摘要：2023年，李先生（化名）因需进行膝关节置换手术而陷入困境。由于其膝关节尺寸异常大，在全国范围内多家医院均未能找到合适的传统或国产关节。经过一番周折后，他最终找到了清华大学附属北京清华长庚医院骨科与运动医学中心（以下简称“中心”）余家阔教授团队。
2023年，李先生（化名）因需进行膝关节置换手术而陷入困境。由于其膝关节尺寸异常大，在全国范围内多家医院均未能找到合适的传统或国产关节。经过一番周折后，他最终找到了清华大学附属北京清华长庚医院骨科与运动医学中心（以下简称“中心”）余家阔教授团队。
该团队为李先生免费提供了一个完全根据其个人情况定制的3D打印个性化膝关节。这一创新不仅显著缩短了手术时间，还极大地加快了术后恢复过程，使李先生享受到了前所未有的舒适度以及更快速的功能恢复。
这是余家阔教授团队自主研发并获得国家药品监督管理局（NMPA）批准作为三类创新医疗器械注册证的个性化钴铬钼金属3D打印人工膝关节首次应用于临床实践。
相较于国外采用先打印模具再铸造的传统方法，他们成功突破了技术壁垒，实现了股骨和胫骨假体100%直接使用钴铬钼合金材粉末料，通过3D打印，完成个性化全膝置换用人工膝关节的定制，从而将人工关节与自然关节之间的匹配程度提升至新高度，彻底解决了长期以来困扰医疗界的个性化关节定制难题。
清华大学附属北京清华长庚医院的骨科运动医学中心于2023年11月27日正式揭牌成立并投入运行。该中心在已有9年历史的医院重点学科骨科基础上升格成立，并配套成立了“清华医学骨科与运动医学研究所”。研究所致力于医疗、教学、体医融合下的运动伤病诊疗、医工交叉及产研转化等，旨在打造高水平的骨科与运动医学融合发展的学科。中心的成立，为无数像李先生这样的疑难患者提供了新的希望。刚刚过去的2024年11月30日，北京清华长庚医院成为中国田径协会合作医疗机构，将为田径的奥运争光计划提供长期高效的 保驾护航，并积极支持大众田径运动的运动健康保障，其中最突出的保障任务是国家田径队和每年600多场参赛人数340万人以上的群众马拉松运动。
余家阔教授在医工交叉领域拥有超过30年的经验，在他的领导下，中心在已有3个科室的基础上，成立了膝关节外科，并取得了一系列成果。2024年9月13日，中心研发的全球首款前交叉韧带手术导航软件及前交叉韧带（ACL）双束重建和全能重建手术机器人也获得了国家药监局三类医疗器械注册证。这是中国第一款ACL手术机器人，也是全球首款具备ACL双束重建和全能重建功能的手术机器人。
“团队研发的多项产品在全球范围内处于领先地位，尤其是我们的3D打印关节在密度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性等关键性能指标上均优于现有产品。”余家阔教授表示，“即使是在技术水平领先的美国，想要达到我们当前的技术水平也需要至少五年的时间。”
2024年，清华大学附属北京清华长庚医院迎来十周年庆典，《医师报》与医院联手推出“建院十年品牌学科”系列访谈，展现学科发展和科研创新的智慧。本文将带您深入了解骨科运动医学中心，深入了解该中心的科研创新和医工结合之道。
强化科研 培养顶尖人才
作为主任，余家阔教授为中心描绘了一幅宏伟的发展蓝图，强调提升科研能力是中心发展的关键。为实现这一目标，中心将重点放在了人才培养上。鼓励中心成员参与国家自然科学基金优秀青年科学基金申报，并通过实施英才博士后培养计划以及积极引进海外高层次人才，进一步增强团队实力。余家阔教授还特别重视跨学科背景的人才，尤其是在生物医学工程、人工智能等领域拥有深厚基础的工科毕业生，认为他们在医学研究中展现出独特优势和极高的学习效率与创新能力。
在科研成果方面，中心的目标是取得一系列具有国际影响力的突破性研究成果。同时，在平台建设上，清华医学骨科与运动医学研究所正朝着成为世界顶级研究机构的方向迈进。
通过这些措施，余家阔教授期待，团队不仅致力于培养出一批杰出的科研人才，包括国自然优青、国自然杰青、长江学者奖励计划特聘教授、青年长江、青年拔尖人才以及吸引海外优秀青年学者加入海外优青的竞聘，建立一个人工智能大模型贯穿骨与关节伤病全生命周期的、多个垂直应用智能体服务与诊疗与康复过程的智慧化管理的骨科与运动医学中心，同时也为推动我国乃至全球骨科与运动医学领域的发展贡献力量。
创伤骨科：提供一站式精准医疗服务
创伤骨科作为该中心最早设立的专业方向之一，自医院开业之初便致力于为广大患者提供专业的医疗服务。骨科与运动医学中心·创伤骨科执行主任潘勇卫教授介绍，科室不仅能够全面处理从骨盆髋臼至肢体骨折等各类创伤性损伤，尤其擅长于处理伴有神经血管损伤以及复杂创面缺损的骨折病例。此外，在周围神经损伤及疾病治疗方面积累了丰富的经验，并达到了高水平。
“无论是针对创伤性骨折还是软组织损伤，该医院创伤骨科均能提供从诊断到治疗的一站式服务，确保每位患者都能得到最佳的医疗照护。”潘勇卫教授还强调，近年来，创伤骨科领域见证了多项新技术或创新成果的重大突破。
考虑到人体骨盆结构复杂且形态各异，对于骨盆骨折患者来说，传统手术方法通常需要进行大切口切开来实现内固定，涉及骶髂关节、髋臼乃至耻骨支等多个部位，整个手术过程可能耗时长达数小时，创伤非常大。但随着骨科手术机器人技术的应用，这种状况得到了根本性改变。
潘勇卫教授介绍，借助先进的手术机器人系统，医生可以在闭合复位后，通过机器人引导精准地放置螺钉。比如，在解决骶髂关节问题时，通常会在此区域植入两枚螺钉；而针对髋臼骨折，在确保良好复位的前提下，则可以置入一枚通道螺钉；同样地，前侧耻骨支骨折也可以采用通道螺钉固定。这种方法只需少量螺钉即可有效稳定整个骨盆结构，显著减少了手术创伤和出血量（约10毫升），从而大幅缩短了恢复时间。术后患者能够更快恢复正常活动，避免了长期卧床带来的并发症风险，极大地提升了治疗效果。
脊柱外科：AI赋能个性化诊疗方案
“骨科与运动医学中心的成立，标志着从传统意义上的骨科向更广泛领域扩展的决心。”骨科与运动医学中心·脊柱外科，副主任医师刘华玮副教授介绍，运动医学的核心在于通过微创手段保护并恢复关节功能，从而加速患者的康复过程。基于这一理念，在脊柱外科的学科建设中，推动了精准化、微创化以及个性化治疗策略的应用。
为了实现上述目标，脊柱外科团队在多个层面上进行了努力：首先，理念转变，强调以最小侵入性手段达到最佳治疗效果；其次，技术支持，与清华大学合作开发了先进的机器人辅助手术系统，这些系统最初仅用于提供图像引导，现已发展到能够进行更复杂的操作，如精确修整骨质，尤其是在靠近神经结构的操作中，提高了手术精准度；再次，混合现实与虚拟现实技术的应用，下一代机器人将配备可穿戴设备，使医生能够直观地看到病灶位置，进一步提高手术的精准度；最后，大数据与人工智能，利用历史病例数据训练AI模型，以预测不同治疗方法的效果，为每位患者制定个性化的手术计划，确保最优化的治疗结果；微创手术技术的发展，包括脊柱内镜技术（如UBE技术）在内的多种微创方法被广泛应用于腰椎、颈椎乃至胸椎疾病的治疗中，显著降低了手术风险和并发症发生率。开展特色的个案管理模式，通过个案管理师整合术前、术中、术后全程管理，使患者获得最优的个性化照护和最佳的治疗效果，同时感受到医疗的温度。
“脊柱疾病的治疗往往需要多学科的合作。在肖嵩华主任的带领下，中心在脊柱肿瘤治疗方面积累了丰富经验，并擅长处理复杂的原发性和转移性脊柱肿瘤。”刘华伟介绍。在面对脊柱转移瘤患者时，团队会组织包含肿瘤外科、内科、放疗科、血液科乃至康复科等在内的多学科团队会议，全面评估患者状况并制定后续治疗计划。这样的做法不仅确保了手术的安全性，也有利于提高患者的生活质量。
关节外科：用技术创新改善患者生活质量
关节外科专注于全身各大重要关节的疾病诊疗，并已形成了一套成熟且全面的诊疗体系。骨科与运动医学中心·关节外科，副主任医师孙长鲛大夫介绍，依靠领先的技术手段和丰富的临床积累，中心致力于为每一位患者提供更加优质的医疗服务。
在科研成果与创新技术或材料方面，自创立以来，关节外科取得了显著成就。团队发表了大量学术论文，参与了全国性的多中心药物临床试验，并在多项国家重点研发计划中担任关键角色。例如，在类风湿性关节炎患者或肥胖患者的关节置换过程中，团队创新性地采用残留半月板与内侧副韧带加强缝合技术，有效提高了膝关节稳定性同时减少了昂贵假体的需求。此外，还自主研发了一种新型高强度钛板用于交叉韧带止点撕脱骨折固定手术，并开发了一种基于核磁共振成像的人工智能深度学习模型，用于快速准确诊断多种骨关节炎及软骨损伤情况。
为了提升患者就医体验，关节外科采取了一系列优化措施。特别是在加速康复外科（ERAS）领域，通过基于循证医学的围手术期优化措施，不仅减轻了患者的生理应激反应，也缓解了心理压力。2021年，关节外科被授予国家级快速康复试点专科称号。通过多种手段优化术前贫血状况、精细化手术操作及个性化使用止血带等措施，成功将输血需求降至最低甚至达到零输血率。此外，采用多模式镇痛策略确保患者舒适度的同时促进早期功能恢复，特色个案管理模式也有效减少了术后并发症的发生概率，提高了患者对治疗计划的依从性和整体满意度。
向国际一流骨科运动医学中心迈进
目前，清华医学骨科与运动医学研究所正在筹建10个骨与关节伤病与运动损伤诊疗和康复的研发中心，覆盖人工智能、定制医疗器械、机器人技术、精准医学和基因诊断、大数据队列研究、干细胞再生医学、骨与关节修复重建新材料、运动人体机能评估、远程智慧康复、智慧骨与关节手术平台研发等十个前沿领域。
余家阔主任说，到目前为止，他培养的学生中已经有四个学生获得了国家级人才称号，其中2个青年拔尖人才、1个国家自然科学基金优秀青年，1个第一届国家优秀青年医师。可喜的是，4个国家级人才中，今年就囊括了2个。“明年起，我们的10个研发中心将全面启动运营，未来十年不仅有望诞生大量创新成果，还将孕育出众多行业精英和国家级人才。”余家阔主任表示，将为全面服务骨科与运动医学卓越临床中心建设、医院创新发展、全民健身和《“健康中国2030”》规划纲要做出清华医学的重要贡献。
此外，余家阔教授及其团队还十分重视向公众传播运动医学知识。通过多种渠道如多媒体平台、医疗联合体建设以及参与大规模群众性体育赛事等方式，他们正努力提高人们对运动伤害预防的认识。同时，也在积极推进将相关课程纳入清华大学的本科生和研究生的教学体系中，旨在进一步促进全民健康水平的提升。
余家阔教授作为国内膝关节外科和运动医学领域的领军人物，正在带领清华大学附属北京清华长庚医院骨科运动医学中心朝着打造全球领先智慧医疗服务典范的方向迈进。
来源：医师报一点号