供稿|魏星輝，湯臻，吳昊，董暉，鮑樹森，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)骨科郭征團隊是以“需求牽引、創(chuàng)新驅(qū)動”為核心思想，以科研成果臨床轉(zhuǎn)化為目標的多學(xué)科交叉科研創(chuàng)新團隊。多年來，骨腫瘤骨修復(fù)重建(BTBR，Bone tumor and bone reconstruction)創(chuàng)新團隊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，積極推進骨腫瘤精細化外科治療，實現(xiàn)了計算機導(dǎo)航、機器人輔助、3D打印和數(shù)字骨庫等技術(shù)研發(fā)與臨床轉(zhuǎn)化，同時對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體化骨腫瘤假體等系列創(chuàng)新成果。秉承著“團結(jié)、進取、傳承、創(chuàng)新”的核心文化，團隊成員擰成一股繩。近年來，團隊先后承擔國家863計劃項目、國家重點研發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金等國家級科研項目11項；科研成果獲國家科技進步一等獎、軍隊科技進步一等獎、陜西省科技進步一等獎、軍隊醫(yī)療成果一等獎等(圖1)。

圖1 BTBR團隊合影(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、鮑樹森、黃海和劉沂朝)和獲獎證書

人才培養(yǎng)是團隊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，不斷向團隊倡導(dǎo)健康運動的生活理念。先后帶領(lǐng)團隊人員參加博迪杯籃球邀請賽、榆林市星元醫(yī)院慶祝建黨100周年籃球邀請賽、“恒揚杯”全國骨科醫(yī)師籃球賽、“絲綢之路——長安名醫(yī)杯”首屆醫(yī)療系統(tǒng)籃球聯(lián)賽等體育競技賽事(圖3)，旨在增長團隊骨干的見識，強化團隊凝聚力。

圖2 臨床教學(xué)

圖3 全國骨科醫(yī)師籃球健身計劃及首屆醫(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，如車禍、創(chuàng)傷、戰(zhàn)爭等；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機體自身的愈合能力進行修復(fù)，特別是大面積的骨缺損更是困擾大家的國際性難題，也是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。因此，研究開發(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前國內(nèi)外骨科界的研究焦點。在骨缺損修復(fù)材料基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，郭征教授團隊面向臨床需求，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了應(yīng)力遮蔽的問題，引發(fā)假體移位、下沉、斷裂等并發(fā)癥。針對TC4材料本身的劣勢，郭征教授團隊在數(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行改良優(yōu)化。經(jīng)過從均質(zhì)化熔融加工到3D打印的技術(shù)迭代，從鼠、兔小動物實驗到犬、羊大動物實驗不斷貼近臨床的體內(nèi)研究，最終開拓出個性化骨缺損修復(fù)假體、仿生多孔鈦合金股骨頭支撐棒、個性化3D打印人工椎體、低彈多孔Ti2448材料等多個面向臨床應(yīng)用的金屬植入物產(chǎn)品。低彈多孔鈦合金促進血管生成和骨修復(fù)的免疫機制，如圖5所示，研究表明低彈性模量鈦合金能夠調(diào)節(jié)巨噬細胞的極化方向，進而促進體內(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 低彈鈦合金促進成骨的免疫機制

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

長期以來，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、生物惰性等缺陷，嚴重影響修復(fù)替代效果，成為亟待解決的重大臨床問題。在大量體內(nèi)外研究、大動物臨床前評價的基礎(chǔ)上，郭征教授團隊針對不同的臨床需求先后推進多項探索性臨床試驗，并與企業(yè)合作進一步實現(xiàn)科研成果的轉(zhuǎn)化。已開展的探索性臨床試驗包括多孔鈦合金個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和定制式個性化人工椎體臨床試驗研究等。

3D打印個性化假體的特點是“度身定做”。憑借不受限制的幾何自由度，3D打印技術(shù)特別適合制備個性化植入物(圖7)。個性化假體可以包含孔隙結(jié)構(gòu)，利于骨整合，增強界面的穩(wěn)定性。在個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規(guī)劃手術(shù)。在前期研究的基礎(chǔ)上，郭征教授團隊與企業(yè)合作通過力學(xué)設(shè)計優(yōu)化制備了多種適用于長骨節(jié)段性骨缺損、骨盆、骨缺損的個性化定制假體、人工椎體，并采用精準導(dǎo)航重建技術(shù)，實現(xiàn)了骨腫瘤的精準化切除和個性化假體的精準化安裝重建。

門簾掀開，所有人的目光投了過來，“嘩”地讓開一條道，一個火爐現(xiàn)出來，我把自己晾在爐火邊，頓時煙霧從腿往上蔓延，籠罩了我的全身。

雨落先表示了歉意，說許姐，非常不好意思，請您來其實不是因為證書，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，然后平靜地說了。

圖7 不同類型仿生多孔鈦合金個性化定制產(chǎn)品

科技是國家強盛之基，創(chuàng)新是民族進步之魂。促進科技成果轉(zhuǎn)化是國家戰(zhàn)略需要，是軍事斗爭準備需要，是大學(xué)建設(shè)發(fā)展需要。2021年5月8日，團隊參與空軍軍醫(yī)大學(xué)首批科技成果轉(zhuǎn)化項目，成功與企業(yè)簽訂知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，標志著團隊多年致力研發(fā)的骨修復(fù)重建系列具有自主知識產(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，切實反映出了研究成果的科學(xué)價值、社會價值和經(jīng)濟價值，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，團隊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內(nèi)容。但在課題選擇上，郭征教授團隊始終堅持創(chuàng)新與實用相結(jié)合，以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，以需求促進轉(zhuǎn)化。在此基礎(chǔ)上，團隊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，完成了多項創(chuàng)新材料的生物安全性測試、臨床前大動物評價、產(chǎn)品研發(fā)等。在合作過程中各單位均充分發(fā)揮自身長處，形成優(yōu)勢互補，極大地促進了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品研發(fā)，最后應(yīng)用于臨床的科研創(chuàng)新的推進和轉(zhuǎn)化，已獲11項國家發(fā)明專利授權(quán)。

羊距骨壞死模型用于評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)，郭征教授始終堅定信念、不忘初心、身體力行，帶領(lǐng)團隊定期參加為軍服務(wù)、醫(yī)療幫扶和科研交流活動(圖10)，希望在團隊的不懈努力下，能夠傳承和發(fā)揚科室優(yōu)良傳統(tǒng)，帶領(lǐng)學(xué)科走上新的高度。在不斷追求精準、高效、性能優(yōu)異的過程中，郭征教授團隊在骨科3D打印領(lǐng)域已經(jīng)走在前列，完成了多項世界首創(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)標準，為行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展貢獻力量。

圖10 團隊醫(yī)療幫扶活動：(a)延安巡診；(b)寧夏固原義診

圖11 世界首創(chuàng)類病例：(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、知識都處在模棱兩可的狀態(tài)，這會對技術(shù)的應(yīng)用效果和擴大推廣造成障礙。為此，2021年郭征教授作為項目組長負責制定了兩項3D打印相關(guān)的團體標準，并編寫出版了《3D打印定制假體骨科應(yīng)用81問》，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個問題，希望能夠幫助相關(guān)從業(yè)人員更加全面準確地了解3D打印定制化假體(圖12)。

圖12 3D打印相關(guān)標準及專著

結(jié)束語

在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中，每一個個體的生命都值得全力托舉，而對醫(yī)療工作者來說，應(yīng)從單維度的追逐中抽離出來，去琢磨給予生命以時間，以及給予時間以生命。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之病痛，助健康之完美，維護醫(yī)術(shù)的圣潔和榮譽，救死扶傷，不辭艱辛，執(zhí)著追求，為祖國醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和人類身心健康奮斗終身。