世界上首次移植人类头颅的尝试，今年6月将在美国举行的神经和整形外科学会（AANOS）年会上拉开序幕。这次会议有望成为汇聚各方感兴趣的医疗团队、同心协力寻求外科突破的总动员。

 

换头手术的理念，最初是由意大利都灵高级神经协调组的神经外科医生塞尔吉奥·卡纳维洛在2013年提出来的。他希望通过外科手术，延长那些肌肉和神经已退化或者器官布满癌细胞的患者的生命。

 

人类的换头术是天方夜谭，还是真能实现？如果实施，会成功还是失败？我们的社会是否做好了准备，接受如此充满挑战的外科手术呢？围绕着它的科学论证难道真的已经站住脚了吗？

 

为何要实施换头手术

 

今年早些时候，身患先天性肌肉萎缩症的俄罗斯计算机工程师瓦雷里·斯皮尔多诺夫宣布，他决定将自己的“头”交给意大利都灵高级神经协调组的临床医生塞尔吉奥·卡纳维洛，移植到一个捐赠的已经脑死亡的健康躯体上。如果这一手术能实施，将是世界上首个人类“换头术”。不过，这一全球首例人类头颅移植手术预计最快也要两年内才能实施。

 

30岁的瓦雷里·斯皮尔多诺夫罹患的是先天性肌肉萎缩症，这是一大类疾病的总称，包括贝克尔肌营养不良症、杜兴氏肌营养不良、先天性肌强直症、脊髓性肌萎缩症等。

 

这类疾病大多具有遗传性，斯皮尔多诺夫的病会造成位于脑底和脊髓的下级运动神经元分裂，从而使其无法发出让肌肉正常运动的化学及电信号，由此会导致运动神经元和肌肉的退化。表现为无法抬头、吞咽困难，有些人甚至唾液分泌也会出现障碍，肋间肌和附属呼吸肌力量较弱，不能有效呼吸，胸部出现凹陷等。随着病情的进一步发展，患者会由于无法呼吸而死亡。

 

目前，对这类疾病还没有有效的治疗方法。斯皮尔多诺夫称，他的身体状况每年都在恶化，现在更是只能依靠轮椅行动。由于难以忍受病痛折磨，而且这种病也治不好，他愿意接受卡纳维洛的头部移植手术，从而让自己获得新生。现在，换头术似乎是唯一可以救治斯皮 尔多诺夫的医疗技术。

 

伦理敏感引发争议不断

 

由于换头术的风险很大，带有试验性质，因此从伦理上应遵循1993年世界卫生组织和国际医学科学组织理事会联合发表的《伦理学与人体研究国际指南》和《人体研究国际伦理学指南》。这两个指南特别肯定了人体试验研究能使一些缺乏有效预防治疗措施的疾病患者受益，而且是唯一受益的途径，因此不应剥夺如艾滋病、恶性肿瘤等严重疾病患者或危险人群可能通过参与人体试验受益的机会。这也意味着换头术如果能救治斯皮尔多诺夫这样的患者，是可以进行试验的。

 

2002年，国际医学科学组织理事会和WHO又修改制定了《涉及人的生物医学研究国际伦理准则》，规定了涉及人的生物医学研究需要遵守21项准则。基本的伦理原则体现为几个方面：

 

人体试验绝对需要受试者的知情同意；试验应当对社会有利，又是非做不可的；人体试验前要先经动物实验；要避免给受试者带来精神的和肉体的痛苦及创伤；估计受试者有可能死亡或残废的，不准进行试验；试验的危险性不超过人道主义的重要性；试验应精心安排，采取一切措施，杜绝发生伤残；试验必须由受过科学训练的人来进行；试验期间，受试者有权停止实验；试验过程中发现受试者有可能伤残或死亡时，应立即停止实验；试验必须经过较高级别的伦理审查委员会的审核和同 意等。

 

根据《涉及人的生物医学研究国际伦理准则》的规定，换头术这样的人体试验既有符合标准的地方，也有不符合标准的内容。前者指的是试验非做不可，因为，如果不这样做，斯皮尔多诺夫就会因疾病慢慢恶化而死亡；后者是，这种手术有可能导致死亡或残废，属于不准进行试验的类别。所以，这也给伦理审批提出了挑战。但是，如果卡纳维洛和斯皮尔多诺夫等人共同提出申请，而且有意大利某医院或国家层面的伦理委员会的批准，这项试验或许能进行。

 

美国萨利纳斯山谷纪念医疗体系的神经学家兼生物伦理学家帕特里夏·斯克瑞珂说，许多与外科手术有关的伦理牵连，取决于你是如何界定人类生命的。“我相信，人之所以成为人的特征集中体现在较高级的脑皮层上。如果脑皮层被更改了，那么你就不再是和以前一样的人，你就应该质疑它是否符合伦理标准。实际上，头颅移植并不涉及对这一部位的改变。”但她又补充说，很多文化笃信，人的灵魂不可能被幽禁在大脑内，受此影响的人也不会赞成这种换头术。

 

如同众多没有先例的程序一样，招致灾难性后果的行为同样引起了人们关注，担心它最终是否会导致有人出于美容的目的而调换躯体。然而，不相信换头术真的会发生的斯克普珂认为无需多虑。“如果头颅移植真的会发生，那也是非常罕见的个案。即使得到许可，我们也不会为那些抱怨自己‘老态龙钟，希望换一副健美体魄’的人做这种手术。”

 

难怪外科界对这种理念也持谨慎的态度。许多外科医生在接受采访时拒绝对拟议中的计划加以评论，或者称它听起来“太过离谱”而不予认真思考。

 

“这是一个具有压倒性难度的计划，如愿以偿的概率非常低。”加州大学戴维斯分校的神经外科临床教授哈里·戈德史密斯说，他曾做过为数不多的一些外科手术，最终让脊髓损伤的患者重获行走能力。“我不相信它真的会奏效，并发症的隐患防不胜防。设法让健康人保持昏迷达4星期之久是难以想象的。”

 

国际外科医生学院美国分部的执行董事尼克·雷贝尔表示，虽然他的组织与美国神经和整形外科学会联手为卡纳维洛搭设了一个平台，但这并不等于为他的理念提供赞助。“我们为他打造一个启动计划的现场，与会者中有大批国际顶尖的外科医生，我们要看一看它是否会被普遍接受。”

 

马修斯对这个计划表现出更多的热情。“我欣然接受脊髓融合的观念，”他说，“我认为头颅移植的应用领域很广，但在时机选择上我和卡纳维洛的看法不一样。他认为目前已做好了准备，我觉得那是遥远未来的事。”

 

面对这一争议不断的伦理敏感话题，卡纳维洛显得十分淡定。“那也是我为什么在两年前率先建议让大家讨论这一构想的原因，”他说，“如果社会不想要它，我是不会贸然行事的。但如果美国或欧洲不想要它，这并不意味着其他地方的人也不想要它。这件事我会正确处理，但在‘登月’之前，必须得搞清楚是否有人愿意随你而去。”

 

如脊髓融合和防止人体免疫系统排异反应等重大障碍都是可以克服的，头颅移植手术最早在2017年做好实施准备。

 

换头术难在哪里

 

如果意大利医生卡纳维洛的团队获得批准进行换头术，在医学上也将要遇到诸多极具风险的技术挑战，主要是能否让斯皮尔多诺夫的头颅成功地移植到捐赠者的躯体上，并保持其存活和具有功能。要做到这一点，就必须保证脊髓、神经、血管、骨骼和肌肉天衣无缝地连接。

 

按照卡纳维洛医生的设想，换头是在颈部进行。但无论选择颈部哪个平面进行头颅移植，都要同时或先后进行两侧颈部交感神经、脊椎骨、脊髓、颈部淋巴系统、双侧淋巴导管、双侧椎动脉、双侧颈动脉、颈静脉等一系列神经、脊髓、血管、肌肉、组织和皮肤的吻合。

 

其中，最为复杂的是脊髓和神经的连接。脊髓位于椎管内，上端连接大脑的延髓，两旁发出成对的神经，分布到四肢、体壁和内脏。脊髓主要分为内部的灰质区 （由神经细胞构成，呈H形或蝴蝶形）和外侧的（灰质周围）的白质区（主要由髓神经纤维组成）。换头时，必须严格地把头颅与躯干之间的颈髓部位的灰质和白质 严丝合缝地连接起来。

 

另外，血管的对接也十分重要，因为大脑细胞对血供要求非常严格也非常敏感，如果血管不能及时接通，大脑广泛区域的神经细胞，尤其是新皮层和海马的神经元会因为缺氧而死亡。一般认定，常温下大脑耐受缺血的时限是4分钟，超过这个时间，大脑就有可能会因缺氧缺血而坏死，这也意 味着换脑术的失败。

 

颈部的血管有双侧颈总动脉、颈内动脉和颈外动脉等，还有颈内静脉和颈外静脉、颈前静脉等，而且颈内静脉也还分颅内支和颅外支两种。也就是说，在有限的几分钟时间内，既要接通主要动脉和静脉（否则血液就不能供给大脑并回流），还要接通脊髓和其他神经。即便这一手术有150名医护人员参与，也不可能在同一时间让所有医护人员集中到手术台上。如何确保手术快速、同步地进行，是成功的关键。

 

更有专业人员认为，在手术断端上、下两部分脊髓的纤维犹如两团乱麻，很难把它们一一分离出来，再相对应地连接起来。此外，还有淋巴管等的吻合也非常重要，能否在较短时间内同时接通，也要打上一个问号。

 

技术上具备一切可行性

 

第一次以替换方式移植头颅取得成功是在1970年。俄亥俄州凯斯西储大学医学院的罗伯特·怀特领导的研究团队，将一只猴子的头颅移植到另一只猴子的身 上。但是，他们没有尝试作脊髓接合处理，所以猴子的身子无法动弹，却能靠人工辅助设施来维持呼吸。那只猴子存活了9天，直到免疫系统对头颅产生排异反应而被夺走生命。从那时以来，头颅移植的案例寥寥无几，但许多与此有关的外科手术都取得了进步。“我认为，我们现在正处于技术方面已具备一切可行性的节点 上。”卡纳维洛说。

 

今年2月，他在《国际外科神经学》杂志上发表文章，概述了他相信足以使医生将头颅移植到新的躯体上的技能手段。其中包括对 受体的头颅和供体的躯体进行冷却，目的是延长它们的细胞在缺氧状态下的存活时间。在当事人的脊髓被截断之前，需要先分割颈部周围的组织，用微管将大血管加 以联通。卡纳维洛总结说，脊髓分离得干净利落是手术成功的关键。

 

然后，将受体的头颅挪移到供体的躯体上，在脊髓两端进行对接——这里的脊髓有点像两束裹得紧紧的意大利面条。为了实现这个目标，卡纳维洛打算用一种名叫聚乙二醇的化学物质来进行融合，接着灌注同样的材质达数小时之久。聚乙二醇还会刺激细胞膜中的脂肪融为一体，就像干的意大利面条放入热水后粘连抱团一样。

 

接下去要做的是缝合肌肉和供血系统，让受体保持昏迷状态达3-4个星期，以免任何运动引起的风险。植入电极会向脊髓提供有规律的电刺激，因为相关研究表明：这样有助于强化新的神经连接。据卡纳维洛预测，当受体苏醒过来的 时候，他们既能运动也会感知自己的脸，还可以用同样的嗓音说话。他说，通过物理疗法可帮助他们在一年内恢复行走。据他透露，目前已有不少人表示自愿接受新的躯体。

 

最棘手的难题是脊髓天衣无缝的融合。迄今为止的研究证明，聚乙二醇可促进动物脊髓神经的生长，卡纳维洛打算利用脑死亡器官供体来测试这项技术。然而也有人对此表示怀疑，认为这样做是远远不够的。“在头颅移植以后，脊髓和大脑的贯通必然导致有用的知觉或运动原功能，这一点迄今尚无有力的证据。”印第安纳州普渡大学瘫痪研究中心主任理查德·博庚斯承认。

 

如果聚乙二醇不起作用的话，那么可供卡纳维洛采用的还有其他选项：给脊髓注射干细胞或嗅鞘细胞——亦即将鼻子内膜与大脑相连接的自生成细胞，或者利用胃膜给脊髓搭桥均表现出有助于人们在脊髓损伤后恢复行走的潜质。卡纳维洛认为，化学处理虽然有待于验证，却是最简单易行、最少内创的方法。

 

但在另一方面，免疫系统排斥异体组织的前景又如何呢？罗伯特·怀特的那只猴子是因 为它的头部遭到新躯体的排斥而死亡的。美国神经和整形外科学会会长威廉·马修斯认为，这个隐患在今天已不再是大问题。他说，由于我们可以用药物来管控大量异体组织，例如腿或心肺联合移植后的接纳状况，因而头颅移植应该是切实可行的。“我们用来防止免疫排斥的系统以及它背后的原理都已得到公认。”

 

卡纳维洛探究头颅移植的努力并不是孤立的。中国哈尔滨医科大学的任晓平最近证明，对小鼠实施基本的头颅移植是可能的。

 

相关疑难问题值得深思

 

▲大脑移植与头颅移植有什么区别吗？

 

大脑移植必须将大脑从颅骨中取出，转而定位于供体的颅内。由于分离大脑和供血系统的外科手术异常复杂，同时又不能损伤纤细的组织，所以其难度要比头颅移植大很多。

 

▲移植手术对低温冷冻的头颅是否有效？

 

这项技术需要一个健康人的头颅和大脑。经过低温冰冻的大脑组织是否有可能“解冻”而恢复健康的大脑组织，目前尚不知晓。

 

▲外科手术是否会带来破坏性的心理作用？

 

有些接受过脸部或四肢移植的人常会哀叹丧失原有肢体的痛苦，深感他们的自我形象是抵触矛盾的。有关研究表明：心跳或饥肠辘辘的胃等来自身体的信息反馈可能会影响我们的意志、情绪和语言。谁又能说，从手术室里出来的那个人就是早先被送进去的那个人呢？

 

▲除了更加健康的躯体外，换头术还有哪些好处呢？

 

如果受体的头部比供体的躯体更加衰老，那么它们会获得一种恢复青春的活力。给衰老的动物注入年轻的血液，能够提高其体能持久力和认知功能。那么，年轻的血液对于老年痴呆症患者是否有同样的疗效呢？这是目前正在开展的一项研究的着眼点。

 

▲对器官捐献者来说，他们的身体是否可以用于这个目的？

 

每个国家各自制定了一套法规制度。在英国，登记注册不会自动允许你的身体付诸此类用途。

 

“如果有人需要登记表以外的服务，那就必须征得潜在捐献者家属的同意。”英国国家医疗服务体系（NHS）的一位发言人说，“我们只与手术计划得到伦理委员会批准的家属接洽。”

 

何积惠、张田勘编译