3D打印模型用于先天性小耳畸形之耳廓再造術(shù)

周小柳 朱鵬 葉海雯 陳穗俊

1海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院耳鼻喉科(?？?70102)

2中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院耳鼻喉科

3D打印模型用于先天性小耳畸形之耳廓再造術(shù)

周小柳1朱鵬2葉海雯2陳穗俊2

1海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院耳鼻喉科(?？?70102)

2中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院耳鼻喉科

目的探討自體肋軟骨結(jié)合3D打印耳廓模型進(jìn)行全耳廓再造術(shù)的精細(xì)化優(yōu)勢(shì)，以及量化的評(píng)價(jià)方法。方法對(duì)40例小耳畸形患者采用自體肋軟骨結(jié)合3D打印行全耳廓再造，對(duì)再造耳廓的外觀效果進(jìn)行了初步的分析、評(píng)價(jià)；并對(duì)滿意度進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果再造耳廓14個(gè)解剖結(jié)構(gòu)效果評(píng)分總分為28分，醫(yī)師評(píng)分大于20分的達(dá)70%，與健耳比較患者滿意度沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，再造耳廓與健康耳的相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的相關(guān)性更好，其立體感強(qiáng)、個(gè)性化、自然逼真，再造耳廓14個(gè)解剖結(jié)構(gòu)存在。結(jié)論應(yīng)用自體肋軟骨結(jié)合3D打印行全耳廓再造，較精細(xì)，個(gè)性化強(qiáng)，是耳廓較理想的再造方法，該量化的評(píng)價(jià)方法值得推廣應(yīng)用。

耳廓再造；自體肋軟骨；3D打??；評(píng)價(jià)

先天性中、外耳畸形是以外耳發(fā)育不全伴外耳道狹窄或閉鎖為特征的一類(lèi)疾病，是頭面部除唇腭裂之外最常見(jiàn)的先天畸形，不但會(huì)造成患者的外貌畸形，對(duì)其社會(huì)生活及心理也會(huì)造成影響[1]，本研究外耳畸形的患者，采用應(yīng)用自體肋軟骨行全耳廓再造手術(shù)，并不斷創(chuàng)新手術(shù)方法，把最新的3D打印技術(shù)和精準(zhǔn)醫(yī)療的理念應(yīng)用于耳廓再造術(shù)中[2]，使患者能夠獲得一個(gè)形態(tài)較美觀、與健側(cè)耳更加相似、逼真的耳廓，以消除患者的負(fù)面心理，提高其生活質(zhì)量。影響再造耳與健側(cè)耳相似度的主要問(wèn)題包括：再造耳的大小、角度、輪廓、及各個(gè)亞單位結(jié)構(gòu)的重建等，Nakai[3]曾提出了耳廓再造的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)在整體上給我們指明了努力的方向，但是缺乏可以量化的評(píng)價(jià)手術(shù)效果的方法，在不違反Nakai提出的標(biāo)準(zhǔn)的前提下，結(jié)合我們的臨床工作提出了一個(gè)可以量化的，用于評(píng)價(jià)手術(shù)效果的方法，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 病例資料

本研究收集了中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院耳鼻喉頭頸外科2014年1月～2015年6月患者40例（40耳）。其中，男29例，女11例；年齡6～15歲，平均10歲；均為單耳畸形，其中左耳13例，右耳27例。

1.2 方法

1.2.1 手術(shù)方法

耳廓模型的制作：先利用3D打印以患者健耳制作模型，用立體易3D掃描儀掃描患者健側(cè)耳，做適當(dāng)?shù)男揎棧òǘ笮〉恼{(diào)整，及各個(gè)亞解剖結(jié)構(gòu)的構(gòu)建），把完成的文件輸入計(jì)算機(jī)圖像處理并建模，將數(shù)據(jù)輸入3D打印機(jī)進(jìn)行打印，打印的材料是PLA材料，通過(guò)光固化立體印刷，一層一層的累積，制成患耳的3D模型；再用透明膠片根據(jù)健側(cè)耳廓形狀及各解剖標(biāo)志描繪裁減翻轉(zhuǎn)即成再造耳的二維模型。手術(shù)參考Brent法進(jìn)行，將3D打印耳廓模型及膠片模型，進(jìn)行Ⅰ期手術(shù)（如圖1）。Ⅰ期手術(shù)包括：健側(cè)肋部取6、7、8、9肋軟骨、耳廓支架成形、患耳耳廓支架植入。手術(shù)過(guò)程：以2D及3D耳廓模型為參照，將6～7肋軟骨的融合肋雕刻其基座，將8、9肋軟骨修剪后雕刻出耳輪、對(duì)耳輪，并形成耳輪腳、三角窩、舟狀窩等三維結(jié)構(gòu)，將耳廓支架放置于患側(cè)乳突區(qū)適當(dāng)?shù)奈恢?，將剩余的軟骨塊埋藏于肋部皮下以備立耳手術(shù)使用。Ⅱ期包括：中外耳成形、鼓室成形及耳垂轉(zhuǎn)位成形。是否行Ⅱ期手術(shù)，根據(jù)Jahrsdorfer評(píng)分系統(tǒng)，此系統(tǒng)基于顳骨高分辨率CT表現(xiàn)以及耳廓畸形的程度進(jìn)行評(píng)估，總分為10分，如評(píng)分小于6分不適合Ⅱ期手術(shù)，直接行Ⅲ期手術(shù)。若Ⅱ期已行中外耳成形，Ⅲ期可行耳顱角成形。Ⅲ期手術(shù)（如圖2）包括：耳廓支架再造、植入、耳顱角成形、鄰近帶蒂顳肌筋膜瓣修復(fù)、耳后植皮。手術(shù)過(guò)程：在Ⅰ期術(shù)后耳廓假體外周約0.5cm處作平行弧形切口，翻起Ⅰ期所植入軟骨支架，取出Ⅰ期埋植于肋部切口之剩余軟骨條塊，按原3D打印模型，雕刻縫合，形成耳后支架，用尼龍線與原耳廓支架縫合固定，使患耳之耳顱角盡量與健耳吻合，取鄰近帶蒂顳肌筋膜瓣術(shù)腔轉(zhuǎn)移，覆蓋軟骨支架表面，縫合固定，于健側(cè)肋部取大小合適的皮膚覆蓋于耳廓?jiǎng)?chuàng)面上，對(duì)位縫合，術(shù)腔加壓包扎。如Ⅱ期已行立耳手術(shù)，則Ⅲ期行耳甲腔成形，形成于淺的假耳道，取肋部皮膚植皮。Ⅱ期手術(shù)在Ⅰ期的6個(gè)月后進(jìn)行，Ⅲ期在Ⅱ期的6個(gè)月后進(jìn)行。結(jié)合3D打印技術(shù)的方法對(duì)比傳統(tǒng)的耳廓再造方法，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化耳廓外形設(shè)計(jì)（如圖3、圖4）。

圖1

圖2

圖3 患兒一、患兒二Ⅲ期耳廓再造術(shù)后6個(gè)月，右側(cè)再造耳Fig.3 The right auricle that third stage of auricle was reconstructed after 6 months(two cases)

圖4 患兒三Ⅲ期耳廓再造術(shù)后6個(gè)月，左側(cè)正常耳，右側(cè)再造耳Fig.4 The auricle that third stage of auricle was reconstructed after 6 months（the right reconstructed ear compare with the left normal ear）

1.2.2 評(píng)價(jià)方法

（1）將耳廓的14個(gè)正常解剖結(jié)構(gòu)做為觀察評(píng)價(jià)指標(biāo)，由醫(yī)師根據(jù)再造耳廓是否存在各解剖結(jié)構(gòu)，并對(duì)比健側(cè)耳廓進(jìn)行評(píng)分，不存在評(píng)0分，存在但不相似評(píng)1分，存在且相似評(píng)2分（圖5）。

圖5

（2）患者滿意度調(diào)查:用模擬視覺(jué)評(píng)分（VAS）讓患者分別對(duì)耳廓的形狀、與健耳的相似度、耳廓大小進(jìn)行滿意度評(píng)估，0為非常不滿意，10為很滿意，根據(jù)自己的滿意程度,在0-10勾出自己喜歡的分?jǐn)?shù)。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)資料比較采用卡方或秩和檢驗(yàn)，計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 術(shù)后外形評(píng)分：總分為28分，10～15分2例(5.0%)，15～20分10例(25.0%)，20～25分21例(52.5%)，25分以上7例(17.5%)，各亞解剖單位得分情況見(jiàn)表1。

2.2 滿意度評(píng)分見(jiàn)表2。

3 討論

先天性小耳畸形發(fā)病率約為0.0083%-0.0174%,除了造成患者外觀上的畸形外，還會(huì)導(dǎo)致患者聽(tīng)力下降、不能配帶眼鏡，部分患者會(huì)產(chǎn)生心理方面的障礙如憂郁癥、焦慮、攻擊行為等，累及雙側(cè)的患者甚至?xí)?dǎo)致言語(yǔ)發(fā)育遲緩，嚴(yán)重者影響患者的智力發(fā)育，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[4]。

目前耳廓整形的方法包括骨整合鈦釘義耳支架、人工材料耳廓支架植入、自體肋軟骨耳廓支架植入及耳套等，人造材料耳廓支架植入術(shù)的最大手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是支架外露，而這種風(fēng)險(xiǎn)在利用自體肋軟骨的耳廓再造術(shù)中則大大降低，且利用自體肋軟骨耳廓支架成形再造之耳廓對(duì)觸覺(jué)及溫度覺(jué)更敏感，其顏色和周?chē)钠つw也能很好的融合，Tanzel[5]于1959年提出了利用自體肋軟骨的IV期的全耳廓再造法，并由Brent[6]逐漸的發(fā)展成熟。近來(lái)采用直接法自體肋軟骨分期耳廓再造術(shù)治療了一批小耳畸形的患者，并將3D打印模型應(yīng)用于手術(shù)過(guò)程中[7]。

耳廓是人體擁有三維立體結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的體表器官，擁有超過(guò)14個(gè)解剖學(xué)亞單位結(jié)構(gòu)，全耳廓再造是整形外科器官再造領(lǐng)域中最具挑戰(zhàn)性的手術(shù)之一，既往輪廓的再現(xiàn)和外耳大小的重建，缺乏諸多亞單位結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，隨著外科重建技術(shù)和3D打印技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，全耳廓再造進(jìn)入了新的發(fā)展階段，做出大小、輪廓、外觀、角度都與之對(duì)稱(chēng)的耳廓模型，應(yīng)用于手術(shù)過(guò)程中。本課題遵循Brent耳廓再造的標(biāo)準(zhǔn)：正確的位置和大?。欢B角基本對(duì)稱(chēng)，但應(yīng)略大于健側(cè)；再造耳形態(tài)逼真；讓患者感到再造耳是自己的；再造耳長(zhǎng)期穩(wěn)定。并結(jié)合對(duì)14個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的評(píng)分，以量化指標(biāo)來(lái)評(píng)估再造耳廓效果，體現(xiàn)了耳廓整形的精細(xì)化。

表1 再造耳14解剖部位的評(píng)分Table 1scoring of 14 anatomic sites of reconstructed ear

表2 再造耳滿意度評(píng)分Table 2scoring of reconstructed ear

本課題結(jié)果顯示耳屏、耳甲艇、對(duì)耳屏、外耳門(mén)、耳屏間切跡這些精細(xì)結(jié)構(gòu)的成功率依然有一定的難度，其未成功率在30%～52.5%。由于3D打印加上肋軟骨的應(yīng)用，耳顱角立體感在本課題中已經(jīng)充分體現(xiàn)，滿分率達(dá)到90%，說(shuō)明該技術(shù)很有遠(yuǎn)景，這與充分利用3D打印的模型，植入軟骨，提高耳顱角，從而解決了維持耳顱角的難點(diǎn)，使再造耳與健耳更加相似有關(guān)[8]。本課題耳廓再造效果評(píng)分總分28分，14個(gè)解剖評(píng)分在20分以上的達(dá)70%，亦提示3D打印耳廓模型指導(dǎo)下自體肋軟骨耳廓再造術(shù)獲得較為圓滿的成功。

手術(shù)的目的在于建造個(gè)性化的耳廓的外形，3D打印的模型更能體現(xiàn)耳甲腔的深度及外耳道口，而按14部分解剖結(jié)構(gòu)打分，能充分評(píng)比各部分再造后相似的情況，不斷改進(jìn)耳廓再造后的整體外觀，使之更加完美。本課題對(duì)耳廓的形狀、與健耳的相似度、耳廓大小進(jìn)行家屬和患者滿意度評(píng)估，三個(gè)項(xiàng)目結(jié)果沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示3D打印模型的利用正逐漸成為耳廓整形成熟的技術(shù)[9]。當(dāng)然手術(shù)的成功率較高亦與年齡有很大的相關(guān)性。本組患者年齡6-15歲，平均約10歲，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[10,11]6-10歲是手術(shù)的最佳時(shí)期，此期耳廓比成人的小數(shù)毫米，乳突發(fā)育較為完善，同時(shí)肋軟骨的量可以滿足支架的要求，并可以減少患兒在成長(zhǎng)過(guò)程中的自卑感，使之更能融入社會(huì)，促進(jìn)其健康成長(zhǎng)。

總之,應(yīng)用自體肋軟骨分期結(jié)合3D打印行全耳廓再造，較精細(xì)，外觀14解剖評(píng)價(jià)滿意，個(gè)性化強(qiáng)，是全耳較理想的再造方法，該量化的評(píng)價(jià)方法值得推廣應(yīng)用。

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Three Dimensional Printing inAuricle Reconstruction for Congenital Malformation of Middle and External Ear

Xiaoliu Zhou1，Peng Zhu2,Haiwen Ye2,Suijun Chen2
1 Department of ENT,First Affiliated Hospital of Hainan Medical College,Haikou 570102
2 Otolaryngology,Sun Yat-Sen University,Sun Yat-Sen Memorial Hospital,Guangzhou Corresponding author:Suijun ChenEmail:chensuijun1974@163.com

ObjectiveTo report total auricle reconstruction with autogenous rib cartilages combined with 3D printing.MethodsThe auricle in 40 cases of microtia was reconstructed using autogenous costal cartilages combined with 3D printing.The appearance of the reconstructed auricle was evaluated,together with patient satisfaction.ResultsOf the total score of 28 regarding14 auricle anatomical structures,surgeon rated 20 or higher in 70%of the cases,similar to patient satisfaction rating against the healthy ear(P＞0.05).The reconstructed auricle showed adequate symmetry with the healthy ear,with individualized,natural and realistic 3D appearances.ConclusionUse of autogenous rib cartilages combined with 3D printing technology provides precise and highly individualized auricle reconstruction and is an ideal technique of auricular reconstruction worth to be introduced to the otology community.

Auricular Reconstruction;Autogenous Rib Cartilage;3D Printing;Evaluation Project supported by the Hainan provincial health science research project(1601032041A2001) Declaration of interest:The authors report no conflicts of interest.

R764

A

1672-2922（2017）05-527-4

10.3969/j.issn.1672-2922.2017.005.

2016海南衛(wèi)生計(jì)生行業(yè)科研項(xiàng)目（1601032041A2001）

周小柳，本科，主治醫(yī)師，研究方向：小耳畸形

陳穗俊，Email:chensuijun1974@163.com

2017-07-21審核人：余力生）