作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2021/3/4 15:47:44
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北京大学人民医院骨肿瘤科主任郭卫:
医工结合才能点燃“思想火花”

 

2021年2月,北京大学人民医院骨肿瘤科教授郭卫团队迎来了好消息,他们研发的“GPS通用骨盆环重建系统”技术在北京实现转化。近年来,郭卫团队与相关企业深度合作,大力推动3D打印技术在骨科领域的应用,造福患者。

“GPS通用骨盆环重建系统”技术签约会现场,左二为郭卫。(郭卫团队供图)

郭卫向《中国科学报》表示:“3D打印技术领域的医工结合点燃了‘思想火花’,其应用帮我们解决了超高难度的骨肿瘤手术,让我们有底气挑战之前不可能触及的手术‘禁区’。”

天生爱钻研,设计人工假体

骨盆肿瘤手术是许多外科医生不敢碰触的“禁区”。特别是骶骨肿瘤的切除手术,被国外同行称为“Unresectable operation”(不可切除的手术)。

郭卫说,尽管骨盆肿瘤发病率不高,但由于盆腔内脏器多、血管丰富,术中出血汹涌,处理起来非常困难。“过去,在手术室走廊看过去,如果哪间有血出来,那肯定是在做骨盆肿瘤。”

针对骨盆肿瘤手术危及生命的问题,郭卫带领团队开创了诸多手术术式,将手术时间从48小时下降到了4个小时,使骨盆骶骨肿瘤手术得以规模化开展。

此后,天生爱钻研的郭卫又开始琢磨起新的事儿:“一般人都不能接受截肢,我们就琢磨,能不能在保住这个腿的基础上,还要保留它的功能。”

人工假体走进了他的视野。2003年起,郭卫带领团队开始探索使用组合式人工半骨盆重建髋臼周围肿瘤切除后骨缺损。

为什么要设计组合式的人工半骨盆假体?郭卫解释,手术中,肿瘤切除范围有一定程度的不确定性,切除范围一变,定制式的假体重建就会变得十分困难,“这对临床使用太不方便了”。而组配式假体的优势在于可以根据术中缺损范围进行临时装配,完成重建,适用不同患者的情况。

郭卫团队设计的组配式的人工半骨盆假体,使恶性骨盆肿瘤患者能够和正常人一样有尊严地站立行走。

此后,他一边做手术、一边摸索改进人工假体的改进设计。“我有时候会突然想到很多东西,都是即兴的想法。当然,想法不一定对,但也需要记录下来。”郭卫说,“我这人有个特点,想到一个事,必须马上干,不犹豫。”

2008年,他们设计研发了经腰骶椎固定半骨盆假体,用于骨盆I+II+IV区的切除后功能重建。该方法被认为是国际上该部位切除最好的功能重建方式,被称为“北京方案”。

多年来,郭卫团队在国内率先设计和创新了多种恶性骨肿瘤保肢手术方法,在国际上首创“高渗盐水灭活肿瘤骨回植”的功能重建技术,首先提出恶性肿瘤累及骨盆不同区域的规范化切除和功能重建策略,实现了30余项外科技术创新,取得11项国家专利。

2014年,他凭借“原发恶性骨肿瘤的规范化切除及功能重建系列研究”获得国家科学技术进步奖二等奖。

盯上尖端技术,挖掘3D打印潜力

2015年开始,一向对新技术相当敏锐的郭卫察觉到3D打印技术在骨科应用上的潜力。“置入人工假体,需要各种各样形状的‘骨骼’,以前用都是标准化的形状,而3D打印可以打印出任何形状,并且,还可以根据需要打印假体内部结构,例如为了适合骨长入,我们需要一定孔径的内部结构。”当时,经过深入调研,郭卫相信,他想要的人工假体,3D打印能实现。

于是,郭卫团队开始与爱康医疗集团合作研发基于3D打印技术的人工骨盆假体。2015年,“3D打印组配式人工半骨盆假体”(Globle Pelvic System,简称GPS)设计完成。

据介绍,这是为进一步改善2002年设计研发用于重建骨盆肿瘤保肢手术的“人工半骨盆假体”,以进一步优化半骨盆假体的力学设计,增加了假体的骨长入功能,并通过研究发现,假体能与患者自体骨完美融合。迄今为止,这一假体的临床使用300余例,取得了很好的临床效果,并发症大大降低。

2017年,他们在英国骨科杂志Bone & Joint Journal(BJJ)发表了国际第一篇3D打印钛合金半骨盆假体重建骨盆功能的文章,并在国际上首次在人体上发现3D打印金属骨小梁结构与自体骨完美融合的证据。

2020年,The Journal of Bone & Joint Surgery (JBJS)报道郭卫团队研发的3D打印假体的临床应用情况。

从一个初期的科学构想到实验室成果,再到技术转化为成熟的商业产品并实现产业化落地,这条路走起来艰难而漫长。

如今,多年的坚持与努力有了结果。2021年2月,郭卫团队与爱康医疗集团正式签约“GPS通用骨盆环重建系统”技术转化项目,实现了我国自主研发骨盆肿瘤人工假体的目标,打破了进口产品垄断,降低了群众医疗支出。同时,GPS通用骨盆环重建系统的成功市场化,也为大学、科研机构的成果向企业及社会转化提供了重要范本。

3D打印全骶骨人工假体(郭卫团队供图)

“医生提需求、提想法、画草图,工程师想办法实现。”对于此次转化的经验,郭卫认为,对知识产权的尊重和保护是转化得以成功进行的基础。他期待,双方进一步加强合作,深度挖掘3D打印技术,开发出更多医工产品造福更多患者。

在郭卫带领下,该团队积极促进了多项科研成果转移转化。他们设计使用的半关节假体、保留骨骺的半限制型肿瘤假体、组配式半骨盆假体等获得多项国家专利,并推动产业化。

“我国科学技术水平、医疗水平发展到今天,尤其需要创新,但我们现在讲的创新是要从设计环节就开始,在原理上进行更高层次的、实质上的创新。”郭卫强调。

医生做科研,重在解决临床问题

“不仅手术做得好,科研也做得好”。这是熟悉同行对郭卫的评价。

郭卫在采访中。(甘晓摄)

当然,医生主要职责还是治病救人。而在本身就承担着解决疑难杂症的高水平医院里,科研则是解决临床问题必不可少的途径。

“一个好的大夫应该做科研,没有科研就不会深入病人的治疗中。大夫做的科研,应当基于临床的需求。”郭卫强调。比如,对一种药物开展科研,一定是基于大夫想要解决临床问题的初衷。

“应当鼓励围绕临床问题写文章。比如我为患者做了100例手术,我的经验是什么、结局是什么,这些关键问题应该报告出来让国内外同行了解到。”郭卫说。

医学是发展的学科,永无止境。”郭卫正带领团队一步一个脚印地向骨肿瘤领域的“进军”,挑战一个又一个的“不可能”。

 
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