一、世界上人头移植手术成功及存活时间案例
以下是世界上一些人头移植相关手术案例及存活情况:
**动物人头移植手术案例**
**双头狗实验**:1956年,中国的赵士杰教授进行了“双头狗”手术,术后“双头狗”存活了一百多个小时。
**猴子换头实验**:1970年,有科学家进行了猴子换头手术,术后猴子存活了好几个小时。2016年,中国哈尔滨医科大学的任晓平教授主刀为猴子进行换头手术,手术持续18小时,花费7000万元医疗资金。术后猴子脑袋存活且有意识,但因脊髓中的神经未能对接,处于高位截瘫状态,出于伦理道德考量,20小时后对其实施安乐死。2017年5月,任晓平教授团队成功将小鼠头部移植到大鼠背部,前者的平均存活期为36个小时。
插播:人头移植
**人体人头移植手术案例**:2017年11月17日,意大利神经学家塞尔焦·卡纳韦罗宣布,世界第一例人类头部移植手术在一具遗体上成功实施,由他与中国哈尔滨医科大学的团队合作完成,手术持续约18小时,成功将一具尸体的头与另一具尸体的脊椎、血管及神经接驳。但目前尚未有真正意义上在活体人类身上进行的人头移植手术并获得长期存活的案例。
图为意大利神经外科专家塞尔吉奥·卡纳维洛
新闻链接:据英国媒体报道,一名意大利神经学家近日宣布,他将在两年内进行世界第一例完整的人体头部移植,将这一过去仅存于科幻小说和恐怖电影中的情节变为现实。
如果这一先锋性的移植手术成为现实,那么像史蒂芬·霍金这样的病人都有可能获得新生。
花费750万英镑
英国《每日邮报》2017年25日报道称,提出这一计划的是意大利都灵高级神经调节小组的神经外科专家塞尔吉奥·卡纳维洛。他认为,这一移植手术需要100名外科医生持续进行36个小时,花费750万英镑。手术对象是那些因脊损伤或患有严重肌萎缩疾病而瘫痪的病人,如已故的“超人”扮演者克里斯托弗·里夫和物理学家史蒂芬·霍金。
卡纳维洛医生表示,他将在今年夏天的一次高等级医学会议上宣布自己的头部移植计划———在2017年进行首例头部移植手术。
“(头部移植)最大的技术障碍无疑是重新连接供体和受体的脊髓。我认为,进行这类连接的技术目前已经存在。”卡纳维洛在论文中说。
此外,卡纳维洛拟好了一份备选患者名单,手术地点则倾向于英国伦敦。
一年内学会行走
批评者认为卡纳维洛医生的设想过于疯狂,是“纯粹的幻想”。但卡纳维洛反驳称,目前的医学技术足以支撑整台手术完成,而他需要做的就是把这些技术整合到一起。
按照刚出版的《新科学家》杂志报道,第一例手术的供体来自一名脑死亡的患者。手术的关键是同时切断供体和受体的颈部组织及脊椎,将他们的头部和身体干净利落地切离。
卡纳维洛在文章中解释称,必须利用锋利的手术刀切断骨髓,并与其他身体“机械相连”。他进一步解释道:“这种干净果断的切割是磺髓融合的关键,它使得近端切断的轴突能够与远端轴突融合在一起。”
下一步是迅速将患者的头部移植到供体的颈部,使用一种医学“胶水”将脊椎连接到一起。接下来则要将二者的肌肉和血管缝合起来,手术完成后患者还要昏迷长达4个星期以便让创口尽可能愈合。在这个过程中,医生还会用弱电流刺激颈椎内的神经,强化头部和身体的连接。
卡纳维洛说,一旦手术成功,患者将在理疗的帮助下在一年内学会行走,并学着适应自己的新躯体,包括感受面部,甚至用原来的声音说话。
与此同时,医生将使用强力的免疫抑制药物,抑制新的身体对头部的排斥反应。
伦理争议不断
但围绕头部移植尚存在伦理争议。
卡纳维洛医生称,当瘫痪患者别无他路时,头部移植也许是唯一“称得上道德”的选择。但反对者称,即便手术获得成功,那么获得康复的患者到底是谁?从生物学角度考虑,新的躯体所生下的后代来自供体还是受体?
此外,美国神经和矫形外科学院主席威廉·马修斯认为,对于头部移植这一复杂手术来说,两年时间过于仓促。
“我赞同脊柱融合的医学概念,头部移植需要多领域配合,但我不认同卡纳维洛医生的时间表,”马修斯说,“他(卡纳维洛)认为万事俱备,但在我看来还有很长的路要走。”
曾多次成功治疗脊损伤患者的美国加州医生哈里·戈德史密斯则对头部移植的设想持乐观态度。
“我不认为这永远不会发生。”他说。
■过程
关键步骤一小时内完成
卡纳维洛曾在学术期刊《神经外科的国际》上发表论文,详述移植手术的过程。
首先,用于移植的头部和身体将被冷却到12摄氏度至15摄氏度左右,以减缓细胞死亡的速度。然后,患者和捐赠者的颈部将被同时切断,大血管以人造血管连接。接着是切断颈椎。这一过程必须在一小时内完成,因为一小时是人类大脑在没有血液和氧气的稳定流动下能够存活的最长时间。
下一环节是将患者的头部与捐赠者的躯体相连接。而这一过程中,关键一环是将颈椎内紧凑的神经连接在一起。卡纳维洛计划用聚乙二醇(PEG)之类的塑料把供体和受体机械结合起来。他从理论上说明,干净利落地切割和紧密融合可以使人体能够自然地修复被切断的神经。
一旦头部重新连接后,受赠者的心脏就可以重新启动。
■历史
动物试验多以失败告终
研究人员以前进行过头部移植,最著名的是1970年用猕猴进行的一项试验。
1970年,美国神经外科医生罗伯特·怀特博士成功地将猕猴的头部移植到另一只猕猴的身上。2001年,美国的医生又进行了一项类似的手术,这些猴子能够嗅、睁开眼和品尝食物。但结果证明把一对中枢神经系统连接起来太难了。在用猕猴进行的试验中,许多器官顺利运转,但从颈部往下瘫痪,因为无法正确连接脊柱。最终,这些动物很快就瘫痪并在手术后数小时死亡。
美国凯斯—西部保留地大学和克利夫兰诊所的研究人员曾设法恢复了脊髓被切断的大鼠的重要控制功能。这项手术类似于1970年的手术:把体温降至尽可能低,诱使心脏停搏,然后尽可能重新连接。连接循环系统相对容易,但这项手术第一次恢复了神经系统的功能。连接脊髓的方法是,用大鼠胸腔的神经纤维制造一个类似支架的东西,然后用血纤蛋白固定。血纤蛋白是血液中的一种能诱发凝血的蛋白。研究人员利用少量化学物质加快这个过程以达到预期效果,用软骨素酶ABC防止瘢痕形成,用成纤维细胞促进神经生长。
6个月后,大鼠重新获得膀胱控制功能,但它们再也没有重获行走的能力。正如卡纳维洛指出的,这向前迈进了一大步。
二、人头移植手术的难度及技术关键在哪里
人头移植手术的难度及技术关键主要体现在以下几个方面:
1、神经连接方面
- **数量多且复杂**:人体头部的神经极其丰富且复杂,包含大量的感觉神经、运动神经等。例如,面部的表情肌就由多组神经支配,要精确地将这些神经一一对应连接,难度极大,稍有偏差就可能导致面部表情障碍等问题。
- **神经再生难题**:目前神经再生是医学界尚未完全攻克的难题。切断的神经即便通过手术连接,也很难实现像正常神经那样的功能恢复。神经细胞的生长和修复速度缓慢,且容易受到多种因素的干扰,如瘢痕组织的形成会阻碍神经纤维的生长,导致神经信号传导无法顺利进行。
- **功能恢复挑战**:即使神经在解剖学上实现了连接,要让大脑通过新连接的神经对身体进行精确控制,恢复如肢体运动、感觉感知等各种功能,也是巨大的挑战。因为神经信号的传导、神经递质的反应等都极其复杂,不同神经之间还存在着复杂的协调和整合机制。
2、血管连接方面
- **血管管径差异**:供体和受体的血管管径可能存在差异,这就需要医生在手术中运用高超的技术进行调整和缝合,以确保血管连接后血流能够顺畅通过,避免出现血流不畅、血栓形成或血管破裂等问题。
- **血管吻合技术**:需要在短时间内完成大量血管的吻合,包括颈动脉、椎动脉等重要血管。目前主要采用显微外科技术,在显微镜下使用特殊的器械和缝合线进行操作,要求医生具备精湛的技术和丰富的经验,以保证血管缝合处的密封性和通畅性,否则可能引发出血、感染等严重并发症。
- **血管阻断时间限制**:在连接血管的过程中,需要暂时阻断血流,而大脑对缺血缺氧极为敏感。一般来说,大脑在没有血液和氧气稳定流动的情况下,能够存活的时间非常有限,通常认为不超过一小时。这就要求手术团队必须在极短的时间内完成血管的切断、吻合等操作,对手术的速度和精准度提出了极高的要求。
3、免疫排斥方面
- **免疫反应机制复杂**:人体免疫系统会将移植的头部识别为外来异物,从而启动免疫排斥反应。免疫系统中的淋巴细胞等会攻击移植的组织和器官,导致炎症反应、组织损伤等。即使使用免疫抑制剂,也难以完全避免免疫排斥的发生,而且免疫抑制剂的使用会带来感染、肿瘤发生风险增加等一系列副作用。
- **长期免疫抑制管理**:术后患者需要长期服用免疫抑制剂来控制排斥反应,但免疫抑制剂的剂量调整是一个复杂的过程。剂量过大可能导致严重的副作用,影响患者的身体健康;剂量过小则可能无法有效抑制免疫排斥,导致移植失败。此外,长期使用免疫抑制剂还可能引发其他健康问题,如肝肾功能损害、心血管疾病等,需要对患者进行密切的监测和管理。
4、其他方面
- **脊髓连接与功能重建**:脊髓是连接大脑和身体的重要通道,负责传递神经信号。人头移植手术中,不仅要实现脊髓的物理连接,还要确保其能够恢复神经传导功能,使大脑能够通过脊髓对身体进行有效的控制,这涉及到脊髓神经纤维的再生、神经信号的准确传递等诸多难题。
- **器官与组织的整体协调**:头部与新的身体连接后,需要实现各个器官和组织之间的功能协调。例如,呼吸系统需要与新的肺部协同工作,消化系统需要与新的胃肠道等器官配合,内分泌系统也需要重新调整和适应,以维持身体的正常生理功能。
- **手术操作的精准度和团队协作**:人头移植手术需要多个学科的专业医生和医疗人员密切协作,包括神经外科医生、血管外科医生、麻醉医生、重症监护医生等。手术过程中,每个环节都必须精确无误,任何一个小的失误都可能导致手术失败。
三、列举一些世界上著名的器官移植专家
以下是一些世界上著名的器官移植专家:
1**裘法祖**:中国外科学家、医学教育家、中国科学院院士。中国器官移植外科的主要创始人和奠基人之一,被誉为“中国外科之父”。1958年在中国率先开展器官移植的动物实验研究,创建了中国最早的器官移植机构,创办了《中华器官移植杂志》,倡议成立了中华医学会器官移植学分会。
2**陈肇隆**:中国工程院院士、台湾高雄长庚纪念医院的教授。台湾及亚洲肝脏移植的开拓者,被尊称为亚洲肝移植之父。30多年来在肝脏移植领域创立多项亚洲及全球的肝脏移植纪录,对活体肝移植的技术与策略提出多项创新与改良。
3**皮埃尔-阿兰·克拉维恩(Pierre - Alain Clavien)**:瑞士苏黎世大学医学院教授,世界顶级肝胆外科和肝脏移植专家。其团队曾将人类肝脏在体外灌注保存三日后植入受者体内并使其获得良好生存,目前外科界通用以他的名字命名的“Clavien”并发症分级。
4**Carla C. Baan**:荷兰鹿特丹大学医院伊拉斯姆斯医学中心肾脏病学和移植实验室的教授和负责人,《Transplantation》杂志执行编辑,欧洲器官移植学会(ESOT)的前任主席(2011-2013)。致力于指导与临床器官移植中细胞因子、T细胞和B细胞以及免疫抑制药物作用相关的研究。
5**托马斯·斯塔兹尔(Thomas Starzl)**:美国器官移植专家,被誉为“现代器官移植之父”。他在器官移植领域做出了众多开创性贡献,完成了世界上首例成功的肝移植手术等,推动了器官移植技术的快速发展,为无数患者带来了生的希望。
6**约瑟夫·默里(Joseph Murray)**:美国外科医生,因在器官移植领域的杰出贡献,特别是完成了世界上第一例成功的肾移植手术,与他人共同获得1990年诺贝尔生理学或医学奖。他的工作为器官移植技术的发展奠定了重要基础,开启了器官移植的新时代。
四、世界目前医学科技综合攻克人头移植手术成功并长时间存活几率有多大
目前从全球医学科技水平来看,人头移植手术成功并实现长时间存活的几率极低,几乎可以忽略不计,主要原因如下:
1**神经连接与功能恢复问题难以突破**
- **神经连接技术局限**:人头移植中涉及大量神经的连接,如感觉神经、运动神经等,目前的技术难以做到精确对应连接。即使在显微镜下操作,要将数量众多且极其细微的神经纤维一一准确对接也几乎不可能,稍有偏差就会影响后续功能。
- **神经再生进展缓慢**:神经细胞的再生是医学难题,目前虽有一些研究进展,但距离实现大规模、高质量的神经再生还很遥远。切断的神经即便连接上,也很难恢复到正常的功能状态,神经信号传导会受到阻碍,导致大脑无法正常控制身体。
- **功能整合复杂无解**:即便神经在解剖学上完成连接,要让大脑通过新连接的神经对身体各部位实现精确控制,恢复各种复杂的感觉和运动功能,以目前的医学水平几乎无法做到。神经信号的传导、神经递质的作用以及不同神经之间的协调整合机制极为复杂,远超出当前医学的理解和掌控能力。
2**血管连接挑战巨大**
- **血管吻合技术瓶颈**:人头移植需要快速、精准地吻合颈动脉、椎动脉等重要血管,目前的显微外科技术虽然能进行血管缝合,但在如此复杂和高难度的手术中,要在短时间内保证大量血管吻合的密封性和通畅性,技术上仍存在很大挑战。
- **缺血时间限制无解**:大脑对缺血缺氧的耐受性极差,在血管连接过程中,必须尽量缩短大脑缺血时间。然而,目前的技术很难在大脑可耐受的时间内完成所有血管的切断、吻合等操作,稍有延迟就可能导致大脑不可逆的损伤。
3**免疫排斥反应难以控制**
- **免疫抑制难题**:人体免疫系统对移植器官的排斥反应非常强烈,即使使用免疫抑制剂,也难以完全避免。而且免疫抑制剂的使用剂量很难精准把握,剂量过大可能引发感染、肿瘤等严重副作用,剂量过小又无法有效抑制免疫排斥,导致移植失败。
- **长期管理风险高**:术后患者需要长期服用免疫抑制剂,这会给身体各器官带来巨大负担,引发肝肾功能损害、心血管疾病等多种并发症,对患者的长期生存和生活质量构成严重威胁。
4**其他复杂问题难以解决**
- **脊髓连接与功能重建**:脊髓是大脑与身体间神经信号传递的关键通道,目前尚无有效方法实现脊髓的完美连接和功能重建,无法保证大脑能通过脊髓对身体进行正常控制。
- **器官与组织协调困难**:头部与新的身体连接后,呼吸系统、消化系统、内分泌系统等各个器官和组织需要重新协调配合,以维持身体的正常生理功能,但目前医学对如何实现这种跨器官、跨系统的整体协调还缺乏有效的手段和方法。
- **伦理道德和心理问题**:人头移植引发的伦理道德争议巨大,如身份认定、社会关系等问题。同时,患者术后可能面临严重的心理问题,这些因素也会对手术的可行性和患者的长期生存产生负面影响。