科学故事 | 为患者再造笑脸引发的科研攻关——记北京大学博导吕珑薇

一个女儿的殷切请求
“大夫,请您帮帮我父亲吧!”

我深深记得,那一天,王爷爷女儿颤抖的声音。

我是一名口腔医生,68岁的王爷爷是我们的患者。

王爷爷曾经是个开朗、爱笑的人。退休后,他还参加了老年文艺团,歌声铿锵嘹亮。可是,一次面部肿瘤手术,彻底改变了他的生活。

手术导致王爷爷的面部组织受到了很大缺损,王爷爷不仅说不了话,吃喝时更是痛苦。他每喝一口水,都会呛到鼻腔里;吃饭只能一点一点喝流食,再也吃不了固态食物。更别提唱歌了,那早已是遥不可及的奢望。

面部组织缺损,就像是一个无形的“敌人”。我决定,一定要打败它!

牙医,确实只负责看牙齿。如果你的牙齿坏了、松动了、错乱不齐了,牙医能把牙齿变得健康、整齐。相比起来,口腔医生要干的活更多,除了看牙齿,还要看整个口腔和它周围的面部组织。

比如,一些“地包天”患者,下前牙长在了上前牙前面,成了脸平、下巴突的样子,这不仅是牙齿的一种畸形,也严重影响到了口腔、面部的生长发育。这时,就需要口腔医生来改善这个面形。

那在一张脸上,口腔医生负责哪些地方呢?这么说吧,只要是眼睛以下、脖子以上的部位,出了毛病,口腔医生都管。

此时,王爷爷面上那位无形的“敌人”,正在向我发起挑战:“哼,想打败我?先过这三关。”
第一关

为面部缺损做“数字建模”

王爷爷的情况,比普通面部小毛病危险多了。

我本打算做一个面部假体,把他的面部缺损补起来,可是,这个面部缺损,在王爷爷口腔里,呈现出了一种口鼻腔穿通的状态。

你是否觉得不好理解?

来,让我们做一个动作。把舌头往上顶一顶,顶到了吗?是不是碰到了一个前面硬后面软的地方?这是口腔上颚。口腔和鼻腔,就是由它分隔开的。

我们再来做个动作,吞口水,是不是感觉口水是从嗓子里咽下去了?如果上颚这块地方有缺损,口水就很容易咽到呼吸道里去。这条道是空气进出的道,如果有别的东西进去,那麻烦就大了。

糟糕的是,王爷爷正是这块地方缺损严重,造成了口腔和鼻腔的连通。这就像,鼻腔和口腔之间出现了一个“洞”。

对于面部缺损的情况,我们一般采取的治疗方式,是做面部假体,就是用一种印模材料,在缺损的位置凝固出模具。

可通过仔细地检查和分析,我们发现,在口鼻腔穿通的情况下,流体状的印模材料,很容易流到鼻腔里。只要有一点流进去,就会被呼吸道误吸,从而产生窒息,危及生命安全!

我果断放弃了这种方法。

那有没有一种又安全又清晰的方法,能把这个模具做出来呢?

我和团队经过思考、讨论,决定尝试用数字化的方法。

你看,我们通过扫描仪,把纸质书上的文字和图片扫描下来,保存在计算机中。这样一来,我们可以用电脑或其他设备来阅读这本书,而不需要用它的纸质版本。这就是数字化的方法。

同样的道理,是不是也可以把王爷爷面部缺损的样子,转化成数字形式,用数字“建模”的方式,替代传统印模?

经过尝试,这个方法是可以的!

我们用数字化的方法,一步步精确设计、制作,成功搭建出了缺损部位的数字模型。当模型完成后,我们选择了修复材料——橡胶和树脂,为王爷爷做出了面部假体和假牙。

“大夫,真的太感谢了!是你们让我重获新生!”王爷爷戴上修复体的那一刻,眼含热泪,激动地拉住了我的手。

我也很激动,没有什么比患者喜悦的面容,更让我开心的了。
第二关

制定缺损恢复方案

“王爷爷,这几天感觉怎么样?”

“蛮好的,就是这个假体能摘下来,要是能把缺损真正恢复起来就更好了。”王爷爷乐呵呵地说着。

看似随意的一句话,却深深触动了我。

我知道,这是他心底最真切的愿望。

让每一个患者真正获得再生修复,让他们真正展开舒心的笑颜,一直都是我的追求。

其实,成为一名医生,是我小时候的梦想。我的妈妈就是一名医生,非典那年,妈妈奔赴一线,整整三个月,都奋斗在隔离区。在她身上,我感受到,医生是一个神圣又伟大的职业。

我想,让别人觉得你是他生命中的一份礼物,你能带给他一份温暖或者一份快乐,这就是人生的价值,也是我成为医生的意义。

所以,我决心向第二关发起挑战!

如果说,运用面部假体和假牙是一种“掩饰”造就的美好,那这回,我要把“敌人”的威胁真正灭掉!

我和颌面外科专家经过多番讨论,最终制定了两个“作战”方案:方案一,是从患者身体里取骨头,移植到缺损的部位,但这会造成取骨区出现损伤、疼痛和并发症;方案二,是运用3D打印技术,制作钛网占位物。

第三关

寻找兼具组织再生与

形状记忆功能的材料

依靠这两个“作战”方案,王爷爷的面部缺损,可以真正恢复起来了吧?
可以,但不完美。因为不论用哪个方案,都需要修整缺损部位的外形,也就是要去除一些健康组织,才能植入骨头或钛网。而且,缺损部位的边缘不规则,很难完全贴合植入物,也会极大影响愈合的效果。

也就是说,我不仅要把“洞”补上,还要补得严丝合缝才行。光凭手艺“过硬”可不行,还得材料“过硬”。

那有这样的材料吗?还真有!那就是形状记忆材料。

这是一种什么材料呢?

你玩过海绵吗?你看,当你捏它时,它会变小;当你松开手,它就会恢复原来的形状。对形状记忆材料,你可以这样设想:植入前,它是缩小的;植入后,根据设定的人体温度,它会恢复形变,回到和原来设计的、与缺损边缘贴合的形态。

这是在3D打印基础上,增加了时间响应的4D打印材料。

▲将具有形状记忆等功能的刺激响应智能材料进行3D打印,获得形态或功能在打印后仍可动态变化的4D打印支架

这样,不仅不需要去除健康组织,又能在植入后与剩余组织紧密贴合了!

目标清晰以后,真正的难关才终于显现:已有的形状记忆材料,大部分应用于工业领域,形变条件大多是高温、紫外光照等,并不适合在人体内应用。

要闯这关,只靠我们医生的力量已经不够了,我们需要战友!要从哪里去寻找战友呢?

这就要看哪些学者研究的领域,能和我们的需求匹配了。

可是,中国学者那么多,我们要怎么锁定我们的“目标”呢?我们的方法很朴实——一篇一篇去阅读他们的文献,去看他们研究的领域。

可想而知,这是一项多么庞大的工程。

那天,当一篇篇文献从我眼前翻过,我不禁想起读书时的一件事:

那时,我还是一个研究生,为了做课题,每天不仅要做大量实验,还要同步进行文献查阅。我本以为,查东西是一件很简单的事,可结果出乎我的意料:经常我查了半天文献,最后一看,竟全都不太相关。

怎么会这样?我连查东西都不会吗?

那一刻,我才意识到:文献怎么检索?关键词怎么选?这些看似简单的东西都非常关键。

我决心寻求帮助。我先把找出来的文献整理成一个列表,再从中剔除一些不相关的。剩下的文献,我就去找导师、师兄、师姐寻求帮助,请他们指导我进行筛选。最后,我对他们指出的重点文献进行精读。

渐渐地,我检索到的文献越来越准确,阅读文献的速度也越来越快了。

凭借多年来积累的查阅文献的经验,我用了半年多时间,终于从上千篇文献中,检索出几十位学者,寻找到了我们潜在的战友!

接下来,就要一个一个去联系了。

协同攻关

自主研发新材料,让组织再生

联系的过程就像大海捞针一样,我一个一个找,一个一个聊,失败了,就继续。

终于,功夫不负有心人,我们找到了可以合作的化学家、材料学家们。

在大家通力合作下,经过反复的探索和尝试,我们研发出了符合需求的材料:它能够在37℃体温下,恢复形变,并且能很好地实现复杂骨头的缺损再生修复!

这样的结果让我们十分振奋,因为这可以让成千上万的,包括身体其他部位有骨头缺损的患者,获得真正的组织再生!

现在,我们可以发起反攻了!

终于,我打败了那个无形的“敌人”!

有人说,我们就像一座桥。

是啊,医生像是在科学家和患者之间架起桥梁,让科研成果应用到患者身上,最终让生命得以改变。


文章来源/《科学故事会》2023年5-6月合刊
文/吕珑薇
采编/林玲玲
审校/《科学故事会》编辑部



END




创建时间:2023-12-21

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