3D打印模型用于先天性小耳畸形之耳廓再造术

周小柳 朱鹏 叶海雯 陈穗俊

1海南医学院第一附属医院耳鼻喉科(海口570102)

2中山大学孙逸仙纪念医院耳鼻喉科

3D打印模型用于先天性小耳畸形之耳廓再造术

周小柳1朱鹏2叶海雯2陈穗俊2

1海南医学院第一附属医院耳鼻喉科(海口570102)

2中山大学孙逸仙纪念医院耳鼻喉科

目的探讨自体肋软骨结合3D打印耳廓模型进行全耳廓再造术的精细化优势，以及量化的评价方法。方法对40例小耳畸形患者采用自体肋软骨结合3D打印行全耳廓再造，对再造耳廓的外观效果进行了初步的分析、评价；并对满意度进行调查。结果再造耳廓14个解剖结构效果评分总分为28分，医师评分大于20分的达70%，与健耳比较患者满意度没有统计学差异(P＞0.05)，再造耳廓与健康耳的相关测量数据的相关性更好，其立体感强、个性化、自然逼真，再造耳廓14个解剖结构存在。结论应用自体肋软骨结合3D打印行全耳廓再造，较精细，个性化强，是耳廓较理想的再造方法，该量化的评价方法值得推广应用。

耳廓再造；自体肋软骨；3D打印；评价

先天性中、外耳畸形是以外耳发育不全伴外耳道狭窄或闭锁为特征的一类疾病，是头面部除唇腭裂之外最常见的先天畸形，不但会造成患者的外貌畸形，对其社会生活及心理也会造成影响[1]，本研究外耳畸形的患者，采用应用自体肋软骨行全耳廓再造手术，并不断创新手术方法，把最新的3D打印技术和精准医疗的理念应用于耳廓再造术中[2]，使患者能够获得一个形态较美观、与健侧耳更加相似、逼真的耳廓，以消除患者的负面心理，提高其生活质量。影响再造耳与健侧耳相似度的主要问题包括：再造耳的大小、角度、轮廓、及各个亚单位结构的重建等，Nakai[3]曾提出了耳廓再造的标准，该标准在整体上给我们指明了努力的方向，但是缺乏可以量化的评价手术效果的方法，在不违反Nakai提出的标准的前提下，结合我们的临床工作提出了一个可以量化的，用于评价手术效果的方法，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 病例资料

本研究收集了中山大学孙逸仙纪念医院耳鼻喉头颈外科2014年1月～2015年6月患者40例（40耳）。其中，男29例，女11例；年龄6～15岁，平均10岁；均为单耳畸形，其中左耳13例，右耳27例。

1.2 方法

1.2.1 手术方法

耳廓模型的制作：先利用3D打印以患者健耳制作模型，用立体易3D扫描仪扫描患者健侧耳，做适当的修饰（包括耳廓大小的调整，及各个亚解剖结构的构建），把完成的文件输入计算机图像处理并建模，将数据输入3D打印机进行打印，打印的材料是PLA材料，通过光固化立体印刷，一层一层的累积，制成患耳的3D模型；再用透明胶片根据健侧耳廓形状及各解剖标志描绘裁减翻转即成再造耳的二维模型。手术参考Brent法进行，将3D打印耳廓模型及胶片模型，进行Ⅰ期手术（如图1）。Ⅰ期手术包括：健侧肋部取6、7、8、9肋软骨、耳廓支架成形、患耳耳廓支架植入。手术过程：以2D及3D耳廓模型为参照，将6～7肋软骨的融合肋雕刻其基座，将8、9肋软骨修剪后雕刻出耳轮、对耳轮，并形成耳轮脚、三角窝、舟状窝等三维结构，将耳廓支架放置于患侧乳突区适当的位置，将剩余的软骨块埋藏于肋部皮下以备立耳手术使用。Ⅱ期包括：中外耳成形、鼓室成形及耳垂转位成形。是否行Ⅱ期手术，根据Jahrsdorfer评分系统，此系统基于颞骨高分辨率CT表现以及耳廓畸形的程度进行评估，总分为10分，如评分小于6分不适合Ⅱ期手术，直接行Ⅲ期手术。若Ⅱ期已行中外耳成形，Ⅲ期可行耳颅角成形。Ⅲ期手术（如图2）包括：耳廓支架再造、植入、耳颅角成形、邻近带蒂颞肌筋膜瓣修复、耳后植皮。手术过程：在Ⅰ期术后耳廓假体外周约0.5cm处作平行弧形切口，翻起Ⅰ期所植入软骨支架，取出Ⅰ期埋植于肋部切口之剩余软骨条块，按原3D打印模型，雕刻缝合，形成耳后支架，用尼龙线与原耳廓支架缝合固定，使患耳之耳颅角尽量与健耳吻合，取邻近带蒂颞肌筋膜瓣术腔转移，覆盖软骨支架表面，缝合固定，于健侧肋部取大小合适的皮肤覆盖于耳廓创面上，对位缝合，术腔加压包扎。如Ⅱ期已行立耳手术，则Ⅲ期行耳甲腔成形，形成于浅的假耳道，取肋部皮肤植皮。Ⅱ期手术在Ⅰ期的6个月后进行，Ⅲ期在Ⅱ期的6个月后进行。结合3D打印技术的方法对比传统的耳廓再造方法，实现个性化耳廓外形设计（如图3、图4）。

图1

图2

图3 患儿一、患儿二Ⅲ期耳廓再造术后6个月，右侧再造耳Fig.3 The right auricle that third stage of auricle was reconstructed after 6 months(two cases)

图4 患儿三Ⅲ期耳廓再造术后6个月，左侧正常耳，右侧再造耳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 评价方法

（1）将耳廓的14个正常解剖结构做为观察评价指标，由医师根据再造耳廓是否存在各解剖结构，并对比健侧耳廓进行评分，不存在评0分，存在但不相似评1分，存在且相似评2分（图5）。

图5

（2）患者满意度调查:用模拟视觉评分（VAS）让患者分别对耳廓的形状、与健耳的相似度、耳廓大小进行满意度评估，0为非常不满意，10为很满意，根据自己的满意程度,在0-10勾出自己喜欢的分数。

1.2.3 统计学分析

采用SPSS 13.0软件进行统计分析，计数资料比较采用卡方或秩和检验，计量资料比较采用t检验。

2 结果

2.1 术后外形评分：总分为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%)，各亚解剖单位得分情况见表1。

2.2 满意度评分见表2。

3 讨论

先天性小耳畸形发病率约为0.0083%-0.0174%,除了造成患者外观上的畸形外，还会导致患者听力下降、不能配带眼镜，部分患者会产生心理方面的障碍如忧郁症、焦虑、攻击行为等，累及双侧的患者甚至会导致言语发育迟缓，严重者影响患者的智力发育，严重影响患者的生活质量[4]。

目前耳廓整形的方法包括骨整合钛钉义耳支架、人工材料耳廓支架植入、自体肋软骨耳廓支架植入及耳套等，人造材料耳廓支架植入术的最大手术风险是支架外露，而这种风险在利用自体肋软骨的耳廓再造术中则大大降低，且利用自体肋软骨耳廓支架成形再造之耳廓对触觉及温度觉更敏感，其颜色和周围的皮肤也能很好的融合，Tanzel[5]于1959年提出了利用自体肋软骨的IV期的全耳廓再造法，并由Brent[6]逐渐的发展成熟。近来采用直接法自体肋软骨分期耳廓再造术治疗了一批小耳畸形的患者，并将3D打印模型应用于手术过程中[7]。

耳廓是人体拥有三维立体结构最为复杂的体表器官，拥有超过14个解剖学亚单位结构，全耳廓再造是整形外科器官再造领域中最具挑战性的手术之一，既往轮廓的再现和外耳大小的重建，缺乏诸多亚单位结构的构建，随着外科重建技术和3D打印技术的不断成熟和发展，全耳廓再造进入了新的发展阶段，做出大小、轮廓、外观、角度都与之对称的耳廓模型，应用于手术过程中。本课题遵循Brent耳廓再造的标准：正确的位置和大小；耳颅角基本对称，但应略大于健侧；再造耳形态逼真；让患者感到再造耳是自己的；再造耳长期稳定。并结合对14个解剖结构的评分，以量化指标来评估再造耳廓效果，体现了耳廓整形的精细化。

表1 再造耳14解剖部位的评分Table 1scoring of 14 anatomic sites of reconstructed ear

表2 再造耳满意度评分Table 2scoring of reconstructed ear

本课题结果显示耳屏、耳甲艇、对耳屏、外耳门、耳屏间切迹这些精细结构的成功率依然有一定的难度，其未成功率在30%～52.5%。由于3D打印加上肋软骨的应用，耳颅角立体感在本课题中已经充分体现，满分率达到90%，说明该技术很有远景，这与充分利用3D打印的模型，植入软骨，提高耳颅角，从而解决了维持耳颅角的难点，使再造耳与健耳更加相似有关[8]。本课题耳廓再造效果评分总分28分，14个解剖评分在20分以上的达70%，亦提示3D打印耳廓模型指导下自体肋软骨耳廓再造术获得较为圆满的成功。

手术的目的在于建造个性化的耳廓的外形，3D打印的模型更能体现耳甲腔的深度及外耳道口，而按14部分解剖结构打分，能充分评比各部分再造后相似的情况，不断改进耳廓再造后的整体外观，使之更加完美。本课题对耳廓的形状、与健耳的相似度、耳廓大小进行家属和患者满意度评估，三个项目结果没有统计学差异，提示3D打印模型的利用正逐渐成为耳廓整形成熟的技术[9]。当然手术的成功率较高亦与年龄有很大的相关性。本组患者年龄6-15岁，平均约10岁，据文献报道[10,11]6-10岁是手术的最佳时期，此期耳廓比成人的小数毫米，乳突发育较为完善，同时肋软骨的量可以满足支架的要求，并可以减少患儿在成长过程中的自卑感，使之更能融入社会，促进其健康成长。

总之,应用自体肋软骨分期结合3D打印行全耳廓再造，较精细，外观14解剖评价满意，个性化强，是全耳较理想的再造方法，该量化的评价方法值得推广应用。

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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海南卫生计生行业科研项目（1601032041A2001）

周小柳，本科，主治医师，研究方向：小耳畸形

陈穗俊，Email:chensuijun1974@163.com

2017-07-21审核人：余力生）