供稿|魏星輝，湯臻，吳昊，董暉，鮑樹(shù)森，劉沂朝，王寧，李小康

空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院(唐都醫(yī)院)骨科郭征團(tuán)隊(duì)是以“需求牽引、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”為核心思想，以科研成果臨床轉(zhuǎn)化為目標(biāo)的多學(xué)科交叉科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。多年來(lái)，骨腫瘤骨修復(fù)重建(BTBR，Bone tumor and bone reconstruction)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聚焦于骨科植入物臨床轉(zhuǎn)化研究，提倡“產(chǎn)學(xué)研用管”協(xié)同創(chuàng)新，積極推進(jìn)骨腫瘤精細(xì)化外科治療，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)導(dǎo)航、機(jī)器人輔助、3D打印和數(shù)字骨庫(kù)等技術(shù)研發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化，同時(shí)對(duì)新型骨科低彈鈦合金材料、多孔鈦合金材料及植入物表面改性技術(shù)等進(jìn)行了深入研究，形成了仿生股骨頭壞死支撐棒、多孔鈦合金椎間融合器和新型個(gè)體化骨腫瘤假體等系列創(chuàng)新成果。秉承著“團(tuán)結(jié)、進(jìn)取、傳承、創(chuàng)新”的核心文化，團(tuán)隊(duì)成員擰成一股繩。近年來(lái)，團(tuán)隊(duì)先后承擔(dān)國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目11項(xiàng)；科研成果獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、陜西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、軍隊(duì)醫(yī)療成果一等獎(jiǎng)等(圖1)。

圖1 BTBR團(tuán)隊(duì)合影(前排為郭征教授，后排從左依次是吳昊、董暉、王寧、魏星輝、李小康、伍蘇華、吳智鋼、石磊、郭碩、趙軍剛、鮑樹(shù)森、黃海和劉沂朝)和獲獎(jiǎng)證書(shū)

人才培養(yǎng)是團(tuán)隊(duì)維持高水平輸出的重要環(huán)節(jié)，郭征教授已培養(yǎng)多名優(yōu)秀研究生，被評(píng)為第四軍醫(yī)大學(xué)“精品課教員”(圖2)。他在抓好臨床診療和科研創(chuàng)新工作的同時(shí)，不斷向團(tuán)隊(duì)倡導(dǎo)健康運(yùn)動(dòng)的生活理念。先后帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)人員參加博迪杯籃球邀請(qǐng)賽、榆林市星元醫(yī)院慶祝建黨100周年籃球邀請(qǐng)賽、“恒揚(yáng)杯”全國(guó)骨科醫(yī)師籃球賽、“絲綢之路——長(zhǎng)安名醫(yī)杯”首屆醫(yī)療系統(tǒng)籃球聯(lián)賽等體育競(jìng)技賽事(圖3)，旨在增長(zhǎng)團(tuán)隊(duì)骨干的見(jiàn)識(shí)，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)凝聚力。

圖2 臨床教學(xué)

圖3 全國(guó)骨科醫(yī)師籃球健身計(jì)劃及首屆醫(yī)療系統(tǒng)籃球聯(lián)賽

深耕基礎(chǔ)，培育科研沃土

骨組織的缺損一方面由較大的暴力損傷所引起，如車(chē)禍、創(chuàng)傷、戰(zhàn)爭(zhēng)等；另一方面，自身骨組織疾病往往迫使患者不得不將病變骨組織移除，如骨腫瘤、嚴(yán)重的骨髓炎等。這些內(nèi)部或者外部因素所導(dǎo)致的骨缺損很難通過(guò)機(jī)體自身的愈合能力進(jìn)行修復(fù)，特別是大面積的骨缺損更是困擾大家的國(guó)際性難題，也是目前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，研究開(kāi)發(fā)出一種良好的人工骨替代材料，尤其是適用于大面積骨缺損的移植材料成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外骨科界的研究焦點(diǎn)。在骨缺損修復(fù)材料基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，郭征教授團(tuán)隊(duì)面向臨床需求，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域深耕近30年，不斷挖掘和延伸，拓展出金屬植入物和假體、材料表面改性和3D打印多孔材料等骨缺損修復(fù)材料的科研沃土(圖4)。

圖4 骨缺損修復(fù)材料的沃土

金屬植入物由于出色的力學(xué)支撐強(qiáng)度，在承重部位骨缺損修復(fù)中仍然處于首選地位。經(jīng)典的鈦合金Ti6Al4V(TC4)是目前臨床應(yīng)用最廣泛的鈦合金材料，具有強(qiáng)大的支撐能力和優(yōu)良的生物相容性，但高彈性模量也帶來(lái)了應(yīng)力遮蔽的問(wèn)題，引發(fā)假體移位、下沉、斷裂等并發(fā)癥。針對(duì)TC4材料本身的劣勢(shì)，郭征教授團(tuán)隊(duì)在數(shù)年間不斷從材料本身、材料結(jié)構(gòu)和材料生物活性等方面進(jìn)行改良優(yōu)化。經(jīng)過(guò)從均質(zhì)化熔融加工到3D打印的技術(shù)迭代，從鼠、兔小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到犬、羊大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)不斷貼近臨床的體內(nèi)研究，最終開(kāi)拓出個(gè)性化骨缺損修復(fù)假體、仿生多孔鈦合金股骨頭支撐棒、個(gè)性化3D打印人工椎體、低彈多孔Ti2448材料等多個(gè)面向臨床應(yīng)用的金屬植入物產(chǎn)品。低彈多孔鈦合金促進(jìn)血管生成和骨修復(fù)的免疫機(jī)制，如圖5所示，研究表明低彈性模量鈦合金能夠調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化方向，進(jìn)而促進(jìn)體內(nèi)外的成血管和成骨效應(yīng)。3D打印鉆石多孔鈦合金股骨頭支撐棒更符合生物力學(xué)需求，在股骨頭壞死模型中效果顯著(圖6)。

圖5 低彈鈦合金促進(jìn)成骨的免疫機(jī)制

圖6 3D打印多孔鈦合金股骨頭支撐棒

面向臨床，轉(zhuǎn)化科研成果

長(zhǎng)期以來(lái)，由腫瘤、創(chuàng)傷、感染、先天性疾患等因素造成骨缺損或骨不連的修復(fù)重建一直是骨外科領(lǐng)域中的難題之一，其中人工骨替代材料的植入是臨床骨缺損修復(fù)重建的重要方法。目前已有的人工修復(fù)替代材料(如鈦合金和高分子材料)與器械雖然已得到廣泛應(yīng)用，但因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生物惰性等缺陷，嚴(yán)重影響修復(fù)替代效果，成為亟待解決的重大臨床問(wèn)題。在大量體內(nèi)外研究、大動(dòng)物臨床前評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，郭征教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同的臨床需求先后推進(jìn)多項(xiàng)探索性臨床試驗(yàn)，并與企業(yè)合作進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科研成果的轉(zhuǎn)化。已開(kāi)展的探索性臨床試驗(yàn)包括多孔鈦合金個(gè)性化人工椎體探索性臨床研究、3D打印可降解頸/腰椎椎間融合器探索性臨床研究、羥基磷灰石噴涂多孔鈦合金椎間融合器臨床試驗(yàn)和定制式個(gè)性化人工椎體臨床試驗(yàn)研究等。

3D打印個(gè)性化假體的特點(diǎn)是“度身定做”。憑借不受限制的幾何自由度，3D打印技術(shù)特別適合制備個(gè)性化植入物(圖7)。個(gè)性化假體可以包含孔隙結(jié)構(gòu)，利于骨整合，增強(qiáng)界面的穩(wěn)定性。在個(gè)性化假體易于獲得的情況下，醫(yī)生更能夠以患者受益最大化為前提來(lái)規(guī)劃手術(shù)。在前期研究的基礎(chǔ)上，郭征教授團(tuán)隊(duì)與企業(yè)合作通過(guò)力學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化制備了多種適用于長(zhǎng)骨節(jié)段性骨缺損、骨盆、骨缺損的個(gè)性化定制假體、人工椎體，并采用精準(zhǔn)導(dǎo)航重建技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了骨腫瘤的精準(zhǔn)化切除和個(gè)性化假體的精準(zhǔn)化安裝重建。

門(mén)簾掀開(kāi)，所有人的目光投了過(guò)來(lái)，“嘩”地讓開(kāi)一條道，一個(gè)火爐現(xiàn)出來(lái)，我把自己晾在爐火邊，頓時(shí)煙霧從腿往上蔓延，籠罩了我的全身。

雨落先表示了歉意，說(shuō)許姐，非常不好意思，請(qǐng)您來(lái)其實(shí)不是因?yàn)樽C書(shū)，而是想和您商量件事，一件非常重要的事。許沁略顯詫異，笑道，什么事啊，搞得這么緊張兮兮的。玉敏剛要張口，雨落用手止住了，然后平靜地說(shuō)了。

圖7 不同類(lèi)型仿生多孔鈦合金個(gè)性化定制產(chǎn)品

科技是國(guó)家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂。促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化是國(guó)家戰(zhàn)略需要，是軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備需要，是大學(xué)建設(shè)發(fā)展需要。2021年5月8日，團(tuán)隊(duì)參與空軍軍醫(yī)大學(xué)首批科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，成功與企業(yè)簽訂知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，標(biāo)志著團(tuán)隊(duì)多年致力研發(fā)的骨修復(fù)重建系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果成功向企業(yè)轉(zhuǎn)化(圖8)?？萍汲晒霓D(zhuǎn)化，能夠把優(yōu)秀的高科技產(chǎn)品推向市場(chǎng)，切實(shí)反映出了研究成果的科學(xué)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更好地造福于患者。這也是我們臨床科研工作者的初心和使命。

圖8 醫(yī)用產(chǎn)品成果圖

集思廣益，凝聚多方力量

在科研創(chuàng)新的道路上，團(tuán)隊(duì)不僅致力于金屬植入物、3D打印材料與表面改性的研究，還積極探索新的研究方向和研究?jī)?nèi)容。但在課題選擇上，郭征教授團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持創(chuàng)新與實(shí)用相結(jié)合，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，以需求促進(jìn)轉(zhuǎn)化。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)也吸引了眾多志同道合的合作伙伴，與西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)研究院金屬研究所、西北有色金屬研究院等高校、研究所、企事業(yè)單位合作，凝聚多方力量，完成了多項(xiàng)創(chuàng)新材料的生物安全性測(cè)試、臨床前大動(dòng)物評(píng)價(jià)、產(chǎn)品研發(fā)等。在合作過(guò)程中各單位均充分發(fā)揮自身長(zhǎng)處，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，極大地促進(jìn)了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品研發(fā)，最后應(yīng)用于臨床的科研創(chuàng)新的推進(jìn)和轉(zhuǎn)化，已獲11項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。

羊距骨壞死模型用于評(píng)估不同骨壞死治療方法、不同鈦合金支撐棒或表面涂層改性材料的臨床前應(yīng)用效果，如圖9所示。創(chuàng)新性骨填充材料和骨愈合材料作為骨缺損修復(fù)研究的重要組成部分，在臨床應(yīng)用上具有廣闊的潛力。

圖9 羊距骨壞死模型

精益求精，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

作為一名軍醫(yī)，郭征教授始終堅(jiān)定信念、不忘初心、身體力行，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)定期參加為軍服務(wù)、醫(yī)療幫扶和科研交流活動(dòng)(圖10)，希望在團(tuán)隊(duì)的不懈努力下，能夠傳承和發(fā)揚(yáng)科室優(yōu)良傳統(tǒng)，帶領(lǐng)學(xué)科走上新的高度。在不斷追求精準(zhǔn)、高效、性能優(yōu)異的過(guò)程中，郭征教授團(tuán)隊(duì)在骨科3D打印領(lǐng)域已經(jīng)走在前列，完成了多項(xiàng)世界首創(chuàng)的科研成果(圖11)，并倡導(dǎo)制定了3D打印醫(yī)療器械的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

圖10 團(tuán)隊(duì)醫(yī)療幫扶活動(dòng)：(a)延安巡診；(b)寧夏固原義診

圖11 世界首創(chuàng)類(lèi)病例：(a)3D打印鈦合金肩胛骨假體；(b)3D打印可顯影聚醚醚酮(PEEK)個(gè)性化肩胛；(c)3D打印鎖骨鈦合金假體；(d)3D打印新型生物可降解頸椎融合器；(e)3D打印仿生鈦合金股骨頭支撐棒

3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，從基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用再到法規(guī)監(jiān)管，有很多概念、知識(shí)都處在模棱兩可的狀態(tài)，這會(huì)對(duì)技術(shù)的應(yīng)用效果和擴(kuò)大推廣造成障礙。為此，2021年郭征教授作為項(xiàng)目組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制定了兩項(xiàng)3D打印相關(guān)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，并編寫(xiě)出版了《3D打印定制假體骨科應(yīng)用81問(wèn)》，解答了3D打印定制假體在研發(fā)、應(yīng)用和法規(guī)等多方面具有代表性的81個(gè)問(wèn)題，希望能夠幫助相關(guān)從業(yè)人員更加全面準(zhǔn)確地了解3D打印定制化假體(圖12)。

圖12 3D打印相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及專(zhuān)著

結(jié)束語(yǔ)

在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中，每一個(gè)個(gè)體的生命都值得全力托舉，而對(duì)醫(yī)療工作者來(lái)說(shuō)，應(yīng)從單維度的追逐中抽離出來(lái)，去琢磨給予生命以時(shí)間，以及給予時(shí)間以生命。正如醫(yī)學(xué)生從業(yè)前的宣誓誓詞：決心竭盡全力除人類(lèi)之病痛，助健康之完美，維護(hù)醫(yī)術(shù)的圣潔和榮譽(yù)，救死扶傷，不辭艱辛，執(zhí)著追求，為祖國(guó)醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和人類(lèi)身心健康奮斗終身。