在人們的觀念中，頭部是維繫生命的重要部分。沒有了四肢或者一些器官，人仍然可以繼續存活，但是如果沒有了頭部，那麼人很快就會死去。
換頭手術的研究較早
頭部分佈著人體主要的神經系統，其中包括控制器官活動以及內迴圈等方面的神經。一旦這些神經跟身體失去聯絡，那麼身體很快就會出現器官衰竭。跟一般人想的不同的是，頭部在脫離身體後，仍會保持一段時間的存活狀態。
如果維持正常的血液迴圈，那麼大腦可以在不依靠身體的情況下繼續存活著。基於頭部跟身體分開一段時間仍保持活躍的事實，換頭術在理論上是可以實現的。
上世紀人類就展開了換頭手術方面的研究，原來的實驗物件都是動物，1954年，一個蘇聯醫生對一隻狗做了換頭手術，手術後的狗能睜眼，還能舔舐牛奶。
那時醫療條件落後，換了頭的狗出現了排異反應，不久那隻狗就死了。動物身上的換頭手術大多以失敗結束，主要原因在於早期實驗沒法克服免疫排斥反應，而且頭部跟身體的連線也不是很嚴絲合縫。尤其是脊椎的連線，難以完整地接合起來。
連線脊椎曾是換頭手術的一大難題
脊椎是很多動物維持正常生命活動的關鍵部分，是連線頭部神經系統跟身體的中間體。接合脊椎沒有縫合面板那麼簡單，需要將脊椎的神經一一接合，如果出現連線不嚴合的情況，還可能造成換頭後身體癱瘓，甚至直接導致死亡。
免疫排斥反應不僅發生在肢體移植手術之後，器官移植也會出現免疫排斥反應，機體對於外來物存在免疫反應。
正常情況下，機體能借此抵禦外來有害物質的入侵，但是移植手術是人為想要實現的過程，要保證移植後機體不會出現免疫排斥反應，除了需要匹配合適的移植器官，還要配合藥物治療，以消除機體對移植物的免疫排斥作用。
如今器官移植已經日益成熟，免疫排斥反應不再是換頭手術的主要阻礙，更大的麻煩在於連線中樞神經系統。主要就是脊椎的連線，換頭沒法做到連同脊椎一起移植過去，換頭過程少不了要切斷脊椎，人類的脊椎相比動物的更復雜，連線起來難度更大。
換頭手術的成功引發了倫理道德問題
2015年，義大利神經外科專家卡納維洛稱，他掌握了連線切斷脊椎的方法，還打算在兩年內完成首例人體換頭手術，在那時引起了一時轟動。一個俄羅斯計算機工程師還向他提出申請，希望成為首例換頭手術的實驗物件。
那個工程師患了脊髓性肌肉萎縮症，下半身幾乎癱瘓，生活無法自理，他想透過換頭重獲新生。卡納維洛找到了哈爾濱醫科大學醫師任曉平，後者在臨床研究上取得了較大成果，他也一直在研究頭部移植的課題，而且成功對切斷脊椎的老鼠進行創面融合，連線切斷的脊椎沒有了阻礙。
雖然換頭手術已經沒有了大的難題，但真正實施起來還是很麻煩。手術過程得控制在較短時間內，頭部在脫離身體後，必須在一個小時之內恢復頭部的正常供血，不然會出現嚴重腦損傷甚至腦死亡。
換頭手術的縫合難度很大，它不是隻涉及到面板的縫合，需要縫合面板血管脊椎食道等多個部分，哪一個環節出了差錯，就很可能會留下嚴重後遺症。據估計，手術將持續36個小時，需要150位醫護人員配合，手術花費高達7000萬人民幣。
卡納維洛實現了他首例換頭手術的目標，他跟任曉平在實驗室裡完成了兩具男性遺體的換頭手術，那個工程師最後放棄了參與實驗。換頭手術的成功實現，意味著身體癱瘓的病人，有機會在新的身體上重獲新生。
但也引發了很多倫理道德方面的問題，換頭後的人雖然不是克隆出來的，但身體已不再是原來的身體，可能他的性格等方面會受到新身體的影響。技術的發展總會伴隨一些問題，隨著人們觀念的改變以及法律的完善，換頭手術會像器官移植一樣挽救很多人的生命。
