米国メリーランド州でドローンが移植用腎臓の空輸に成功

2019.05.05

  米メリーランド州で、ドローンによって腎臓が空輸され、移植手術が成功した。ドローンによる移植腎臓の空輸は初めてだ。(田中 亘)

メリーランド大学の航空工学の専門家との共同作業で実現

 空輸された腎臓での移植手術を実施したのは、メリーランド大学メディカルセンター(メリーランド州カレッジパーク)。約5キロ離れたメリーランド州ボルチモアにある病院がドナー腎臓を摘出した。腎臓は患者が待つメディカルセンターまでドローンで空輸された。

 米国では、臓器を民間航空機やチャーター便で運んでいる。臓器移植は通常、臓器を冷やしてから血液供給を回復させるが、その寒冷虚血時間(CIT)には制限がある。2019年1月の時点で、約114,000人の個人が全国移植待機者リストに載っており、毎日約80人が臓器移植を受けている。臓器のような極めて繊細な取り扱いが必要な医療物資の配達では、移動時間の短縮や移動中の振動の削減が、より良い結果を得るための課題となっている。

 世界初のドローンによる臓器の空輸では、まずメリーランド州ボルチモアの外科医にドナーの腎臓を提供された。臓器の空輸に関しては、ボルチモアのメリーランド大学医学部(UMSOM)の移植医と研究者の共同作業で行われた。

 メリーランド大学(UMD)の航空・工学の専門家と、メリーランドの生活遺産財団(LLF)の共同研究者たちは、実際の臓器の空輸に先立ち、セントメリーズ郡のメリーランド大学UASテストサイトと医療施設間でテストを行ってきた。

 実際の臓器空輸では、無人航空機システム(UAS)の飛行操作に無人の交通管理アプリケーションとして、AiRXOSの「Air Mobility Platform 」を採用した。Air Mobility Platformは、安全なドローンの運用を保証するために、FAAに準拠したゲートクラウド環境内でそのデータを調整および統合しながら、無人トラフィックデータの量、密度ほか、必要なデータを管理した。

 今回の実験ではドローンによる臓器移植のために、移植可能な人間の臓器を維持し監視する高度な機器を特別に設計している。また、飛行コンポーネントに故障が発生した場合でも、一貫して信頼性の高いパフォーマンスを確保するために、8つのローターと複数のパワートレインを備えたドローンが設計された。通信では、メッシュネットワーク無線を使用して飛行を制御し、ドローンの状態を監視して地上の乗務員に複数の場所で通信を提供した。

 そして、ドローンと臓器輸送規格の両方のベストプラクティスを組み合わせた航空機オペレーティングシステムを開発している。

 フライトは具体的には以下のように行われた

 4月19日(金曜日)の午前12:30頃、人間のドナーの腎臓はUMMCドローンに搭載された。午前1時に、セントメリーズ郡のメリーランド大学UASテストサイトから離陸した。ドローンは、約10分間をかけて約2.6マイル(約4.3 km)の距離を飛行した。到着した人の腎臓は、メリーランド大学メディカルセンター(UMMC)に届けられ、午前5時に移植手術に使用された。

移植手術において先駆的な進歩を遂げ

 ドローンによる臓器空輸の成功は、従来の輸送方法より速く安全であることと、より広く利用できる可能性とを示した。ボルチモアのメリーランド大学医学部(UMSOM)の移植医および研究者と、メリーランド州の生活遺産財団の協力者は今回の実験の成功を高く評価している。なお、ドローンで空輸された臓器は、移植手術を受けるまで、8年間にわたり透析に通っていた44歳のボルチモア在住の腎臓患者に移植された。

 メリーランド州の教員および研究者は、この試験的な臓器輸送が、臓器移植を必要とするより多くの人々の役に立ち、ドナーから提供された臓器の利用を拡大するドローン空輸の道を切り開いたと信じている。

 UMSOMの外科助教授でプロジェクトリーダーおよびUMMCで移植を行った外科医の1人であるJoseph Scalea医学博士は、「調達のスペシャリスト、パイロット、看護師、そして最終的には患者さんにより、私たちは移植術において先駆的な進歩を遂げることができました」と述べている。

 A. James Clark School of Engineeringの一員でUMDのUASテストサイトのディレクター、Matthew Scassero氏は、「我々は、FAAの規制の範囲で飛行させる必要があり、都市部の人口密集地域で臓器を輸送し、カメラ、臓器追跡、通信安全システムを追加できる新しいシステムを作る必要がありました。臓器の空輸を待っている人がいるという現実は、非常に大きなプレッシャーでしたが、この重要なミッションの一部を担えて光栄です」と語る。

 メリーランド州ボルチモア大学医学部副学長のE. Albert Reece医学博士は、「イノベーションは、研究が急速に医学を変革する可能性がある発見のペースと範囲を加速することに重点を置いています。同時に、コラボレーションは、研究の実施と最高品質の患者ケアの提供の両方において、発見に基づく医療を提供することにおける当社の成功の鍵です」と話している。

 UAS臓器空輸システムの設計は以下のようになる。

 臓器を運び、その状態をリアルタイムで監視するように設計されたUASを作成するために、いくつかの医療技術会社と提携し、長距離飛行用の人体臓器監視および品質保証装置(HOMAL;特許申請中)を設計および開発。輸送中の温度、気圧、高度、振動、および位置(GPS経由)を測定および維持し、移植担当者のスマートフォンに情報を送信。ドローンとオペレーティングシステムはUMD UASテストサイトのエンジニアによって設計され、人間の移植のためにドナー臓器を運ぶという厳格な医学的、技術的、そして規制上の要求に応えた。 また、安全装置として、バックアップのプロペラとモーター、二重電池、バックアップ配電盤、パラシュート回収システムが含まれていた。

メリーランド大学医学部について

 メリーランド大学医学部(UMSOM)は、1807年にアメリカ合衆国で最初の公立医学校として設立された。今日では、43の学部、センター、研究所、プログラム、および3,000人を超える医師、科学者、そして関連する医療専門家を含む、世界で最も急成長している一流の生物医学研究機関の1つ。国立医学アカデミーおよび国立科学アカデミー、ならびに医学研究におけるアルバートE.ラスカー賞の優れた受賞者がいる。10億ドル以上の運営予算があり、UMSOMはメリーランド大学メディカルセンターおよびメディカルシステムと密接に協力して、毎年120万人を超える患者に研究集約的、学術的、および臨床ベースのケアを提供している。研究生産性において公立医学学校の中で第8位にランクされているUMSOMの教員は、600の有効な特許と24の新興企業で、先進医学の革新者。学校は、世界36カ国に研究および治療施設を備え、地域的、全国的、そして世界的に活動している。

メリーランド大学メディカルセンターについて

 メリーランド大学メディカルセンター(UMMC)は、ボルチモアの2つの病院から構成されている。800床の教育病院に、メリーランド医療システム大学(UMMS)の14病院の主力機関と、200床のコミュニティ教育病院UMMCミッドタウンキャンパスで構成される。UMMCは、トラウマ、癌治療、神経科学、心臓治療、糖尿病と内分泌学、女性と子供の健康のための全国および地域の紹介センターで、米国内最大の固形臓器移植プログラムの1つを持っている。フラッグシップ病院のスタッフのすべての医師は、メリーランド大学医学部の教員医師。UMMCミッドタウンキャンパスでは、教員の医師が地域の医師と協力して患者に最高品質のケアを提供している。
www.umm.edu

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