頭顱移植醫學論文/ Cephalosomatic anastomosis (CSA)
參考資料:
Xiaoping Ren, Ming Li, Xin Zhao, Zehan Liu, Shuai Ren, Yafang Zhang, Shide Zhang, Sergio Canavero. First cephalosomatic anastomosis in a human model. 17-Nov-2017;8:276.
DOI:10.4103/sni.sni_415_17
由義大利神經外科醫師Sergio Canavero和中國哈爾濱醫學大學Xiaoping Ren團隊發表。
簡介:
拋開醫學倫理議題,對於某些周邊神經肌肉疾病,頭顱移植是唯一方式(1)。1970年,靈長類動物頭顱移植試驗確認低溫可保護腦部功能,並於回溫後腦部仍保有某些功能(2,3),但當時還無法解決神經訊號通過截斷脊髓的方法,於是後續試驗告終。重新連接被切斷的脊髓並保有其功能,近年來已有進展(4-9),因此作者重啟人類頭顱移植計畫。
接受者 (Recipient, R):健康頭顱者
捐贈者 (Donor, D):腦死,捐贈身體者
以下是此手術的重要觀念:頭顱移植需要多團隊的嚴密分工合作,如同交響樂進行,且同時需要兩組團隊進行R與D的步驟,得以縮減手術時間。這份論文內容是手術的預演,手術需於脖子前後同時進行。重點有:1) 如何將R的頭部順利與身體分離,保存特定神經,並與D接合後,達成原有聲帶及自主呼吸功能、2) R和D的脊椎固定、3) 保有R的咽喉及返喉神經,確保病患發聲功能及溝通能力。
頭顱移植需要神經外科、血管外科、骨科、腸胃科、心臟外科和胸腔外科的合作。
方法:
經過哈爾濱醫學大學的人體研究倫理委員會審核通過,此手術於兩具同身材之新鮮大體上執行。實際活人頭顱移植將會以標準神經外科的坐姿執行,這次預演則是於兩張並排的手術台上施作,先以平躺姿勢進行,爾後翻身。同時五位外科醫師執行/準備R之頭顱與D之身體。低位氣切不於此次進行,保留在真實手術情境。
步驟:
D之前位步驟:
1. 環狀軟骨下三公分劃皮,分離皮下組織及肌肉 (類似standard Kocher incision)。
2. 結紮外頸靜脈、切斷胸鎖乳突肌附著於胸骨及胸骨上2-4公分處並上翻、其他肌肉比照處理。頸動脈(*)、內頸靜脈(**)、食道(*****)、咽喉(****)和迷走神經(***)
@ 保留迷走和返喉神經 (左側返喉神經不保留)
@ 保留膈神經 (C4,5),切斷C3神經根
@ 保留甲狀腺 (切斷上甲狀腺動脈/靜脈)、氣管/食道 (於C5-6高度截斷)
@ 保留穿頸動脈
@ 截斷頸部交感神經幹於上頸神經節處
@ 截斷頸椎第三節椎體 (保留2/3)、移除橫突並截斷椎動脈、分離肌肉肌腱、
R之前位步驟:
與D之前位步驟相似,但有幾點不同:保留神經 (ansae cervicalis (hypoglossi)、greater auricular nerve、accessory nerves)、移除甲狀腺、保留返喉神經直至進入縱膈腔 (截斷右鎖骨下動脈後取右側返喉神經、截斷主動脈弓後取左側)、保留Pirogoff's angles (保留胸管/淋巴管)
R與D之後位步驟:
將R和D翻至俯位,中線切口,分離肌肉至兩側,暴露頸椎第二至六節,移除第二至五節椎弓,於R之第三、四節置入螺釘 (D之第四、五節)。打開硬膜暴露脊髓,將血管止血後,以鑽石刀切斷脊髓 (R之C4高度、D之C2高度)
嵌合體吻合 (Chimeral anastomosis):
前位吻合
固定後立即將右側總頸動脈和內頸靜脈吻合並重啟腦灌流。我們發現低溫狀態下腦部可持續一小時無血流,這時間可以讓外科醫師完成血管吻合,而威利氏環正常的狀況下,單側腦灌流是足夠的。神經、食道、氣管和肌肉逐一縫合。
後位吻合
將前位吻合後的嵌合體擺放至俯位,將預留的R和D之脊髓截至適當長度,兩脊隨斷端吻合 (可吸收式負壓接合器、resorbable negative pressure connector),以體感刺激電位檢測吻合是否正確 (somatosensory evoked potential guidance (SSEPs))。縫合脊膜、避免腦脊髓液漏。脊髓電極片放置並固定於脊膜,導線與電池將於日後於復健階段移除。真實手術時,脊髓將採取spinal cord fusion (GEMINI)處理,於前固定後立即執行。椎動脈吻合、肌肉/皮膚縫合。術後以X光確認固定位置,並將嵌合體以頸胸背架固定。
討論:
內容為醫療專業討論,暫且跳過。
此項預演歷經十八小時,希望於真人手術時於三十六小時內完成。
結論:
頭顱移植預演可行,無須屏棄此項手術。下一階段為兩位器官捐贈者的活體手術,以模擬真實手術情形。
參考資料:
1. White RJ. Head transplants. Sci Am. 1999. p. 24-6
2. White RJ, Wolin LR, Massopust LC, Taslitz N, Verdura J. Primate cephalic transplantation: Neurogenic separation, vascular association. Transplant Proc. 1971. 3: 6024-
3. White RJ. Cerebral hypothermia and circulatory arrest. Review and commentary. Mayo Clin Proc. 1978. 53: 4508-
4. Canavero S, Ren X. Houston, GEMINI has landed: Spinal cord fusion achieved. Surg Neurol Int. 2016. 7: S626-8
5. Canavero S, Ren X, Kim CY, Rosati E. Neurologic foundations of spinal cord fusion (GEMINI). Surgery. 2016. 160: 11-9
6. Kim CY, Oh H, Ren X, Canavero S. Immunohistochemical evidence of axonal regrowth across polyethylene glycol-fused cervical cords in mice. Neural Regen Res. 2017. 12: 149-50
7. Liu Z, Ren S, Fu K, Wu Q, Wu J, Hou L. Restoration of motor function after operative reconstruction of the acutely transected spinal cord in the canine model. Surgery. 2017. p.
8. Ren S, Liu Z, Wu Q, Fu K, Wu J, Hou LT. Polyethylene glycol-induced motor recovery after total spinal transection in rats. CNS Neurosci Ther. 2017. 23: 680-5
9. Ye Y, Kim CY, Miao Q, Ren X. Fusogen-assisted rapid reconstitution of anatomophysiologic continuity of the transected spinal cord. Surgery. 2016. 160: 20-5
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