「換頭」手術真的來了,還要用VR?!
身為義大利都靈高級神經調節小組的神經外科專家,塞爾吉奧·卡納維洛(Sergio Canavero)每次宣布的消息都會挑動人們的神經。
2015年2月,他表示,將在兩年內完成全球第一例完整的人體頭部移植。手術對象將是那些像霍金一樣患有嚴重肌肉萎縮疾病或因脊椎受傷而癱瘓的病人。
卡納維洛一直在爭取更多人的支持。一年多來,他陸續公布了這項手術的相關進展。最新消息是,這項將於2017年年底實施的手術會在中國完成,不僅中國醫療團隊會參加,據《印度時報》報道,首個自願接受「換頭」手術的病人也由原來的俄羅斯人換成了一名中國人,而且,時下熱門的VR(虛擬現實)技術也將運用其中,參與團隊中會加入VR工程師。這使本來聽上去就有些離奇的手術更添了幾分科幻色彩。
實際上,醫生不太可能在割下頭顱的過程中戴上笨重的VR眼鏡——手術關鍵的步驟要在一個小時內完成,考慮到長時間佩戴VR設備產生的眩暈感,這會影響手術效率。
「換頭」手術無疑是一場高難度的手術。在切割頭部之前,醫生需將病人和已經腦死亡的身體捐贈者放置在同一個手術室,將他們脖子周圍的組織剝離,然後用鋒利的手術刀將二者頸部的肌肉、血管和脊髓同時切斷,緊接著用小管子將病人頭部和捐贈者身體的主要血管連接起來,最後將頭部和身體的脊髓末端融合在一起。
卡納維洛準備用一種叫作聚乙二醇的化學物質來沖洗融合的區域,並且要持續不斷地注入幾個小時。他認為,這種化學物質可以像膠水一樣將兩端的脊髓牢牢「黏合」在一起。脊髓接好以後,身體上的心臟可以重新啟動,將血液供到腦部。
所以,在正式手術之前,醫生們肯定要經過數次預演,準備好各種應急方案。「VR技術或許會是實現術前預演的重要技術,它可以把畫面放大,讓醫生鑽進患者身體觀察各種細節。」VR垂直媒體「元代碼」的創始人盧達燁對《第一財經周刊》說。
和傳統技術相比,VR技術的優勢在於可以讓醫生「變小」,沉浸在病人的「身體」里——這類似於科幻片《神奇旅程》中的情節:5名醫生被縮小到原來的幾百萬分之一,然後被注射進一位科學家的身體內完成血管手術。
《神奇旅程》講述的是一名蘇聯科學家從銀幕逃到美國,而他的腦血管遭到間諜破壞而命在旦夕,五名美國醫生乃被縮小成幾百萬分之一置於膠片中,注射進科學家體內進行血管手術的故事。本片於1966年上映,是第一部利用微縮科技深入人體拍攝的科幻片。
現在,戴上VR眼鏡後,這樣的場景就能成真。醫生能通過手柄操作讓自己在病人的頸部前進或者後退。VR眼鏡會讓佩戴者處在一個封閉的視覺環境,因此醫生無論怎樣轉頭,看到的都會是交錯的血管、脊椎甚至包含上億神經元的脊髓。
據一項斯坦福大學的研究表明,相較於單獨使用醫學影像,使用VR技術能多獲得33%的空間細節信息,而且,這不會增加醫生們記憶的負擔,「身臨其境」的觀察方式反而讓他們更容易記住這些細節。
「VR讓你能夠180度,甚至360度了解解剖學情況,」神經外科教授內爾·馬丁(Neil Martin)說,「在十幾分鐘的時間裡,我就能看到可能會遇到的關鍵問題。而以往,我們可能需要10年甚至20年的經驗積累。」
馬丁正在使用一家名為Surgical Theater公司的VR技術,這項技術利用病人腦部的CT圖像建立模型,讓醫生可以檢查病人腦部的腫瘤,並在此基礎上設計整個手術方案。
雖然卡納維洛並沒有透露將如何在換頭手術中使用VR技術,但最可能的方式是,他會通過VR技術制定手術方案,反覆模擬手術場景,並減少對活體實驗對象的需求,讓練習更具有針對性,進而提高手術精度。
其實,VR和手術聯繫到一起更容易讓人聯想到手術直播,和利用VR做術前演練相比,這要容易得多。VR直播只需要幾台360度攝像機拍攝手術的整個過程,然後利用專業的播放器處理後便能直播。
今年4月14日,英國醫生莎菲·艾哈邁德就成功為一名結腸癌患者實施腫瘤切除手術,並首次利用VR技術直播了手術的全過程。艾哈邁德本人還是Medical Realities公司的共同創始人,這家公司旨在利用VR和AR(增強現實)培訓醫學院學生。
如果卡納維洛也願意這麼做的話,手術的過程可以作為重要案例保存下來。VR技術可以讓不在場的人也通過醫生的第一視角回顧這場全球首例換頭手術的全過程。
按照卡納維洛的構想,當病人從昏迷中蘇醒過來以後,大概還需要經歷一年的治療才能活動身體和說話,或許VR技術還能通過構建虛擬場景幫助其恢復。
不過,無論何種利用方式,這一時髦技術在這次「換頭」手術中起到的都只是輔助作用,並不會參與到手術的核心環節中。換句話說,VR技術可以在一定程度上降低手術風險,但不能保證手術一定成功。
「最大的技術障礙無疑是重新連接供體和受體的脊髓。」卡納維洛在論文中稱,而「乾淨果斷的切割是骨髓融合的關鍵,它使得近端切斷的軸突能夠與遠端軸突融合在一起。」
脊髓這個部位是外科的生命禁區,不要說動刀子,連壓力稍微過高都可能馬上致命。此前,中國醫生已對老鼠和猴子做過相關手術,但都因為脊髓融合和身體免疫系統對頭部的排斥,實驗對象手術後無法存活。
脊髓是神經系統的重要組成部分,其活動受腦的控制。
一次性接合上億個神經元聽上去像是一個不能完成的任務。但卡納維洛稱,排斥反應的障礙已被克服,而將參與其中的中國醫生團隊也表示,他們已在屍體上驗證了可行性。
除了技術上的難關,這項挑戰倫理觀念的瘋狂計劃還承受著巨大的輿論壓力。在手術真正實施之前,它肯定還會被人們持續討論——當然,仍不排除中途流產的可能。
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