数字化技术辅助自体肋软骨采伐与耳支架雕刻

周栩 欧杨雪 王悦 钱璟 胡惊天 王冰清

耳再造是整形外科最为复杂的手术之一[1]。自体肋软骨是目前耳支架制备的最佳材料，依据患者的生理特点合理采伐肋软骨，制备个性化的耳支架是临床面临的难题之一[2-4]。数字化技术的出现为解决这一难题提供了新的思路和方法。

本研究中，我们应用数字化技术制作术中肋软骨实体模型，实现术前设计和手术实施的有效的准确结合，获得了满意的效果，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 临床资料

2016年 10月至 2017年 8月，共20例先天性单侧小耳畸形患者。其中，男14例，女 6例；平均年龄8.2岁（6～12岁）；均运用Nagata二期法完成耳郭再造。

1.2 方法

1.2.1 术前准备

64排螺旋CT扫描，了解患者肋软骨发育状况，并获得Dicom格式的CT数据，利用Mimics17.0软件对数据进行三维重建，软件模拟手术，确定手术方案，运用三维打印技术制备肋软骨的三维实体模型。通过对实体模型进行模拟手术，明确肋软骨采伐数量和切割方式，为耳支架的设计与雕刻提供指导（图1）。

1.2.2 手术步骤

1.2.2.1 肋软骨的采伐

本组患者均采伐患耳对侧的肋软骨。6例患者采伐第7、8肋软骨；10例患者采伐部分第6肋软骨及第7、8肋软骨；4例成年患者仅采伐单根第7肋软骨。在健侧耳郭膜片的导航下，肋软骨被个性化设计并精确切割。

采伐第7、8肋软骨的患者，第7肋软骨在外耳膜片的导航下对肋软骨进行精确设计，被分割成雕刻耳支架所需的基座、耳轮、三角窝及基座支撑等4个部分，第8肋软骨作为耳轮部分（图2）。

采伐部分第6肋软骨及第7、8肋软骨的患者，第7肋软骨在外耳膜片的导航下被分割成雕刻耳支架所需的基座、耳轮及基座支撑，第8肋软骨作为耳轮部分，第6肋软骨被用于三角窝的制作（图3）。

图1 肋软骨三维实体模型Fig.1 Three dimensional model of rib cartilage

图3 第7、8肋软骨的切割与拼装Fig.3 The design and assemble of the 7thand the 8th rib cartilage

单根第7肋软骨采伐患者，单根第7肋软骨完整切取，外侧部被切割作为耳轮部分。剩余软骨块被切割成3个部分，具有一定宽度、厚度及三维空间转角弧度的下部作为耳支架的基座，上部软骨块作为耳支架的三角窝部分（图4）。

1.2.2.2 耳支架的雕刻

耳支架的雕刻采用软骨拼接法。在耳膜片的导航下，骨块通过4-0钛丝拼接固定。以耳膜片为标准，基座舟状窝处完整移除一舟状、新月形软骨，于三角窝处行倒锥形雕刻，从而分别获得外耳两个下沉式解剖结构：舟状窝和三角窝。外耳两个上升式结构：对耳轮体部和对耳轮上角，则通过软骨的堆砌获得。舟状窝成形时切下的新月形游离软骨修剪成“Y”形，以钛丝固定在对耳轮和对耳轮上、下角的上方。耳轮部分软骨被修薄后固定于基座外缘，形成良好的耳轮弧度。

剩余的软骨块被拼接成“U”形，作为耳支架的基座重建耳甲腔的后壁，并用于增大颅耳角。在支架固定过程中形成的钛丝结均被隐藏于组织接缝内，尤其在耳轮体部及上角处，由于有游离软骨块的覆盖，不仅增加了对耳轮的凸度，同时使得支架结合面更加流畅（图5）。

图2 部分第6肋软骨，第7、8肋软骨的切割与拼装Fig.2 The design and assemble of the segmental 6th rib cartilage,the 7thand the 8thrib cartilage

图4 单根第7肋软骨的切割与拼装Fig.4 The design and assemble of the single 7thrib cartilage

图5 部分第6肋软骨，第7、8肋软骨的切割与拼装Fig.5 The design and assemble of the segmental 6thrib cartilage,the 7thand the 8thrib cartilage

2 结果

20例患者均顺利完成手术，术后平均随访1.3年，再造耳与健侧耳位置对称，形态满意，切口均一期愈合，无皮肤软组织坏死，无软骨移位（图6、7）。

3 讨论

获得形态和功能均良好的耳再造支架，始终是耳再造手术成败的关键。虽然大量文献报道了众多外形良好的耳再造病例[2，5-8]，但是临床工作中仍有许多因素制约着耳郭支架的设计与雕刻，主要是以下两个方面：①肋软骨生理特性的差异，肋软骨发育的生理性差异（长度、宽度、柔韧度等）使得不同患者肋软骨的采伐各不相同，发育不良的肋软骨不仅会因软骨量的不足使得采伐量增加，且易引起耳支架稳定性降低和形态改变；②耳郭三维形态结构具有特殊性，亚单位的三维结构特征（耳甲腔的深度、颅耳角的角度等）使得肋软骨的切割与拼装存在个性化差异。许多耳郭的三维形态特征需依靠经验及主观判断完成，导致耳支架的精细度存在较大差异。因此，探索一种更加微创、精确、个性化的耳支架制作方法势在必行。

数字化技术为解决耳再造临床治疗的难题提供了新的思路和方法。通过整合三维重建技术、计算机辅助设计技术（CAD）、计算机辅助制造技术（CAM），以及多媒体导航技术等建立的三维数字化技术平台，使得耳支架的个性化设计及雕刻成为可能。

图6 典型病例1：先天性耳垂型小耳畸形Fig.6 Typical case 1:lobule-type microtia

图7 典型病例2：先天性耳垂型小耳畸形Fig.7 Typical case 2:lobule-type microtia

本研究中，我们运用数字化技术辅助肋软骨的精细采伐与耳支架个性化雕刻。通过基于CT图形的建模技术，可在特定的数字化三维空间中对肋软骨实现全方位观察，清晰地了解肋软骨的发育状况；在计算机上可准确理解耳郭三维空间形态的特殊性；在术前初步掌握肋软骨拼接、耳支架雕刻的操作要点。通过三维打印技术可实现虚物实化，获得肋软骨和再造耳郭的快速成型的实体模型，通过对肋软骨三维实体模型的直接测量，预判肋软骨的最佳切割和拼接方式，为术中制作耳支架提供设计依据，并通过提高肋软骨的使用效率，减少肋软骨的采伐量，并指导术中耳支架的设计与雕刻。

4 结论

综上所述，将数字化技术有效地应用到肋软骨采伐、耳支架设计与雕刻的临床实践中，可提高自体肋软骨采伐的精确度，并辅助肋软骨的设计、切割，实现耳支架的个性化雕刻，是一种安全可靠的方法，符合耳郭再造手术精准、微创的理念，极具应用前景。