2023骨科创新转化新进展.docx

2023骨科创新转化新进展创新推动发展，转化服务未来。推动高质量发展，关键是要依靠科技创新转化为发展动力。骨科创新转化不仅关乎技术的进步，更是关系长期受骨科疾病困扰患者生活质量的改善。新理念的萌生、新技术的突破以及新疗法的创新转化，都在不断推动着骨科领域的发展。本文将探讨2023年骨科领域的创新与转化成果。在流行病学研究方面,北京协和医院骨科团队首次对矮小患者队列分子诊断率进行全面的统计分析,为矮小患者采用外显子组测序和染色体微阵列分析作为诊断工具提供了高级别临床证据。山东大学骨科医学研究中心开展的一项国家级、基于医院的回顾性研究，深度揭示中国创伤性脊髓损伤的流行病学和临床特征、治疗状况和经济负担，建议提高临床指南的知晓率，以提高治疗效果，为相关政策的制定提供重要依据口。在病理机制研究方面，牛津大学AnjaliP.KUSUmbe团队发现小鼠和人类骨中存在淋巴管,并证明淋巴管生成是刺激造血和骨再生的一种治疗途径。在干细胞研究方面，空军军医大学西京医院骨科团队发现鹿角再生中关键干细胞类群在骨损伤修复与再生中具有重要转化研究价值。对于组织的创新性修复,浙江大学邵逸夫医院骨科团队实现将天然植物来源的类囊体跨物种移植到哺乳动物细胞的生物医学应用,赋予天然光合作用新的改造模式，延缓关节的退变及衰老。基础研究的原始创新，不断催生新思想、新理论，产生颠覆性技术,将为骨科领域发展提供强大动力。多项创新研究和新药物的临床应用为治疗骨骼相关疾病带来了新的希望。中南大学湘雅医院骨科、解放军总医院骨科医学部团队研究显示，地舒单抗可能降低骨质疏松症患者发展为2型糖尿病的风险，为骨质疏松症的个性化治疗提供理论指导，开辟骨质疏松疗法的新视角。在类风湿性关节炎的治疗领域，PD-1受体激动剂Peresolimab的II期临床试验显示出潜在的治疗效果,开辟了类风湿关节炎的临床治疗新方向。干细胞疗法的出现，打破传统治疗瓶颈，干细胞疗法通过在病变部位的归巢、预处理干细胞、提取干细胞衍生物及干细胞与生物工程支架结合，促进组织病变的修复。截止2023年12月，共计13个骨科疾病（包括膝骨关节炎、半月板损伤、脊髓损伤）项目通过国家卫健委干细胞临床研究项目备案，其中2023年新增4临床备案项目。这些创新疗法的涌现,有望实现骨科疾病治疗的新突破。3D打印技术对于人体解剖教育、医患沟通、临床治疗方案以及适配的组织替代具有显著作用。3D打印脊柱实物模型可以直观地显示骨折椎体的形态，反映脊柱脱位和脊髓受压迫的情况,获得MRI和CT等影像学资料无法获得的解剖学资料，同时便于与患者进行治疗方案沟通网。临床治疗方面，3D打印截骨导板被用作骨切割导板和钢板定位导板，以帮助畸形愈合病例进行矫正截骨切口叫北京大学第三医院骨科团队将数字化骨密度测量技术、3D打印、Al辅助假体结构设计技术有机结合，成功完成了首例生物力学适配型假体的植入手术，进一步证明3D打印技术为代表的数字技术在骨科领域应用的深厚技术沉淀。3D打印技术的发展有效实现组织结构的重塑，推动骨科医疗器械行业的创新，利用3D打印技术不断提高手术精度，满足骨科个性化定制需求.实现精准化医疗服务。CT scan MRI scanImage raw data (CTMRI)AImage acquisitionGuide plate designRapid prototyping2023年,人工智能领域迎来了革命性成果,包括ChatGPTzGNOME,AIphaFoId等，其中，ChatGPT有史以来第一次以非人类入选2023Nature十大人物。在骨科领域，人工智能应用同样取得显著进步。辅助诊疗方面，美国FDA批准了多款基于人工智能的软件，包括GLEAMER公司的BoneViewAI软件，用于辅助在X光片上检测和定位骨折；波士顿大学医学院的BoneView以及GEHealth的SpineAutoViews等软件均可以显著提升图像的处理效率及精准度【1。】；山东大学骨科医学研究中心开发具有自主知识产权的人工智能辅助脊柱脊髓疾病诊疗系统(Spine-GPTxGPTSP),显著提升脊柱脊髓疾病诊断准确性，降低误诊及漏诊率，指导临床治疗。辅助手术方面，瑞士苏黎世大学的研究者使用人工智能技术辅助AR技术的进步，将术前数据配准到术中解剖结构，该配准方法在成功配准率为100%,配准误差为2.7mm,螺钉轨迹误差为1.6mm我国也出现了获得AI辅助骨科治疗类创新医疗器械三类注册证的产品。人工智能助力骨科疾病诊疗数字化,未来我们期待AI技术在骨科领域发挥更大的作用，进一步推动医疗技术的发展和创新。人工智能在骨科的应用口22023年初,工信部等17个部门联合印发了机器人+应用行动实施方案，提出加快推进机器人和医学人工智能在基础理论、共性关键技术、创新应用等方面的突破，鼓励有条件有需求的医院使用机器人实施精准微创手术，建设机器人应用标准化手术室，研究手术机器人临床应用标准规范。手术机器人实现现实增强技术与脊柱机器人技术优势融合门刃AR在术前和手术进行中的任务规划，图像引导，远程外科手术等场景扮演了重要角色14。加速机器人手术的普及和操作的标准化是当前的主要挑战,模块化骨科手术机器人平台结合5G+远程操控系统正在逐渐建立，随着商用5G的条件的不断完善，未来模块化平台不断完善，能够进一步增加脊柱机器人的应用范围和应用情景,来降低基层医院配置手术机器人应用的综合成本口5】。当前，骨科机器人仍处于起步阶段，国内外骨科机器人呈现井喷式发展。未来任重而道远，骨科机器人的微型化、自动化.智能化及创新性有待进一步提高，医生作为诊疗行为的主体，将迎来和机器人深度合作诊疗的新时代。Figure1.ConceptofusingARtechniquesinmedicalandindustrialroboticapplications.Left:ARvisualizationandguidanceforRAStasksandsurgicaloperation;Right:ARguidancefortherobot-assistedindustrialmanufacturingprocess.目前市场上的骨科植入器械仍以金属材料为主，未来可吸收材料、含有生物活性成分的生物材料是骨科主流研究方向,研究热点已逐渐从传统惰性材料转向了生物活性水凝胶、电功能材料.多类型和多功能修复支架等诸多新兴方向。哥伦比亚大学李宏斌团队报道了一种在不损害其韧性情况下使用链缠结来显著硬化基于蛋白质的水凝胶,其能够有效地将软蛋白质生物材料转化为具有接近软骨机械性能的坚硬和坚韧材料C*ThanhD.Nguyen团队发明了一种可生物降解的关节注射压电水凝胶,在局部超声激活下，在注射部位产生原位电场刺激，以驱动软骨愈合"I。西安交通大学成一龙团队研发了一种负载单宁酸和Kartogenin的多氢键交联水凝胶用来作为体内软骨再生的无细胞支架,展现出了超耐久的机械性能和阶段性药物释放行为口叫而包括利用钙-多聚DNA自组体(Ca-polyCpGMDNs)的金属-多聚DNA自组装纳米粒(Ca-polyCpGMDNs)【皿，以及模拟天然全层骨软骨基质结构的载超顺磁性羟基磷灰石纳米棒的双网络水凝胶2。,都能对骨微环境实现有效调节及重构。随着诸多新型生物材料的不断涌现,骨修复生物材料领域将弓I发更多关注，以创造更多高性能生物材料，为实现骨修复的治疗提供重要的方向和助力。骨与软骨再生相关生物材料21,22为进一步加强骨科原始创新及科研成果的转化,中华医学会骨科学分会成立创新与转化学组，持续召开COA创新与转化论坛，设立骨科创新与转化青年学者评选。同时，CoA大会期间举办了中国骨科创新转化成果展，通过展示自主研发的新技术、新器械、新材料、新方法，呈现骨科领域近年来的创新实践与成就，这表示骨科技术由跟跑.并跑到部分领跑的历史进步,为中国骨科事业创新发展注入强大推力。2023年对于骨科医学领域来说是革命性的一年，涌现了众多创新转化成果，此处因篇幅有限，未进行一一列举，敬请广大读者谅解。在过去的一年里，尽管取得了显著进展，骨科领域仍面临一些挑战，例如新技术的高成本、医疗专业人员的培训需求以及新技术应用带来的医疗安全及医学伦理问题。展望未来，行业领域将以四个面向为导向，聚焦骨科临床问题，开展更为深入、广泛的多学科交叉融合，继续探索更为经济高效的解决方案，持续的创新和转化将推动骨科领域飞速发展，为广大患者带来福音，更好服务于人民生命健康。参考文献1.LiQ.ChenZ,WangJ,XuK,FanX,GongC,etal.MolecularDiagnosticYieldofExomeSequencingandChromosomalMicroarrayinShortStature:ASystematicReviewandMeta-Analysis.JAMAPediatr2023,177(11):1149-1157.2.ZhouH,LouY,ChenL.KangY,LiuLCaiLetal.Epidemiologicalandclinicalfeatures,treatmentstatus,andeconomicburdenoftraumaticspinalcordinjuryinChina:ahospital-basedretrospectivestudy.NeuralRegenRes2024,19(5):1126-1133.3.BiswasLChenJ,DeAngelisJ,SinghA1Owen-WoodsC,DingZ1etal.Lymphaticvesselsinbonesupportregenerationafterinjury.Cell2023,186(2):382-397.e324.4.QinT,ZhangG,ZhengY,LiS,YuanY,LiQ1etal.Apopulationofstemcellswithstrongregenerativepotentialdiscoveredindeerantlers.Science2023,379(6634):840-847.5.ChenP,LiuX,GuC,ZhongP,SongN,LiM,etal.Aplant-derivednaturalphotosyntheticsystemforimprovingcellanabolism.Nature2022,612(7940):546-554.6.LyuH,ZhaoSS1ZhangL,WeiJ,LiX,LiH,etal.Denosumabandincidenceoftype2diabetesamongadultswithosteoporosis:populationbasedcohortstudy.Bmj2023,381:e073435.7.TuttleJ,DrescherE,Simdn-CamposJA1EmeryP,GreenwaldM,KivitzA,etal.APhase2TrialofPeresolimabforAdultswithRheumatoidArthritis.NEnglJMed2023,388(20):1853-1862.8.MengM,WangJ,SunT,ZhangW,ZhangJ,ShuL,etal.Clinicalapplicationsandprospectsof3Dprintingguidetemplatesinorthopaedics.JOrthopTranslat2022,34:22-41.9.RosseelsW,HerteleerM,SermonA,NijsS,HoekstraH.Correctiveosteotomiesusingpatient-specific3D-printedguides:acriticalappraisal.EurJTraumaEmergSurg2019,45(2):299-307.10.GuermaziA,TannouryC,KompelAJ,MurakamiAM,DucarougeA,GillibertA,etal.ImprovingRadiographicFractureRecognitionPerformanceandEfficiencyUsingArtificialIntelligence.Radiology2022,302(3):627-636.11.LiebmannF,vonAtzigenM,StiitzD,WolfJ,ZinggL,SuterD,etal.Automaticregistrationwithcontinuousposeupdatesformarker-lesssurgicalnavigationinspinesurgery.MedImageAnal2024,91:103027.12.Lisacek-KiosoglousAB,PowlingAS,FontalisA,GabrA,MazomenosE,HaddadFS.Artificialintelligenceinorthopaedicsurgery.BoneJointRes2023,12(7):447-454.13.FuJ,RotaA,LiS,ZhaoJ,LiuQ1IoveneEetal.RecentAdvancementsinAugmentedRealityforRoboticApplications:ASurvey.Actuators2023,12(8):323.14.FengZ,YangH,ZhangX,HaiY.Theclinicalapplicationofartificialintelligencetechnologyinspinalsurgery.MedicalRobotics2023,1.15.BiswasP,SikanderS,KulkamiP.Recentadvancesinrobot-assistedsurgicalsystems.BiomedicalEngineeringAdvances2023,6:100109.16.FuL,LiL,BianQ1XueB,JinJ,LiJ,etal.Cartilage-Iikeproteinhydrogelsengineeredviaentanglement.Nature2023,618(7966):740-747.17.VinikrT,DzidotorGK1LeTT1LiuY,KanHM1BaruiS,etal.Injectableandbiodegradablepiezoelectrichydrogelforosteoarthritistreatment.NatCommun2023,14(1):6257.18.YangY,ZhaoX,WangS,ZhangY,YangA,ChengY,etal.Ultra-durablecell-freebioactivehydrogelwithfastshapememoryandon-demanddrugreleaseforcartilageregeneration.NatCommun2023,14(1):7771.19.LiuX,LiF,DongZ,GuC.MaoD,ChenJ,etal.Metal-polyDNAnanoparticlesreconstructosteoporoticmicroenvironmentfore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