骨盆肿瘤精准切除与个性化功能重建的关键技术创新与推广应用
主要完成人 郝永强 戴尅戎 姜闻博 廖胜辉 艾松涛 严孟宁 李慧武朱振安 赵 杰 王成焘 王 磊 武 文 王 燎 沈 陆
完成单位 上海交通大学医学院附属第九人民医院、中南大学、上海晟实医疗器械科技有限公司
骨盆邻近有消化、泌尿、生殖等脏器及重要血管、神经，解剖复杂。骨盆区域发生肿瘤时，肿瘤切除安全边界难以确定，且切除后骨缺损形态复杂、个体差异大，传统方法无法重建或重建效果不佳，严重影响患者生存时间及生存质量，是公认世界性难题。项目组作为国内从事相关研究最早的团队，突破多项关键技术瓶颈，为骨盆肿瘤精准切除和个性化功能重建技术体系的创建、发展和推广做出了国际领先的贡献。
1.医工结合，利用3D打印技术首创“三位一体”骨盆肿瘤精准切除和个性化功能重建的治疗模式，应用数字医学和3D打印技术，通过医工结合创建包含术前3D打印个性化骨盆病变模型进行手术模拟，术中利用3D打印个性化手术导板辅助肿瘤精准切除、3D打印个性化金属骨盆进行功能重建的“三位一体”创新治疗模式，并实现研究到临床转化。完成首例金属3D打印个性化骨盆假体设计及临床应用，被《中国新闻网》等各大媒体争相报道，引起广泛关注，并在国际上首次开展基3D打印技术实现骨盆肿瘤个体化保肢重建多中心研究。
2.自主研发医学影像快速建模与多模图像配准软件实现骨盆肿瘤边界精准确定应用三维调和场对影像数据进行智能分割，建立半自动交互组织器官三维建模方法，快速有效实现骨与周围软组织的影像分割和三维重建。利用MRI功能成像与薄层成像技术，判断肿瘤良恶性与肿瘤软组织部分边界，融合配准MRI与CT图像获得肿瘤切除安全边界。肿瘤标本边缘病理切片与术前影像肿瘤边界对比，确保肿瘤边界判断的准确性。获得软件著作权3项，授权专利6项。
3.自主研发多个型号金属3D打印个性化骨盆重建假体，实现成果转化。应用金属3D打印技术开发多个型号个性化定制骨盆重建假体，调控微观结构实现力学适配；独特骶骨钩设计将骶骨关节面的剪切力转化为假体对髋臼上缘的压应力；精确设计钉孔方向确保螺钉获得最优固定效果，实现假体即刻稳定；表面优化骨小梁多孔结构通过新骨长入实现假体长期稳定。3D打印制备梯度结构多孔支架，结合体内生物反应器技术成功构建骨软骨复合3D打印活性骨关节。个性化定制骨盆假体产品获专利4项和全国唯一个性化定制假体产品注册许可证，已实现成果转化和产业化。
4.制订骨盆肿瘤个性化治疗模式的技术规范和推广应用。编制《个性化骨盆假体产品技术要求》，发表SCI收录论文83篇，包括6篇发表于Biomaterials、1篇ACS applied materials&interfaces、1篇Molecular Cancer、2篇Acta Biomaterialia等，总影响因子299分；申请专利70项，其中授权48项；获软件著作权3项。将个性化治疗理念和医学3D打印技术推广到23个省56家医院；举办国家级学习班14次，参加各类学术会议108次；建立国内首个医学3D打印创新研究中心。相关成果得到国内外专家高度认同，被评价为“起步早、临床应用经验丰富，在国际上处于领先水平”。