來源/原文刊載于《中華關節(jié)外科雜志（電子版）》
作者/上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院
戴尅戎 李慧武 嚴孟寧
90年代至今是中國人工關節(jié)事業(yè)騰飛的20年。人工關節(jié)置換數(shù)量爆發(fā)式增長、從事手術的醫(yī)生數(shù)量劇增、相關基礎研究、手術技術和產(chǎn)品不斷推陳出新、人工關節(jié)相關學術團體和組織不斷涌現(xiàn)、人工關節(jié)置換規(guī)范不斷出臺和完善等。這些進步和發(fā)展主要得益于早期奠定的堅實基礎、勤奮的研究與臨床人員、高效的學術機構、席卷全球的國際化浪潮以及國家政策的大力扶持。但目前我國人工關節(jié)發(fā)展還面臨著諸如缺乏自主創(chuàng)新產(chǎn)品、人工關節(jié)費用昂貴、地區(qū)發(fā)展不平衡等一系列問題。如何解決這些問題以及推動人工關節(jié)置換技術向微創(chuàng)化、個體化和智能化方向發(fā)展等，還需要我們共同的努力。
如果將1921年在北京協(xié)和醫(yī)院成立的第一個骨科科室作為中國現(xiàn)代骨科的起點，至今中國骨科已經(jīng)走過了近百年的歷程?；仡櫄v史，從1937年中華醫(yī)學會總會在上海成立的骨科學組，其成員僅有?；萆?、朱履中、胡蘭生、葉衍慶、孟繼懋、任廷桂6人，到1980年中華醫(yī)學會骨科學會成立，再到今天骨科學分會已發(fā)展成為包括脊柱、關節(jié)、創(chuàng)傷、基礎等十個專業(yè)學組，31個地方?？品謺?1151 個注冊醫(yī)師的龐大家庭，百年歷史中，中國的骨科人披荊斬棘，逐漸塑造了屬于自己的輝煌。
在這一歷程中，誕生和發(fā)展了無數(shù)的新技術、新方法，其中人工關節(jié)置換技術的引進和發(fā)展無疑是最具代表性的成就之一。世界人工關節(jié)的發(fā)展始于19世紀60 年代，至今已走過150多年的歷史，而我國的人工關節(jié)事業(yè)起步于上世紀50 年代，至今不過60年的歷史，起步比發(fā)達國家整整晚了近100年。但時至今日，我國每年實施人工關節(jié)數(shù)量近40萬臺，并且這一數(shù)字正在以每年25% ～ 30% 的速度增長，同時我們擁有自己的人工關節(jié)研發(fā)隊伍，擁有自己的人工關節(jié)品牌，并擁有大量的具有自主知識產(chǎn)權的假體設計。中國的骨科人用60年的時間走過了世界近150年的發(fā)展歷程，這不能不讓我們引以為豪。
一、中國人工關節(jié)與世界的發(fā)展步伐———從追隨到齊頭并進
90年代至今，中國的人工關節(jié)可以稱之為騰飛的20年，之所以說騰飛，表現(xiàn)在人工關節(jié)置換手術數(shù)量爆發(fā)式的增長;從事人工關節(jié)置換手術醫(yī)生數(shù)量的倍增;手術技術的不斷推陳出新; 國內(nèi)外人工關節(jié)產(chǎn)品的多樣化;人工關節(jié)相關學術團體和組織的不斷涌現(xiàn);學術推廣的廣泛和深入;人工關節(jié)置換制度和規(guī)范的不斷出臺和完善等等。這些進步和發(fā)展主要得益于以下幾點:
(一) 早期奠定的堅實基礎
我國人工關節(jié)的發(fā)展大致可分為兩個階段，20世紀60 年代至90 年代以及90 年代至今。60 至90年代，是我國人工關節(jié)事業(yè)起步和奠定基礎的階段。這一時期，一批老一輩的骨科工作者，將國外人工關節(jié)的知識和理念逐步引入中國，并不斷推廣，在此基礎上結合我國國情，創(chuàng)造性地設計出一批自主研發(fā)的人工關節(jié)及相關技術產(chǎn)品。例如70 年代，解放軍301 醫(yī)院研制出珍珠面國產(chǎn)人工髖關節(jié); 上海市第一人民醫(yī)院研發(fā)出全陶瓷人工髖關節(jié); 北京積水潭醫(yī)院與北京鋼鐵研究總院合作研制軸心式膝關節(jié);以及北京301 醫(yī)院開展鈦制鉸鏈型人工膝關節(jié)。
進入80年代，更多的創(chuàng)新產(chǎn)品和技術出現(xiàn)，例如上海第二醫(yī)科大學附屬第九人民醫(yī)院研發(fā)出形狀記憶合金雙杯假體，該假體在1982 年投入臨床，獲得較好近中期效果。1983年，上海手術器械六廠研制成功幾何型人工全膝關節(jié); 1986年，北京301醫(yī)院將球心型人工膝關節(jié)用于臨床。到80年代末，上海二醫(yī)九院與上海交大機械動力學院合作，研發(fā)計算機輔助個性化人工關節(jié)并應用于臨床，使我國在定制人工關節(jié)領域達到了國際先進水平。1980年上海二醫(yī)大九院開始自行研發(fā)全踝假體，首創(chuàng)全距骨假體應用于臨床，并在國際上實施了首例全踝加全距骨置換術。
在骨水泥技術方面，1975至1978年北京301醫(yī)院與天津合成材料研究所協(xié)作在研制成功固定人工關節(jié)的天津(TJ)骨水泥。1977年上海二醫(yī)九院自主研發(fā)了SNPH骨水泥(是一種以甲基丙烯酸甲酯為主體的骨水泥) ，用氧化鋯作為阻光劑，從1978年開始應用臨床，在國內(nèi)獲得廣泛使用。此后上海二醫(yī)九院與美國IOWA 大學開始無機骨粒骨水泥的研制，完成了一系列實驗研究，并于1987年應用于臨床，并開展了骨水泥預涂的實驗研究。此外，上海珊瑚化工廠、上海二軍大長征醫(yī)院、上海光華醫(yī)院合作研制成SH－1型骨水泥，同期，武漢醫(yī)學院等進行了慶大霉素骨水泥的研制。20世紀80年代末至90年代初，國際上生物型假體研究和應用興起，國內(nèi)也順應潮流進行了大量應用研究，如上海二醫(yī)九院對假體表面多孔的最佳孔徑等結構性能與其生物學固定效應以及四肢骨骼的形態(tài)學觀察和生物力學分析、關節(jié)磨損與磨損顆粒所致的骨溶解機制等開展了系列實驗研究和臨床應用，同期北京301醫(yī)院也對珍珠面處理開展了相關研究。這一系列的探索和實踐，為我國骨科事業(yè)之后20 年的騰飛奠定了堅實的基礎。
(二) 高效的學術機構
近20年的騰飛，還得益于我國陸續(xù)建立的高效的學會和組織團體，他們在搭建交流平臺，鼓勵原始創(chuàng)新，推動國際合作，促進人才培養(yǎng)，建立管理規(guī)范做出了巨大貢獻。1981年中國生物醫(yī)學工程學會人工關節(jié)專業(yè)委員會成立; 1989年中華醫(yī)學會骨科學分會關節(jié)外科學組成立，并于2013年成立了關節(jié)外科學組髖關節(jié)外科工作委員會和膝關節(jié)外科工作委員會。1998年亞洲太平洋人工關節(jié)學會成立，每年舉辦國際專業(yè)會議并于2002年在上海建立常設秘書處。除了學會，還誕生了一系列的學術機構，譬如1990年，北大人民醫(yī)院創(chuàng)建國內(nèi)首個以關節(jié)病外科為主的專業(yè)診治中心; 2000年，國內(nèi)首個關節(jié)病研究所———北京大學關節(jié)病研究所; 2003年，上海市關節(jié)外科臨床醫(yī)學中心建于上海二醫(yī)九院; 2006年，教育部數(shù)字醫(yī)學臨床轉化工程研究中心建于上海交大; 2008年，上海市骨科內(nèi)植物重點實驗室建于上海二醫(yī)九院等。
學會和學術機構的成立也推動了一系列管理、治療規(guī)范和注冊、登記制度的建立。2000年北京積水潭醫(yī)院成立了國內(nèi)第一家與國際接軌的人工關節(jié)術后評估中心( Maurice Muller 人工關節(jié)登記評估中心) ; 2012年我國人工髖、膝關節(jié)置換技術管理規(guī)范正式出臺; 2012年COA人工關節(jié)注冊登記專項委員會組織編寫的國家人工關節(jié)注冊登記信息系統(tǒng)正式試運行。此外，還頒布了《關節(jié)炎診療指南》、《臨床疼痛規(guī)范診療技術》、《骨質疏松骨折診療指南》、《預防骨科大手術深靜脈血栓形成指南》等指南和診療規(guī)范。
(三)席卷全球的國際化浪潮
國際化浪潮涉及人工關節(jié)事業(yè)的方方面面。從學術角度講，它帶來了先進的理念和技術，包括微創(chuàng)人工關節(jié)置換，低磨損摩擦付假體的應用，表面置換技術的應用與評價，金屬－ 金屬假體的再認識，短柄假體悄然興起，個體化假體逐步發(fā)展，骨溶解的早期診斷與早期干涉，深靜脈血栓( deep vein thrombosis，DVT) 的術后預防，圍手術期血液管理和疼痛管理等等。我們在吸納學習國外技術的同時，也不斷進行深入研究和創(chuàng)新。根據(jù)Pubmed 檢索，我國在國際期刊發(fā)表的與人工關節(jié)相關的SCI論文從90年代的個位數(shù)，增長為目前的1年120多篇。
從商業(yè)角度講，國際海外大公司從20世紀90年代陸續(xù)進入中國，搶占市場的同時，對于國內(nèi)臨床手術技術的標準化和規(guī)范化，以及國內(nèi)關節(jié)設計理念的提高、縮小與國外產(chǎn)品的差距有非常大的促進和幫助。各大醫(yī)院和大部分基層醫(yī)院使用國產(chǎn)人工關節(jié)假體和配套器械工具都能做好膝髖關節(jié)的初次置換。手術量增長速度也非?？?。從銷售額來對比，進口關節(jié)雖然占有超過60% 的市場份額，但是從人工關節(jié)置換的使用數(shù)量來看，進口關節(jié)和國產(chǎn)關節(jié)已經(jīng)基本平分秋色。說明國產(chǎn)產(chǎn)品已經(jīng)取得了長足的進步，已經(jīng)被廣大的醫(yī)生和患者所接受。因此客觀上說國際產(chǎn)品競爭帶動了國產(chǎn)人工關節(jié)企業(yè)的發(fā)展。此外，近年來發(fā)生的并購浪潮，給國內(nèi)人工關節(jié)企業(yè)帶來風險的同時，也帶來了機遇。如何把握機遇，成為時代的弄潮人，是人工關節(jié)從業(yè)者面臨的巨大考驗。
（四)國家政策的大力扶持
近20年的騰飛還得益于國家政策的大力扶持。以國家自然科學基金為例，根據(jù)我們的粗略統(tǒng)計，1987～2013國家自然科學基金支持的人工關節(jié)相關研究達107項，其中假體松動、骨溶解33項，生物力學、計算機導航27項，人工關節(jié)界面、摩擦12項，人工關節(jié)涂層研究10項，人工關節(jié)設計9項，生物材料研究9項，其他方面7項。而且支持力度在不斷增長，從20世紀90年代之前每年不超過5項，增長至目前每年近20項。國家十二五規(guī)劃等多項計劃也將人工關節(jié)相關研究作為重大專題進行立項。
二、中國人工關節(jié)發(fā)展的困境和挑戰(zhàn)
1．缺乏自主創(chuàng)新產(chǎn)品。從目前臨床應用情況看，國產(chǎn)的人工關節(jié)多數(shù)仍屬模仿缺乏創(chuàng)新，中國(亞洲) 型假體依然沒有面世。缺乏對新材料研發(fā)。大量有創(chuàng)新的想法或研究缺乏政府的支持和假體研發(fā)生產(chǎn)廠家的支持(經(jīng)費、科研人員專利申請和保護、經(jīng)濟利益)，研究成果轉化困難，國產(chǎn)假體市場推廣的困境。因此需要:(1)國家正逐步加大扶持力度，科研經(jīng)費逐年上升，但應加強應用型研究的支持力度;(2)仍要進行制度建設。譬如建立醫(yī)生consultant制度;(3)推動轉化醫(yī)學的發(fā)展;(4)建立、完善人工關節(jié)置換登記制度和隨訪制度。
2．人工關節(jié)費用昂貴。相對于國內(nèi)群眾的生活水平而言，目前的人工關節(jié)假體費用仍然高昂。既有進口產(chǎn)品價格高的因素，也有國家醫(yī)保投入的問題。因此需要:(1)加大民族企業(yè)扶持力度;(2)引進、開發(fā)先進技術譬如3D打印技術，從而降低成本和價格。
3．地區(qū)發(fā)展仍不平衡，帶來潛在人工關節(jié)并發(fā)癥高的風險。(1)推進醫(yī)療改革，健全醫(yī)療保障制度; (2)建立醫(yī)生多點執(zhí)業(yè)制度;(3)加強培訓體系建設、規(guī)范人工關節(jié)置換技術操作、建立技術準入制度，強化關節(jié)置換手術資質認定。
三、未來人工關節(jié)技術的發(fā)展方向
未來，人工關節(jié)置換技術將向著微創(chuàng)化、個體化和智能化方向發(fā)展。
1．微創(chuàng)化。微創(chuàng)治療是指采用對全身和局部盡可能小的創(chuàng)傷，達到治愈病損的目的。其概念的形成和發(fā)展在關節(jié)外科手術治療領域具有里程碑意義。雖然有研究表明，縮小切口并未減少術后輸血量，在緩解疼痛及改善功能方面較傳統(tǒng)術式也無明顯差異。另有學者認為縮小的手術切口影響了手術視野的顯露，增加了保護神經(jīng)血管以及正確判斷假體固定位置的難度，延長了手術時間。但通過損傷較小的手術路徑( 不僅是小切口) ，進行人工關節(jié)置換以減少軟組織創(chuàng)傷，緩解術后疼痛，加速術后康復，并改善手術部位外觀也即通過最小的手術創(chuàng)傷獲得最大的治療效果這一理念仍然是我們?yōu)橹畩^斗的目標。
2．個體化。個體化治療是骨科發(fā)展的一個方向，事實上也推動了外科技術與內(nèi)植物精準化的實現(xiàn)。80年代初，國外一些公司建成了柔性加工生產(chǎn)線，由醫(yī)生選擇、確定假體各部分的尺寸，然后生產(chǎn)者按要求制作假體，這是定制型人工關節(jié)的早期形式。隨著計算機輔助設計( computer-aided design，CAD)和輔助制作(computer-aided manufacturing，CAM)技術的發(fā)展，逐漸實現(xiàn)了根據(jù)每個患者的骨骼解剖與病損特點單獨設計人工關節(jié)的設想。
1986年上海二醫(yī)九院與上海交大機械與動力工程學院開始了系列化的計算機輔助定制型人工關節(jié)的基礎研究，隨后在國內(nèi)率先將計算機輔助設計與加工的定制型人工關節(jié)應用于臨床，并提出“優(yōu)先區(qū)訂制”的設計思想。隨后，定制型人工關節(jié)由膝、髖關節(jié)發(fā)展到肩、肘、腕、踝關節(jié)，并設計應用具有獨立自主知識產(chǎn)權的全距骨+全踝關節(jié)假體、逆置式限制型肩關節(jié)假體、半骨盆假體等。近幾年，作為世界第三次工業(yè)革命的標志性技術之一的3D打印技術，已應用于醫(yī)學領域并得到快速發(fā)展。
3D打印技術是數(shù)字化技術的集中體現(xiàn)，可以通過制定高精度的手術方案和植入假體，實現(xiàn)手術的個體化、精準化、快速化，從而提高高難度手術的成功率。除此之外，3D打印技術還可以用于制備個體化手術導板和假體，使得個體化植入物與患者骨骼匹配更精準。近年來，隨著直接金屬3D打印技術在骨科領域的應用，個體化人工關節(jié)離常規(guī)劃實施將越來越近。從2014年開始，上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院開始將3D打印金屬假體植入體內(nèi)，目前已完成20余例，包括半骨盆假體、髖關節(jié)翻修假體、膝關節(jié)翻修假體、肩關節(jié)腫瘤假體等，并建成國內(nèi)首家3D打印臨床轉化中心。國內(nèi)多家醫(yī)院也相繼開展此項工作，共同推動了3D打印技術的臨床應用。
3．智能化。計算機技術的迅速發(fā)展促進了可視化技術的進步，它與日益完善的影像學技術結合，在骨科領域形成了一種新的技術手段—計算機輔助手術(computer aided surgery，CAS)，從而開始了關節(jié)手術向智能化方向的發(fā)展。目前為止，已經(jīng)能夠利用計算機輔助導航系統(tǒng)完成全髖、全膝關節(jié)置換、前交叉韌帶功能修復等手術，以及利用機器人系統(tǒng)完成關節(jié)置換術中擴髓和前交叉韌帶重建術中建立隧道。國內(nèi)包括上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院在內(nèi)多家單位已開展較多臨床應用，并與研發(fā)及生產(chǎn)單位共同開發(fā)國產(chǎn)化的導航設備。近來又陸續(xù)見到在計算機輔助下進行脛骨高位截骨及髖關節(jié)周圍腫瘤切除的報道，可以預見，隨著計算機輔助技術的日益成熟，其在關節(jié)外科中的應用也將更加廣泛。
