Safe Placement of a Micro-Electromechanical Systems (MEMS), Levonorgestrel Releasing Contraceptive: Cadaver and Porcine Studies

世界中の何百万人もの人々にとって、予期せぬ妊娠を防ぐことは日常的な計画の問題であり、多くの場合、毎日薬を飲むことを覚え続けたり、通院のためにクリニックを訪れたりする必要がある方法に依存しています。長期持続型の可逆的避妊法は、異なる道を提供します。それは、毎日の努力を必要とせず、数年間にわたって皮膚の下に配置される小さなデバイスです。これらのインプラントは非常に効果的ですが、特定の制限があります。それは、一度妊娠したい、あるいは使用を中止したいと決めた場合、デバイスを外科的に取り除かなければならないということです。この二次的な処置の必要性が、一部の人々にとって障壁となることがあります。現在、研究者たちはこのダイナミクスを変えうる新しい種類のインプラントを開発しています。取り出す必要のある固体のロッドの代わりに、この新しいデバイスは、手術を必要とすることなく、ホルモンの放出を一時停止したり、後で再開したりすることができる、微小なワイヤレス・マシンなのです。しかし、このようなデバイスがヒトでの試験に進む前に、科学者たちは、それが人体内に安全に配置できること、つまり、近くの神経や血管を傷つけることなく適切な場所に収まることを証明しなければなりません。

この問いに答えるため、研究チームは、ヒトの遺体と生きた豚を用いた一連の入念な研究を実施しました。彼らの目的は、この新しいデバイスを上腕に挿入する最も安全な場所を特定し、生きた組織が時間の経過とともにどのように反応するかを確認することでした。デバイス自体はマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（MEMS）であり、最長10年間レボノルゲストレルと呼ばれるホルモンを放出するように設計された微小な機械です。ワイヤレスであるため、デバイスを取り外す代わりに、妊娠のために薬物放出を一時停止し、その後、ユーザーが継続的な避妊を希望した際に再開することが可能です。しかし、このデバイスは現在使用されているインプラントとはサイズや形状が異なるため、チームは正確にどこに配置すべきかを検証する必要がありました。彼らは、デバイスの一般的な挿入部位である上腕の内側に焦点を当てましたが、そのエリアを走る複雑な神経や血管のネットワークを避けるために、精密な測定値を定義する必要がありました。

研究の第一段階では、33歳から81歳までの9人のドナーから提供された12本のヒトの腕の解剖が行われました。チームには一般外科および血管解剖を専門とする外科医が含まれており、身体の内部構造の検査が徹底的かつ専門的なものとなるようにしました。彼らは腕の特定のランドマークを探しました。それは、肘の内側にある骨の隆起と、腕の筋肉が合流する溝です。これらの点からの距離を測定することで、デバイスが皮膚の下に安全に収まりつつ、上腕動脈、正中神経、および基底静脈といった重要な構造から遠く離れた「スイートスポット」を見つけ出そうとしました。研究者たちは、幅広い人々に対して安全基準が機能することを保証するため、体脂肪が多い体型から少ない体型まで、異なる体型のドナーの腕を用いてこの場所をテストしました。

解剖の結果、腕の特定のゾーンが確かに安全であることが判明しました。チームは、理想的な場所は肘の骨から8〜10センチメートル上に位置し、前方の溝から腕の後方へ4〜6センチメートル離れた場所であることを突き止めました。この領域では、デバイスは皮膚のすぐ下の脂肪層の中に快適に収まります。外科医たちは、体脂肪が非常に少ないドナーにおいても、主要な血管や神経は十分に深い位置にあり、指定されたターゲットゾーンにデバイスを配置すればこれらに触れることはないと判断しました。また、デバイスを挿入するために必要な切開の正確なサイズも測定し、約2センチメートルの幅の開口部と、約4ミリメートルの深さのポケットがあれば十分であることを明らかにしました。これらの測定値は、医師が患者の安全を守るためにどのように挿入を行うべきかという、明確な指示書となりました。

デバイスが時間の経過とともにどのように体に反応するかをテストするために、チームは第二段階として、生きた豚を用いた研究に移りました。豚を選んだ理由は、その皮膚と治癒プロセスがヒトに十分に似ており、臨床現場で起こりうることを現実的に予測できるためです。研究者たちは、機能しないバージョンのデバイス24個を4頭の豚の背中に挿入しました。各動物には6個ずつデバイスを配置しました。これらの模擬デバイスは、最終製品と同じ材料であるチタンとシリコンで作られており、それによって身体の反応が正確になるようにしています。豚たちは、傷がどのように治癒するか、およびデバイスが移動するかどうかを観察するために、数ヶ月間モニタリングされました。

豚を用いた研究の結果は、心強いものでした。デバイスの挿入は迅速に行われ、全工程の平均時間は6分から11分であり、出血はほとんどありませんでした。2ヶ月から4ヶ月の間に、切開部は完全に治癒し、デバイスは配置された場所から正確に留まっていました。移動したり位置がずれたりしたものは一つもありませんでした。研究者が研究の終了時にデバイスを取り出したところ、組織が各デバイスの周囲に薄く健康的なカプセルを形成していることが確認されました。これは、体内の異物に対する正常かつ予想される反応です。炎症やデバイスの材料への付着の兆候も見られず、身体が材料を良好に受け入れていることが示唆されました。

これらの知見は、指定された測定値に従う限り、新しいワイヤレス避妊デバイスが主要な神経や血管を傷つけるリスクなく上腕に安全に配置できることを裏付けています。また、本研究は、デバイスに使用されている材料が生存組織に対して有害な反応を引き起こさないこと、および身体がデバイスの周囲で清潔に治癒することを実証しています。この研究は、まだこのデバイスがヒトの避妊において有効に機能することを証明するものではありませんが、必要な安全性の基礎を確立しました。チームは現在、挿入に必要な正確な場所と技術を定義しており、外科的な除去なしに機能を停止・再開するという独自の能力を提供しながら、デバイスが効果的に妊娠を防げるかどうかを検証する将来の研究への道を開いています。