肋軟骨多層螺旋CT容積重建聯(lián)合3D打印技術(shù)在耳廓再造術(shù)中的應(yīng)用

李守春，趙麗麗，黃積榮，陳 杰，陳 樹

（貴港市人民醫(yī)院，廣西 貴港 537000）

小耳畸形（microtia）通常表現(xiàn)為正常的耳廓形態(tài)部分或完全缺失，且常伴有外耳道閉鎖或中耳結(jié)構(gòu)發(fā)育不完全，患側(cè)聽力較弱或消失。相關(guān)研究顯示，小耳畸形與多種影響因素相關(guān)，主要包括在胚胎期用藥物不當、母體自身病變、環(huán)境污染、感染病毒等。目前，小耳畸形的主要治療方式為耳廓再造術(shù)，其中自體肋軟骨雕刻支架以無免疫排斥反應(yīng)、吸收率低、組織相容性強被臨床廣泛應(yīng)用。重建一個與健側(cè)耳對稱、結(jié)構(gòu)滿意的再造耳的關(guān)鍵在于對耳支架的精細雕刻、精準定位。而肋軟骨的組織量和對患者產(chǎn)生的二次受損程度、填充材料的充足性密切相關(guān)。因此，術(shù)前評估肋軟骨的組織量可為耳廓再造術(shù)設(shè)計耳廓支架、制定手術(shù)方案提供一定的科學(xué)依據(jù)。同時，術(shù)前應(yīng)準確評估耳輪高度、顱耳角大小等其他結(jié)構(gòu)的三維情況，從而確保模型設(shè)計的合理性。隨著近年影像學(xué)處理圖像、多層螺旋CT技術(shù)的不斷發(fā)展及完善，三維重建、3D打印技術(shù)可為臨床提供更立體、清晰、直觀的影像學(xué)資料，特別是在骨科以及醫(yī)學(xué)整形科得到廣泛應(yīng)用。本研究結(jié)合2019年3月-2021年3月本院診治的40例耳廓再造術(shù)患者臨床資料，觀察耳廓再造術(shù)中肋軟骨多層螺旋CT 3D打印技術(shù)和容積重建技術(shù)的應(yīng)用效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019年3月-2021年3月貴港市人民醫(yī)院行耳廓再造術(shù)的40例患者為研究對象，采用隨機數(shù)字表法分為對照組和觀察組，各20例。對照組男12例，女8例；年齡8～16歲，平均年齡（10.45±1.20）歲；觀察組男11例，女9例；年齡8～15歲，平均年齡（10.45±1.20）歲。兩組性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（＞0.05），具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審批通過，患者家屬知情同意，并簽署知情同意書。

1.2 納入和排除標準 納入標準：①符合先天性小耳畸形臨床診斷標準；②接受耳廓再造術(shù)；③無精神類病變、重要器官、組織功能障礙及畸形。排除標準：①合并肝、腎、心腦血管疾病等嚴重系統(tǒng)者；②合并惡性腫瘤者；③依從性較差，不能配合者；④隨訪資料不完善者。

1.3 方法

1.3.1 觀察組 采用肋軟骨多層螺旋CT容積重建聯(lián)合3D打印技術(shù)打印的三維立體耳膜和肋軟骨模型耳廓進行手術(shù)：①均進行多層螺旋CT掃描（荷蘭飛利浦醫(yī)療設(shè)備公司，型號：Philips Brilliance 64層螺旋CT掃描儀器），取平臥位，保證所著衣物、身體上無金屬物品及電子設(shè)備；指導(dǎo)患者正常規(guī)律呼吸，確保頭部靜止，依從性較差者可適當予以鎮(zhèn)靜；依據(jù)檢查者的體重、年齡等資料設(shè)置各項儀器掃描參數(shù)，掃描范圍為肩峰端至肋弓下緣第7～9肋，矩陣設(shè)置為512×512，旋轉(zhuǎn)速度為每周0.6 s，層厚1 mm，螺距0.9；對于體重超過30 kg且年齡未超過12歲者，設(shè)置200 mAs管電流，120 KV管電壓；對于體重為10～30 kg且年齡超過12歲者，設(shè)置200 mAs管電流，100 KV管電壓；將多層螺旋CT掃描得到的原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入圖像后處理工作站，應(yīng)用容積重建技術(shù)（VRT）、最大密度投影技術(shù)（MIP）三維重建，得到三維立體圖像資料，將其進行全方位旋轉(zhuǎn)，監(jiān)測肋軟骨的整體形態(tài)，監(jiān)測三維圖像中的肋軟骨全長（L）、肋軟骨近肋骨處寬度（W），共監(jiān)測3次，研究數(shù)據(jù)取3次監(jiān)測的平均值；②依據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)評估肋軟骨的組織量，同時參考健側(cè)耳廓的外形大小評估設(shè)計肋骨取量、雕刻耳廓支架；術(shù)前設(shè)計及模擬：根據(jù)患者的肋軟骨的多層螺旋CT容積重建圖像，評估肋軟骨的發(fā)育狀態(tài)，確定有無鈣化以及鈣化程度，制定初步的耳廓支架雕刻方案和取材情況，應(yīng)用三維耳廓模擬肋軟骨模型上完成，評估方案的局限性、優(yōu)越性、可行性，最終明確最終方案；③肋軟骨切?。喊凑招g(shù)前制定的方案，根據(jù)設(shè)計線切開胸部皮膚及全層皮下組織，分離肌肉、纖維組織，暴露中央處肋軟骨膜，順縱軸將軟骨膜劈開，以骨膜剝離子分離所需切取的長度，切斷肋軟骨，保留軟骨膜，對創(chuàng)面徹底止血，監(jiān)測無氣胸后將切口逐層關(guān)閉，參照健側(cè)耳廓的耳膜片建立3D打印模型、肋軟骨3D模型，根據(jù)雕刻耳廓支架術(shù)前設(shè)計，應(yīng)用可吸收線、細鋼絲固定拼接耳廓各亞單位，一期予以支架植入，位置及軸向調(diào)節(jié)完成后固定基底，引流管置入耳甲腔處，空針負壓塑形，監(jiān)測是否出現(xiàn)漏氣，切口予以嚴密對合縫合。在耳廓再造術(shù)中，操作者將術(shù)前計劃的肋軟骨取出后，應(yīng)用外科直尺（150.00 mm量程、0.5 mm分度值）、顯微外科學(xué)游標卡尺（300.00 mm量程、0.05 mm分度值）監(jiān)測肋軟骨的全長、肋軟骨近肋骨處寬度的實際數(shù)值。

1.3.2 對照組 采用標準耳膜模型進行手術(shù)：亞洲正常人耳廓平均大小為32 mm×60 mm，覆蓋耳軟骨的皮膚厚度外側(cè)為2 mm，內(nèi)側(cè)為1.5 mm。因此，耳軟骨支架平均大小為28 mm×56 mm，據(jù)此畫出相對標準的耳模圖形，完成標準耳模設(shè)計后，將其作為模板，等比例縮放各組成部分。術(shù)中在解剖標志引導(dǎo)下完成軟骨切取，并在二維標準耳模指導(dǎo)下進行軟骨支架雕刻。

1.4 觀察指標 比較兩組使用效果、解剖結(jié)構(gòu)還原度評分以及觀察組手術(shù)前后肋軟骨全長、肋軟骨近肋骨寬度。

1.4.1 使用效果 包括術(shù)前溝通、手術(shù)設(shè)計、肋軟骨切取、軟骨支架制作、軟骨基樁制作及雕刻練習(xí)6個條目，各條目評分標準為9分表示非常有幫助、6分表示有幫助、3分表示基本沒幫助、0分表示無幫助，評分越高表明使用效果越好。

1.4.2 解剖結(jié)構(gòu)還原度評分 采用《14個亞解剖結(jié)構(gòu)還原度問卷》，包括再造耳廓的三維輪廓、位置、大小、顱耳角、對稱性5個條目，各條目評分標準為9分表示非常相似、6分表示相似、3分表示不相似、0分表示完全相似，評分越高表明解剖結(jié)構(gòu)還原度越高。

2 結(jié)果

2.1 兩組使用效果比較 觀察組術(shù)前溝通、手術(shù)設(shè)計、肋軟骨切取、軟骨支架制作、軟骨基樁制作及雕刻練習(xí)評分均高于對照組（＜0.05），見表1。

表1 兩組使用效果比較分）

2.2 兩組解剖結(jié)構(gòu)還原度評分 觀察組耳廓三維輪廓、位置、大小、顱耳角、對稱性評分均高于對照組（＜0.05），見表2。

表2 兩組解剖結(jié)構(gòu)還原度評分分）

2.3 觀察組手術(shù)前后肋軟骨全長、肋軟骨近肋骨處寬度比較 觀察組術(shù)中肋軟骨全長、肋軟骨近肋骨處寬度與術(shù)前三維模型比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（＞0.05），見表3。

表3 觀察組手術(shù)前后肋軟骨全長、肋軟骨近肋骨處寬度比較（ ，mm）

3 討論

先天性小耳畸形患者隨著時間的推移，不僅影響患者的外觀，還會影響患者的心理健康，給患者人際交往、生活學(xué)習(xí)、就業(yè)方面均帶來巨大的壓力。在人體表面器官中，外耳廓具有復(fù)雜、精密的結(jié)構(gòu)，不同的層次上共有14個亞單位結(jié)構(gòu)，形態(tài)較為抽象，耳廓重建是一個巨大的挑戰(zhàn)。既往臨床采用X線片沿健側(cè)耳的輪廓修剪出一個二維的外耳模片，但其不足以在術(shù)中雕刻耳支架時給予精確的指導(dǎo)。而在術(shù)中，患者的健側(cè)耳位于盲區(qū)，術(shù)者無法再次查體，只能依賴二維的外耳模片和記憶來雕刻耳支架。多層螺旋CT檢查在肋軟骨成像方面具有工作站后處理功能強大、空間分辨率較高、層厚薄、掃描速度迅速等優(yōu)勢。同時，容積重建技術(shù)可導(dǎo)出STL文件格式，將3D打印機導(dǎo)入后直接打印成實體模型。但是關(guān)于肋軟骨多層螺旋CT容積重建聯(lián)合3D打印技術(shù)在耳廓再造術(shù)中應(yīng)用效果研究存在差異，具體的應(yīng)用價值還需要臨床進一步探究證實。

本研究結(jié)果顯示，觀察組術(shù)前溝通、手術(shù)設(shè)計、肋軟骨切取、軟骨支架制作、軟骨基樁制作及雕刻練習(xí)評分均高于對照組（＜0.05），表明肋軟骨多層螺旋CT容積重建聯(lián)合3D打印技術(shù)可有效提高模型在耳廓再造術(shù)中的使用效果，對耳廓再造術(shù)的實施具有積極的影響。分析認為，多層螺旋CT檢查容積重建（VR）技術(shù)，可任意角度旋轉(zhuǎn)重建的圖像，同時可去除周圍軟組織的干擾，單獨顯示肋軟骨的解剖形態(tài)，從而實現(xiàn)對肋軟骨的形態(tài)進行全面監(jiān)測，并監(jiān)測實體模型，最終獲得3D立體圖像，其三維耳廓模型立體感更強、更逼真、圖像更清晰、更接近于健側(cè)耳廓外形，從而有利于耳廓再造術(shù)的進行。同時，本研究結(jié)果顯示，觀察組耳廓三維輪廓、位置、大小、顱耳角、對稱性評分均高于對照組（＜0.05），提示該技術(shù)可促進耳廓模型建立，與健側(cè)耳在以上形態(tài)方面更為接近，進一步提示再造耳廓形態(tài)良好，各亞單位形象逼真，與健側(cè)耳廓外形、大小等基本無明顯差別，且未發(fā)生顯著的胸廓畸形，該結(jié)論與梁久龍等的研究結(jié)果大體一致。此外，觀察組術(shù)中肋軟骨全長、肋軟骨近肋骨處寬度與術(shù)前三維模型比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（＞0.05），提示肋軟骨多層螺旋CT容積重建聯(lián)合3D打印技術(shù)制作設(shè)計個性化模型，模擬了三維手術(shù)，同時可避免術(shù)中無過度剝離、因取材不當引發(fā)的肋軟骨浪費及耳廓支架雕刻技術(shù)不佳等。分析認為，可能由于多層螺旋CT橫斷面掃描，獲得任意重組平面的二維影像方式以及肋軟骨全貌以及特定選擇角度、肋軟骨的斷面信息，從而使耳廓模型三維立體感更強、更逼真、更接近于健側(cè)耳廓外形。

綜上所述，耳廓再造術(shù)術(shù)前應(yīng)用肋軟骨多層螺旋CT容積重建和3D打印技術(shù)，可確保術(shù)前設(shè)計的合理性，同時予以有效的術(shù)前模擬，提高了模型使用效果、患者滿意度以及解剖結(jié)構(gòu)還原度，且手術(shù)前后肋軟骨全長、肋軟骨近肋骨寬度基本一致，臨床應(yīng)用效果確切。