郭征：创新发展 勇于超越

供稿|魏星辉，汤臻，吴昊，董晖，鲍树森，刘沂朝，王宁，李小康

空军军医大学第二附属医院(唐都医院)骨科郭征团队是以“需求牵引、创新驱动”为核心思想，以科研成果临床转化为目标的多学科交叉科研创新团队。多年来，骨肿瘤骨修复重建(BTBR，Bone tumor and bone reconstruction)创新团队聚焦于骨科植入物临床转化研究，提倡“产学研用管”协同创新，积极推进骨肿瘤精细化外科治疗，实现了计算机导航、机器人辅助、3D打印和数字骨库等技术研发与临床转化，同时对新型骨科低弹钛合金材料、多孔钛合金材料及植入物表面改性技术等进行了深入研究，形成了仿生股骨头坏死支撑棒、多孔钛合金椎间融合器和新型个体化骨肿瘤假体等系列创新成果。秉承着“团结、进取、传承、创新”的核心文化，团队成员拧成一股绳。近年来，团队先后承担国家863计划项目、国家重点研发项目、国家自然科学基金等国家级科研项目11项；科研成果获国家科技进步一等奖、军队科技进步一等奖、陕西省科技进步一等奖、军队医疗成果一等奖等(图1)。

图1 BTBR团队合影(前排为郭征教授，后排从左依次是吴昊、董晖、王宁、魏星辉、李小康、伍苏华、吴智钢、石磊、郭硕、赵军刚、鲍树森、黄海和刘沂朝)和获奖证书

人才培养是团队维持高水平输出的重要环节，郭征教授已培养多名优秀研究生，被评为第四军医大学“精品课教员”(图2)。他在抓好临床诊疗和科研创新工作的同时，不断向团队倡导健康运动的生活理念。先后带领团队人员参加博迪杯篮球邀请赛、榆林市星元医院庆祝建党100周年篮球邀请赛、“恒扬杯”全国骨科医师篮球赛、“丝绸之路——长安名医杯”首届医疗系统篮球联赛等体育竞技赛事(图3)，旨在增长团队骨干的见识，强化团队凝聚力。

图2 临床教学

图3 全国骨科医师篮球健身计划及首届医疗系统篮球联赛

深耕基础，培育科研沃土

骨组织的缺损一方面由较大的暴力损伤所引起，如车祸、创伤、战争等；另一方面，自身骨组织疾病往往迫使患者不得不将病变骨组织移除，如骨肿瘤、严重的骨髓炎等。这些内部或者外部因素所导致的骨缺损很难通过机体自身的愈合能力进行修复，特别是大面积的骨缺损更是困扰大家的国际性难题，也是目前亟待解决的关键问题。因此，研究开发出一种良好的人工骨替代材料，尤其是适用于大面积骨缺损的移植材料成为当前国内外骨科界的研究焦点。在骨缺损修复材料基础研究领域，郭征教授团队面向临床需求，在基础研究领域深耕近30年，不断挖掘和延伸，拓展出金属植入物和假体、材料表面改性和3D打印多孔材料等骨缺损修复材料的科研沃土(图4)。

图4 骨缺损修复材料的沃土

金属植入物由于出色的力学支撑强度，在承重部位骨缺损修复中仍然处于首选地位。经典的钛合金Ti6Al4V(TC4)是目前临床应用最广泛的钛合金材料，具有强大的支撑能力和优良的生物相容性，但高弹性模量也带来了应力遮蔽的问题，引发假体移位、下沉、断裂等并发症。针对TC4材料本身的劣势，郭征教授团队在数年间不断从材料本身、材料结构和材料生物活性等方面进行改良优化。经过从均质化熔融加工到3D打印的技术迭代，从鼠、兔小动物实验到犬、羊大动物实验不断贴近临床的体内研究，最终开拓出个性化骨缺损修复假体、仿生多孔钛合金股骨头支撑棒、个性化3D打印人工椎体、低弹多孔Ti2448材料等多个面向临床应用的金属植入物产品。低弹多孔钛合金促进血管生成和骨修复的免疫机制，如图5所示，研究表明低弹性模量钛合金能够调节巨噬细胞的极化方向，进而促进体内外的成血管和成骨效应。3D打印钻石多孔钛合金股骨头支撑棒更符合生物力学需求，在股骨头坏死模型中效果显著(图6)。

图5 低弹钛合金促进成骨的免疫机制

图6 3D打印多孔钛合金股骨头支撑棒

面向临床，转化科研成果

长期以来，由肿瘤、创伤、感染、先天性疾患等因素造成骨缺损或骨不连的修复重建一直是骨外科领域中的难题之一，其中人工骨替代材料的植入是临床骨缺损修复重建的重要方法。目前已有的人工修复替代材料(如钛合金和高分子材料)与器械虽然已得到广泛应用，但因结构设计、生物惰性等缺陷，严重影响修复替代效果，成为亟待解决的重大临床问题。在大量体内外研究、大动物临床前评价的基础上，郭征教授团队针对不同的临床需求先后推进多项探索性临床试验，并与企业合作进一步实现科研成果的转化。已开展的探索性临床试验包括多孔钛合金个性化人工椎体探索性临床研究、3D打印可降解颈/腰椎椎间融合器探索性临床研究、羟基磷灰石喷涂多孔钛合金椎间融合器临床试验和定制式个性化人工椎体临床试验研究等。

3D打印个性化假体的特点是“度身定做”。凭借不受限制的几何自由度，3D打印技术特别适合制备个性化植入物(图7)。个性化假体可以包含孔隙结构，利于骨整合，增强界面的稳定性。在个性化假体易于获得的情况下，医生更能够以患者受益最大化为前提来规划手术。在前期研究的基础上，郭征教授团队与企业合作通过力学设计优化制备了多种适用于长骨节段性骨缺损、骨盆、骨缺损的个性化定制假体、人工椎体，并采用精准导航重建技术，实现了骨肿瘤的精准化切除和个性化假体的精准化安装重建。

门帘掀开，所有人的目光投了过来，“哗”地让开一条道，一个火炉现出来，我把自己晾在炉火边，顿时烟雾从腿往上蔓延，笼罩了我的全身。

雨落先表示了歉意，说许姐，非常不好意思，请您来其实不是因为证书，而是想和您商量件事，一件非常重要的事。许沁略显诧异，笑道，什么事啊，搞得这么紧张兮兮的。玉敏刚要张口，雨落用手止住了，然后平静地说了。

图7 不同类型仿生多孔钛合金个性化定制产品

科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。促进科技成果转化是国家战略需要，是军事斗争准备需要，是大学建设发展需要。2021年5月8日，团队参与空军军医大学首批科技成果转化项目，成功与企业签订知识产权转让协议，标志着团队多年致力研发的骨修复重建系列具有自主知识产权的创新成果成功向企业转化(图8)。科技成果的转化，能够把优秀的高科技产品推向市场，切实反映出了研究成果的科学价值、社会价值和经济价值，更好地造福于患者。这也是我们临床科研工作者的初心和使命。

图8 医用产品成果图

集思广益，凝聚多方力量

在科研创新的道路上，团队不仅致力于金属植入物、3D打印材料与表面改性的研究，还积极探索新的研究方向和研究内容。但在课题选择上，郭征教授团队始终坚持创新与实用相结合，以创新驱动发展，以需求促进转化。在此基础上，团队也吸引了众多志同道合的合作伙伴，与西安交通大学、西北工业大学、西安理工大学、中国科学研究院金属研究所、西北有色金属研究院等高校、研究所、企事业单位合作，凝聚多方力量，完成了多项创新材料的生物安全性测试、临床前大动物评价、产品研发等。在合作过程中各单位均充分发挥自身长处，形成优势互补，极大地促进了从基础研究到产品研发，最后应用于临床的科研创新的推进和转化，已获11项国家发明专利授权。

羊距骨坏死模型用于评估不同骨坏死治疗方法、不同钛合金支撑棒或表面涂层改性材料的临床前应用效果，如图9所示。创新性骨填充材料和骨愈合材料作为骨缺损修复研究的重要组成部分，在临床应用上具有广阔的潜力。

图9 羊距骨坏死模型

精益求精，引领行业发展

作为一名军医，郭征教授始终坚定信念、不忘初心、身体力行，带领团队定期参加为军服务、医疗帮扶和科研交流活动(图10)，希望在团队的不懈努力下，能够传承和发扬科室优良传统，带领学科走上新的高度。在不断追求精准、高效、性能优异的过程中，郭征教授团队在骨科3D打印领域已经走在前列，完成了多项世界首创的科研成果(图11)，并倡导制定了3D打印医疗器械的行业标准，为行业的健康持续发展贡献力量。

图10 团队医疗帮扶活动：(a)延安巡诊；(b)宁夏固原义诊

图11 世界首创类病例：(a)3D打印钛合金肩胛骨假体；(b)3D打印可显影聚醚醚酮(PEEK)个性化肩胛；(c)3D打印锁骨钛合金假体；(d)3D打印新型生物可降解颈椎融合器；(e)3D打印仿生钛合金股骨头支撑棒

3D打印技术作为一项新技术，从基础研究到临床应用再到法规监管，有很多概念、知识都处在模棱两可的状态，这会对技术的应用效果和扩大推广造成障碍。为此，2021年郭征教授作为项目组长负责制定了两项3D打印相关的团体标准，并编写出版了《3D打印定制假体骨科应用81问》，解答了3D打印定制假体在研发、应用和法规等多方面具有代表性的81个问题，希望能够帮助相关从业人员更加全面准确地了解3D打印定制化假体(图12)。

图12 3D打印相关标准及专著

结束语

在医疗卫生事业中，每一个个体的生命都值得全力托举，而对医疗工作者来说，应从单维度的追逐中抽离出来，去琢磨给予生命以时间，以及给予时间以生命。正如医学生从业前的宣誓誓词：决心竭尽全力除人类之病痛，助健康之完美，维护医术的圣洁和荣誉，救死扶伤，不辞艰辛，执着追求，为祖国医药卫生事业的发展和人类身心健康奋斗终身。