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『生命倫理』vol.4 no.2 １９９４年１０月 ６１−６５頁
脳の人工臓器化と脳蘇生術の発展に伴う脳死概念の変容
Transformation of Brain Death Criteria arising from the
Replacemant of Human
Brain with Artificial Organs and the Future Development
of Brain Resuscitation Technology.
森岡正博
妥当な脳死判定基準をどのように決めればよいかについての生命倫理の議論は、ある前提に基づいて行なわれてきた。それは、脳幹に深刻な障害のある人間の、上位脳の機能を蘇生させたり維持しておくような決定的な医療技術は、存在しないという前提である。しかし将来は、「人工頭蓋」「人工血液ポンプ」「脳血管の人工血管化」などの人工臓器技術を、脳外科手術に導入することができるようになるだろう。これらのテクニックを使うことで、脳の一部は死んでいるのに、上位脳の一部は生き続けている状態を作り出せるかもしれない。このようなケースでは、現行の脳死判定基準は再考を余儀なくされるはずである。
脳死(brain death) 人工臓器(artificial
organs) 脳蘇生(resuscitation of brain)
１ 人工臓器の時代と脳蘇生術
現在の脳死判定基準に関する議論は、頭部外傷や頭蓋内出血などによって脳機能が急激に低下してゆき、全脳細胞壊死にいたるプロセスの、どの時点をもって「脳死」と判定すればよいかという議論である。
しかし、これらの議論は、現在の脳蘇生術の技術レベルを前提として行なわれているため、２１世紀のハイテク医療を想定したときに妥当性を欠くものになっていると言わざるをえない。
２１世紀以降の医療では、マイクロサージェリーなどの外科技術がさらに進み、人工臓器代替治療が医療の主流の一角を占め、脳科学の進歩により脳機能の解明が飛躍的に進むと予想される。それらの先端医療技術を背景として、脳蘇生術も新展開を見せ、その結果、新たな脳障害病態が人工的に維持されるようになり、現行の脳死概念あるいは判定基準が無効になるものと思われる。
本論文では、将来予想される脳蘇生術の進歩と、特に脳を対象とした人工臓器代替治療によって、「脳死」をめぐる状況がどのように変貌せざるを得ないかを、一種の思考実験によって明らかにしてゆきたい。以下の思考実験は、基本的には現行の医療技術および現在実験段階の技術からのエクストラポレーションによってなされる。
２ 人工脳幹の可能性
脳幹部での腫瘍・内出血などにより、脳幹の機能が著しく低下した場合、その機能を補ったり代替したりする「人工脳幹」が開発される可能性がある。ただし、脳幹自体は神経細胞なので、人工神経系を製造する技術が確立されている必要がある。しかし、人工神経系は人工臓器の中でももっとも難しいもののひとつとされている。人工シナプスの原理が、マイクロマシンを用いたハイブリッド型人工臓器として構想されているが、その実現には目途がたっていない（壁井ほか、1992）。
脳幹は、「網様体」「脳神経核」「上位脳と末梢をつなぐ神経伝導路」などによって構成されており、上部より中脳、橋、延髄に三区分される。自発呼吸のリズムを発生させる呼吸中枢は、延髄内にある。
大脳の人工神経による代替や、脳幹の神経伝導路の代替は遠い将来まで不可能であろうが、延髄の自発呼吸のリズムを発生させる機能や血圧調節機能を、人工臓器によって代替させることは比較的難易度が低いと思われる。
すなわち、ちょうど心臓手術のときに「補助人工心臓」を用いて心臓機能を代替しておいてから心臓の手術を行なうのと同じように、脳幹部の腫瘍や出血を手術する際に、「補助人工脳幹」を用いて呼吸・血圧機能を維持した上で、脳幹の治療を行なうことが将来は可能となるであろう。補助人工脳幹は、脳幹部の機能の一部を代替する人工臓器である。
脳幹の手術後、脳幹部が弱っている患者に対して、ナノテクノロジーによって超小型化された埋め込み型補助人工脳幹を接続することもできるであろう。
補助人工脳幹によって、補助人工脳幹付きで生きている人間が出現することになる。また、大脳などが破壊されたが、小脳・視床下部などが生き残っており、かつ補助人工脳幹によって呼吸や血圧調節などの機能が維持されているような植物状態の人間が出現する。
これらの人間の病状が悪化して、全脳細胞が壊死したときには、人工呼吸器は付けられていないにもかかわらず、「脳死状態」と同じ病態の人体が出現することになる。人工脳幹のスイッチを切ることで、その人体は全身死にいたる。
このように、脳神経系の人工臓器化は、脳幹部のペースメーカー的機能やホメオスタシス的機能から徐々に代替されてゆき、しだいに上部脳へと拡大してゆくと思われる。呼吸・血圧などをつかさどる生命中枢と言われる脳幹部の機能がもっとも早く人工臓器化されるという予想が正しければ、脳幹死をもって脳死と考えるパリス（1984）らの説は疑わしくなる。
３ 人工臓器による強制的脳血流維持治療の可能性
次に、脳神経系それ自体の代替ではなく、脳神経系を保護し維持している循環器系の積極的治療と、人工臓器による代替治療によって何がもたらされるかを考えてみたい。
ここで、脳死発生の主な機序を復習しておく。頭部外傷や頭蓋内出血によって脳への血液循環障害が起こり、脳内は酸素不足に陥る。それを打開するために脳の毛細血管壁が開いて酸素透過性を高めようとする。その結果、毛細血管の血液・脳関門のtight
junctionが崩壊して蛋白が脳内に放出されるようになる。その結果、脳細胞の浸透圧が高まり、脳細胞内に水分が流入し、脳細胞は大きく膨れあがる（脳浮種）。頭蓋容積は一定であるから、頭蓋内圧は亢進する。また、頭蓋内の腫瘍や血腫はそれ自体で容積をとるため、それらの拡大はただちに頭蓋内圧を亢進させる。
頭蓋内圧の亢進と浮種・血腫などの拡大によって、大脳が本来の位置を越えて下方に向けてはみだして（脳ヘルニア）、脳幹部を圧迫し、脳幹部を上方から順番に機能停止に陥れたり、あるいは脳幹部の出血を誘引する。こうやって脳幹部の機能が停止し、次いで残りの部分の脳機能が次々に停止し、「脳死」状態に至る。
また同時に、頭蓋内圧が亢進すると、心臓から脳内に送られてくる血液の圧力と釣り合ってしまい、新鮮な血液が脳内に送り込まれなくなる。すると、脳への酸素供給が断たれ、脳細胞は代謝レベルを落とし、やがて壊死にいたる。
以上が、脳死にいたる大まかな機序である。脳死に至る厳密な医学的機序はいまだ判明していないし、ここに紹介した以外のルートもある。
脳血管障害や脳腫瘍に起因する脳障害が起きたときの現在の脳蘇生術は、頭蓋内圧亢進の原因の除去と、頭蓋内圧亢進の緩和を中心に行なわれる。頭蓋内圧亢進の原因の除去とは、たとえば内出血の場合の動脈縫合手術、腫瘍や血腫の除去手術、脱水剤の投与による脳浮種の縮小などである。頭蓋内圧緩和のためには、頭蓋に穴を開ける外減圧術、髄液を頭蓋外に排除する髄液ドレナージなどがある。また、脳浮種対策や血液脳関門の修復のために副腎皮質ホルモンを投与することもある（太田ほか、1990）。
要するに、脳血管障害や脳腫瘍などに起因する脳障害の場合、出血を止め、腫瘍や血腫を除去し、頭蓋内圧を一定に保ち、ヘルニアが起こらないようにしながら、脳細胞に対する血液循環と酸素供給を確保し、さまざまな薬剤を用いて脳の自己治癒を促進するというのが、現在の脳蘇生術の基本である。これらの治療を尽くしても、脳幹機能が低下して脳細胞が全滅したときに「脳死」が訪れるのである。
しかし、脳蘇生術が将来さらに進歩したときには、この脳死発生の機序は大きく書き換えられる可能性が強い。
以上から分かるように、脳死状態への直接の引き金になるのは、「頭蓋内圧亢進」とそれに伴う「脳血流停止」である。では、この二つを解決するために人工臓器技術を駆使すればどうなるだろうか。
まず第一に、頭蓋内圧を常に一定に保っておくことのできる「人工頭蓋」を開発する。この人工頭蓋はきわめて可塑性に富み、頭蓋内圧が高くなると自動的に膨らんでそれを吸収する。また、人工膜の役割も果たし、髄液ドレナージの機能も果たせる。手術を行なうときにも、簡単に穴が開けられる。患者の頭蓋骨と硬膜を取り除いて、このような特性をもった人工頭蓋を取り付けることで、頭蓋内圧亢進へのより良い対応ができるようになる。血腫・脳膨張などによる脳ヘルニアを予防したり、改善することも期待できる。
第二に、「自動制御人工血液ポンプ」を開発して、脳に血液を送り込む動脈である内頚動脈・椎骨動脈、および脳静脈に接続する。そして、頭蓋内圧の高低にかかわらず脳内に必要量の新鮮な血液をスムーズに送り込むようにする。このポンプは、脳内・血管内の状況（酸素分圧・炭酸ガス分圧など）を把握するための敏感なセンサーと、血液流量などを演算するマイクロチップを搭載している。マイクロマシン化した超小型ポンプを、脳深部の前大脳動脈・中大脳動脈・後大脳動脈・脳底動脈などに追加して分散配備すると、さらに効果的である。これら人工血液ポンプ群は、人工頭蓋と一体となって自動システム化され、お互いに情報のやり取りを行なう。そして、血管の自己収縮・拡張機能をも考慮に入れながら、常に脳内にスムーズに血液が流れ込み、還流してくるような精妙なコントロールを行なう。このシステムが稼働すれば、脳血管が破綻しない限り脳血流は維持され、脳細胞の虚血は最大限に回避される。従って、脳血流停止による脳細胞の壊死を、ぎりぎりまで回避する技術となるはずである。
第三に「脳血管の人工血管化」を進める。まず、脳血管障害に起因する脳障害では、脳血管そのものに問題がある。また、頭蓋内圧亢進の過程で、毛細血管の血液・脳関門は破壊されるので、それを修復することが必要である。さらに、人工血液ポンプによる治療に脳血管が耐えるように、血管壁を補強しなければならない。
これらの問題を解決するために、脳血管を修復し補強する技術を開発する。その基本は、脳血管の人工血管による代替である。
大脳動脈の破裂による深刻な出血が起きている場合は、手術によってその部意の血管を人工血管に置き換える。（人工血管はすでにＥＣ−ＩＣバイパス手術などで使用されている。）人工血管は、血栓が起きにくいようにするため、内壁に血管内皮細胞を付着させたハイブリッド型人工血管が使用されることになるだろう（岩田、1992）。
破壊された血液・脳関門のtight junctionの修復は、専用のマイクロマシンを血液中に放出して行なう。脳毛細血管に到着したマイクロマシンは、拡大した血管内皮細胞の関門に付着し、自動的に穴を小さくしてtight
junctionを再生させる。
人工血液ポンプでの治療を行なうために、脳血管の補強が必要な場合には、マイクロマシンによる血管内壁・外壁のコーティングなどを行ない、既存血管の人工血管化を進め、高血圧にも耐えるようにする。血管内に沈着物が付着していたり、血栓がある場合はマイクロマシンがそれを取り除く。
以上のような人工臓器技術が開発され導入されれば、脳蘇生術のレベルは飛躍的に上昇するはずである。そして、脳障害によって頭蓋内圧が亢進し、脳血流が低下しはじめたとしても、これらの技術に基づいた強制的脳血流維持治療と脳浮種・脳ヘルニア対策などによって、脳細胞が助かる確率が上昇すると考えられる。
４ 脳の人工臓器化と脳死概念
以上、人工脳幹の可能性と、強制的脳血流維持治療の可能性を考えてきた。後者は特に大きな生命倫理上の問題をはらんでいる。
強制的脳血流維持治療の結果として、今までは考えられなかったようなさまざまな病態の人間が出現することになる。たとえば、それらの人工臓器すべての助けを借りることではじめて生を維持できる人間などである。そのなかでも、最も問題をはらむと思われる病態について考えてみたい。
たとえば、頭蓋内出血などにより頭蓋内圧が亢進し、脳ヘルニアが起きて脳幹部を圧迫し、脳幹出血を引き起こして呼吸機能や反射機能が低下した患者が病院に運び込まれる。医師は、ただちに頭蓋内圧減圧の処置を行ない、上記の人工臓器を用いた強制的脳血流維持治療を積極的に行なう。
その結果、たとえば、脳幹部の出血によって脳幹は壊死を起こしたが、上記の治療のおかげで脳ヘルニアは改善され、出血は停止し、脳血流は順調に流れはじめたとする。脳波は確認されないが、ＰＥＴによる脳細胞の代謝測定では、大脳や他の脳の一部はまだ代謝を行なっていることが確認される。これは、生き残った脳細胞が、まだ何かの活動を行なっていることを意味している。脳波計に検出されないレベルの内的意識活動を行なっている可能性も残る。そして、このような状態が、長期間維持される可能性もある。
このような病態の人間は、いったい何と呼べばよいのか。
この人間は、(１)脳幹は死んでおり脳幹機能はない、(２)したがって見かけ上は深昏睡である、(３)しかし脳血流は保たれており、(４)大脳などの全部あるいは一部が代謝活動をしている、(４)そして人工呼吸器などによって身体は暖かい、という人間である。大脳などに内的意識があるかも知れないという立場にたてば、この人間は、感覚系・運動系神経を完全遮断され、全身麻痺に陥り、人工呼吸器や人工臓器などのおかげでかろうじて生き続けている最重度の身体障害者ということになる。
ところで、日本の公式の脳死判定基準である竹内基準は、脳死の要件として、(１)深昏睡(２)自発呼吸の消失(３)瞳孔固定(４)脳幹反射の消失(５)平坦脳波(６)６時間経過しても以上に変化なし、をあげているが、上に想定した患者の場合、このすべての要件を満たしているので、竹内基準によればこの患者は「脳死」であることになる（竹内、1985、1991）。竹内基準は、脳幹機能の停止後、大脳などの代謝活動が長期間維持されることはあり得ないという前提に立っているので、こういう矛盾が出てくるのである。竹内基準は、将来は確実に見直さなければならなくなると思われる。
名古屋大学医学部脳死判定基準では、基本的には竹内基準を踏襲しながらも、「人工心肺使用中の症例」を判定の除外例としている（勝又、1992）。強制的脳血流維持治療中の患者は、脳死判定の除外例とする形で、竹内基準が運用されてゆくことが予想される。
このようにして維持されている患者の脳細胞が、ガン化したり、感染したり、変質したりして全部壊死したとしよう。しかし、このときでもまだ、人工臓器のおかげで脳血流は順調に流れていることになる。すなわち、脳細胞は全滅しているにもかかわらず、脳血流だけはあるような状態が生まれるのである。
「脳死」を脳細胞の器質死とし、脳血流停止を脳死判定の検査項目に加える判定基準（案）がある（たとえば立花（1986）の主張）。しかしこれでは、強制的脳血流維持治療下で全脳細胞壊死に陥った患者を「脳死状態」と判定することができない。したがって、厳密に言えば「脳血流停止」を脳死判定の必須項目にしてはならない。
このように考えてくると、結局「脳死状態」とは、人工臓器化されていない残余脳細胞の、代謝活動をも含めた機能停止あるいは壊死として定義するしかない。そしてその判定は、究極的にはＰＥＴなどによる脳細胞の代謝活動の停止の確認に頼るしかないのである。ＰＥＴは、脳内の酸素消費量・グルコース消費量などを検出することができ、グルコース代謝とアミノ酸代謝の存在・不在を確認できる（遠藤ほか、1988）。脳死概念と判定基準は、脳蘇生術の進歩と脳の人工臓器化によって、このように変容せざるを得ないのである。
５ 脳蘇生の生命倫理
前節の患者はさらにやっかいな問題を投げかける。まず、患者の循環機能を維持している首から下の身体の働きが低下してきたときは、その身体を捨て、脳への人工血液ポンプのチューブを人工心肺装置につなぎかえることができる。（今泉ら(1993)は、人工心肺によって脳蘇生したが心臓死になってしまったというケースを想定している。）人工心肺は血液に酸素を送り込んでポンプに戻すだけであるが、それに血液浄化の腎臓機能（透析）を追加した血液循環浄化装置がいずれ開発されるであろう。現在これにもっとも近いのは実験段階の人工子宮である（桑原、1992）。これに肝機能などをも追加した完全人工循環浄化系も開発されるであろう。
また、専門家の予測では、2015年までには人工視覚と人工聴覚が実現すると考えられている（渥美、1992）。とすれば、感覚系が遮断されたこの患者の大脳に、人工視覚と人工聴覚とを（脳幹を介さずに）直接に接続することができるようになるはずである。このとき、この患者は、目が見えて音が聞こえるが、自分の意思表示はなにもできないという最重度の「閉じ込め症侯群」のような病態になる。
現在でも、脳蘇生に励んだがために、その結果として植物状態の人間が生まれてしまうというケースがある。脳蘇生術が進歩すれば、このような事態が、さらに複雑な形で大がかりに起きてくることになる。しかし、このことは、先端テクノロジーを駆使した脳蘇生の努力をしなくてもよいということを導きはしない。
脳蘇生をどこまで積極的に行なうべきか、言い換えれば人間をどのように死なせればよいかという生命倫理の難問中の難問が、人工臓器化にともなう将来の脳蘇生の現場に、重苦しくのしかかってくるのである。
参考文献
1)渥美和彦「人工臓器の医療に占める位置」阿岸鉄三編『人工臓器1992』（中山書店、1992）：13-23.
2)遠藤真広・飯沼武「ポジトロンＣＴ」『医科学大事典／診断・検査法の進歩1989』（講談社、1988）
3)今泉均・金子正光「体外循環（人工心肺）による心肺脳蘇生」新井達潤編『脳蘇生』
（真興交易、1993）：143-171.
4)岩田博夫「バイオ人工臓器」阿岸編:243-250.
5)壁井信之・土屋喜一「新しいタイプの人工臓器」阿岸編：273-277.
6)勝又義直「脳死者からの臓器移植に際しての倫理的指針」『日本医事新報』3558(1992):95-98.
7)桑原慶紀「実験周産期医学−胎児子宮外保育の可能性」『日本産科婦人科学会雑誌』
4/8(1992):982-986.
8)森岡正博『脳死の人』（福武文庫、1991）
9)太田富雄・梶川博『脳神経外科要説』（金芳堂、1990）
10)Ｃ・パリス『人間の死と脳幹死』（医学書院、1984）
11)立花隆『脳死』（中央公論社、1986）
12)竹内一夫「脳死の判定指針および判定基準」『日本医師会雑誌』94/11(1985):1949-1972.
13)竹内一夫「各国における脳死判定の現状」『日本医事新報』3516(1991):7-12.