郝永強(qiáng)：3D打印器官的人

來源：經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)

郝永強(qiáng)經(jīng)常被骨科病人當(dāng)成求醫(yī)的“最后一站”。許多病人看遍了全國(guó)各大醫(yī)院，抱著最后一絲希望來到上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科，他們會(huì)對(duì)郝永強(qiáng)說，“如果您說要截肢那就截了”。

對(duì)一些復(fù)雜性骨科疾病而言，如骨癌、嚴(yán)重肢體畸形，拿掉肢體是最“簡(jiǎn)單”的，但這也意味著病人后半生都會(huì)成為肢體殘缺的人。郝永強(qiáng)是上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科主任醫(yī)師，從醫(yī)34年以來，怎樣幫助病人保存肢體完整性和恢復(fù)正常功能，盡可能正常地生活，是他心里最“重”的事情。

他擁有了另一個(gè)身份——上海市醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化工程研究中心主任。在3D打印中心的走廊上，陳列著各種打印出來的骨骼假體和模型。從3D金屬打印機(jī)里打印出來的一個(gè)個(gè)金屬假體被植入患者的體內(nèi)，成為連接、承托患者軀體及四肢關(guān)節(jié)的重要部分。

3D打印的個(gè)性化金屬植入物不僅可以用在骨盆、髖、膝、肩、肘、腕、踝等全身骨關(guān)節(jié)和巨大骨缺損修復(fù)重建等復(fù)雜骨科手術(shù)中，還已經(jīng)應(yīng)用在口腔科、眼科、整形外科、胸外科、神經(jīng)外科、五官科等學(xué)科�！斑@項(xiàng)技術(shù)也許對(duì)常見疾病來說是錦上添花，但對(duì)復(fù)雜、難治性疾病來說，是絕對(duì)的雪中送炭�！焙掠缽�(qiáng)說。

郝永強(qiáng)仍記得10年前自己做的第一例3D打印金屬假體手術(shù)。那是一位40多歲的上海籍骨盆惡性腫瘤患者。術(shù)中借助3D打印手術(shù)導(dǎo)板，精準(zhǔn)、完整切除骨盆腫瘤后，一只“量身定制”的3D金屬打印的個(gè)性化人工半骨盆假體被植入患者體內(nèi)。手術(shù)前，患者給郝永強(qiáng)提了一個(gè)特殊的要求，希望手術(shù)后還能開車，他喜歡旅游，希望還能有自己駕車出游的機(jī)會(huì)。令人欣喜的是，做完手術(shù)后一個(gè)禮拜，患者就能下床行走，而在過去，半骨盆置換手術(shù)病人要在床上躺三個(gè)月左右。

近10年過去，這位患者不僅可以開車，其他功能也與正常人無異。這位老朋友總是給郝永強(qiáng)發(fā)來自己在全國(guó)各地旅行的照片。郝永強(qiáng)興奮地打開朋友圈展示——當(dāng)年的那位病人最近正在帶著妻子在西藏自駕游。

在20世紀(jì)80年代之前，骨盆腫瘤患者為了保全生命，只能接受患側(cè)半骨盆及下肢1/4截肢�！斑@意味著不光是腿截掉，一邊屁股都拿掉了”，郝永強(qiáng)說，術(shù)后坐著都困難，更談不上站立和行走。20世紀(jì)80年代后，雖然相繼出現(xiàn)各種保肢方法，但有一半患者都會(huì)出現(xiàn)骨不愈合、感染等并發(fā)癥，且失敗率高，腫瘤復(fù)發(fā)率較高。

如今，3D打印個(gè)性化金屬假體手術(shù)已經(jīng)十分成熟。郝永強(qiáng)選擇繼續(xù)向生物打印進(jìn)發(fā)，3D打印患者干細(xì)胞。打印器官，讓器官再生，也被郝永強(qiáng)列入到未來的打印計(jì)劃中。

從“削足適履”到“量體裁衣”

2010年前后，3D金屬打印技術(shù)逐漸興起，這讓中國(guó)工程院院士戴尅戎和弟子郝永強(qiáng)興奮不已——這是他們尋找?guī)资�年的關(guān)鍵性技術(shù)。

2013年，戴尅戎為上海第九人民醫(yī)院引入第一臺(tái)3D打印機(jī)，這也是金屬3D打印機(jī)首次進(jìn)入醫(yī)院。

在九院開設(shè)的醫(yī)工結(jié)合門診里，郝永強(qiáng)還要求工程師們也進(jìn)到診室中，了解患者病痛與需求。醫(yī)生與工程師反復(fù)討論后，通過計(jì)算機(jī)模擬出骨盆腫瘤的邊界及腫瘤切除后的骨盆缺損狀況，設(shè)計(jì)并3D打印一個(gè)訂制的1：1骨盆腫瘤模型、手術(shù)導(dǎo)板及金屬假體。手術(shù)前，通過3D金屬打印機(jī)打印出1：1的骨骼模型，醫(yī)生可以根據(jù)模型制定科學(xué)的個(gè)性化手術(shù)規(guī)劃，避免損傷重要血管、神經(jīng)及臟器。手術(shù)中，醫(yī)生在3D打印個(gè)性化手術(shù)導(dǎo)板的輔助下操作，導(dǎo)板可精確地引導(dǎo)醫(yī)生確定手術(shù)切除方向和位置，將腫瘤精準(zhǔn)切除。腫瘤被切除后，就可以為患者植入這個(gè)“量身訂制”的個(gè)性化金屬假體。這也被稱為3D打印“三部曲”。

為了使假體與患者骨骼更好地融合，郝永強(qiáng)還在假體表面設(shè)計(jì)、制備了金屬骨小梁，骨頭可以長(zhǎng)到打印后的金屬里，使二者融為一體。這是傳統(tǒng)模式制造的人工關(guān)節(jié)無法做到的。

這是一項(xiàng)“被逼出來”的發(fā)明，在3D金屬打印技術(shù)出現(xiàn)之前，骨科疾病患者長(zhǎng)期面對(duì)的殘酷現(xiàn)實(shí)是，一些疾病根本沒有可用的假體，即使有，也不夠精準(zhǔn)合適，許多患者都只能截肢。

郝永強(qiáng)介紹，早期，同一款假體幾何形態(tài)基本一致，僅有不到十種尺寸。隨著假體設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)，開始出現(xiàn)多規(guī)格的假體連接部件，并在連接部設(shè)計(jì)了更多的調(diào)節(jié)接口。但即便如此，還是難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化重建，尤其對(duì)存在嚴(yán)重解剖畸形、腫瘤及翻修手術(shù)的患者。

比如骨盆腫瘤病人，每個(gè)患者病變與切除范圍存在較大不確定性，為了保障切除腫瘤手術(shù)徹底，醫(yī)生需要采用擴(kuò)大切除術(shù)，一般骨盆缺損的范圍會(huì)比較大，這就增加了骨盆修復(fù)重建難度。因此，長(zhǎng)久以來，骨盆腫瘤被視為骨科手術(shù)的“禁區(qū)”。

這讓郝永強(qiáng)感到殘酷又可惜，但并沒有企業(yè)能夠生產(chǎn)制造精準(zhǔn)的個(gè)性化假體�！拔覀兙妥约貉邪l(fā)，硬著頭皮做�！鄙鲜兰o(jì)80年代，戴尅戎及其團(tuán)隊(duì)開始了定制型骨關(guān)節(jié)假體研發(fā)、應(yīng)用及轉(zhuǎn)化之路。為了更好地匹配患者的需求，戴尅戎及其團(tuán)隊(duì)從90年代初就開始將3D打印技術(shù)率先用于定制型骨關(guān)節(jié)研發(fā)，打印骨骼模型輔助假體設(shè)計(jì)。

那時(shí)，沒有3D金屬打印技術(shù)，假體是用工業(yè)機(jī)床“車”出來的，制造過程慢，也并不精準(zhǔn)，且浪費(fèi)材料。有時(shí)候假體做好了，病人的腫瘤也長(zhǎng)大了。

當(dāng)3D金屬打印技術(shù)的出現(xiàn)和幾十年積累的個(gè)性化定制經(jīng)驗(yàn)疊加，一切都“毫無遲疑，順理成章”。2013年，上海九院3D打印技術(shù)臨床轉(zhuǎn)化研發(fā)中心成立，2016年升格為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)創(chuàng)新研究中心。目前，郝永強(qiáng)已經(jīng)做了幾百臺(tái)3D打印金屬假體手術(shù)，無一例失敗。

一只腳在醫(yī)院 一只腳在法院

郝永強(qiáng)對(duì)第一臺(tái)3D打印金屬假體手術(shù)仍然印象深刻。那臺(tái)手術(shù)在2014年實(shí)施，全世界沒有先例，一切都需探索，醫(yī)生心理上需承受巨大的風(fēng)險(xiǎn)，一旦失敗就可能會(huì)惹上官司。郝永強(qiáng)形容“一只腳在醫(yī)院，一只腳在法院”。

郝永強(qiáng)記不清與工程師討論了多少次設(shè)計(jì)方案，但他記得十年前那天自己的心緒，沒有預(yù)想中的興奮與激動(dòng)，更多的是謹(jǐn)慎。下了手術(shù)臺(tái)后，郝永強(qiáng)來不及休息，連忙將新聞稿寫出，轉(zhuǎn)交記者，疲憊的身體才不由地興奮起來——這是一臺(tái)世界首例、將顛覆傳統(tǒng)治療模式的手術(shù)。

當(dāng)晚12點(diǎn)，一串電話鈴聲將郝永強(qiáng)驚醒，老師戴尅戎的聲音從電話那頭傳來，“先把稿子撤回來吧，因?yàn)槲覀儾恢�道這個(gè)病人情況怎么樣，畢竟是個(gè)新的技術(shù)……”當(dāng)天凌晨，這篇新聞稿被撤回。這讓郝永強(qiáng)有些遺憾，但他能理解老師作為醫(yī)學(xué)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)。

早在1995年，郝永強(qiáng)還在讀博時(shí)，便一直跟隨導(dǎo)師戴尅戎做關(guān)于人工假體的研究。他自問：戴老師那么多學(xué)生，為什么其他學(xué)生沒有堅(jiān)持下來？醫(yī)生擅長(zhǎng)的是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，而醫(yī)工結(jié)合意味著不僅要學(xué)工科，還需要和企業(yè)等方方面面打交道，郝永強(qiáng)直言“太難了”。

更大的難點(diǎn)在于不被理解�！叭�世界都沒有這樣的東西，你們?yōu)槭裁匆�做？”不僅是外界，就連醫(yī)學(xué)同行們也不能理解：只要打個(gè)電話，就有大量器械送到跟前，為什么要自己搞創(chuàng)造發(fā)明？就像商店里到處都是衣服，挑一件穿不就行了嗎？為什么要自己做？

“但我們必須做，做出合身的衣服。”郝永強(qiáng)十分堅(jiān)定。

過去，中國(guó)的醫(yī)療器械注冊(cè)證一般只頒給企業(yè)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)并沒有拿到醫(yī)療器械注冊(cè)證的先例。在取證之前，只能通過科研方式做創(chuàng)新手術(shù)，通過病人和倫理委員會(huì)的同意后實(shí)施手術(shù)，“我們只能用成功的手術(shù)來證明”。

郝永強(qiáng)需要花大量的精力來解釋和溝通。手術(shù)室的護(hù)士們對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)療器械輕車熟路，但對(duì)個(gè)性化的醫(yī)療器械并不算了解。甚至連手術(shù)室安保也阻攔他——沒有正規(guī)批號(hào)的3D打印器械不能進(jìn)入手術(shù)室。郝永放棄了許多休息日，與各個(gè)環(huán)節(jié)做工作。

他理解每個(gè)人的擔(dān)憂：這對(duì)每一個(gè)部門和環(huán)節(jié)，都是0-1。如果出了問題，人家可能要因?yàn)榕c自己不相關(guān)的所謂創(chuàng)新丟掉“飯碗”。

一張珍貴的證書至今仍被展示在3D打印創(chuàng)新中心走廊的顯著位置，2020年1月1日，國(guó)家藥監(jiān)局和國(guó)家衛(wèi)健委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于發(fā)布〈定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定（試行）〉的公告》。次日，上海九院骨科拿到了新規(guī)實(shí)施后的第一張個(gè)性化骨盆假體備案許可證。

最初，許多骨科同仁對(duì)這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)也持抵觸態(tài)度。大家都喜歡用已經(jīng)掌握、自己最熟悉的技術(shù)，而新技術(shù)需要重新學(xué)習(xí)和摸索。郝永強(qiáng)說，一路走來，如同“鬧革命”，有緊緊跟隨的鐵桿，也有持觀望懷疑態(tài)度的，當(dāng)然，也有冷眼旁觀的。

早期郝永強(qiáng)在全國(guó)做演講時(shí)，聽眾寥寥，因?yàn)椤坝X得離自己太遠(yuǎn)了”。從被質(zhì)疑到慢慢被理解、被接受、被跟隨的過程，郝永強(qiáng)花了近20年。現(xiàn)在，隔三差五就有全國(guó)各地的醫(yī)院院長(zhǎng)帶隊(duì)來參觀學(xué)習(xí)，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)3D打印創(chuàng)新研究中心也在全國(guó)26個(gè)省建立起了80多家3D打印分中心。

打印未來

硬件、技術(shù)、合規(guī)性等問題逐一解決后，人才成了頭等難事。

郝永強(qiáng)介紹，上海九院骨科里十幾位打印工程師都是從全國(guó)各地招聘而來的，但仍然無法滿足患者源源不斷的需求。即使在上海，愿意投入到醫(yī)學(xué)打印領(lǐng)域的人也非常少。郝永強(qiáng)說，因?yàn)橐�重新學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)知識(shí)非常難，沒有情懷很難堅(jiān)持。

為此，郝永強(qiáng)選擇從學(xué)科建設(shè)入手，試圖解決問題。郝永強(qiáng)去過國(guó)內(nèi)很多大學(xué)，協(xié)助一些學(xué)校申請(qǐng)和報(bào)批打印專業(yè)，但更現(xiàn)實(shí)的問題在于，畢業(yè)生們更愿意去企業(yè)。目前，3D打印關(guān)節(jié)的價(jià)格與普通的關(guān)節(jié)幾乎一致，無法提供高工資與回報(bào)。這也導(dǎo)致這個(gè)領(lǐng)域里的流動(dòng)非常大。一些技術(shù)人員可能具備一定能力后，就選擇跳槽或自己出去辦企業(yè)了。

郝永強(qiáng)今年的目標(biāo)是在全國(guó)建成100家3D打印分中心�！懊髂暌�開到國(guó)外去！”在疫情之前，墨西哥城最大的骨科醫(yī)療器械商飛到上海找到郝永強(qiáng)，想要在墨西哥建立3D打印分中心。這也提醒了郝永強(qiáng)，應(yīng)該到國(guó)外去建設(shè)分中心。“以前我們都是接受國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，現(xiàn)在到了有能力向國(guó)外輸出自己的創(chuàng)新技術(shù)，該有這個(gè)自信了！”

但產(chǎn)業(yè)化成了難題。上海九院位于上海閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)的打印中心面積有將近3000平方米，但仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了全國(guó)分中心的需求�！拔覀冃枰�大量的工程師，大量的打印機(jī)，大批量的生產(chǎn)能力，才能夠滿足全國(guó)甚至是未來世界的需求�！焙掠缽�(qiáng)說。

對(duì)產(chǎn)業(yè)化的渴求也是在為3D打印在再生醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用及推廣鋪路。郝永強(qiáng)希望生物3D打印的轉(zhuǎn)化、落地能盡可能地再快一些。2021年12月28日，郝永強(qiáng)生日的當(dāng)天，他實(shí)施了世界第一例生物3D打印個(gè)性化活性骨修復(fù)骨缺損手術(shù)。載有患者自體促成骨與成血管等活性生長(zhǎng)因子的活性骨被植入缺損部位，慢慢降解并釋放出活性生長(zhǎng)因子，與缺損區(qū)域周圍骨組織內(nèi)的細(xì)胞相互作用，能夠促進(jìn)血管和骨的新生。他有些自豪：生物打印的概念在2003年就在世界提出了，是中國(guó)人把它率先應(yīng)用到臨床上的。

郝永強(qiáng)對(duì)生物打印的未來充滿暢想：2019年，美國(guó)打印出了能縮張的肺泡單元，以色列打印出了能跳的心臟單元。“如果有幾百萬或者幾億個(gè)這樣的單元，就可以組成肺臟、心臟了！”“美國(guó)的一所大學(xué)已經(jīng)打印出了腎臟的外形，但是還不能分泌小便�！焙掠缽�(qiáng)顯得有些興奮，我們離打印心臟、腎臟越來越近了。郝永強(qiáng)相信，以打印活性組織細(xì)胞、器官為代表的生物打印有望在不久的將來大規(guī)模應(yīng)用于人體，將會(huì)對(duì)人類的健康做出巨大的、前所未有的貢獻(xiàn)。

“器官衰竭威脅生命時(shí)，可以用自己的細(xì)胞打印所需的器官。未來每個(gè)人多活30年，也許不再是夢(mèng)想�！焙掠缽�(qiáng)說。