本文系【医学人物周刊】原创，如需转载请添加文末微信。
全文7035字，阅读时长约18分钟。
“我们想做的事，不能等着国外做了我们再去做，我们要抢先，就要找优秀的团队一起合作。”
带着不断追求卓越的信念，国际著名膝关节外科与运动医学专家余家阔教授于去年年末加入清华大学附属北京清华长庚医院（以下简称“清华长庚医院”）。作为在运动医学及医工交叉领域耕耘近四十载的顶尖专家，余家阔教授的到来对于清华医学的发展将起到非常重要的推动作用；而清华大学在国内理工科领域的一骑绝尘，这些理工科优势学科与骨科、运动医学的强强联合，亦将引领整个学科的发展迈上一个更高维度、更为广阔的台阶。
在余家阔看来，医学和工科就像是运动医学的两条腿，唯有双腿都健硕，方能走得更远更稳。
作者 | 人物君
1
众里寻他的彼此融合
作为膝关节外科与运动医学领域的领军专家，余家阔对于团队的要求是，始终要做行业的引领者。而在他看来，对于未来医疗的引领，光靠临床医生是不行的，还需要众多理工科领域的科学家、工程师们的加入，大家携手并进，才能实现在医疗智慧化道路上的不断前行。
清华在理工科领域的强大实力，使得其天然具备成为智慧医疗、精准医学等未来医学领域引领者的土壤。无论是人工智能、材料学，还是机器人研究、生命科学等，这些如今医工交叉中的最热门领域，清华都处于绝对领先的地位。
工科与医学，就像很长时间都在寻觅着对方的两个人。医生想找寻合适的工科专家合作，工科专家亦是如是，但却总是徘徊在难觅彼此的擦肩而过中。而随着余家阔教授团队的加入，却似点亮了一盏灯，让很多一直在寻寻觅觅中的清华理工科教授，顿生“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”的兴奋感。
而在此之前，余家阔团队便在先进材料、组织工程韧带、骨性关节炎的治疗等领域与清华有着多年的合作。比如正是依托于清华大学、华南理工大学在高分子3D打印、金属3D打印方面的顶尖技术，才有了余家阔团队在组织工程半月板领域的全球领先地位。
这一次的完全加入，正是在之前合作基础上的全面升华。
▲清华大学附属北京清华长庚医院
骨科与运动医学中心主任 余家阔
“来这之前就一直与清华合作好多年，后来一看大部分的合作伙伴都在这里，想着不如大家离得更近一点，融合为一个团队，成为真正的一家人，以便更好完成后续更大的、工程化的研发和转化目标。”
清华长庚医院则为迎接余家阔教授的加入专门新成立了骨科与运动医学中心，在原先骨科的基础上调整成为与大外科平行的独立的临床中心，与之配套成立的还有“清华医学骨科与运动医学研究所”，定位于集医疗、教学、体医融合下的运动伤病诊疗、医工交叉、产研转化等为一体的骨科与运动医学融合发展的高水平学科。
在听到余家阔教授加入清华的消息后，很多清华理工科领域的知名教授纷至沓来，主动寻求合作。在余家阔加入清华长庚医院的短短数月内，骨科与运动医学中心便吸引了多名特聘专家的申请加入。
在余家阔看来，清华的工科、生命科学等与医学的结合，所带来的强大优势，是国内绝大多数院校所比拟不了的，这对于他们团队在行业前沿的探索将是一个巨大的推动。
“我们目前正在推进的一系列工作，在清华做，要比在其他地方可能要快上至少三年时间。”
2
从医工结合到奥运守护
而余家阔在运动医学、医工交叉领域的持续深耕与突出贡献，正如我国运动医学发展的腾飞一样，是与奥运会的举办同步的。
2001年7月底，当时正在以德国海德堡大学免疫学系访问学者身份在ATOS临床中心留学的余家阔收到一份来自北京的邮件，发件人为时任人大副委员长的韩启德院士，想听听从余家阔的角度来看，奥运会的医疗保障应该注意些什么。就在那份邮件发出的前半个月，2001年7月13日，萨马兰奇先生宣布了北京成为2008年奥运会主办城市，举国沸腾，而接下来的奥运医疗保障就成了至关重要的事。
当时的德国在运动医学损伤治疗领域领先全球，1984年便在国际上率先开展了游离的人同种异体半月板移植。而就是这么一项那时候已在德国开展近20年的成熟常规手术，却因为国外在相关移植产品方面对中国的封锁，还未能在国内开展起来。那时候不批准我们在奥运医疗保障中少量进口以防受伤运动员可能使用的理由是“因为生物安全原因，不能出口到中国”，可是半月板损伤和交叉韧带断裂作为运动员在训练或比赛中最常见的损伤，相关产品如果不能突破，无疑会给数年后即将在我国举办的全球体育盛会的医疗保障具体到组织移植这一块，蒙上一层阴影。为了不让人“卡着脖子”，唯有自主研发。
▲手术台上的余家阔教授（中）
当时，在韩启德院士鼓励下，考虑到研发产品并获批三类医疗器械注册证需要6-7年时间，为了赶在奥运会举办之前把产品做出来并获批三类医疗器械注册证，余家阔在德国海德堡进修满两年后立刻回国，全身心地投入到北京奥运会的保障工作中相关组织库的建设和相关产品的研发中。而要在短短数年来突破国外的技术封锁，研发出真正能用于奥运会的半月板和肌腱产品，压力无疑是巨大的。
之所以敢应承下如此艰巨的任务，用如今余家阔自己的话来讲，就是对自己在医工结合方面打下的底子还是有信心的。而这一块基础的打下，则要最早追溯到余家阔在安徽医科大学（以下简称“安医大”）读研的时候，当时立志要报考北京医科大学（现北京大学医学部）运动医学博士的余家阔，誓要做出一篇出类拔萃的硕士毕业论文，于是给自己定了一个特别高的水准线，但由于课题的难度系数拉满，又涉及多学科交叉，必须找到顶尖的理工科团队合作才能完成。余家阔很快找到了同样在合肥且近在咫尺的中国科学技术大学，他充分利用了这一近水楼台的优势，与赫赫有名的中科大近代力学系（由钱学森教授亲自创办并任首届系主任）建立了合作。
在他们的帮助和指导下，余家阔学会了如何通过兔子活体手术，在颈椎上贴上力学传感器，来观察兔子模仿人低头伏案工作状态时，每个颈椎的力学变化等前沿技术操作，以便与X线片上颈椎的退变和骨赘比对分析，从生物力学角度探讨长时间低头伏案工作与颈椎病发病关系。这为其日后在医工结合领域的持续探索打下了深厚的底子。也是从那时起，整合各行业最顶尖的团队去一起合作并进成了余家阔在科研探索之路上不断前行的一大法宝，助力其在医工交叉领域持续深耕了37载岁月。
这些给了余家阔敢于接下奥运会医疗保障中有关组织库产品研发重任的底气，最终余家阔团队不负众望，他们研发的人同种异体半月板和同种异体骨-髌腱-骨产品分别于2006年、2007年获批国家药品管理局三类医疗器械注册证，这两款产品在北京奥运会前的顺利上市，为我国体育健儿在2008年北京奥运会上的出色发挥提供了强有力的医疗保障。甚至有国家队顶尖运动员前交叉韧带断裂后，接受人同种异体骨-髌腱-骨放生解剖四骨道双束重建术后，半年内就能在奥运开幕前满血复活，再次恢复至运动生涯的巅峰状态。
3
对引领卓越的极致追求
北京申奥的成功，使得中国的运动医学迎来了其发展的黄金时代，而余家阔教授无疑是这一进程的重要见证者与推动者。自此之后，我国的运动医学进入了高速发展阶段，经过无数运动医学人的不懈努力，如今在学科实力上已经可以和西方发达国家平起平坐，甚至在部分领域实现了超前发展。
“我们现在正处于有可能引领国内外运动医学发展的关键时期，如何抓住这一契机非常重要。”
中国的运动医学在1955年由我国运动医学先驱、余家阔教授的博士导师曲绵域教授创立。1959年，曲绵域教授主持成立了我国首个运动医学研究所并任第一任所长，余家阔教授之后成为该研究所的第四任所长。1959年和1960年，曲绵域教授分别完成了我国首例职业运动员半月板手术和膝关节交叉韧带重建手术，当时无论是诊断还是手术技术，在国际上都处于非常领先的水平。此后因为种种原因，我国的运动医学发展出现了停滞，断代的中国运动医学与当时国际先进水平的差距越来越大，幸而之后北京奥运的契机带来我国运动医学发展的飞速提升。
在余家阔看来，如今再次屹立于学科发展前沿的中国运动医学，虽取得了一系列瞩目的成绩，但仍存在着诸多不足，必须要有居安思危的意识以及一颗始终追求卓越的心。
虽然，现在我们在运动医学研发的人才和条件上正在逐步完善，但与国外在运动医学新领域研究方面的超前理念以及新技术运用方面还存在不小差距，也未能形成体系化的未来运动医学发展模式，这是目前我国运动医学发展的一点隐忧。
“虽然我们的运动医学发展了，但如果缺乏体系化地向前推进，将来可能会再次被落下，到时候再去追赶，就失去了引领的机会。”
余家阔提出，未来在关节外科、运动医学伤病诊断等领域，将以全新的诊疗方法与模式展示在世人面前，其中标志性的就是人工智能诊断，这也是未来运动医学中所不可或缺的。
▲余家阔教授给患者看诊
余家阔认为，无论是在运动损伤的诊断，还是其辅助治疗决策、治疗用个性化医疗器械的个性化设计、个性化医疗器械的智能增材3D打印定制、术前规划、术中智能机器人手术和术后远程智慧康复，几乎所有运动损伤诊疗的全生命周期，如果没有AI(人工智能)加持，一定会再次落后。正是因为对AI的重视，他在2020年之前就开始布局AI+医疗。今年4月，姚期智院士创立“清华大学人工智能学院”，余家阔教授成为该学院跨院系的教授之一，从事AI+医疗的相关工作。
作为膝关节损伤领域非常重要的一类疾病——前交叉韧带断裂的诊断和治疗，基本可以反映运动医学的整体发展水平。从2019年开始，余家阔教授团队开始探索膝关节前交叉韧带断裂的AI辅助诊断算法模型的开发，经过三年多的努力，使得该AI辅助诊断软件的准确率达到96%，这一诊断水准已经可以达到放射科副主任医师的水平，相比而言，目前国际上很多同类软件的的诊断准确率还只有80%左右。
这是建立在大量的标准标注的膝关节MRI数据库的基础上的，现在该数据库仍然在每天增长中，目前已有5万多例的MRI影像，清华长庚医院日常诊疗中常规给患者提供薄层MRI扫描影像，使数据库的建设工作如虎添翼。正是因为该研发成果可不断适应不同医院的MRI特色，并通过对多家医院多中心影像的分割、建模和算法优化，才有了现在的国际顶尖水平。
2021年11月初，在距离北京冬奥会开幕还有88天的时候，余家阔团队研发的这一膝关节前交叉韧带诊断系统进入冬奥保障序列。因为当时冬奥会场地采取闭环式管理，医生进场后需要两周后才能出来正常工作，而这一产品在给运动员进行核磁共振检查后，只需十几秒就可以显示出运动员是否存在韧带撕裂的情况，为冬奥会的医疗保障工作做出了突出贡献。
北京是历史上首个同时举办过夏季奥运会和冬季奥运会的城市，而余家阔则是少数几位全程参与这两届奥运会运动医疗保障的医学专家。从2008年夏奥会攻克膝关节新材料瓶颈到2022年冬奥会引入人工智能诊断，恰是反映了医工交叉领域科技的进步与时代的变迁。
4
给运动医学插上智慧翅膀
在余家阔看来，与人工智能的深度融合，将使得运动医学在将来向前再跨越一大步。
而清华作为全国人工智能领域的执牛耳者，两者的结合无疑是最美的相遇。在算法模型、文声视频以及ChatGPT等如今的人工智能热门领域，清华都处于非常领先的位置。
“我们会在学校里找其他理工科的教授合作，也有很多人是主动找上门来的。大家一交流，在很多理念想法上一拍即合，便一起快速地合作推进。”
余家阔认为，未来的运动医学一定是智慧化程度最高的医学学科之一，在关节外科、运动医学的诊断和手术中，将来都会有人工智能的参与。包括患者术后的康复，比如在患者膝盖上贴个可穿戴传感器，记录其每天的步数、双脚受力的差别、步态异常情况以及屈腿角度大小等数据，患者的主治医生可以通过手机随时查看这些数据，及时发现问题，保证术后康复效果，以及通过对运动员运动时动作的高速摄影分析，来判断其康复的效果，并对其如何更好地提升成绩提供建议，余家阔将其称为“远程智慧型康复”。
通过上述技术可以实现从诊断到康复全过程的升级改造，这是今年余家阔教授希望在其重点关注的关节置换、韧带重建这两大疾病领域所希望实现的。之后还将延伸至其他骨关节外科相关的伤病治疗领域，使得运动医学真正走向高端化发展之路。
除了人工智能，在其他理工科领域的碰撞亦是如是。在这样的碰撞中，医工交叉的结合点会越来越多。
“现在基本上我的每位学生所做的内容，若是离开了工科的东西，感觉就没什么新鲜了。”
▲余家阔教授带队查房
为了实现余家阔教授所设想的多学科交叉下，运动医学和骨科的发散式、跨越式发展。清华大学集结自身的学科优势，为清华的骨科与运动医学打造了融合众多强势学科的“黄金团队”。在清华医学骨科与运动医学研究所，目前设有包括人工智能、手术机器人、生物力学、大数据和队列研究、生物力学、个性化医疗器械研发等在内的10个研发中心。将大多数清华的传统优势学科中，可能与骨科、运动医学会碰撞出火花的，都囊括了进来。代表着全球关节外科与运动医学研究领域的顶尖水平。
“在这样的顶尖平台加持下，你可以想象未来我们可以飞得有多高。”
能在这样的交叉融合中，推动一个学科的发展不断迈向新的台阶，这源自一种广泛的兴趣，而这在余家阔看来非常重要。
这一点在余家阔上大学时就有着很好的体现，那时候除了学校规定要修的课程，其他的如文科、工科、农科的讲座，只要有时间余家阔都会去听，他觉得这有助于自己跳出书本以及本学院知识的局限，去更好地思考。
5
开放创新与小心求证
也正是这样的广泛涉猎，冥冥之中让余家阔与运动医学结下了一生的不解之缘。1983年，我国运动医学奠基人曲绵域教授在合肥讲学，那时在安医大读书的余家阔被曲教授的讲座深深吸引。虽然这时他还只是名大学二年级学生，但已坚定地相信运动医学就是今后自己要钻研的方向，并在多年后成为了曲绵域教授的博士研究生，将中国运动医学的接力棒传承下去并发扬光大。
如今来到了清华，给了余家阔广泛兴趣下的融合并进最好的土壤。他对于清华骨科与运动医学的未来只有一个要求，那便是要做到行业顶尖。不仅是能处理运动医学所有的常见伤病，还要能处理很多医院的运动医学处理不了的骨折、脊柱损伤等，从而达到比国外运动医学更高的水准。
在广泛的兴趣下，找到令自己非常兴奋的点，然后持之以恒地朝着既定目标去不断努力。余家阔强调，兴趣的背后是恒心和毅力，要能坐得住“冷板凳”。
“要耐得住寂寞，不要总想着出名”，这是余家阔的人生哲学。
2020年，余家阔团队研发的全球首款男女性别全面差异性设计的半个性化人工膝关节获批上市。该项目从2001年开始搜集数据到最后实现临床转化，总共历时19年之久，其间因为设计专利保密，不能发表任何与项目研发相关的文章，整个研发团队就这样默默在背后坚守了近二十载；膝关节损伤的干细胞药物治疗亦是如是，从2003年项目启动，至今已有21年时间，如今总算看到了研究成果即将转化为产品的曙光，但到真正的产品上市用于临床，估计至少还要5-7年的时间。
// 余家阔教授谈运动医学与理工科的碰撞
作为国内第一例半月板移植的术者，余家阔却在完成第21例半月板移植手术后就不再做下去了，这是令当时很多人所费解的。原因是那时余家阔看到国外半月板移植成功率的一组数据，十年后移植半月板的生存率为73.5%左右，虽然这个数据不算低，但也意味着十年后每100位进行半月板移植的患者中就有近30位需要重新手术，这是严谨治学的余家阔所不能接受的。于是他紧急叫停了他们团队的半月板移植手术，就先做这21个，十年后效果好的话再做。虽然这期间，有国内同行团队做了数百例的，但余家阔还是不为所动。直至2022年，所有这21例患者的半月板移植手术都已超12年，随访结果显示这些患者的半月板生存率高达94%左右，在目前整个国际上是最高的。有了这一令人振奋的结果后，余家阔教授才放心让团队将半月板移植手术全面推广开，这一工作如今已经写入今年清华长庚医院骨科与运动医学中心的重点工作计划了。
“医学的探索，风险有时候难以避免，但我们必须要以严谨的态度，将可能对患者造成的潜在伤害降到最低。”
开放融合同时不忘严谨求实，这是余家阔一直以来的治学态度和对团队的要求。如今来到清华的他，要将这样的精神继续传承与发扬。
“以最牛的人才去做最顶尖的创新，出台最先进的诊断治疗方法、研发最好的手术产品，这是我们的目标。”
如今，虽然距离余家阔加入清华仅半年有余，但在这里，学校和医院的支持、与各学科专家的契合度，都让他相信，未来清华必将带来运动医学的一场创新革命，将整个学科推至全新的发展高度，造福每一位民众。
人物名片
余家阔 | 清华大学长聘教授、主任医师、博导
清华大学附属北京清华长庚医院骨科与运动医学中心主任
清华医学骨科与运动医学研究所所长
国务院特殊津贴专家
国家重点研发计划首席科学家
2023年荣获首届北京市优秀科技工作者称号
中国老年学和老年医学学会老年运动医学分会创始主委
老年运动医学香山科学会议创办人
中国老年医学学会运动健康分会副会长
中国生物材料学会生物材料先进制造分会副主任委员
中国医师协会骨科医师分会运动医学学组副组长
中国田径协会运动健康专家评聘工作组副组长
国家药监局医疗器械分类技术委员会无源植入物组长
《中国矫形外科杂志》第五届编委会关节镜与运动医学主编
备战夏季和冬季奥运会国家队医疗专家
《中国运动医学杂志》副主编
《中国骨与关节外科杂志》常务编委
国际著名膝关节外科和运动医学专家，师从我国运动医学奠基人曲绵域教授，有着40多年职业运动员医疗保障以及37年的医工交叉新诊疗方法研发和产业化经验。近年来主持国家级、省部级科研项目40余项，国家自然科学基金仪器专项、重点项目、重点国际合作项目和区域联合重点项目牵头人；在Science Translational Medicine/Advanced Materials/Advanced Science等国际知名期刊以第一作者或通讯作者发表论文多篇，其中SCI论文百余篇，授权专利75项（发明专利25项），获省部级科技成果奖7项；研发了系列膝关节个性化微创结构和功能重建产品、3D打印定制人工膝关节等。
责编 | 周 韵
摄影 | 葳 蕤
校对 | 赵 越
热门跟贴