北京大学人民医院：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。

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”。

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。

关于骨肿瘤

北京大学人民医院骨肿瘤科主任郭卫教授介绍，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，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。

关于GPS通用骨盆环重建系统

3D打印组配式人工半骨盆假体”（Globle Pelvic System，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。

第四部分：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。

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。

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。