央广网西安11月4日消息（记者刘涛 通讯员王志君 孙继成 任伟锋）创立严重骨缺损（长段骨缺损、超长骨缺损、感染骨缺损和复合骨缺损）四大分类新标准，提出“移植变再生、机械变仿真、延期变同期、截肢变保肢”救治新理念，创建骨缺损救治新技术，形成骨缺损救治新体系，实现严重创伤骨缺损从“不可治”到“可治愈”重大突破……11月3日，从2020年度国家科学技术奖励大会传来喜讯：由空军军医大学西京医院骨科裴国献、郭征教授牵头科研团队在骨缺损修复救治体系与关键技术取得重大突破，喜获国家科学技术进步奖一等奖。
矢志：27年紧盯严重复杂骨缺损修复难题
翻开西京医院骨科的发展史，接续传承、矢志创新是永恒的主题词：1973年国内首创肌力平衡术治疗婴幼儿先天性马蹄内翻足，1986年世界首例十指离断再植术获成功，1991年世界首创重组合异种骨应用临床……婴幼儿先天性马蹄内翻足治疗、十指完全离断再植成活、重组合异种骨研发应用、晚期周围神经损伤退变与修复后再生实验和临床研究、脊髓与周围神经损伤关键修复机制及临床救治新策略等成果先后荣获5项国家科技进步二等奖、25项省部级一等奖。此外，国家重点研发计划项目和国家自然科学基金重点课题等22个大项目形成的前沿成果，也接续在这片创新高地产出。
“研究成果的产出，不是一蹴而就，而是依靠多年的传承与创新，这种沉淀是日积月累的，而且得有一个好的平台、好的团队。”研究团队成员裴国献感慨地说。
我国每年由于交通事故、自然灾害等造成的肢体创伤患者超过300万人。严重肢体创伤具有骨缺损范围广、软组织创伤重和感染发生率高等特点，传统修复方法截肢率高达77%。
有没有更好的办法在保肢的同时破解严重骨损伤治疗难题？1994年，也正是在西京医院骨科这片创新高地上，胡蕴玉与团队成员就把研究目标瞄准了创伤所致的严重复杂骨缺损修复这一世界性医学难题。
实验室、手术间，无数个昼夜，胡蕴玉带领团队从机制原理出发，实施动物实验，后又逐步应用临床，最终将组织工程技术和抗生素局部缓释技术有机结合，研制出兼具强效抗感染能力和高效成骨活性的抗感染活性骨。该研究突破了污染、感染性骨损伤一期抗感染，二期植骨修复的传统治疗模式，解决了这一骨科领域的世界难题，填补了国内外医学界在此研究领域的空白。
大段骨缺损的修复是骨科世界性难题，自体骨、人工骨、同种异体骨移植及骨搬运等方法均无法解决临床根本需要。朝着同一个医学难题目标，在胡蕴玉矢志探索感染骨缺损的同时，另一项围绕大段骨缺损的创新研究也开始着手进行。1996年起，裴国献带领团队利用组织工程技术围绕骨种子细胞筛选和扩增、神经血管与骨的同步构建技术及分子机制、临床转化关键技术等开展研究。
18年集智攻关，完成从小动物（小鼠、大鼠、兔子）、大动物（山羊）、高级动物（恒河猴）到人体骨髓来源的系列骨髓基质干细胞培养与表型鉴定，建立起标准制备流程，研发出系列高效、符合临床需求的干细胞扩增技术及关键设备，并在国际上首次提出血管、神经与组织工程骨同步构建的理论，成功开展国际首例大段负重骨缺损组织工程骨修复临床试验。
以临床需求为牵引，始终在创新路上前行。2003年，西京医院骨科引进3D打印设备。能不能借助3D打印个体化修复重建大范围骨缺损，使患者获得最佳术后功能？从事骨肿瘤专业多年的郭征有了一个大胆的想法。当时3D 打印医学应用刚刚兴起，从零基础开始，组建数字化技术科研团队，查阅既有文献资料，外请专家讲学……一步步朝着既定方向前行。
随着金属3D打印技术在航空航天等领域的逐步应用，郭征更加坚定了自己的信念。针对大范围骨缺损修复重建传统假体技术难题，他敏锐地发现3D打印金属假体具有的个性化、孔隙化和解剖形态仿真优势，有望成为解决骨缺损精准修复难题的有效途径。郭征瞄准这一科技前沿大胆创新，3年时间就将这一创新技术应用于临床，完成金属3D打印个体化定制假体全球首例人体植入。
从1994年胡蕴玉研发的抗感染活性骨，到裴国献矢志攻关的组织工程骨，再到郭征借助3D打印技术实现骨缺损精准修复……27年一路走来，聚拢在严重复杂骨缺损修复研究目标下，这支团队在传承中创新、在创新中实践，为科研成果的最终临床应用转化筑基铺路、播种育机。
裴国献教授（右三）指导学生（央广网发 西京医院供图）
磨砺：4项重大突破应运而生
“如果决定开启一段征程，那就要不怕风雨兼程，在这个过程中，还需要有超前思维加即刻行动。”这是裴国献和科研团队交流最多的一句话。
复合骨缺损患者的环路移植新术式研究，需要高超的显微手术技术，但显微外科手术是个体力活，费眼、劳颈、伤手。为了开展一项动物实验，裴国献需要长时间盯着硬币大小的手术视野，一坐就是几个小时。
由于长期弯腰勾头，裴国献患上了颈椎病，发作起来头晕恶心，有段时间常常彻夜难眠，而左手长时间捏着肉眼根本看不见的针不停地缝合，手部肌肉萎缩严重、常年麻木。裴国献也试着让自己慢下来，但每当有重大研究实验和临床技术开展，裴国献依然会出现在工作了数十年的手术战位上。“我就是这么一个人，认准了的事情一定要做好，不管付出什么代价。”再苦、再累，裴国献没有抱怨过。
在科研记录本的扉页上，郭征写下这么一句话：守住寂寞，静待花开。“一项成果要成功应用于临床，首先需要大量的应用基础研究，这个过程对身心都是一种考验。”这既是郭征给自己的寄语，也是他数十年科研征程践行的信条。
郭征带领团队在国内较早开展3D打印多孔钛合金材料的骨科基础研究，由于起步早，多孔钛合金新材料相关的加工设备、生产工艺、力学特性以及体内外生物学效应等诸多未知均需要解决，尤其是需要进行临床前大动物评价，其对手术、饲养和维护条件的要求非常苛刻。而本地大动物来源、手术条件及饲养环境等问题，导致在实验的关键阶段，研究遇到了困境。
经过多方打听联络，郭征把宁夏固原市作为大动物实验基地。一个周末，带着博士硕士团队和几大箱实验器械，乘坐一夜火车来到了固原市。“动物实验室是用当地农民家里的柴房改造的，墙面都是拿报纸糊起来的。”回想起刚到固原时的场景，郭征仍记忆犹新。人的干劲大于条件的艰苦，经过改造，逐渐满足了动物实验的需求。
由一间柴房到现在的体系化大实验基地，在这里，围绕骨科疾病实验模型，郭征团队已在羊身上复制出骨缺损、骨坏死、脊柱融合、骨感染等系列骨科相关疾病模型，模型建立后采用3D打印等新的技术和材料加以解决。并通过科学系统评价，最终转化为临床急需的创新产品，由此使西京医院3D打印骨科技术产品领跑于国内外。
也正是基于这种矢志追求和磨砺探索，研究团队实现了严重创伤骨缺损修复救治体系的重大突破：针对长段骨缺损首创组织工程骨再生修复技术，实现由移植变再生；针对超长骨缺损首创3D打印假体仿生修复技术，实现由机械变仿真；针对感染骨缺损首创抗感染活性骨同期修复技术，实现由延期变同期；针对复合骨缺损首创“桥式移植”同步修复新术式，实现由截肢变保肢，系统解决了严重创伤骨缺损修复难题。
郭征教授（左二）术前指导年轻医生（央广网发 西京医院供图）
转化：10万余名患者受益
从机制理念构建，到基础研究探索，再到救治体系成型，想法有了，方向明了，路子也清了，剩下的就是应用临床，转化为救治效应。
35岁的甘肃小伙孔军（化名）遭遇意外被拖拉机碾伤，腿部开放性骨折，小腿最重要的支撑骨——胫骨缺损达12厘米，他是否还有站立行走的机会？多方求医，医生给出了几种选择方案：要么肢体残疾，要么截肢来安装假肢。这意味着接受上述治疗后，孔军不能像以前那样行走、跳跃，负重背物，或者干重体力活。
“肯定是原装的好！”裴国献团队提出了一套不一样的治疗方案：采集自身细胞、通过培养获得足够细胞数量后，复合到能与人体相容的多孔生物材料上，形成组织工程骨复合物，再种植到体内骨缺损处实现修复——即在体外根据患者骨缺损形状与尺寸，个性化定制出带有细胞活性的再生骨。
2015年8月3日，裴国献带领团队用“种”骨头的方法，为孔军“再生”了缺损的胫骨，这也是世界首例通过组织工程方法修复的长度12厘米的负重骨骨缺损病例，实现了国际性难题的重大突破。术后3个月，孔军可以扶着拐杖，下地行走，6个月后，扔掉了拐杖，可以负重；12个月后，腿部的外固定支架也被拆除，行走和跳跃如常；22个月后，可以快步行走、上下楼梯和搬移重物。
世界首例组织工程再生骨修复大段骨缺损技术的成功，是组织工程骨这项再生医学技术从实验室走向临床应用的重要开端，实现了组织工程再生骨修复大段骨缺损这一全球性难题的重大突破，课题组受邀牵头制定我国首部组织工程骨通用技术标准。“我觉得收获最大的，是在追求事业的道路上越过一个个艰难坎坷，让创新性的理念思维变成现实，并成功救治病患。”在新闻发布会现场，裴国献深有感触地说到。
2014年5月28日，一则新闻消息由西京医院发出：该院骨科团队成功地将3个采用3D打印技术制备的钛合金假体，分别植入3名骨肿瘤患者体内，修复了他们不同部位的骨骼缺损。其中的3D打印肩胛骨钛合金假体和锁骨钛合金假体临床应用为全球首例，骨盆钛合金假体的临床应用为亚洲首例。
两项全球首例、一项亚洲首例，可借鉴的临床经验很少，并在一周内先后实施。术前会诊时，有人问到成功几率有多少。郭征用三个有把握来印证自己的判断：团队研究3D打印材料工艺已经十多年，对应用这种材料来制备加工成所需要的植入体有把握；前期做了大量的体外和大动物实验，对安全性和有效性有把握；医工企团队整合磨合已经很充分，对个体化制备应用有把握。
术前，郭征带领团队根据患者影像资料，设计出解剖形状、结构与肿瘤切除后骨缺损完全匹配的模型，同时兼顾局部生物力学环境要求完成假体设计，采用最新的选择性激光熔化或电子束熔融 3D 打印技术直接制造出钛合金假体。术中，将钛合金假体植入体内，替代了切除的肿瘤骨骼，恢复肢体功能和完整性，改变传统重建方式。事实也证明了郭征的把握和判断：3名患者躯体外形和功能都得到了较好恢复。
从2014年3D打印钛合金假体成功应用临床伊始，研究团队先后实施世界首例骨缺损3D打印假体复合腓骨移植、世界首例3D打印肱骨近端假体治疗肱骨近端粉碎骨折术、世界首例渐变仿人体骨骼结构支撑棒临床治疗股骨头坏死等系列创新技术，为严重创伤骨缺损修复奠定了基础。研究团队还发表了全球首篇3D打印个性化假体骨缺损修复论著，组织制定相关标准及共识4项，主编世界首部数字骨科学专著《Digital Orthopaedics》（Springer出版），牵头成立SICOT中国部数字骨科分会和中华医学会数字骨科学术组织，创建数字骨科学。
集众智、汇众力。26年矢志严重创伤骨缺损修复终极目标，15名医工企团队成员携手攻关，个性化、精准化治疗使保肢率由23.0%上升至91.1%，386所医院、10万余名患者受益……一连串数字背后，中国学者用拳拳医者心铸就病患铮铮骨。扩大推广应用、制定转化标准、推动学科领域发展……举风扬帆，更远的航程在召唤。