康そうです!」

昼食後、最初の試作機を見るためにエンジニアリング棟のベイ7Bを訪れた。床には、シェフィールドに設置予定の部屋とまったく同じ形を黄色いテープで示してある。オレンジ色の破線テープは5ガウス磁場の境界だ。金属製品をすべて取り除かずに越えてはいけない線である。装置はすでに一定のうなり音を立て、ヘリウム圧縮機のシューという音から、磁石が冷えて最大磁力に達していることがわかる。

私はこれまで、英国と米国のいくつものNICUを訪れてきた。どこも薄暗い部屋に保育器が並び、赤ちゃんの泣き声、モニターのビープ音、機械のうなり、人工呼吸器の作動音が聞こえる。新生児集中治療を担当する医師たちは、乳児用MRI装置によって可能になるかもしれないことを、いろいろと話してくれた。

極早産児は、正期産の新生児を小さくしただけではない。生理機能が異なるため、NICUでの経過は非常に予測しにくい。母親の子宮内の環境を再現すればよいというわけでもない。胎児と必要なことが違い、体を温め、自力で呼吸し、胎児には不要なほかのことも行わなければならない。たとえば極早産児にとって最適な栄養が何かは、誰にも本当のところはわからない。そのため、赤ちゃんの頭の大きさを測るだけでなく、定期的な脳画像に基づいて栄養状態を評価できれば、大きな違いをもたらす可能性がある。

ほかにも、脳活動の全般的なモニタリング、鎮静や痛みの緩和から、私が聞いたこともない特定の病状への活用まで、さまざまな案がある。食道閉鎖症は、口から胃につながる食道の一部が欠損している状態だ。出血後水頭症は、頭蓋内出血の後に脳内の圧力が高まる状態を指す。壊死性腸炎では、感染によって腸壁に穴が開く。出生時に外傷を負った赤ちゃんは、脳損傷のリスクを下げるため、体を意図的に冷やすこともよくある。3日後に再加温するが、低温にしておく時間がもっと必要なのか、短くてよいのかを測る方法は、現在ない。

いずれのケースでも、医師たちはMRIが役立つと考えている――ただし、別の病院区画ではなく、判断が行われる病棟内にあればの話だ。NICUで治療とケアを改善できれば、その恩恵は計り知れない。赤ちゃんの多くは生き延びるため、どのケースでも人生全体がかかっている。

期待が高まっているとはいえ、MRIを増やせば常にケアが向上するとは限らない。ドミニク・ウィルキンソンは、オックスフォードのジョン・ラドクリフ病院の新生児科コンサルタントで、オックスフォード・ウエヒロ医療倫理センターの所長でもある。MRIがより利用しやすくなることを前向きに捉える理由をいくつも認める一方で、重要な懸念も生じると考えている。たとえば、検査が増えて情報が増えることで、その情報がNICUの不確実性を解消するどころか、かえって高めるリスクがある。

MRIスキャナーが作り出す画像には、人を引きつけるものがある。しかし、娘たちの写真と同じで、MRI画像は実物そのものではない。データ点の集まりをいったん分解し、処理して、脳のように見える形に組み立て直したものだ。生きている状態をほとんど誰も見ることのない臓器が、これほど生き生きと映し出されるのは驚異的だ。だが医師や親が判断を下す際、超音波やほかの検査と比べてMRIの結果を重視しすぎると、誤解を招く恐れがある。

「大きな穴や巨大な血栓、あるいは脳の一部が光って見える画像は、臨床医や親に強い印象を与えます」とウィルキンソンは私に言う。「画像が極めて悪い予後を示す場合には適切かもしれません。しかし、極早産児のMRIに変化が見られたら、集中治療を続けるのは妥当でないということになるのでしょうか」

もし2008年のあのイースターの日曜日にイーディスが脳MRIを受けていたら、もっと早く家に帰れたかもしれない。あるいは画像に何か異常が見つかり、彼女の直近の将来について、より難しい決断を迫られたかもしれない。こうした可能性は乳児用スキャナーの導入を見送る理由にはならないが、研究から臨床現場へ移行する際には慎重さが求められる。

何年にもわたる開発、遅延、挫折と解決を経て、2016年3月22日、シェフィールドの試作システムで初めて赤ちゃんのスキャンが行われた。そして今、2017年1月、私はジェソップ・ウィングのNICUに戻り、赤ちゃんのスキャンを自分の目で見る。

アリス=ローズ・ウェストブルックは11月初旬、在胎わずか24週で生まれた。これほど早く生まれた赤ちゃんは、状態が予断を許さない。しかし、新生児集中治療室(NICU)で約2か月半を過ごした後(まだ正期産まで数週間あり、体重も3ポンド未満だが)、近くの小児病院の病棟へ移れるほど容体が安定した。転棟する前に、両親のレイチェルとショーンは、試作MRI装置で娘を撮影することに同意した。

NICUのハイケアユニットで保育器に横たわる彼女は、特注のおくるみとスリングに包まれている。面ファスナーを留め、耳当てを装着する。スキャナーへ移動する前に、落ち着けるように、撮影中に少し眠くなるかもしれないように、まず授乳する。

細い経管チューブからミルクを飲み終えると、彼女は抱き上げられ、専用のトロリーにしっかりと固定されて部屋の外へ運ばれる。2人の看護師がトロリーを押し、廊下をゆっくり進む。NICUを出ると、MRI室は廊下を挟んですぐ向かいにある。

トロリーはスキャナーにぴったりと寄せられ、上部がアリス=ローズとともに装置のボア(筒状部分)へ滑り込む。かなり窮屈だが、彼女は十分に落ち着いているようだ。母親のレイチェルとNICUの看護師の1人が付き添い、看護師はおくるみの上から優しく彼女をなでる。撮影室は少し寒いため、室温を2度ほど上げる。やがて装置がけたたましい音を立て始め、1回22秒で撮影していく。操作画面にグレースケールの画像が現れ、アリス=ローズの小さな脳を見ている。

このような撮影を重ねることで、試作機の安全性、精度、臨床的な有用性を評価できる。結果が良好なら、GEのような企業が新製品の開発に乗り出すきっかけになるかもしれない。NICUで早産児や病気の新生児をケアし、治療する方法を一変させるスキャナーだ。

しかし、確かな証拠が出始めるまでは、プロジェクト・ファイアフライとベビーMRIにとって、まだ歩み始めたばかりだ。

「より良いのでしょうか。率直に言えば、分かりません」とポール・グリフィスは認める。「より多くのことを、より高い確実性で示せると思いますが、それが管理や転帰に実際の変化をもたらすかどうかは、完全には分かりません。だから研究なのです。分かっていたら、この問いを立てたりしません」

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