过去，在骨盆肿瘤手术等高难度骨科手术中，医生设计假体只能根据平面的X线片“凭空想象”出立体的骨盆。而有了3D快速原形打印机，事先能打印出一个与患者一模一样的骨盆模型。将这一技术引入中国骨科学界的就是中国工程院院士戴尅戎。在他看来，医工结合是近代医学发展的必经之路。
3D打印机发射出温度极高的电子束或激光，迅速融化金属粉，一点一点一层一层地完成金属的堆叠，一个人工半骨盆便出现了，里面还内含空隙可供血管和细胞植入。
“采用3D打印技术制作人体骨与关节病理模型，从而设计制作骨关节假体的工作我们已经用了二十多年，目前我们正在研究3D打印，未来可望用于临床。”戴尅戎拿着3D立体打印出来的盆骨模型说。
78岁的戴尅戎总是走在医学潮流尖端，他曾在国际上率先将用于航天科技的镍钛形状记忆合金应用于人体内部；他运用生物力学和计算机三维图像技术，为骨肿瘤患者量身定制人工假体；他接手美国实验室的骨粒骨水泥动物实验，让这一新科技起死回生；世纪之交，他又敏锐地抓住了一个研究热点——干细胞移植与基因治疗，用这一技术促进骨再生。
戴尅戎说，“多学科的合作是无止境的，回顾几十年来医疗制品和设备的发展，与工程技术的进步是分不开的，医工结合是近代医学发展的必经之路。”
建生物力学研究室
上世纪80年代初，时任上海九院骨科主任的戴尅戎每次为骨肿瘤患者做完手术，心中总会隐隐不安，骨肿瘤和严重病变的患者需要大范围切除骨头，命虽保住了，却落下了终身残疾。戴尅戎想为病人制作便宜适用的人工假体，但这个庞大的系统工程绝非一己之力可为。
这时，报纸上的一条消息引起了戴尅戎的兴趣：美籍华人生物力学家冯元桢将来华讲学，他决定去听听。上世纪70年代初，美国阿波罗登月计划结束后，很多科学家转向了生物力学这一新兴学科，而冯元桢正是该学科的带头人之一。“生物力学是个大花园，随手摘到的都是名贵的鲜花。”冯元桢的话激起了戴尅戎对生物力学的兴趣。
后来，戴尅戎在九院建立了中国第一个医院内的生物力学研究室，并聘请工程师一起从事工程技术与医学结合的研究。他们用了近十年时间，整理出中国人第一批步态参数，并发展了步态与平衡功能的定量评定技术。
1983年，戴尅戎到美国Mayo医学中心学习生物力学，将把国外医工结合的最新理念带回自己的实验室。1986年，他与力学专家一起创建了国内第一本也是唯一一本《医用生物力学》杂志，这本刊物现已被美国EI数据库（工程索引）等多个数据库收录。他说，“其实，我后来做的很多工作，如内置物的改良、创伤修复甚至组织工程研究都离不开生物力学，原来打下的一些生物力学底子是非常有用的。”
戴尅戎在Mayo医学中心的时候，曾去爱荷华大学生物工程系参观，那里的教授跟他谈起了骨粒骨水泥。戴尅戎解释说，“当患病的关节需要用人工关节替换的时候，用生物学固定方法，即人工关节表面有很多小孔隙，待骨长入孔隙后便起到了固定作用。骨粒骨水泥就是在骨水泥里放了骨粒。”
那时的生物工程研究所专门请了一名日本医生做骨粒骨水泥的研究实验，但实验犬总是发生手术切口感染然后死亡。戴尅戎参观时，揽下了实验研究任务，回国后，他和同事们重新完善了实验计划：用一个大布兜把手术后的实验犬兜住，悬在笼子里，使伤口不能着地，防止了感染，设计制作了适合犬的专用人工关节。
一项原本准备放弃的项目在他的手里焕发了生机，戴尅戎与美国教授一起发表了骨粒骨水泥论文。
3D打印与医疗
“我最喜欢跟工程师交朋友，医工结合就像谈朋友一样，不同专业、不同背景的人走到一起从事科研工作，并要形成碰撞，产生思想火花。”戴尅戎说。上世纪80年代，一次在烟台举办的人工关节会议上，戴尅戎与时任交大精密机械系主任王成焘相识。回到上海后，两人的团队便合作研究，一干就是20多年。
当时，人工关节手术普遍采用“削足适履”方法，人工关节只有6-9种型号，但人和病变是千变万化的，需要根据病人情况度身定制。
“如何精准定制人工植入物？首先要量准骨头外部轮廓和内部结构的尺寸。显然，传统的X光片有误差，而CT技术只能分层扫描，要形成完整的立体骨骼形象，就必须借助计算机三维图像技术。”戴尅戎说。
他与王成焘合作的计算机辅助定制技术解决了这一问题，如今，这已经成了九院骨科的一个特色，很多患者慕名而来。
2005年，一位来自江西的普通工人，右侧骨盆生了一个头颅大小的肉瘤，戴尅戎准备给他施行人工半骨盆置换以保全他的臀部和下肢。但是，传统的半骨盆假体很难跟病人骨盆的残余部分完全吻合。为了解决这个问题，戴尅戎和王成焘又将快速原型（RPT）技术引入临床。
RPT技术又被称为3D打印技术，医用3D打印机依照给患者拍摄的CT片，逐层打印出立体结构或器官模型。用此技术做出来的半骨盆假体，与病人的完全一致，戴克戎亲自主刀为病人做了骨盆置换术，术后一个月，患者就下地行走了。
近年来，戴尅戎和王成焘，发展了完善、系统的3D立体打印技术并用于临床。除了用于骨科，还辅助整复外科、口腔科、眼科的医生制作塑料模型，在给患者修复颅骨、修整下巴、垫高鼻子、重塑颧骨、眼眶等部位时派上用场。
前几代3D打印机，都只能打印纸质或塑料模型，再借助模型制作假体。目前研究者正计划引进新一代3D打印机，其能按设计直接打印出金属制品，直接植入人体。
“偶得”记忆合金
戴尅戎的另一个重大贡献，也是源自与一位工程师的偶遇。1978年的一天，上海钢铁研究所的杨海波工程师应口腔科之邀到九院做关于“记忆合金”的讲座，戴尅戎因为要出门诊无法参加。在结束门诊后，戴尅戎在过道里巧遇这位工程师。仅仅5分钟的交谈，戴尅戎就萌生了将记忆合金用于人体的想法。
记忆合金是一种特定比例的镍钛合金，在低温下可以随意变形，在高温时又可回复原形。这种形状记忆效应是1963年由美国海军军械研究室工程师做实验时被发现的。
若要将这种神奇的金属应用于人体，首要问题是如何设定变形温度、回复温度？戴尅戎向上海钢铁研究所的工程师提出，希望变形温度最好是0℃～4℃，因为太冷容易把局部组织冻伤；回复温度最好是37℃，即体温的温度，温度过高就有烫伤的危险。
经过三年的努力，1981年，戴尅戎在国际上首次将形状记忆合金制作的形状记忆加压骑缝订装入一名骨折患者体内，温度升高后“骑缝订”将断为两瓣的膝盖骨紧紧地固定在一起……
此后，形状记忆合金的医学应用日益广泛，衍生出了很多产品。骑缝钉先是在九院骨科获得了发展，创造了骨折环抱器。以后又发展到整形科，用来修补颅骨；妇产科，用于计划生育的输卵管夹子或避孕环。再有，用于胆管狭窄、食道狭窄、尿道狭窄、心脏血管狭窄的各种扩张器以及肿瘤血管的栓塞装置等。
在日本召开的国际形状记忆合金医学应用会议上，戴尅戎被授予形状记忆合金医学应用奠基人金杯。他说，“实际上我们每天都在接触各式各样的机会，如果你是有心人，就能灵敏地把握住机会，使很多偶然的事情变成必然的事情。”
干细胞促进骨再生近十年，戴尅戎又将目光聚焦在另一研究热点——干细胞和基因治疗的研究上。
2000年年底的一天，戴尅戎接到一个电话，来自美国华盛顿大学骨科研究室的楼觉人教授。他在美国较早开展了腺病毒转基因技术，当时人在上海。戴尅戎当即邀请他到科内讲课。一小时的演讲引起科室人员的浓厚兴趣。戴尅戎预感到这是一个好课题：“21世纪生命科学两大支柱——组织工程、基因工程，楼教授提出的腺病毒转基因技术把组织工程和基因工程连在了一起。”
用干细胞修复人体组织，通常是从病人身上采集部分骨髓，从中分离出干细胞，进行培养。培养到足够数量以后，将其复合在多孔支架上，再经过1-2周左右的培养然后植入病人体内，总共需要大约3-4周的体外培养。
楼觉人的研究室已做过多种小动物实验，结果非常好，但要用到人身上还需要用大动物作修复长节段骨缺损的实验，并进行改进和创新。此次回国，楼觉人想在国内找一位合作者，双方一拍即合。
不久，戴尅戎委派实验室的汤亭亭（现任上海重点实验室主任）前往美国楼觉人实验室访问两个月。这期间，戴尅戎还要筹备一个实验室。由于地方紧张，最后只找到一间洗衣房的仓库改装为实验室。汤亭亭回国后，就在那个袖珍实验室里，与研究生一起开始了实验工作。2002年，相关成果通过上海市科委鉴定，其中大动物长节段骨缺损的研究被评定为国际领先水平。
为了缩短病人从入院到接受治疗的时间，戴尅戎决定不再对干细胞进行培养，改用干细胞富集技术，就是把干细胞“浓缩”起来。当病人进入手术室后，先把骨髓血抽出来到邻近房间进行分选，把包括干细胞在内的有核细胞筛选出来，剩余部分回输给病人。分选细胞与手术同期进行，将浓缩的干细胞与有孔材料支架复合，送回手术间。等手术结束，把沾满干细胞的支架放入骨缺损部位，让这些干细胞在患者体内长出新骨，支架则逐渐吸收。
干细胞富集技术在推广的时候又遇到了费用问题，细胞分选器价格在40万元左右，所有的管道、储血袋等都必须用原厂的配件，而且是一次性的，比较昂贵。他的团队又发明了一种一次性的干细胞过滤装置，无需使用分选器。团队先后申报了7项专利。这项技术推广到临床后，病人只需花几百元就可以及时得到干细胞治疗。
同一时期，实验室的另一组人员，还与加拿大学者合作研究基因的非病毒载体，从而避免病毒载体一时难以回避的伦理学问题。
世医出身的发明家
一名医生如何培养起科学家的思维？戴尅戎说，“这可能与我在南洋模范中学培养起来的对自然科学的亲切感有关，喜欢琢磨问题，愿意下工夫。从中学到大学，我一直是班长，烦琐耗时的社会工作也锻炼了我的表达和交流能力。”
1934年，戴尅戎出生在厦门鼓浪屿一个医学世家，父亲戴天右早年留学美国哈佛大学医学院，抗战爆发后毅然回国行医。父亲给他取名戴尅戎，就是战胜战争的意思。
幼年的戴尅戎饱受战乱之苦，一家人从南京辗转上海、香港、广西、贵州、四川，家产三次散尽。1955年，他从上海第一医学院医疗系毕业，分配时被分到了北京。但到了北京后，倔强的他就是不肯解下背包去新单位报到，坚持要去边疆，要去艰苦的地方，最终如愿去了当时名闻中外的宝成铁路的工地医院。医院医生不多，要承担大量的工地伤员救治和日常诊治工作，这期间他从一般创伤到给人接骨，再到开腹、开胸甚至开颅手术都要承担。在同届毕业生中，他第一个发表论文，其第一篇论文《胸震荡与肺挫伤》就登上了“中华”级的杂志。
到1958年宝成铁路建成、工地医院搬迁，戴尅戎顺应组织需要去了太行山，后又转而去了武汉，直到1961年才回到上海，在上海铁道医学院工作。1974年，全国院系大调整期间，戴尅戎被调到上海第二医科大学系统，他又选择了骨科尚未独立建科的九院，从零开始创建了九院骨科，从只有两名医生6张床位，发展为国家重点学科、上海市医学领先专科。
戴尅戎深有感触地说：“新技术要能用于临床，必须简化。把复杂的东西简单化，这是实现产业化和临床转化极其重要的手段，而简化过程中蕴藏着大量创造性劳动。”
>>人物介绍
戴尅戎，1934年生于福建省厦门市。骨科学和骨科生物力学专家，中国工程院院士。上海交通大学医学院附属第九人民医院终身教授、博士生导师，上海市关节外科临床医学中心主任，上海交通大学医学院骨与关节研究所主任，教育部数字医学临床转化工程研究中心主任， 上海交通大学康复工程研究所所长。
