王树锋教授臂丛神经损伤治疗新技术——“王氏技术”被评选为2015年骨科年度进展

前言：

中国现代骨科已经发展100年，经历了几代人的努力，在骨科各领域取得了长足进步，有些方面已经达到世界先进水平。近年我国骨科新技术发展很快，自主研发的基于术中事实三维影像机器人、3D打印的临床应用等，都是“产、学、研”紧密结合的结果。2015年，正值中华医学会成立100周年以及中华医学会骨科学分会（COA）创办10周年，在这一年里，中国骨科在技术创新及成果转化方面取得了许多成果，在新技术、新理念等方面也取得重大突破。

我国自主研制骨科手术机器人突破世界外科手术“禁区”

    纵观骨科学的发展历史，现代骨科学领域的进步都与科学技术的进步密切相关。尽管时代不同，然而外科医生的追求是一致的，都希望通过最精确、最微创的方法，最大限度地解决患者的病痛，同时最大限度地保留患者的生理功能。为弥补人类在外科手术操作中的局限性，自从1985年Kwoh等人基于工业机器人Puma200设计的应用于神经外科的手术机器人开始，许多研究者们开始致力于外科手术机器人的研发工作。随着近年来微创外科手术和智能外科的快速发展，以机器人为代表的智能手术装备在临床中得到了越来越多的应用，并且有许多手术机器人产品已经形成了商业化产品，展现了巨大的临床优势，比如1997年美国Intuitive Surgical公司推出的用于微创手术的D aVinci系统，以及1998年ISS公司研发的用于骨科手术的Robodoc系统。2015年北京积水潭医院自主研发的基于三维虚拟影像的骨科手术机器人TiRobot系统应用于临床。TiRobot系统是新一代骨科手术机器人，术者可根据术中实时三维图像进行术中钉道设计，机械臂会在术中帮助找到设计的入钉点和钉道。该手术机器人由医生从临床视角出发主导设计，实用性强，自由度高，可重复性好，其仿生构造保证了该系统的灵活性和稳定性，安全性较好，可以进行手术路径的规划并精确引导内植物的置入，误差小于0.5 mm。2015年8月，北京积水潭医院院长田伟教授及其团队运用自主研制的实时三维影像的机器人成功完成了上颈椎畸形手术，实现了外科手术史上一项革命性的进步。2016年1月，田伟院长带领的科研团队与北京航空航天大学共同研发的“基于影像导航和机器人技术的智能骨科手术体系建立及临床应用”获2015年度国家科技进步奖二等奖。该成果通过“医工企”协同创新，突破了手术导航、手术机器人、远程手术等关键技术群，形成了一套符合我国临床实际、拥有完全自主知识产权的骨科智能化手术体系。骨科手术机器人实现了“常规手术微创化、复杂手术安全化、关键操作智能化”，把骨科的发展推进了新时代，对提升我国骨科综合治疗水平具有重要的现实意义。

先天性脊柱侧凸的病因学研究获重大突破

    先天性脊柱侧凸是由于胚胎期脊柱发育异常导致的三维畸形，可导致患者丧失劳动力甚至残疾，给社会和家庭造成严重的经济和精神上的负担，目前该病的确切病因尚不明确。北京时间2015年1月8日，世界顶级医学刊物《新英格兰医学杂志》（NEJM）以原创性论著形式，发表了以中国医学科学院北京协和医院为第一完成单位，与复旦大学、首都儿科研究所、美国Baylor医学院等国内外多家单位合作完成的研究成果“TBX6基因无效变异联合常见亚效等位基因导致先天性脊柱侧凸”，对于先天性脊柱侧凸的治疗具有重要的意义。

    该研究采用先进的“比较基因组杂交芯片”技术，在国际上首次解析了先天性脊柱侧凸患者的全基因组拷贝数变异，发现散发先天性脊柱侧凸患者的基因组16p11.2区域内存在大片段的DNA缺失，基因测序分析将缺失区域内的TBX6基因确认为致病基因。在对先天性脊柱侧凸的机制探寻中，该研究发现，TBX6基因的缺失、无义或移码等不同形式的无效变异本身还不足以导致先天性脊柱侧凸，通常需要联合一个常见的TBX6亚效等位基因来共同致病。进一步分析病例的临床特征发现，此类突变所致的脊柱畸形在临床表型上具有高度的一致性，此篇论著首次提出了“TBX6相关性先天性脊柱侧凸”（TBX6- associated congenital scoliosis）这一概念。

     上述研究结果不仅揭示了TBX6是迄今最重要的先天性脊柱侧凸致病基因，而且解释了TBX6基因致病的复合遗传机制。该研究发现，高达7.5%的先天性脊柱侧凸患者存在16p11.2区域罕见变异（正常人群为3/10 000）这一独特现象，为揭示其他复杂疾病的病因提供了新的思路，是国际骨关节疾病领域的重大突破。该研究从临床实际需求出发，揭示了先天性脊柱侧凸最重要的致病模式，为先天性脊柱侧凸早期诊断及遗传咨询提供了理论依据，是转化医学的一次成功实践。

我国首个3D打印人工髋关节进入“量产”时代

    3D技术并非一项新技术，早在1986年Charles Hull就发明了第一台3D印刷机，但3D技术应用于医学还是近几年的事情。2014年8月，北京大学第三医院刘忠军教授团队成功为一例12岁的脊椎恶性肿瘤行肿瘤切除术的男孩植入了3D打印脊椎，属全球首例。与传统的金属钛网里面填充骨头再固定的手术技术相比，植入的钛合金3D打印脊椎可以很好地跟周围的骨骼结合在一起，所以它并不需要太多的“锚定”。此外，3D打印脊椎上面设立了微孔洞，能进一步帮助骨骼在钛合金中生长，使得植入物与周围脊椎结合更为牢固。2015年7月，。该产品也是国际上首个通过临床验证后获得注册的3D打印人工髋关节假体，标志着我国3D打印植入物已迈进产品化阶段。本次获得CFDA注册的人工髋关节产品属于三类骨科植入物，。传统工艺中，关节置换使用的臼杯是由钛合金铸造而成，表面有微孔，不利于股骨整合。而3D打印的臼杯及其微孔表面一体成型，患者的骨头和金属臼杯之间可以快速发生骨整合，减少远期假体松动的发生，获得了优异的术后即刻稳定性。未来，如果患者的髋关节出现问题，需要手术置换3D打印的人工髋关节时，只需该患者所住医院的医生收集其相关影像数据，传送至拥有3D 打印设备的专业公司，医生和工程师可根据数据进行分析，重建三维立体模型，输出至3D打印机，即可打印出该患者所需要置换的关节。

人工关节无菌性松动机制新发现

    人工关节置换术是临床上治疗各种终末期关节疾病最常用的有效方法，但人工关节无菌性松动常影响其远期疗效。目前多数学者认为，人工关节周围破骨细胞介导的骨吸收，是导致人工关节松动的主要因素。近年许多研究表明，核因子-κB受体活化因子（RANK）/RANK配体（RANKL）/骨保护素（OPG）系统与人工关节无菌性松动有密切关系，在体内受多种促骨激素和细胞因子的直接或间接作用，调控RANKLOPG比值，介导破骨细胞分化、活化和凋亡，从而影响骨代谢。近期，南京军区南京总医院骨科赵建宁教授带领的团队在人工关节无菌性松动机制研究方面取得重要发现。

    研究人员证实，人工关节长期使用后产生的CoCrMo磨损微粒可以通过自噬促进成骨细胞的凋亡，从而参与人工关节无菌性松动的发生，下调自噬可以抑制骨溶解。这项研究从一个全新的角度阐明了人工关节无菌性松动的新机制，为这类疾病的治疗干预提供了新的靶点。

软骨修复领域的革新

    关节软骨由于无血管、淋巴和神经分布而缺乏自身修复能力。尽管目前临床上试图改进支架材料及种子细胞，或者进行各种生长因子方面的探索，始终没有一种方法可以获得天然的软骨（science2012）。新生的软骨组织大部分主要是由Ⅰ型胶元组成的纤维软骨，缺乏透明软骨的生物和机械特性，不能正常发挥关节软骨的作用。

    南京大学医学院副院长蒋青教授、史冬泉博士与北卡州立大学联合生物医学工程系顾臻教授，联合研究开发出了一项目前软骨治疗修复领域最简便，且获得修复软骨最接近天然软骨的一种方法。该技术是将含有纳米包裹小分子有机物的液态支架填充于软骨缺损处，经紫外线照射30 s后形成固体支架，药物持续缓释2个月修复缺损软骨，最终获得组织学、形态学、生物力学接近于天然的软骨。本技术具有一次微创关节镜手术（一步法），缓释药物持续久，利用自体原位细胞，且再生软骨接近天然等优点。

    传统软骨损伤修复需要两次手术且无法得到接近正常的天然软骨。一步法缓释小分子有机物修复软骨具有如下革命性的特点：一次微创关节镜手术，缓释治疗药物持续久，利用原位自身细胞，再生软骨接近天然。

    目前骨科领域内治疗软骨修复比较流行的基质诱导的自体软骨细胞移植术（MACI）、自体软骨细胞移植术（ACI）等技术，均需分两次手术。第一期手术，取非负重区软骨，进行原代软骨细胞培养在体外支架；第二期开放手术，将体外支架植入体内。而“一步微创法”只需一次手术，且可全程在关节镜下处理。

    膝关节内有软骨细胞、滑膜源性干细胞，髓腔内有骨髓源性干细胞，脂肪垫内有脂肪源性干细胞，这些细胞均可作为修复软骨缺损的种子细胞，无需利用体外培养或外源性细胞，可大大减少手术风险及伦理问题。

    该技术目前在动物模型上已实验成功，对于向临床转化有一定的启示；尚需进一步研究，如支架的长期生物兼容性，支架生物降解与药物释放、再生之间的关系等问题，以更安全地向临床转化。

胸椎管狭窄症诊疗指南制定

    胸椎管狭窄症是指由胸椎椎管内韧带肥厚与骨化、椎间盘硬性突出、椎体后缘骨赘、椎管发育性狭窄等病理改变中的一种或多种因素作用，导致胸椎管容积减小、胸脊髓和/或神经根受到压迫而产生的一组临床征候群。胸椎管狭窄症虽不像颈腰椎退变性疾病那样普遍，但是其表现复杂，诊断困难，预后差，无有效保守方法，手术治疗风险大、并发症高，一直是脊柱外科医生的难题。为规范胸椎管狭窄症的诊疗技术，提高胸椎管狭窄症的疗效，由北京市科委立项，中华医学会骨科学分会脊柱外科学组联合全国范围内脊柱外科专家共同制定《胸椎管狭窄症诊疗指南》（简称《指南》），供临床医生参考。《指南》于2015年发表在《中华骨科杂志》，明确了胸椎管狭窄症的定义、病理因素、规范诊断名称及诊断标准，规范了胸椎管狭窄症的诊断流程及治疗方法，对于规范和提高我国胸椎管狭窄症的诊疗水平有重要的意义。

胫骨平台骨折诊断与治疗的专家共识达成

    胫骨平台骨折是指骨折线累及胫骨近端关节面的骨折，为关节内骨折。由于胫骨平台是重要的负荷结构，周围解剖结构复杂、损伤机制各异、骨折形态不一，且多伴有不同程度的软组织损伤，诊断治疗难度大。处理不当易于出现筋膜间隔综合征，膝关节周围皮肤软组织坏死、感染，骨不连，关节畸形、不稳定，创伤性关节炎，关节僵硬等诸多并发症，严重影响患者站立、行走功能。目前对于胫骨平台骨折的诊断和治疗还存在诸多争议。《中华创伤骨科杂志》编辑委员会特根据胫骨平台骨折患者的临床特点，基于多中心研究结果和国内外研究进展，重点围绕术前评估、诊断、治疗及术后康复，编写了《胫骨平台骨折诊断与治疗的专家共识》，提出胫骨平台骨折规范合理的诊疗建议，从而规范胫骨平台骨折的诊断和治疗，有助于帮助创伤骨科医生正确处理胫骨平台骨折。

王氏技术——全臂丛撕脱伤上肢整体功能重建新技术获国际认可

    臂丛神经撕脱伤是比较严重的神经损伤，尤其是全臂丛神经根性撕脱伤，此类患者往往整个上肢的功能已经丧失。全臂丛神经撕脱伤多发生于青壮年，因患肢功能完全丧失，致残严重。其治疗仍是一项医学难题，恢复患侧上肢的主动拾物功能一直是手外科医生梦寐以求的目标。全臂丛撕脱伤的治疗仍以多组神经移位术为主。复旦大学附属华山医院顾玉东教授报告了分期多组神经移位术，其方法为副神经移位修复肩胛上神经，膈神经移位修复上干前股（肌皮神经），颈丛运动支修复上干后股（腋神经），健侧C7神经移位通过带血管蒂的尺神经翻转移位桥接正中神经，肋间神经移位修复桡神经。这种系统的解决方案，为全臂丛撕脱伤的治疗开创了新的治疗思路。特别是上肢整体功能重建概念的提出，具有非常重要的意义。   

    为了提高神经移位手术的效果，从整体上对完全瘫痪的上肢进行功能重建，近年来北京积水潭医院手外科王树锋主任做了一系列手术方法的改进，以期同时重建良好的肩外展、外旋，屈肘、屈腕、屈指，伸肘、伸指功能，并在此基础上，重建上肢的主动拾物功能。自2006年11月开始，对全臂丛撕脱伤患者，一期治疗采用新设计的多组神经移位术对上肢主要功能进行了整体重建，即副神经移位修复肩胛上神经重建肩外展、外旋功能，健侧C7神经经椎体前通路移位与患侧下干直接吻合重建屈腕、屈指功能，前臂内侧皮神经移位至肌皮神经重建屈肘功能，膈神经移位至下干后股重建伸肘、伸指功能。对于神经移位术后功能恢复较好的患者进行二期的手功能重建。到目前为止，已成功治疗并随访患者50余例，通过一期多组神经移位以及后期手功能重建，恢复了部分的主动拾物功能：患者使用患手主动接触到物体，并将其抓起、移动，然后将其放下。

    2015年11月1315日在印度第八届全国臂丛神经外科大会上，该项技术已被欧洲及印度医生命名为“王氏方法”（The Wang Technique，即健侧C7经椎体前通路与下干直接吻合重建屈指功能）。此方法目前已在欧洲、印度等国家得到推广应用；印度的Anil Bhatia教授已完成近30例临床应用，法国Gilbert教授完成20余例临床应用。希望该项技术能够为更多的臂丛神经损伤患者带来福音。

结语：

2015年我国骨科取得了辉煌的成就，尤其是在骨科手术机器人方面。除此之外，骨科领域的新进展还有许多。骨质疏松方面，中国各地区骨质疏松流行病学数据库初步建立，制定并颁布了多个骨质疏松诊断与治疗指南，推进骨质疏松骨折围手术期综合治疗的全面展开，促进抗骨质疏松药物研发和推广。人工全踝关节得到越来越广泛的使用，许多新设计的内植物被用于治疗多种复杂骨折，极大地提高了国内足踝疾病的治疗水平。值得注意的是，我们在看到我国骨科取得成绩的同时，也要清醒认识到，我国骨科在远程医疗、骨科康复机器人、可穿戴设备等方面与国际水平还有一定的差距，还需要大家的共同努力。