數(shù)字化技術(shù)輔助自體肋軟骨采伐與耳支架雕刻

周栩 歐楊雪 王悅 錢璟 胡驚天 王冰清

耳再造是整形外科最為復雜的手術(shù)之一[1]。自體肋軟骨是目前耳支架制備的最佳材料，依據(jù)患者的生理特點合理采伐肋軟骨，制備個性化的耳支架是臨床面臨的難題之一[2-4]。數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一難題提供了新的思路和方法。

本研究中，我們應用數(shù)字化技術(shù)制作術(shù)中肋軟骨實體模型，實現(xiàn)術(shù)前設(shè)計和手術(shù)實施的有效的準確結(jié)合，獲得了滿意的效果，現(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

2016年 10月至 2017年 8月，共20例先天性單側(cè)小耳畸形患者。其中，男14例，女 6例；平均年齡8.2歲（6～12歲）；均運用Nagata二期法完成耳郭再造。

1.2 方法

1.2.1 術(shù)前準備

64排螺旋CT掃描，了解患者肋軟骨發(fā)育狀況，并獲得Dicom格式的CT數(shù)據(jù)，利用Mimics17.0軟件對數(shù)據(jù)進行三維重建，軟件模擬手術(shù)，確定手術(shù)方案，運用三維打印技術(shù)制備肋軟骨的三維實體模型。通過對實體模型進行模擬手術(shù)，明確肋軟骨采伐數(shù)量和切割方式，為耳支架的設(shè)計與雕刻提供指導（圖1）。

1.2.2 手術(shù)步驟

1.2.2.1 肋軟骨的采伐

本組患者均采伐患耳對側(cè)的肋軟骨。6例患者采伐第7、8肋軟骨；10例患者采伐部分第6肋軟骨及第7、8肋軟骨；4例成年患者僅采伐單根第7肋軟骨。在健側(cè)耳郭膜片的導航下，肋軟骨被個性化設(shè)計并精確切割。

采伐第7、8肋軟骨的患者，第7肋軟骨在外耳膜片的導航下對肋軟骨進行精確設(shè)計，被分割成雕刻耳支架所需的基座、耳輪、三角窩及基座支撐等4個部分，第8肋軟骨作為耳輪部分（圖2）。

采伐部分第6肋軟骨及第7、8肋軟骨的患者，第7肋軟骨在外耳膜片的導航下被分割成雕刻耳支架所需的基座、耳輪及基座支撐，第8肋軟骨作為耳輪部分，第6肋軟骨被用于三角窩的制作（圖3）。

圖1 肋軟骨三維實體模型Fig.1 Three dimensional model of rib cartilage

圖3 第7、8肋軟骨的切割與拼裝Fig.3 The design and assemble of the 7thand the 8th rib cartilage

單根第7肋軟骨采伐患者，單根第7肋軟骨完整切取，外側(cè)部被切割作為耳輪部分。剩余軟骨塊被切割成3個部分，具有一定寬度、厚度及三維空間轉(zhuǎn)角弧度的下部作為耳支架的基座，上部軟骨塊作為耳支架的三角窩部分（圖4）。

1.2.2.2 耳支架的雕刻

耳支架的雕刻采用軟骨拼接法。在耳膜片的導航下，骨塊通過4-0鈦絲拼接固定。以耳膜片為標準，基座舟狀窩處完整移除一舟狀、新月形軟骨，于三角窩處行倒錐形雕刻，從而分別獲得外耳兩個下沉式解剖結(jié)構(gòu)：舟狀窩和三角窩。外耳兩個上升式結(jié)構(gòu)：對耳輪體部和對耳輪上角，則通過軟骨的堆砌獲得。舟狀窩成形時切下的新月形游離軟骨修剪成“Y”形，以鈦絲固定在對耳輪和對耳輪上、下角的上方。耳輪部分軟骨被修薄后固定于基座外緣，形成良好的耳輪弧度。

剩余的軟骨塊被拼接成“U”形，作為耳支架的基座重建耳甲腔的后壁，并用于增大顱耳角。在支架固定過程中形成的鈦絲結(jié)均被隱藏于組織接縫內(nèi)，尤其在耳輪體部及上角處，由于有游離軟骨塊的覆蓋，不僅增加了對耳輪的凸度，同時使得支架結(jié)合面更加流暢（圖5）。

圖2 部分第6肋軟骨，第7、8肋軟骨的切割與拼裝Fig.2 The design and assemble of the segmental 6th rib cartilage,the 7thand the 8thrib cartilage

圖4 單根第7肋軟骨的切割與拼裝Fig.4 The design and assemble of the single 7thrib cartilage

圖5 部分第6肋軟骨，第7、8肋軟骨的切割與拼裝Fig.5 The design and assemble of the segmental 6thrib cartilage,the 7thand the 8thrib cartilage

2 結(jié)果

20例患者均順利完成手術(shù)，術(shù)后平均隨訪1.3年，再造耳與健側(cè)耳位置對稱，形態(tài)滿意，切口均一期愈合，無皮膚軟組織壞死，無軟骨移位（圖6、7）。

3 討論

獲得形態(tài)和功能均良好的耳再造支架，始終是耳再造手術(shù)成敗的關(guān)鍵。雖然大量文獻報道了眾多外形良好的耳再造病例[2，5-8]，但是臨床工作中仍有許多因素制約著耳郭支架的設(shè)計與雕刻，主要是以下兩個方面：①肋軟骨生理特性的差異，肋軟骨發(fā)育的生理性差異（長度、寬度、柔韌度等）使得不同患者肋軟骨的采伐各不相同，發(fā)育不良的肋軟骨不僅會因軟骨量的不足使得采伐量增加，且易引起耳支架穩(wěn)定性降低和形態(tài)改變；②耳郭三維形態(tài)結(jié)構(gòu)具有特殊性，亞單位的三維結(jié)構(gòu)特征（耳甲腔的深度、顱耳角的角度等）使得肋軟骨的切割與拼裝存在個性化差異。許多耳郭的三維形態(tài)特征需依靠經(jīng)驗及主觀判斷完成，導致耳支架的精細度存在較大差異。因此，探索一種更加微創(chuàng)、精確、個性化的耳支架制作方法勢在必行。

數(shù)字化技術(shù)為解決耳再造臨床治療的難題提供了新的思路和方法。通過整合三維重建技術(shù)、計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD）、計算機輔助制造技術(shù)（CAM），以及多媒體導航技術(shù)等建立的三維數(shù)字化技術(shù)平臺，使得耳支架的個性化設(shè)計及雕刻成為可能。

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

圖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，我們運用數(shù)字化技術(shù)輔助肋軟骨的精細采伐與耳支架個性化雕刻。通過基于CT圖形的建模技術(shù)，可在特定的數(shù)字化三維空間中對肋軟骨實現(xiàn)全方位觀察，清晰地了解肋軟骨的發(fā)育狀況；在計算機上可準確理解耳郭三維空間形態(tài)的特殊性；在術(shù)前初步掌握肋軟骨拼接、耳支架雕刻的操作要點。通過三維打印技術(shù)可實現(xiàn)虛物實化，獲得肋軟骨和再造耳郭的快速成型的實體模型，通過對肋軟骨三維實體模型的直接測量，預判肋軟骨的最佳切割和拼接方式，為術(shù)中制作耳支架提供設(shè)計依據(jù)，并通過提高肋軟骨的使用效率，減少肋軟骨的采伐量，并指導術(shù)中耳支架的設(shè)計與雕刻。

4 結(jié)論

綜上所述，將數(shù)字化技術(shù)有效地應用到肋軟骨采伐、耳支架設(shè)計與雕刻的臨床實踐中，可提高自體肋軟骨采伐的精確度，并輔助肋軟骨的設(shè)計、切割，實現(xiàn)耳支架的個性化雕刻，是一種安全可靠的方法，符合耳郭再造手術(shù)精準、微創(chuàng)的理念，極具應用前景。