2024-03-09 农历甲辰年 正月廿九
科研成果转化:郭卫教授团队“3D打印骨盆假体”将让更多患者受益

2021年2月8日,北京大学人民医院骨肿瘤科郭卫教授团队的“GPS通用骨盆环重建系统”技术转化项目签约仪式在京举行。

北京大学人民医院领导班子全体成员、临床医技科主任、行政处室负责人,以及爱康医疗集团董事长李志疆带领团队成员出席了本次活动。活动由科研处处长韩娜主持。

众所周知,科技是经济增长的发动机,是提高综合国力的主要驱动力。促进科研成果转化和加速科研成果产业化已经成为我国科技政策的新趋势。

国家高度重视科技创新工作,从党的十八大提出的创新驱动发展战略,将创新置于国家发展战略的核心位置,再到十九大以来加大科技体制改革力度,我国新修订了《中华人民共和国促进科研成果转化法》(2015),颁布了《实施<中华人民共和国促进科研成果转化法>若干规定》(2016),出台了《促进科研成果转移转化行动方案》(2016), 完成了科研成果转化的“三部曲”。

2020年9月11日,习总书记在科学家座谈会上特别指出,当今世界正经历百年未有之大变局,我国“十四五”时期以及更长时期的发展对加快科技创新提出了更为迫切的要求,我们要充分认识加快科技创新的重大战略意义。就在上周,《求是》杂志发表了习总书记的重要文章《全面加强知识产权保护工作,激发创新活力推动构建新发展格局》,文章指出我国正在从知识产权引进大国向知识产权创造大国转变,知识产权工作正在从追求数量向提高质量转变。

近些年,随着3D打印技术的发展和在医疗领域的不断拓展,这项创新技术在骨科领域的应用已显露头角。2015年,郭卫教授团队研发的骶骨修复体、髂骨修复体和髋臼缺损重建假体等全系列3D打印骨盆环人工假体(GPS通用骨盆环重建系统),该研究成果曾先后获得国家科技进步二等奖、中华医学科技进步一等奖、北京市科技进步二等奖,是国际公认的骨盆环肿瘤切除后功能重建的最佳方案。

为推进落实国家十三五规划中关于实现高端医疗器械领域突破的发展要求,促进医院科研与企业研发生产有机结合,依据《中华人民共和国促进科技成果转化法》及《北京市促进科技成果转化条例》,北京大学人民医院与爱康医疗制定战略合作协议,实现北京大学人民医院骨肿瘤科郭卫教授团队9项专利的成果转化。

签约仪式内容:

作为中国人自筹创建的第一家综合性西医医院,北京大学人民医院在一百余年的岁月征程中,始终不忘初心,传承“仁恕博爱、聪明精微、廉洁醇良”的院训精神,通过科技创新推动着医疗卫生事业的进步,中国第一例血源性乙肝疫苗、中国第一台体外冲击波碎石机在此诞生……会上,姜保国院长指出,在时代要求和召唤下,我们更要深化创新的思想意识,不但做研究,更要想方设法将研究成果转化为可以惠及民生的产品或应用。正是出于这个目的,医院组建成立了成果转化办公室,隶属于科研处,主要负责知识产权管理、成果孵化与转化工作,协助我们医院专家们进行成果转化,造福更多百姓。

1984年,骨科泰斗冯传汉教授在人民医院建立了国内首个骨肿瘤骨病研究室。经过二十余年的发展,今天的骨肿瘤科已经是国内著名并且享誉国际的骨与软组织肿瘤诊疗研究中心。作为本领域著名专家和学科带头人,郭卫教授几十年来不忘初心、攻坚克难,用实际行动书写当代医者的使命和担当,引领中国骨肿瘤学科不断发展,在临床诊疗以及基础研究等方面均做出了杰出贡献。

科研处处长韩娜介绍道:郭卫教授始终心系医院发展,不但医疗和科研成果丰硕,在科技成果转化方面也是医院的骄傲。

现如今,3D打印技术加快了医疗诊断速度,同时也提高了对病患诊断的精准性。爱康医疗总经理XXX表示:作为全国首个获得CFDA批准的3D金属医疗企业,爱康宜诚将与国内行业专家携手努力,致力于提高3D骨科打印技术的灵活性和准确性,在不断探索过程中,寻求解决方案,努力将爱康医疗的3D打印技术推向世界的前列。

姜保国院长感言,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,今天郭卫教授的行动令人感动,期待人民医院未来有越来越多的科研成果通过医工交叉走向市场,不断通过科技创新推进医学进步,造福人民健康。

这项合作,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,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。

附1:关于GPS通用骨盆环重建系统

北京大学人民医院骨肿瘤科主任郭卫教授介绍道,“3D打印组配式人工半骨盆假体”(Globle PelvicSystem,简称GPS)于2015年设计完成,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。至今,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年在英国骨科杂志(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发现3D打印金属骨小梁结构与自体骨完美融合的证据。该研究成果曾先后获得国家科技进步二等奖、中华医学科技进步一等奖、北京市科技进步二等奖,是国际公认的骨盆环肿瘤切除后功能重建的最佳方案。

GPS包括四部分,分别承担不同的功能,代替被切除的骨盆、骶骨、髋关节等,帮助患者能重新站起来,并正常行走。

第一部分:髂骨翼(I/I+IV区) 缺损假体重建(GPS I型),外形像个翅膀,一侧与骶骨连接,一侧连与同侧的髋骨,用于髂骨翼肿瘤切除后骨缺损的替代。

第二部分:髋臼重建假体(GPS II型),用于骨盆肿瘤切除后髋关节功的修复重建。

第三部分:骨盆I+II/I+II+IV区缺损重建假体(GPSIII型)。对于整个半侧骨盆切除的病例,国际上移植没有可行的重建方法。2014年郭卫团队发表了设计研发的经腰椎固定半骨盆假体的临床应用,在国际上首次报告将人工骨盆假体固定于腰椎上,用于骨盆I+II/I+II+IV区的切除后的髋关节功能重建,成为国际上该部位切除最好的功能重建方法;由于设计了双齿轮结构,使得术中安装更为简便灵活,可以任意调节髋臼角度。2015年基于3D打印技术再次改进了“经腰椎固定半骨盆假体”的设计,引入了人工假体的骨长入机制,解决了人工骨盆假体的长期稳定性问题,是目前国际上最好的相关部位骨缺损的功能重建方法,帮助失去一侧骨盆的患者站起来。

(4)3D打印全骶骨人工假体(GPS IV型)。2015年由郭卫团队在国际上首创,用来重建全骶骨切除后骨盆环的完整性,在3D打印骶骨假体的与骨的界面均设计了金属骨小梁结构,与自体髂骨及腰椎椎体发生融合,稳定性好、并发症少。

2015年12月,郭卫教授团队历经4个小时就完成了“世界首例右骨盆巨大肿瘤切除3D髂骨假体重建术”,这是继同年7月8日北大人民医院完成3D全骶骨假体重建术后又一成功尝试。手术中,为达到完美契合的效果,郭卫和他的团队应用3D打印技术,精心设计,反复修改,让量身订制的局部髂骨更符合生物力学结构的功能重建。

郭卫教授表示:“骨肿瘤手术难度大,精准度要求高,术中稍有不慎即可造成致命性的大出血或其他严重的手术并发症。手术中技术是一个难题,但更多的是情感的难题。3D打印技术的应用帮助我们解决了这个难题。”

郭卫教授介绍道:骨科3D打印技术可以解决假体和骨头长不到一起,或连接后松动的问题。3D构件能与患者的骨头结构实现完美的契合,并更加稳定与坚固。现在3D打印技术作为骨科手术的新宠,可以通过数字化技术和软件,利用3D打印机直接打印出骨关节模具,不仅解决了手术中的难题,也大大提高了骨科患者的恢复质量,还加快了愈合时间,另外经过骨科3D打印技术治疗,患者仅需数天恢复便可下地活动。

附2:关于骨肿瘤和郭卫教授团队

骨肿瘤,顾名思义,骨头上的肿瘤。这些年,来到北京大学人民医院骨肿瘤科救治患者的大多是恶性肿瘤或是转移瘤,每位病人基本都是辗转多家来到这里,这里是他们最后的希望。

其中,骶骨、骨盆肿瘤由于不易发现,往往十分巨大。丰富的血管和中枢神经组织为肿瘤提供了天然庇护所,助其在盆腔疯长,整个盆腔的脏器都会被挤到一侧狭小的空间,肿物向上压迫腹腔,下极则骑跨过腹股沟韧带向大腿延伸,肾脏、膀胱、坐骨神经、股神经、髂动静脉、部分肠管、女性附件等重要脏器和大血管紧紧贴着肿物。而要在这个部位动刀子,手术创伤大、难度高,术后并发症却不少。

在相当长一段时间里,骨盆都被视为骨肿瘤手术的禁区。特别是骶骨肿瘤前后路联合切除手术,被国外同行称为“Unresectable operation”(不可切除的手术)。那时,很多患者因局部肿瘤的快速进展而发展为截瘫,严重的疼痛让其痛不欲生,为此,一旦发现,唯一的治疗手段就是截肢。

为了更多患者有尊严地活着,郭卫教授一开始就将科室发展定位于“精、尖、难”,敢于向手术“雷区”宣战,他带领团队十几年来疯狂地在手术台上“扫雷”,在国际上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,总体疗效居国际领先;设计使用的组配式半骨盆假体获得国家专利,成为国际公认的髋臼周围肿瘤切除后功能重建的最佳方案;在国际上该领域发表了数篇高水平论文,被美国NCCN《骨肿瘤治疗指南》引用,成为国际同行广泛认可的骨盆肿瘤治疗策略;开创性地解决了骨盆肿瘤整块切除及骨盆环重建、儿童保肢等世界性难题,为8000余例患者成功保留肢体功能。

十五年时间,郭卫实现了30余项外科技术创新,取得15项国家专利。全骶骨人工假体、髂骨缺损重建假体、儿童保留骨骺骨缺损型人工假体、人工半骨盆假体、双动型人工膝关节假体、髂骨长入复合固定型半骨盆假体……一个个专利,见证了一路走来的创新。郭卫坦言:“我只是想把很多东西变成现实。”

2014年1月8日,郭卫教授凭借“原发恶性骨肿瘤的规范化切除及功能重建系列研究”在200多个项目中脱颖而出,获得国家科学技术进步二等奖。这是在医疗卫生领域,极少出现的重要奖项。

受访专家:北京大学人民医院郭卫教授

资料提供:北京大学人民医院科研处、骨肿瘤科

文字整理:北京大学人民医院宣传处  钟艳宇