骨科“私人订制”，划时代的新技术

　　每一个普通人的骨骼和关节数目是相同的，但不会有任何两个人的骨骼和关节的发育及形状完全一样，一旦因外力或疾病导致骨骼缺失，要修补人体骨骼的各种缺失，就不像汽车前往4S店保养这般容易了。

　　使用人工制作的“假体”替代病变的骨与关节时，经常会遇到因个体差异导致匹配度不够精准的问题。在上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科，聪明的医生们利用3D打印打造出的“智骨”能够根据个人需要“量体裁衣”，实现个性化“私人订制”。

　　这是划时代的技术，打破了传统上用少数几种标准假体修复各种体型、各种骨关节病损的局面，将“个体化”精准修复或置换治疗推向了崭新的高度。如今，上海交通大学医学院附属第九人民医院（以下简称上海九院）已是3D打印技术“重镇”，建立了为上海市、为全国服务的3D打印接诊中心和创新研究中心。这背后，是与新中国同龄的上海九院骨科一路乘风破浪、开拓创新。

3D打印挽救骨盆巨型肿瘤患者

　　“救命！”这是一则发自新疆天山脚下的求助信息，哈萨克族患者伊娜（化名）骨盆长出巨型肿瘤，要切除肿瘤救命，同时需要面对截肢的结果。还有没有其他机会？

　　时间倒回5年多前，54岁的伊娜行走时感觉右髋部很痛，4年前到当地医院就诊，她接受了“右侧股骨头坏死”手术治疗。术后1年半，伊娜右髋疼痛不适复发，当地医院再次为她手术，局部病灶组织送病理检查结果提示为“软骨肉瘤”。2020年初，伊娜的右髋再次出现疼痛，拍片显示，她的骨盆肿瘤已非常巨大，手术异常困难。

　　多方打听，伊娜听说了上海第九人民医院骨科或有别的办法，这里的中国工程院院士戴尅戎教授、骨科郝永强教授团队应用3D打印技术在骨科领域解决过许多医学难题，尤其是在骨盆肿瘤治疗方面有丰富的经验。

　　时值新冠疫情最严峻之时，但伊娜的病情已容不得全家有犹豫的时间了，几经周折，他们来到上海，预约了上海九院骨科郝永强教授的专家门诊。

　　手术很难，但不是没办法！结合CT、MRI等检查数据，郝永强教授团队为伊娜量身定制了一套基于3D打印的“三位一体”个性化方案，成功切除右侧半骨盆肿瘤+精准安装3D打印定制型半骨盆假体。这台手术不仅让她免除了截肢之苦，也保住了生命。2020年9月伊娜在家人的陪伴下回上海九院复诊，对郝永强教授团队及3D打印中心工作人员再三致谢，救命之恩铭记一生。

　　这一切得益于上海九院骨科郝永强教授团队在戴尅戎院士的带领下近年来深度开展的“医工交叉合作”。他们在国际上率先将3D打印技术引入个性化重建假体的研发，创建了3D打印个性化病变模型、个性化手术辅助导板、个性化3D打印重建假体“三位一体”的个性化治疗模式，过去无法治疗的骨肿瘤等骨科复杂疾病有了新的治疗规范，进入了更加精确的个性化医疗时代。

医工交叉打破“削足适履”式传统治疗

　　医学史上的历次进步，往往是量变累加到一定程度才迎来质变，上海九院骨科在3D打印技术上的突破也跨越了至少30年的时间。

　　现代人工关节诞生并发展于20世纪中期，在骨科技术发展史上具有里程碑意义。早期，同一款假体几何形态基本一致，仅有不到十种尺寸差异。之后假体设计被不断改进，组成假体的部件有多种规格并在连接部设计了更多的调节接口。即便如此，仍无法取得最佳部件与组合，难以实现“最优化重建”。尤其对存在显著解剖畸形、肿瘤及“翻修”的患者，例如骨盆恶性骨肿瘤，为保障手术彻底、降低肿瘤复发率，手术医生需要个性化采用各种根治术或扩大根治术，这时候，商业化的积木式假体就很难完美匹配缺失的解剖结构了。

　　“面对无法避免的个体化重建手术，医生有两种选择，一是以常规假体为基础，对相关骨性结构进行‘削足适履’式的修整，通过修整骨骼去‘适应’假体。第二种就是个性化定制，通过预先设计，制造出符合个体需求、完美匹配而且能顺利植入体内的植入物。” 戴尅戎院士说，骨科个体化治疗作为一种先进治疗理念，促进了假体设计和制作技术的进步。他自己，正是这项全新治疗理念的探索者、实践者、引领者。

　　上世纪80年代，3D打印技术兴起，当时称为“快速原型技术”。在计算机辅助设计与加工（CAD与CAM）技术和先进的影像学手段的帮助下，把二维图像叠加成立体实物，实现了新一代个体化人工关节设计与制作的数字化技术。戴尅戎院士是我国最早接触3D打印技术的医学专家之一。上海第九人民医院骨科对个体化植入物的研究就始于上世纪80年代。当时，在烟台的一次人工关节学术会议上，戴尅戎教授与时任上海交通大学精密机械系主任王成焘教授相识，从此开始了两人和两个科室长达30多年围绕人工关节个性化定制问题的合作。

　　他们合作尝试将计算机辅助设计与加工制造技术引入个体化假体制造领域，初步建成了直接面向临床的个体化植入物数字制造系统，合作产品获得了定制型人工关节的生产许可证，为越来越多的疑难病例重建运动和负重功能提供了定制型人工假体。

　　2013年，上海交通大学医学院附属第九人民医院成立3D打印技术临床转化中心，中心建立了医工结合的研发队伍，购置了多种材料与规格的医用3D打印设备，并在全国20多家医院成立分中心，通过上海九院的辐射带动全国各省市。2016年，上海交通大学医学3D打印创新研究中心揭牌，进一步推动了3D打印技术的发展。

与新中国共成长，屡创行业先河

　　上海九院骨科的历史，不长不短，正好与新中国同岁。

　　上海交通大学医学院附属第九人民医院前身为伯特利医院，始建于1920年，直到1949年新中国成立之初，这家医院设诊骨科。岁月变迁，上海九院骨科不断壮大，骨科学和骨科生物力学专家、中国工程院院士戴尅戎是上海九院骨科的领军人。在他的带领下，历经几代人的辛勤耕耘和开拓创新，上海九院骨科目前已发展成为设有5个病区、200多张床位，集临床诊疗、科学研究与教学为一体，在关节、脊柱、创伤、肿瘤等领域形成专业特色，国内外享有很高声誉的一流骨科学临床和研究中心。

　　上海九院骨科目前是国家重点学科，国家211工程重点学科，卫生部国家临床重点专科，上海市医学领先学科，上海市教委重点学科，上海市关节外科临床医学中心，并附设多个高端科研与转化平台。

　　如同一艘航母，上海九院骨科下设关节外科、运动医学、创伤骨科、脊柱外科、骨肿瘤和骨病、足踝矫形等学组，诊疗范围涵盖骨科各类疾病，在关节、脊柱、创伤等领域拥有一批造诣深厚的著名医学专家，如戴尅戎、赵杰、朱振安、吴海山、孙月华、郝永强等专家教授。他们在国内外享有很高的知名度，先后兼任华裔骨科学会、亚太人工关节学会、国际内固定学会（AO）等国际性学术组织的会长、秘书长和中国区主席等，担任中华医学会、中华医学会骨科学分会等国家级骨科学术委员会的副主委、常委、理事和学组组长等重要学术职务。

　　善于运用新技术、大胆创新，是戴尅戎院士领衔的上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科的一贯传统。早在1978年，戴尅戎从上海钢铁研究所杨海波工程师那里了解到，有一种已被用于制作航空、航天、输油管道部件的镍钛合金，对其制品的原始形状具有“记忆”功能，可在低温下改变形状，在升温后回复原形。

　　经3年合作，戴尅戎院士与杨海波工程师、上海第六手术器械公司周绪章技师团队共同发明了蜚声海内外的形状记忆加压骑缝钉，解决了经关节骨折治疗中的难题，团队获得国家发明二等奖。随后，他们又发明了形状记忆锯齿臂环抱器，开创了国内外形状记忆合金医学应用的历史先河。在名古屋国际形状记忆合金学术会议上戴尅戎被授予形状记忆合金医学应用奠基人金杯。

　　上世纪80年代，戴尅戎及其团队在中国人的步态分析、平衡功能测定、国产骨水泥、多孔表面人工关节、内固定的应力遮挡效应以及无机骨粒骨水泥的实验研究等方面取得创新性的研究成果。

　　戴尅戎院士这种与时俱进、大胆创新的精神，影响了上海九院骨科几代人才的成长与进步，多次开创行业之先河。

打印“智骨”，造福天下苍生

　　2019年1月16日，上海九院骨科又迎来一个重要时刻。这天，由中国工程院院士戴尅戎和王金武教授领衔团队研发的“定制式增材制造膝关节矫形器”在上海市药品监督管理局受理中心喜获第二类医疗器械注册证。这是上海启动医药器械注册人制度试点以来，首个由科研型企业申请到的医工结合类医疗器械注册证，该技术涉及3D打印技术，将为患者提供更具个性化的医疗服务。

　　这是上海交通大学医学院附属第九人民医院戴尅戎院士、王金武教授在多年研发、临床积累下转化的成果。戴尅戎院士和王金武教授领衔的数字医学课题组多年致力于3D打印辅具标准、金属打印标准、生物打印标准等方面的工作。此番拿到注册证，意味着注册人即可以启动委托生产的相应程序，让该产品早日上市销售，服务临床、服务病患。

　　医疗器械人命关天，根据我国相关规定，拿到注册证，并不意味着就此获批上市，但这个创新项目前后不到半年就获得产品注册证，进入委托生产环节，意味着距离产品最终获批上市又进了一步，产、学、研、医这条产业转化路无疑再获提速。这也是对上海九院骨科团队多年致力于3D打印相关技术临床应用的鼓励与肯定。

　　目前，上海九院在髋关节、膝关节、腕关节、踝关节、胸骨等复杂骨科手术中已多次应用3D打印的个性化金属植入物，并向口腔科、眼科、整形科、神经外科、耳鼻喉科等领域扩大应用。通过多年研究与应用实践，上海九院和上海交通大学还合作培养了大量“医工交互”人才，形成了“医工合作”个性化治疗团队，成立了3D打印接诊中心、生产与后处理中心。

　　值得一提的是，肇始于上海九院骨科的上海第九人民医院医学3D打印创新研究中心，如今既是医学3D打印的远程会诊中心，也是科技创新研发中心，拥有各类软件以及不同用途的3D打印机等硬件设施，供医生和科研人员对医学3D打印进行各项前沿研究、设计与制作工作。作为“总部”，这里还建立了远程会诊中心，以实现无缝连接分布于国内各地的20多个分中心。

　　在行业内，人们更乐于称这些3D打印的个性化植入物为“智骨”，不是说这些骨头有多么聪明，而是说借助3D打印技术可“打印”患者有关部位的3D模型、3D打印手术导板、金属或高分子3D打印植入物，能够更精确地满足不同病人的特殊临床需要。

　　当然，谈及上海九院骨科，“脑洞”可以开得更大些，这里的氛围就是妙想迸发、且勇于实践。戴尅戎院士认为，结合组织工程技术的生物打印，是3D打印技术未来发展的下一个重要方向。

　　试想一下，如果在打印材料中加入干细胞和相应生长因子，打印出的产品能发育成为具有生物活性的组织甚至脏器，例如皮肤、角膜、支气管、膀胱、肝脏、肾脏、骨、软骨……，将为再生医学和药物筛选的发展作出不可估量的贡献。

　　这不是科幻片，不是想象，而是已在实验室里进行着的开拓性研究。所以，对于3D打印，对于上海九院骨科，不用吝啬想象力——在这里，看见未来医学。（撰稿 唐闻佳）