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这一领域的发展。本文将探讨2023过去一年骨科领域的的创新与转化成果。

骨科基础研究

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[1]。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[2]。

在病理机制研究方面，牛津大学Anjali P. 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[3]。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[4]。

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[5]。

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。

创新药物治疗

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[6]。

；在临床疼痛管理领域，恒瑞医药的富马酸泰吉利定注射液作为1类新药，用于治疗骨科手术中重度疼痛的上市许可的受理，标志着在骨科手术围术期疼痛管理领域的重要进步。；

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[7]。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

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[8]。

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[9]。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、AI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。

深圳中科精诚医学科技有限公司的创新转化成果：超低温3D打印含镁可降解高分子骨修复材料实现了人体骨替代材料的创新。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。

人工智能

2023年，人工智能领域迎来了革命性成果，包括ChatGPT，，GNoME，AlphaFold等，其中，，ChatGPT有史以来第一次以“非人类”入选2023《Nature》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BoneView AI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GE Health的Spine Auto Views等软件均可以显著提升图像的处理效率及精准度[10]；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-GPT，GPTSP），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，我国北京长木谷医疗科技的AI-JOINT软件成为中国首个获得AI辅助骨科治疗类创新医疗器械三类注册证的产品。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2.7 mm，螺钉轨迹误差为1.6 mm[11]。

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[12]

手术机器人

2023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[13]，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]。

天智航自研的全膝关节置换机器人2023年获批上市，随后其全骨科手术机器人平台正式问世,实现创伤、脊柱、关节三大骨科领域一机多适应证全覆盖。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[15]。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。

生物材料

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[16]。Thanh D. 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[17]。西安交通大学的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[18]。而包括利用钙-多聚DNA自组体Ca-polyCpG MDNs）的金属-多聚DNA自组装纳米粒（Ca-polyCpG MDNs）[19]，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[20]，都能对骨疏松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引发更多关注，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]

创新转化及成果推广

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奖。，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，这表示反映骨科技术由跟跑、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。

结语

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。

1.Li Q, Chen Z, Wang J, Xu K, Fan X, Gong C, et al. Molecular Diagnostic Yield of Exome Sequencing and Chromosomal Microarray in Short Stature: A Systematic Review and Meta-Analysis. JAMA Pediatr 2023, 177(11): 1149-1157.

2.Zhou H, Lou Y, Chen L, Kang Y, Liu L, Cai Z, et al. Epidemiological and clinical features, treatment status, and economic burden of traumatic spinal cord injury in China: a hospital-based retrospective study. Neural Regen Res 2024, 19(5): 1126-1133.

3.Biswas L, Chen J, De Angelis J, Singh A, Owen-Woods C, Ding Z, et al. Lymphatic vessels in bone support regeneration after injury. Cell 2023, 186(2): 382-397.e324.

4.Qin T, Zhang G, Zheng Y, Li S, Yuan Y, Li Q, et al. A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers. Science 2023, 379(6634): 840-847.

5.Chen P, Liu X, Gu C, Zhong P, Song N, Li M, et al. A plant-derived natural photosynthetic system for improving cell anabolism. Nature 2022, 612(7940): 546-554.

6.Lyu H, Zhao SS, Zhang L, Wei J, Li X, Li H, et al. Denosumab and incidence of type 2 diabetes among adults with osteoporosis: population based cohort study. Bmj 2023, 381: e073435.

7.Tuttle J, Drescher E, Simón-Campos JA, Emery P, Greenwald M, Kivitz A, et al. A Phase 2 Trial of Peresolimab for Adults with Rheumatoid Arthritis. N Engl J Med 2023, 388(20): 1853-1862.

8.Meng M, Wang J, Sun T, Zhang W, Zhang J, Shu L, et al. Clinical applications and prospects of 3D printing guide templates in orthopaedics. J Orthop Translat 2022, 34: 22-41.

9.Rosseels W, Herteleer M, Sermon A, Nijs S, Hoekstra H. Corrective osteotomies using patient-specific 3D-printed guides: a critical appraisal. Eur J Trauma Emerg Surg 2019, 45(2): 299-307.

10.Guermazi A, Tannoury C, Kompel AJ, Murakami AM, Ducarouge A, Gillibert A, et al. Improving Radiographic Fracture Recognition Performance and Efficiency Using Artificial Intelligence. Radiology 2022, 302(3): 627-636.

11.Liebmann F, von Atzigen M, Stütz D, Wolf J, Zingg L, Suter D, et al. Automatic registration with continuous pose updates for marker-less surgical navigation in spine surgery. Med Image Anal 2024, 91: 103027.

12.Lisacek-Kiosoglous AB, Powling AS, Fontalis A, Gabr A, Mazomenos E, Haddad FS. Artificial intelligence in orthopaedic surgery. Bone Joint Res 2023, 12(7): 447-454.

13.Fu J, Rota A, Li S, Zhao J, Liu Q, Iovene E, et al. Recent Advancements in Augmented Reality for Robotic Applications: A Survey. Actuators 2023, 12(8): 323.

14.Feng Z, Yang H, Zhang X, Hai Y. The clinical application of artificial intelligence technology in spinal surgery. Medical Robotics 2023, 1.

15.Biswas P, Sikander S, Kulkarni P. Recent advances in robot-assisted surgical systems. Biomedical Engineering Advances 2023, 6: 100109.

16.Fu L, Li L, Bian Q, Xue B, Jin J, Li J, et al. Cartilage-like protein hydrogels engineered via entanglement. Nature 2023, 618(7966): 740-747.

17.Vinikoor T, Dzidotor GK, Le TT, Liu Y, Kan HM, Barui S, et al. Injectable and biodegradable piezoelectric hydrogel for osteoarthritis treatment. Nat Commun 2023, 14(1): 6257.

18.Yang Y, Zhao X, Wang S, Zhang Y, Yang A, Cheng Y, et al. Ultra-durable cell-free bioactive hydrogel with fast shape memory and on-demand drug release for cartilage regeneration. Nat Commun 2023, 14(1): 7771.

19.Liu X, Li F, Dong Z, Gu C, Mao D, Chen J, et al. Metal-polyDNA nanoparticles reconstruct osteoporotic microenvironment for enhanced osteoporosis treatment. Sci Adv 2023, 9(31): eadf3329.

20.Zhang L, Dai W, Gao C, Wei W, Huang R, Zhang X, et al. Multileveled Hierarchical Hydrogel with Continuous Biophysical and Biochemical Gradients for Enhanced Repair of Full-Thickness Osteochondral Defect. Adv Mater 2023, 35(19): e2209565.

21.Feng P, Zhao R, Tang W, Yang F, Tian H, Peng S, et al. Structural and Functional Adaptive Artificial Bone: Materials, Fabrications, and Properties. Advanced Functional Materials 2023, 33(23): 2214726.

22.Gu Z, Wang J, Fu Y, Pan H, He H, Gan Q, et al. Smart Biomaterials for Articular Cartilage Repair and Regeneration. Advanced Functional Materials 2023, 33(10): 2212561.

冯世庆

教授、主任医师、博士生导师,山东大学第二医院院长，山东大学齐鲁医院骨科主任，国家脊髓损伤国际科技合作基地主任，山东大学骨科医学研究中心主任，天津市脊柱脊髓重点实验室主任，天津市脊髓损伤国际联合研究中心主任。

教育部“长江学者”特聘教授，入选中组部“万人计划”领军人才、人事部“新世纪百千万人才工程”、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、国家卫健委“有突贡贡献中青年专家”、“泰山学者攀登计划”专家、天津市首批杰出人才。

担任第十届国际神经修复学会(IANR)主席，中国医师协会神经修复学专委会主委主任委员，中华医学会骨科学分会创新与转化学组组长，中国医师协会骨科医师分会智能骨科学组组长，中国医师协会骨科医师分会全国脊柱创伤工作委员会副主委主任委员，中国康复医学会脊柱脊髓专委会副主委主任委员兼全国脊柱脊髓基础研究主委主任委员，中华预防医学会脊柱疾病预防与控制专委会副主委主任委员，国家重点研发计划首席科学家。

长期聚焦脊柱脊髓损伤与退变的基础和临床研究，主持开展全国脊柱脊髓损伤流行病学调查，首次建立中国脊柱脊髓损伤流行病学研究体系；率先构建脊髓损伤微环境分子病理数据库，系统阐明脊髓损伤分子病理机制，在国际上提出脊髓损伤后微环境失衡理论并转化应用；研发人工智能辅助脊柱脊髓疾病微创治疗体系并转化应用；在国内首次建立脊柱脊髓损伤和腰骶神经根病规范化诊疗体系，规范了脊柱脊髓损伤和腰骶神经根病快速诊断、药物及手术治疗与术后康复标准，其应用显著提高我国脊柱脊髓损伤与退变疾病的诊疗水平。

主持国家重点研发计划“干细胞及转化研究”重点专项、国自然重点项目及重点国合项目、科技部国合专项等科研项目23项。以通讯作者或共同通讯作者在Science、NEJM、Nat Commun、Adv Funct Mater、Ann Rheum Dis、Bioact Mater、Chem Eng J、Bone Res、Biofabrication、J Neuroinflammation等期刊发表论文360篇（SCI论文230篇），授权专利37项（发明专利19项），主编、参编著作18部。获国家科技进步二等奖、全国颠覆性技术创新大赛最高奖优胜奖、天津市科技进步特等奖、天津市科技进步一等奖、中华医学科技二等奖等科技奖励13项。

作者：冯世庆

单位：山东大学第二医院/山东大学齐鲁医院

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