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骨肿瘤手术「第一刀」郭卫:3D打印人工骨盆假体

2021年2月,北京大学人民医院骨肿瘤科郭卫教授团队迎来了好消息,该团队研发的“GPS通用骨盆环重建系统”技术在北京成功实现转化。近年来,郭卫教授团队与爱康医疗深度合作,大力推动3D打印技术在骨科领域的应用,造福患者。

郭卫教授表示: "3D打印技术的应用帮助我们解决了超高难度的骨肿瘤手术,让我们有底气挑战不可能触及的手术禁区,多年来,凭借不服输、勇于创新的劲头,郭卫教授带领他的团队,从无到有,从好到精点一点突破,一项一项创造, 挽救患者生命。

 

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勇闯禁区,攻克骨科手术难题

 

骨肿瘤是整个肿瘤家族里少见的一类。但其发病隐匿,病情凶险,不仅会导致剧痛,还常常造成病人肢体残疾甚至危及生命。据了解,骨肿瘤-般分为原发性骨肿瘤和转移性骨肿瘤。前者的发病率在我国约为2~3/10万人口,仅占全部恶性肿瘤的0.5%~1%。原发性骨肿瘤有百种之多,其中以骨肉瘤最多,约占35%。而转移性骨肿瘤发病率是原发性骨肿瘤的30~40倍。

过去很长一段时间里,恶性骨肿瘤患者最终几乎都要面对截肢这一惨痛结局。随着医疗水平不断提高,近年来,骨肿瘤治疗有了化行、靶向治疗、免疫治疗等方法,也为“保肢”创造了 可能性。当然,外科手术仍然是解决骨肿瘤的最有效的办法。但骨肿瘤手术难度大,精准度要求高,术中稍有不慎就会导致致命性的大出血或者其他严重的手术并发症。郭卫教授表示。

其中,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Ueectable oeraior" (不可切除的手术)。郭卫教授说,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多年来,郭卫教授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。

不仅如此, 郭卫教授团队还将腹主动脉球囊应用到了骨盆骶骨手术中,低位阻断腹主动脉,使得术中出血,从10000ml大幅峰低到2000ml。不少国外同行听了郭卫教授的报告、看了他的手术后,纷纷竖起大拇指:“赞叹中国的骨肿瘤医生”!

十几年来,郭卫教授在手术台上勇扫“雷区”,带领团队探索创新,为6000余例患者成功地保留了肢体功能,让更多患者有尊严的活着。这样较真儿的劲头,突破了外科手术的禁区,也为无数恶性骨肿瘤患者带来了希望。“去了好几个医院都说要截肢,是郭主任给了我们最后一道光亮”;切了半个骨盆,您看我们走得多好,上楼、下楼、跑步,啥也不耽误。患者乃至同行都将郭卫教授称为骨肿瘤手术“第一刀”。

 

天生爱钻研,设计人工假体

 

“医学是发展的学科,水无止境。”这是郭卫教授一直坚持的理念。几十年如一日对骨肿瘤科尖端技术的不懈追求,使他拥有享誉国际、绝对过硬的高超医术。

“我天生爱钻研, 喜欢做科研。面对骨盆肿瘤患者,在手术术式不断优化实现"保命”的同时,郭卫教授-直探索如何"保腿"保功能”。“一般人都不能接受截肢, 我们就琢磨,能不能保住这个腿,还要保留它的功能。“郭卫教授说

2003年起,郭卫教授便带领团队探索使用组合式人工半骨盆重建髋臼周围肿切除后骨缺损。为什么要设计组合式的人工半骨盆假体?郭卫教授解释,手术中,肿瘤切除范围有一定程度不确定性,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。郭卫教授团队设计 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改进设计。

我有时候会想到很多东西,都是即兴的想法。当然,想法不一定对,但也需要记录下来。我这个人有个特点,想到一个事,必须马上赶,不犹豫。2008年, 他们设计研发了经腰骶椎固定半骨盆假体,用于升骨益H1+V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,郭卫教授团队在国内率率先设计和创新多种恶性骨肿瘤保肢手术方案,在国际上首创“高渗盐水灭活肿瘤骨回植”的功能重建技术,首先提出恶性肿瘤界及骨盆不同区域的规范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。对于这些成绩,郭卫教授却说:“我只是想把很多所谓'不可能'的想法变成现实。荣誉不重要,重要的是成就感。你做了很多实在在的儿,好多不治之症被我们治愈了,好多本该截肢的患者,被我们保下来了,这种感觉,特别好。

 

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教授察觉到,3D打印技术在谷壳应用上的潜力。“置入人工假体、黑重发用上的潜力。以前用都是标准化的形状,而3D可以打印任何形状。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,郭卫教授相信, 他想要的人工假体,3D打印能实现。于是,郭卫教授团队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,30打印组配式人工半骨盆假体Pelvic System,简称GPS) 设计完成据郭卫教授介绍,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 .Jounal (BJ)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,国际顶级学术期刊The Joumal of Bene&Joint Surgery报道郭卫教授团队研发的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


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如今,多年的坚持与努力有了结果。2020年2月,郭卫教授团队与爱康医疗集团正式签的“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。

“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,郭卫教授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-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。在郭卫教授的带领下,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、保留骨骼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,推动产业发展。“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坏节就开始,在原理上进行更高层次的、实质上的创新。”郭卫教授强调

 

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教授的评价。同行对郭卫教授的评价。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。郭卫教授强调。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。郭卫教授说。

 医学是发展的学科,永无止境。“郭卫教授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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