3D打印技術(shù)輔助自體肋軟骨移植在中重度杯狀耳畸形手術(shù)修復(fù)中的應(yīng)用

[摘要]目的：探究三維（Three dimensiona，3D）打印技術(shù)輔助自體肋軟骨移植術(shù)對中重度杯狀耳畸形的作用。方法：選取2019年12月-2021年12月遂寧市中心醫(yī)院收治的72例行自體肋軟骨移植術(shù)的中重度杯狀耳患者，根據(jù)耳模制作方法分為標(biāo)準(zhǔn)耳模組（n=36，二維標(biāo)準(zhǔn)耳模術(shù)）和3D建模組（n=36，3D打印技術(shù)）。比較兩組再造耳廓形態(tài)、心理狀態(tài)、并發(fā)癥、美學(xué)效果及模型應(yīng)用效果差異。結(jié)果：3D組術(shù)后6個月再造耳廓輪廓、對稱性、顱耳角和亞解剖結(jié)構(gòu)還原度評分均高于標(biāo)準(zhǔn)組，兩組再造耳廓大小和位置評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。兩組術(shù)后焦慮、抑郁、偏執(zhí)、恐懼及自卑評分均較術(shù)前降低，且3D建模組低于標(biāo)準(zhǔn)耳膜組（P＜0.05）。3D組并發(fā)癥發(fā)生率低于標(biāo)準(zhǔn)組，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。3D組美學(xué)效果及模型應(yīng)用效果評分顯著高于標(biāo)準(zhǔn)組，兩組穩(wěn)定性評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論：3D打印輔助自體肋軟骨移植術(shù)治療中重度杯狀耳可幫助耳精細結(jié)構(gòu)重建，改善患者心理狀態(tài)，減少并發(fā)癥發(fā)生，提高美學(xué)效果滿意度，對于更好地實施耳廓再造術(shù)意義重大。

[關(guān)鍵詞]3D打印技術(shù)；自體肋軟骨移植；耳廓再造；中重度杯狀耳畸形

[中圖分類號]R764.71" " [文獻標(biāo)志碼]A" " [文章編號]1008-6455（2025）03-0074-05

Effect of 3D-printing Technology Assisted with Autologous Costal Cartilage Transplantation in Repair of Moderate to Severe Cup Ear Deformity

HE Gang， SHUI Lei， XIA Fan

（ Department of Otolaryngology， Suining Central Hospital， Suining 629000， Sichuan， China ）

Abstract： Objective" To explore the impact of autologous costal cartilage transplantation assisted with three dimensiona （3D） printing technology on repair of moderate to severe cup ear deformity. Methods" A total of 72 patients with moderate to severe cup ear deformity who underwent autologous costal cartilage transplantation in Suining Central Hospital from December 2019 to December 2021 were collected. On the basis of ear mold making， patients were divided into standard ear molding group （n=36， two-dimensional standard ear molding） and 3D ear molding group （n=36， preoperative 3D printing technology）. Morphology of reconstructed ear， psychological state，complications， aesthetic satisfaction and application effect of model were compared between the two groups. Results" Score of contour， symmetry， cranio-auricular angle and reduction of sub-anatomical structure of reconstructed auricle in 3D group were higher than those in standard group at 6 months after operation， there was no remarkable difference in score of size and position between the two groups （P＞0.05）.The scores of anxiety， depression， paranoia， fear and inferiority in both groups were lower after surgery than before surgery， and the 3D modeling group was lower than the standard eardrum group （P＜0.05）. Incidence of complications in 3D group was lower than that in standard group， but there was no noteworthy difference between the two groups （P＞0.05）. Aesthetic effect and model application effect score of 3D group was signally higher than that of standard group （P＜0.05）， there was no conspicuous difference in stability satisfaction between the two groups （P＞0.05）. Conclusion" 3D printing assist with autologous costal cartilage transplantation in treatment of moderate to severe cup ear deformity help to reconstruct fine anatomical structure of ear， improve the psychological state， reduce occurrence of complications and improve satisfaction of aesthetic effect. It has important promotion significance for better implementation of auricle reconstruction.

Key words： 3D printing technology; autologous costal cartilage transplantation; auricle reconstruction; moderate to severe cup ear malformation

杯狀耳是一種常見的先天性耳廓畸形，主要特征為耳輪和耳舟向前下方卷曲，其臨床表現(xiàn)多樣，輕度畸形到重度畸形之間的耳廓形態(tài)差異大[1]。在重度杯狀耳畸形中存在較多組織缺失，因其耳廓畸形嚴重，需進行自體軟骨移植等方法修復(fù)組織缺損，還可采用部分耳廓再造法進行畸形矯正[2-4]。自體肋軟骨因具有強度適中、組織相容性良好及排異反應(yīng)少等優(yōu)點，成為用于耳廓再造的首選支架材料[5-6]。耳廓具有精細的三維立體結(jié)構(gòu)，致使肋軟骨的雕刻及耳支架的定位成為整形外科手術(shù)中的難點[7-8]。隨著計算機圖形處理技術(shù)的日漸成熟，3D打印技術(shù)的臨床應(yīng)用增加，報道顯示，其在骨科、口腔科及心血管外科等均有理想的應(yīng)用前景[9-12]，但其在中重度杯狀耳畸形的自體肋軟骨移植手術(shù)中的作用研究甚少?；诖耍狙芯恐荚谔接?D打印技術(shù)輔助自體肋軟骨移植手術(shù)在中重度杯狀耳畸形中的治療作用，現(xiàn)報道如下。

1" 資料和方法

1.1 一般資料：收集2019年12月-2021年12月筆者醫(yī)院收治的72例行自體肋軟骨移植手術(shù)的中重度杯狀耳畸形患者，根據(jù)術(shù)前不同的耳模制作方法分為標(biāo)準(zhǔn)耳模組（n=36）和3D建模組（n=36），其中，標(biāo)準(zhǔn)耳模組行二維標(biāo)準(zhǔn)耳模術(shù)輔助自體肋軟骨移植手術(shù)，3D建模組行3D打印技術(shù)輔助自體肋軟骨移植手術(shù)。入組患者根據(jù)Tanzer[3]提出的耳廓畸形分型標(biāo)準(zhǔn)進行分型。兩組一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，見表1。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)（審批號：1925-03），且患者對本次研究知情同意。

1.2 納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 納入標(biāo)準(zhǔn)：①均確診為單側(cè)中重度杯狀耳畸形且臨床資料完整，對側(cè)耳廓正常；②Ⅱ～Ⅲ度耳廓畸形；③胸圍＞60 cm；④患者同意使用自體肋軟骨作為耳廓再造支架，具有知情同意權(quán)；⑤手術(shù)順利，接受術(shù)后隨訪。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn)：①明顯聽力異常；②雙側(cè)耳廓畸形，不能耐受手術(shù)；③伴隨凝血功能障礙；④有精神類疾病或明顯認知障礙；⑤無法配合完成術(shù)后護理；⑥臨床資料缺失。

1.3 手術(shù)方法

1.3.1 術(shù)前準(zhǔn)備：對兩組患者進行術(shù)前檢查，評估其手術(shù)耐受性、肋骨生長發(fā)育情況、軟骨是否滿足雕刻需求。

1.3.2 耳支架的雕刻：選取對側(cè)肋軟骨用于雕刻耳支架，術(shù)前使用CT機（德國西門子股份公司）平掃胸部重建肋軟骨的三維數(shù)字模型，方式與重建耳廓形態(tài)的方法一致，采用Mimics和3-matic軟件及3D打印機設(shè)計出肋軟骨的印模三維圖像，并制作硅膠肋軟骨，依據(jù)患者的實際情況選取最適宜用于雕刻的肋軟骨的截取部位及數(shù)量。

1.3.3 模型的制作

1.3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)耳模組：根據(jù)亞洲人正常耳廓平均大小和皮膚厚度確定耳支架的大小，據(jù)此描繪出相對標(biāo)準(zhǔn)的耳模圖，確定耳各部分的平均大小，制成不同的耳模，使用A4紙打印耳模。

1.3.3.2 3D建模組：使用64排螺旋CT機（德國西門子股份公司）對患者頭部進行連續(xù)斷層掃描，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機重建雙側(cè)顳區(qū)三維數(shù)字模型，調(diào)整至三維可視模式，通過圖像分割得到耳廓的三維解剖結(jié)構(gòu)，進而生成耳廓軟骨二維輪廓。以健側(cè)耳耳廓為模板，通過鏡像技術(shù)生成患側(cè)耳的耳廓再造模型，將健側(cè)、患側(cè)耳模型導(dǎo)入計算機設(shè)計出耳廓模型印模的三維圖像。將一期手術(shù)重建的耳廓模型截取并置于鏡像耳廓模型之上，通過布爾加減運算，得到3D耳模印模部分。將3D耳模印模導(dǎo)入A8S3D打印機（深圳市極光爾沃科技股份有限公司）中打印、硅膠復(fù)模，打印層厚0.1 mm，精度0.2 mm，噴頭流速約為24 cch-1，噴頭溫度為200℃，熱床溫度為60℃，打印原料為聚乳酸，打印完成后需采用氯仿溶液浸泡消毒處理。注意事項：打印過程需要專業(yè)技術(shù)人員操作；耳模制作完成后必須消毒，避免手術(shù)感染；消毒浸泡時間需嚴格控制。

1.3.4 自體肋軟骨移植手術(shù)：術(shù)前與患者及其家屬進行有效溝通，簡要介紹手術(shù)過程、術(shù)后效果及手術(shù)方法。手術(shù)操作主要包括：①取患耳上1/3處切口，切開皮膚及軟骨松解組織，根據(jù)3D模型大小分離組織形成腔隙。沿對側(cè)胸部皮膚做梭形切口，顯露第7～9肋軟骨，根據(jù)3D模型定位再造耳廓的亞解剖結(jié)構(gòu)，雕刻、拼接形成軟骨支架，分層關(guān)閉創(chuàng)口。將雕刻好的耳支架置入耳皮下腔隙，與對側(cè)耳位置對稱，縫合皮膚。②將一期耳軟骨立起形成顱耳角，與健側(cè)耳對稱，后緣及耳輪由筋膜皮瓣覆蓋，移植中厚皮瓣于乳突區(qū)創(chuàng)面。標(biāo)準(zhǔn)耳模組手術(shù)操作基本同3D建模組，但其耳模選擇僅根據(jù)健耳圖像，只在解剖標(biāo)志引導(dǎo)下及標(biāo)準(zhǔn)耳模指導(dǎo)下進行肋軟骨的切取、雕刻。

1.3.5 術(shù)后護理：①根據(jù)患者各階段手術(shù)的具體情況，告知患者防護皮膚破潰；②適當(dāng)給予鎮(zhèn)痛類藥物；③給予止血、消腫藥物；④保持引流管通暢，及時抽吸、更換；⑤指導(dǎo)患者術(shù)后飲食、體位護理；⑥給予出院指導(dǎo)，說明可能出現(xiàn)的并發(fā)癥，若出現(xiàn)意外情況及時就醫(yī)。

1.4 觀察指標(biāo)

1.4.1 再造耳廓整體形態(tài)評價：術(shù)后6個月，在耳模模型使用未知的狀態(tài)下，由3名整形外科醫(yī)生參照健側(cè)耳廓，評價再造耳廓整體形態(tài)，包括三維輪廓、對稱、大小、位置、顱耳角及亞解剖結(jié)構(gòu)，評估為非常相似（9分）、相似（6分）、不相似（3分）、完全不相似（0分），評分越高，耳廓整體形態(tài)越佳。

1.4.2 患者心理狀態(tài)評價：采用癥狀自評量表[13]于術(shù)前、術(shù)后6個月評估心理狀態(tài)，包括焦慮、抑郁、偏執(zhí)、恐懼及自卑等指標(biāo)，使用5級評分法，評分越高，心理健康水平越低。

1.4.3 并發(fā)癥：記錄術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況。

1.4.4 美學(xué)效果滿意度：采用自制再造耳廓滿意度調(diào)查問卷于術(shù)后6個月對患者及家屬進行美學(xué)效果滿意度調(diào)查，包括三維輪廓、對稱、大小、位置、顱耳角、功能及穩(wěn)定性，評估為非常滿意（9分）、滿意（6分）、不滿意（3分）、非常不滿意（0分），評分越高，美學(xué)效果滿意度越高。

1.4.5 模型應(yīng)用效果：采用自制模型應(yīng)用效果調(diào)查問卷對參與手術(shù)的醫(yī)生進行調(diào)查，包括手術(shù)設(shè)計、術(shù)前溝通、肋軟骨切取、軟骨支架雕刻等，評估為非常有幫助（9分）、有幫助（6分）、基本沒幫助（3分）、根本沒幫助（0分），評分越高，模型應(yīng)用效果越好。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析：使用SPSS 25.0進行統(tǒng)計分析，計量資料以（xˉ±s）表示，采用t檢驗；以[n（%）]描述計數(shù)資料，采用χ2檢驗；P＜0.05表明差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2" 結(jié)果

2.1 兩組再造耳廓整體形態(tài)比較：3D建模組術(shù)后再造耳廓的三維輪廓、對稱性、顱耳角及亞解剖結(jié)構(gòu)還原度評分均高于標(biāo)準(zhǔn)耳模組（P＜0.05），而兩組再造耳廓大小和位置評分的比較差異無明顯統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

2.2 兩組手術(shù)前后負性心理狀態(tài)比較：兩組術(shù)后6個月的焦慮、抑郁、偏執(zhí)、恐懼及自卑心理狀態(tài)評分均較術(shù)前顯著降低，且3D建模組降于標(biāo)準(zhǔn)耳膜組（P＜0.05）。見表3。

2.3 兩組并發(fā)癥發(fā)生情況比較：兩組并發(fā)癥發(fā)生類型包括皮瓣血運障礙、感染、耳支架外露、支架塌陷及切口裂開，3D建模組并發(fā)癥總發(fā)生率（5.56%，2/36）低于標(biāo)準(zhǔn)耳模組（13.89%，5/36），但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表4。

2.4 兩組美學(xué)效果滿意度比較：3D建模組再造耳廓的三維輪廓、對稱性、顱耳角和功能效果滿意度評分均高于標(biāo)準(zhǔn)耳模組（P＜0.05），而兩組再造耳廓大小、位置和穩(wěn)定性滿意度評分的比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表5。

2.5 兩組模型應(yīng)用效果比較：醫(yī)生對3D建模組模型各方面應(yīng)用效果評分顯著高于標(biāo)準(zhǔn)耳模組（P＜0.05）。見表6，3D建模組的典型病例見圖1。

3" 討論

杯狀耳是一種常見的耳廓畸形[1]。導(dǎo)致杯狀耳畸形的原因是多方面的，主要是先天性因素如母親妊娠期間接觸有害物質(zhì)、服用藥物或病毒感染等[14]。杯狀耳畸形常具有一定的遺傳性，伴隨外耳道、中耳結(jié)構(gòu)異常，嚴重者對容貌產(chǎn)生影響，加重患者及其家屬的經(jīng)濟及心理壓力[15-16]。杯狀耳畸形程度不同，治療方法也不同，依據(jù)畸形情況，對輕、中度杯狀耳畸形可進行局部整形，而對于重度畸形，因其組織缺損嚴重，需要進行自體肋軟骨移植手術(shù)才能起效[2，17-18]。耳廓再造一直是一個富有挑戰(zhàn)性的問題，外耳廓是人體表面器官中最復(fù)雜、精密的結(jié)構(gòu)，重建出一個結(jié)構(gòu)精細、輪廓清晰且外形相似的耳廓難度很大[19]。研究表明，中重度杯狀耳畸形手術(shù)方法的選擇需要考慮雙耳的對稱性，因為耳廓大小、位置的對稱比細微結(jié)構(gòu)的顯現(xiàn)更具有實際意義[20]。但是，耳廓形態(tài)雖大致相似，卻擁有復(fù)雜的個性化形態(tài)，包括三角窩深度及顱耳角大小等[21-22]。因此，耳廓再造不僅僅要注重耳廓的相似和對稱，還要在很大程度上呈現(xiàn)細節(jié)[23]。

在本研究中，使用術(shù)前3D打印技術(shù)輔助自體肋軟骨移植手術(shù)修復(fù)中重度杯狀耳畸形，結(jié)果顯示，與標(biāo)準(zhǔn)耳模相比，應(yīng)用術(shù)前3D打印可有效地幫助耳精細解剖結(jié)構(gòu)的重建，提升耳廓整體形態(tài)，提高美學(xué)效果滿意度。分析其相關(guān)原因顯示，標(biāo)準(zhǔn)耳模是耳支架雕刻最常使用的模版之一，制作簡單，不能顯示耳廓的三維輪廓、精細結(jié)構(gòu)等，使得耳廓再造醫(yī)生只能依靠經(jīng)驗及記憶進行耳支架的雕刻、組裝，且耳支架的制作不夠精確，對患者的改善效果有限[24-25]。另外，標(biāo)準(zhǔn)耳模組肋軟骨切取主要采用影像學(xué)手段評估，容易產(chǎn)生視覺偏差，可能導(dǎo)致手術(shù)切口長、對胸壁損傷大等，使得術(shù)后瘢痕明顯，影響患者的病情恢復(fù)，加劇患者的負性心理[26]。3D打印技術(shù)是在數(shù)字三維基礎(chǔ)上將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為三維結(jié)構(gòu)，在打印精細、復(fù)雜的人體器官空間結(jié)構(gòu)中具有優(yōu)勢[19，27]。在耳廓再造術(shù)中，利用3D打印技術(shù)制備的3D外耳模型具有以下優(yōu)勢：使用3D掃描儀采集耳廓數(shù)據(jù)時不接觸患者，健側(cè)耳處于自然狀態(tài)，數(shù)據(jù)精度高；醫(yī)生在術(shù)前可以以此模型比對肋軟骨三維影像，判斷各結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系，使整形醫(yī)生對于雕刻耳支架具有更充分的準(zhǔn)備，術(shù)中無需依賴主觀記憶，更為客觀地進行耳支架的精細化雕刻，縮短手術(shù)時間。另外，在二期手術(shù)時可以依賴該模型進行耳顱角的調(diào)整，避免醫(yī)生通過目測和主觀感受設(shè)計患側(cè)耳的顱角高度導(dǎo)致雙耳不對稱，更加保證了再造耳廓的外形逼真及雙側(cè)對稱[20，28]。綜上所述，使用基于CT圖像的3D打印技術(shù)能夠更加精確的呈現(xiàn)耳廓形態(tài)，通過術(shù)前3D打印技術(shù)將耳廓細微結(jié)構(gòu)完整、真實地呈現(xiàn)出來，提高醫(yī)生對精細解剖結(jié)構(gòu)的充分把握，對目標(biāo)肋軟骨需求的準(zhǔn)確評估，對手術(shù)操作具有直接的指導(dǎo)作用[29-31]。研究顯示，3D打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于耳廓再造手術(shù)中，比如，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于Nagata法顱耳溝成形術(shù)中，可輔助單側(cè)小耳畸形患者術(shù)前模擬手術(shù)，實現(xiàn)個性化耳再造術(shù)，提升手術(shù)精確度[32]；在3D打印技術(shù)輔助下使用自體肋軟骨移植術(shù)對小耳畸形患者進行耳廓再造，術(shù)后患側(cè)耳與健側(cè)耳匹配，形態(tài)逼真[28]。與其他研究相比，本研究首創(chuàng)性地探索了在中重度杯狀耳畸形的自體肋軟骨移植手術(shù)中使用術(shù)前3D打印技術(shù)的優(yōu)勢，為臨床耳廓再造術(shù)的實施提供理論參考。但是，肋軟骨移植治療不適用于所有Ⅱ型和Ⅲ型杯狀耳。根據(jù)醫(yī)者經(jīng)驗，對于大多數(shù)中度及少部分重度杯狀耳患者，他們往往傾向于局部手術(shù)調(diào)整，對于不愿接受軟骨移植或部分耳廓再造的患者，診療方案的擬定需要充分了解患者心態(tài)、預(yù)期及承受能力后。方案擬定需考慮以下幾個方面：首先，確定局部手術(shù)調(diào)整可獲得基本接近正常耳廓的形態(tài)，若不可獲得預(yù)想結(jié)果，則應(yīng)選擇部分耳廓再造或軟骨移植結(jié)合皮瓣轉(zhuǎn)移。治療方案應(yīng)當(dāng)精心設(shè)計，利用患者自身條件實施效益最大化。

雖然近年來越來越多的研究認識到了3D技術(shù)的優(yōu)勢，但是目前，3D打印技術(shù)的臨床應(yīng)用仍然存在局限，打印成本、精度及制作過程繁瑣仍然是制約技術(shù)應(yīng)用的重要因素。對于打印成本的控制，可以優(yōu)化打印裝備設(shè)置，在獲得更優(yōu)打印質(zhì)量的同時節(jié)約成本；另外，通過減少支撐結(jié)構(gòu)的填充率可節(jié)省材料及打印成本。

綜上所述，使用術(shù)前3D打印技術(shù)輔助自體肋軟骨移植手術(shù)治療中重度杯狀耳畸形可有效地幫助耳精細解剖結(jié)構(gòu)的重建，提升再造耳廓整體形態(tài)，改善患者負面心理狀態(tài)，減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生，提高美學(xué)效果滿意度。3D打印技術(shù)輔助耳廓再造術(shù)在臨床應(yīng)用上實現(xiàn)了巨大突破，隨著打印技術(shù)及器官打印技術(shù)的發(fā)展，在未來有希望實現(xiàn)精細的自體修復(fù)，解決自體移植的局限性。

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[收稿日期]2023-08-07

本文引用格式：何剛，稅磊，夏凡.3D打印技術(shù)輔助自體肋軟骨移植在中重度杯狀耳畸形手術(shù)修復(fù)中的應(yīng)用[J].中國美容醫(yī)學(xué)，2025，34（3）：74-78.