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黄文华:推进3D打印转化应用 引领医学
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3D打印技术与医学的融合正越来越深入,3D打印在医疗领域的应用正受到医学界的高度重视。广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心主任、南方医科大学医学3D打印研究所所长黄文华认为,作为一项具有开创性意义的技术,3D打印技术将给医疗行业带来深远的影响。

黄文华:推进3D打印转化应用 引领医学新时代

  “问渠那得清如许,为有源头活水来”是黄文华最喜欢的诗句,他这样解释道:“做人只有以开明宽阔的胸襟,接受各种思想、各类知识,方能才思不断,新水长流。”作为南方医科大学基础医学院院长、博士生导师,黄文华长期从事医学3D打印、数字医学、临床应用解剖学等相关研究,他始终以饱满的热情对待自己的科研事业,勇于探索、推陈出新,收获了多项研究成果。

  在多年的科研道路上,黄文华曾获首届“中国青年解剖科学家奖”,他还是人体解剖学全国重点学科学术带头人,担任广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心主任,南方医科大学医学3D打印研究所所长。

  师承前贤,为数字医学不懈奋斗

  黄文华师从著名解剖学家、“中国数字人之父”钟世镇院士。钟院士是中国现代临床解剖学奠基人,中国数字人和数字医学领域的开拓者。钟院士经常这样告诫自己的学生:“现在能够依靠个人努力取得重大成就越来越难,更多需要团队和他人的帮助,总要有人甘当配角。”这种“配角人生”的精神深深地影响着黄文华,他时刻以恩师的话勉励自己。他说:“医学基础研究离不开临床的实际需求,我们所做的工作只是更好地为临床服务,做好‘临床’的配角。”

  博士期间黄文华有幸加入钟院士的团队,见证了“中国数字人”的横空出世,这一壮举使中国成为了继美国、韩国之后第三个拥有数字化可视人数据的国家。在钟院士的谆谆教导下,黄文华坚定了基础服务临床的指导原则,以临床应用为主结合数字医学新型技术的科研路线。在团队的共同努力下,南方医科大学解剖学科建设取得一系列突出成果,2007年黄文华作为《中国数字化虚拟人体若干关键技术研究》项目的参与者,荣获了国家科技进步二等奖。

  继往开来,在3D打印技术领域大显身手

  黄文华在3D打印技术领域积累了众多经验,获取了相当大的成绩。他现任中国临床解剖学专业委员会副主任委员,广东省解剖学学会常务理事,广东省3D产业创新联盟副理事长,中国3D打印技术产业联盟生物医学会理事,中国医药生物技术协会医学3D打印技术分会主任委员,SICOT中国部数字骨科学会副主任委员,中华医学会数字骨科组副组长,中华医学会显微外科学分会委员,《中国临床解剖学杂志》《中华显微外科杂志》编委。

  黄文华介绍道:“3D打印技术的来临,将媲美电脑时代的兴起。目前,3D打印技术的应用领域越来越广泛,作为一项具有开创性意义的技术,3D打印技术也将给医疗行业带来深远的影响。”

  3D打印技术作为一种新型制作工艺,它与医学的结合已成为科技界的一股新兴潮流,黄文华从中看到了巨大的潜力和广阔的发展前景。基于虚拟仿真的数字医学研究与3D打印技术具有天然的亲和力。但是不管模型重建的再逼真,它也只能在电脑中实现、观察,而仿真手术却能为患者进行个性化的手术规划。在实际诊疗中,如何确保个性化实施极为重要。而3D打印技术的兴起给予了黄文华更为宽广的施展空间。

  例如,与广西贵港市人民医院合作开展的3D打印技术辅助的踇甲瓣优化设计在拇指精准重建中的应用,借助3D打印技术,可实现供区皮瓣的最优化设计,最大程度上降低了外科重建过程中不必要的供区损伤,从而提高外科重建的临床效果。该项技术在广西多家医院推广获得广西医药卫生适宜技术推广奖一等奖、广西科学技术进步一等奖,并在中华医学会手外科分会举办的学习班上进行了专项推广。而在次年,合作开展的“3D打印技术在骨科修复重建中的基础与临床研究”再次获广西医药卫生适宜技术推广一等奖。“基础与临床的紧密合作是一种双赢模式”,基于以上,通过大量的临床案例积累和整理,对3D打印技术在骨科临床疾病治疗中的具体运用进行总结,编撰出了国内第一本与3D打印有关的骨科临床应用专著——《3D骨科学》。

  精心打造科研平台,推进3D打印技术应用于实践

  随着医学3D打印应用研究的深入,一些问题也逐渐显现出来。对于临床一线工作者,缺乏相关知识背景基础,而且在繁重的医务工作中,也无暇亲力亲为,技术壁垒、硬件设施制约着其发展。而且,理工等相关学科的交叉融会,对于科技人员也提出了更高的要求。

  基于以上情况,黄文华带领团队根据临床实际应用的需求,构建了以数字医学、医学3D打印、生物力学等技术为代表的“医学3D打印技术创新平台”,依托解剖国家重点学科,建设了“南方医科大学医学3D打印研究所”、“广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心”等,致力于推进高新科技的医学转化应用。

  具体来说,就是通过“临床需求—服务平台—临床应用”的双向联动机制,面向临床医疗服务机构及器械企业提供第三方医学数字化设计、3D打印精准制造等技术服务,有效的突破了数字化技术应用的瓶颈,使医学3D打印技术服务落到临床应用的实处,通过源自临床多样化的医疗需求,有效形成了可持续创新的3D打印应用机制。目前,这一成果已在全省范围为多家医疗机构提供技术服务,受到业内人士一致好评。如,参与设计并协助南方医科大学第三附属医院成功实施了世界首例“髋臼骨折3D打印腹腔镜辅助下内固定术”,通过术前虚拟仿真及手术规划,并借助3D打印仿真骨折模型于体外进行手术预演,在腹腔镜辅助下成功完成髋臼骨折固定手术,并取得良好的临床治疗效果,这一成功的案例在中央台及地方台均有报道。

  深入钻研,聚力高端核心技术产品应用转化

  说起医学3D打印技术的发展现状,黄文华娓娓道来:“现在的医学3D打印技术创新应用多集中在形态学阶段,成型的模型更多的只能用于体外观察和简单的协助操作,并不具备可植入性及生物功能特性。”对于医学3D打印的应用前景,黄文华认为还有很大的空间去挖掘。他目前的工作重心即为针对医学3D打印关键技术,聚力高端核心技术产品应用转化。

  具体来说,就是利用学科优势资源,依托广东省医学生物力学重点实验室,开展基于生物力学测试的新型医疗器械创新设计。如“股骨颈骨折治疗动力加压锁定板”“一种刚度可控的骨肿瘤缺损修复植入体设计和成型方法”“一种个体化骨骼模型的解剖型接骨板的设计及成型方法”,以上研究均申请了相关发明专利。同时,黄文华还与常州华森、佛山安齿等企业合作,在金属3D打印植入体的个性化设计、形态拓扑优化、表面处理、力学性能优化等方面进行了研究,对解剖基础研究应用产业化进行了初步探索。

  在医学教学方面的应用潜力也是十分巨大的。他说:由于大体资源的受限,寻求复制标本的新技术已被提上了科研日程。3D打印与数字医学结合,以数字仿真人体为蓝本,可以有效解决目前国内医学教育大体资源不足的问题。如,南方医科大学生命博物馆铸型标本堪称艺术精品,但其制作周期长、工艺复杂,而且保存不易,更受限于标本来源。如果将模型数字化就可进行永久保存,而通过3D打印技术就能实现批量复制,从根本上解决这一问题。在针对解剖医学教育模型的初步探索中,黄文华带领团队与上海光韵达医疗联合进行了产业化开发合作,争取在产学研方面取得更大的成就。

  博学多才,拓展3D打印技术应用范围

  青,取之于蓝而青于蓝;冰,水为之而寒于水。作为一名知识渊博、谦虚谨慎的科学家,黄文华在科学的世界不断汲取知识和力量,让自己的科研人生越来越充实,内心越来越强大。他不畏艰险、挑战难题、超越自我,获得了一个又一个令人瞩目的成绩。他先后主持和参与国家自然基金重大仪器专项、国家863计划和其他省市级课题40余项,累计在研经费4000多万元。他还曾赴美国、新西兰、韩国、新加坡、香港、澳门、台湾等国家和地区学习和交流,获取先进经验,让自己的研究更加深入。

  黄文华对自己的科研事业有着永不枯竭的动力,他说:“3D打印技术将成为改变未来世界新的创造性科技,它在医学领域的应用蕴含着无限可能,这些可能性是推动我们不断探索、勇于前行的力量源泉。”让我们共同期待黄文华和他的团队引领大家尽快走向医学3D打印应用新时代。




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