解决“卡脖子”技术难题 填补恶性骨肿瘤术后重建的国内空白
原发恶性骨肿瘤是导致青壮年人群死亡和致残的重要原因。肢体及骨盆恶性骨肿瘤的传统治疗方法是高位截肢，手术给患者造成巨大身心创伤，给家庭和社会带来沉重负担。对恶性骨肿瘤患者实施保肢手术一直是医生及患者追求的目标。北京大学人民医院的郭卫教授带领项目组开展了“骨肿瘤切除后大段骨关节缺损修复重建的关键技术及临床应用”，经过多年努力建立起一整套骨肿瘤整块切除后大段骨关节缺损修复重建的理论及方法，彻底改变了恶性骨肿瘤患者的术后功能，授权专利39项（国际专利6项），转化15项，打破了进口肿瘤型假体在中国市场的垄断，创造了巨大的社会及经济效益。该项目荣获2022年中华医学科技奖医学科学技术奖一等奖。
骨盆肿瘤的精准切除和功能重建
项目组设计研发转化了通用人工半骨盆假体系统（GPS），发表了骨盆骶骨肿瘤“Beijing分型”，使大量骨盆肿瘤患者恢复了行走功能，避免了半骨盆截肢这一残酷的手术方式，极大改善了临床疗效，取得了显著的社会及经济效益。
1.GPS的设计研发及临床应用：项目组在国际上首次提出组合式人工骨盆假体的设计及生产理念，解决了定制型骨盆假体制作时间长、术中不可调节、安装困难等问题；假体界面的多孔结构与骨界面的良好骨整合功能，极大地改善了人工假体的长期稳定性，术后并发症远低于国外数据。
2.经腰椎固定人工半骨盆假体的设计研发：对于整个髂骨翼连同髋臼同时切除的病例，国际上一直缺乏有效重建方法。2014年项目组发表了“经腰椎固定人工半骨盆假体”的临床研究，在国际上首次提出经腰椎固定人工骨盆假体的理念。2015年设计研发了第二代“经腰椎固定半骨盆假体”，基于几何学三角稳定原理，将人工半骨盆横向固定于骶骨，纵向固定于腰椎椎弓根，与人体中线的腰椎形成三角形的稳定结构，极大地提高了假体安装的即刻稳定性；采用双轴齿轮咬合结构设计，术中可以任意调节髋臼角度；假体多孔界面能够与骶骨快速整合，提高了人工骨盆的长期使用寿命。
3.骨盆肿瘤累及骶骨的外科分型及缺损重建方法：骨盆肿瘤一旦累及到骶骨，如何在安全边界下整块切除肿瘤以及重建下肢功能是一项极具挑战性的工作。2016郭卫团队发表了骨盆肿瘤累及骶骨的外科分型、切除及功能重建方法，并且详细阐述了每种亚型的手术入路、切除及功能重建的方法，被国际上称之为“Beijing system”。
脊柱及骶骨肿瘤的切除及功能重建
项目组在国际上首次设计使用3D打印组合式人工椎体重建脊椎肿瘤切除后的椎体缺损，首创“一期单纯后路全骶骨切除术”，首创3D打印人工骶骨假体重建全骶骨切除后腰髂部的稳定性，获多项专利并实现成果转化，取得了理想的临床效果。
1.脊柱肿瘤切除、人工椎体重建：脊椎肿瘤切除后，以往多使用钛网重建前方椎体高度，椎体的切割、塌陷等并发症高，2015年团队在国际上首次基于3D打印技术，设计研发了“组合式3D打印人工椎体”重建全脊椎切除后脊柱的完整性，组合式人工椎体可以术中组合成任意长度，无需定制。
2.全骶骨肿瘤的整块切除术：全骶骨整块切除术在国内一直处于空白状态。在国际上，全骶骨切除术需要前后联合入路、多学科参与2天时间才能完成，出血量巨大。团队2017年在国际上首次报告“一期单纯后路全骶骨切除术”，只需要5～6 h就可以完成，手术时间及出血量大大减少，使得骶骨肿瘤患者的预后得到了根本性的改善。
3.全骶骨切除后的腰髂部稳定性重建：全骶骨切除后脊柱失去了支撑点，如何重建腰髂部的稳定性是一个非常棘手的问题。以往全骶骨切除后腰髂部采用钉棒系统固定，松动、折断发生率很高，导致腰椎下沉。2015年团队在国际上首创“3D打印人工骶骨假体”重建全骶骨切除后的腰髂部稳定性，假体呈飞燕型设计，骶骨假体的3个界面均为多孔骨小梁结构，可与自体髂骨及腰椎椎体发生骨整合，中长期随访稳定性好、并发症少。
四肢骨肿瘤切除后大段骨关节缺损的人工假体重建
项目组在国际上首创双轴型人工膝关节假体和仿生型儿童膝关节假体，有效降低了假体柄松动及断裂的发生率；设计研发的国产儿童可延长假体，填补了国内空白；首创半肘关节假体置换术，大幅降低了全肘关节置换的并发症；国际上率先设计使用3D打印组合式人工假体修复重建四肢大段骨关节缺损，临床效果明显优于大段异体骨移植、灭活再植及自体骨移植等现有重建方法。
1.成人膝关节人工假体的设计研发：2016年郭卫团队设计了国际上首款双轴型旋转铰链型膝关节，减少了膝关节活动过程中假体柄承受的应力，起到泄力的作用，有效地预防了假体的松动及断裂，延长了假体的使用寿命。
2.仿生型儿童全膝关节假体的设计研发：项目组2017年设计研发了儿童仿生型肿瘤膝关节假体，解决了铰链式膝关节假体柄应力集中的缺点，有效降低了假体的松动及断裂的发生率，增强了假体的初始稳定性。
3.儿童可延长肿瘤型人工关节的设计研发：儿童骨肿瘤患者切除膝关节后，随着肢体生长会导致肢体不等长。在国际上，对于儿童的膝关节肿瘤切除后的功能重建多采用可延长人工关节置换。由于进口可延长人工关节价格昂贵，国内无此类产品可以使用。2018年项目组研发了用于儿童骨肿瘤保肢手术的“可延长肿瘤型人工关节”及“假体柄可延长肿瘤型人工关节”，填补国内该领域空白。
4.肘关节切除后人工假体重建：团队在国际上首创3D打印半肘关节假体置换术，将肘关节假体柄应力降至最低。既往由于肱骨远端及尺骨近端外形复杂，机加工很难制作出与自体肱骨远端或尺骨鹰嘴外形一致的假体，项目组运用3D打印增材制造技术很好地解决了这一技术难题，实现肘关节功能恢复快、活动范围正常。
5.增材制造人工假体重建骨肿瘤切除后大段骨关节缺损：项目组在国际上率先使用3D打印的人工假体重建骨肿瘤切除后的大段骨缺损，获多项专利，并出版了国际上第一部《3D打印人工假体重建骨肿瘤切除后大段骨关节缺损》的专著。
填补国内空白，打破进口肿瘤型假体的垄断地位
项目组主编教材及专著9部，发布骨肿瘤诊疗指南5项，授权专利39项（国际专利6项），转化15项，实现了我国自主研发肿瘤型人工关节假体，打破了进口肿瘤型假体在中国市场的垄断，解决了既往骨肿瘤假体依赖进口的“卡脖子”问题，价格合理的内植物产品使我国广大患者能够以低廉的支出用上具有世界先进水平的产品，大大减少了国家公共医疗的开支。全国骨肿瘤从业医师70%以上在北京大学人民医院得到培训，相关技术已推广至全国各大中城市医院，数万患者从中获益，从根本上改变了骨盆及四肢骨肿瘤患者的治疗方式和效果。
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