肋软骨多层螺旋CT容积重建联合3D打印技术在耳廓再造术中的应用

李守春，赵丽丽，黄积荣，陈 杰，陈 树

（贵港市人民医院，广西 贵港 537000）

小耳畸形（microtia）通常表现为正常的耳廓形态部分或完全缺失，且常伴有外耳道闭锁或中耳结构发育不完全，患侧听力较弱或消失。相关研究显示，小耳畸形与多种影响因素相关，主要包括在胚胎期用药物不当、母体自身病变、环境污染、感染病毒等。目前，小耳畸形的主要治疗方式为耳廓再造术，其中自体肋软骨雕刻支架以无免疫排斥反应、吸收率低、组织相容性强被临床广泛应用。重建一个与健侧耳对称、结构满意的再造耳的关键在于对耳支架的精细雕刻、精准定位。而肋软骨的组织量和对患者产生的二次受损程度、填充材料的充足性密切相关。因此，术前评估肋软骨的组织量可为耳廓再造术设计耳廓支架、制定手术方案提供一定的科学依据。同时，术前应准确评估耳轮高度、颅耳角大小等其他结构的三维情况，从而确保模型设计的合理性。随着近年影像学处理图像、多层螺旋CT技术的不断发展及完善，三维重建、3D打印技术可为临床提供更立体、清晰、直观的影像学资料，特别是在骨科以及医学整形科得到广泛应用。本研究结合2019年3月-2021年3月本院诊治的40例耳廓再造术患者临床资料，观察耳廓再造术中肋软骨多层螺旋CT 3D打印技术和容积重建技术的应用效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年3月-2021年3月贵港市人民医院行耳廓再造术的40例患者为研究对象，采用随机数字表法分为对照组和观察组，各20例。对照组男12例，女8例；年龄8～16岁，平均年龄（10.45±1.20）岁；观察组男11例，女9例；年龄8～15岁，平均年龄（10.45±1.20）岁。两组性别、年龄比较，差异无统计学意义（＞0.05），具有可比性。本研究经医院伦理委员会审批通过，患者家属知情同意，并签署知情同意书。

1.2 纳入和排除标准 纳入标准：①符合先天性小耳畸形临床诊断标准；②接受耳廓再造术；③无精神类病变、重要器官、组织功能障碍及畸形。排除标准：①合并肝、肾、心脑血管疾病等严重系统者；②合并恶性肿瘤者；③依从性较差，不能配合者；④随访资料不完善者。

1.3 方法

1.3.1 观察组 采用肋软骨多层螺旋CT容积重建联合3D打印技术打印的三维立体耳膜和肋软骨模型耳廓进行手术：①均进行多层螺旋CT扫描（荷兰飞利浦医疗设备公司，型号：Philips Brilliance 64层螺旋CT扫描仪器），取平卧位，保证所着衣物、身体上无金属物品及电子设备；指导患者正常规律呼吸，确保头部静止，依从性较差者可适当予以镇静；依据检查者的体重、年龄等资料设置各项仪器扫描参数，扫描范围为肩峰端至肋弓下缘第7～9肋，矩阵设置为512×512，旋转速度为每周0.6 s，层厚1 mm，螺距0.9；对于体重超过30 kg且年龄未超过12岁者，设置200 mAs管电流，120 KV管电压；对于体重为10～30 kg且年龄超过12岁者，设置200 mAs管电流，100 KV管电压；将多层螺旋CT扫描得到的原始数据导入图像后处理工作站，应用容积重建技术（VRT）、最大密度投影技术（MIP）三维重建，得到三维立体图像资料，将其进行全方位旋转，监测肋软骨的整体形态，监测三维图像中的肋软骨全长（L）、肋软骨近肋骨处宽度（W），共监测3次，研究数据取3次监测的平均值；②依据监测的数据评估肋软骨的组织量，同时参考健侧耳廓的外形大小评估设计肋骨取量、雕刻耳廓支架；术前设计及模拟：根据患者的肋软骨的多层螺旋CT容积重建图像，评估肋软骨的发育状态，确定有无钙化以及钙化程度，制定初步的耳廓支架雕刻方案和取材情况，应用三维耳廓模拟肋软骨模型上完成，评估方案的局限性、优越性、可行性，最终明确最终方案；③肋软骨切取：按照术前制定的方案，根据设计线切开胸部皮肤及全层皮下组织，分离肌肉、纤维组织，暴露中央处肋软骨膜，顺纵轴将软骨膜劈开，以骨膜剥离子分离所需切取的长度，切断肋软骨，保留软骨膜，对创面彻底止血，监测无气胸后将切口逐层关闭，参照健侧耳廓的耳膜片建立3D打印模型、肋软骨3D模型，根据雕刻耳廓支架术前设计，应用可吸收线、细钢丝固定拼接耳廓各亚单位，一期予以支架植入，位置及轴向调节完成后固定基底，引流管置入耳甲腔处，空针负压塑形，监测是否出现漏气，切口予以严密对合缝合。在耳廓再造术中，操作者将术前计划的肋软骨取出后，应用外科直尺（150.00 mm量程、0.5 mm分度值）、显微外科学游标卡尺（300.00 mm量程、0.05 mm分度值）监测肋软骨的全长、肋软骨近肋骨处宽度的实际数值。

1.3.2 对照组 采用标准耳膜模型进行手术：亚洲正常人耳廓平均大小为32 mm×60 mm，覆盖耳软骨的皮肤厚度外侧为2 mm，内侧为1.5 mm。因此，耳软骨支架平均大小为28 mm×56 mm，据此画出相对标准的耳模图形，完成标准耳模设计后，将其作为模板，等比例缩放各组成部分。术中在解剖标志引导下完成软骨切取，并在二维标准耳模指导下进行软骨支架雕刻。

1.4 观察指标 比较两组使用效果、解剖结构还原度评分以及观察组手术前后肋软骨全长、肋软骨近肋骨宽度。

1.4.1 使用效果 包括术前沟通、手术设计、肋软骨切取、软骨支架制作、软骨基桩制作及雕刻练习6个条目，各条目评分标准为9分表示非常有帮助、6分表示有帮助、3分表示基本没帮助、0分表示无帮助，评分越高表明使用效果越好。

1.4.2 解剖结构还原度评分 采用《14个亚解剖结构还原度问卷》，包括再造耳廓的三维轮廓、位置、大小、颅耳角、对称性5个条目，各条目评分标准为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，评分越高表明解剖结构还原度越高。

2 结果

2.1 两组使用效果比较 观察组术前沟通、手术设计、肋软骨切取、软骨支架制作、软骨基桩制作及雕刻练习评分均高于对照组（＜0.05），见表1。

表1 两组使用效果比较分）

2.2 两组解剖结构还原度评分 观察组耳廓三维轮廓、位置、大小、颅耳角、对称性评分均高于对照组（＜0.05），见表2。

表2 两组解剖结构还原度评分分）

2.3 观察组手术前后肋软骨全长、肋软骨近肋骨处宽度比较 观察组术中肋软骨全长、肋软骨近肋骨处宽度与术前三维模型比较，差异无统计学意义（＞0.05），见表3。

表3 观察组手术前后肋软骨全长、肋软骨近肋骨处宽度比较（ ，mm）

3 讨论

先天性小耳畸形患者随着时间的推移，不仅影响患者的外观，还会影响患者的心理健康，给患者人际交往、生活学习、就业方面均带来巨大的压力。在人体表面器官中，外耳廓具有复杂、精密的结构，不同的层次上共有14个亚单位结构，形态较为抽象，耳廓重建是一个巨大的挑战。既往临床采用X线片沿健侧耳的轮廓修剪出一个二维的外耳模片，但其不足以在术中雕刻耳支架时给予精确的指导。而在术中，患者的健侧耳位于盲区，术者无法再次查体，只能依赖二维的外耳模片和记忆来雕刻耳支架。多层螺旋CT检查在肋软骨成像方面具有工作站后处理功能强大、空间分辨率较高、层厚薄、扫描速度迅速等优势。同时，容积重建技术可导出STL文件格式，将3D打印机导入后直接打印成实体模型。但是关于肋软骨多层螺旋CT容积重建联合3D打印技术在耳廓再造术中应用效果研究存在差异，具体的应用价值还需要临床进一步探究证实。

本研究结果显示，观察组术前沟通、手术设计、肋软骨切取、软骨支架制作、软骨基桩制作及雕刻练习评分均高于对照组（＜0.05），表明肋软骨多层螺旋CT容积重建联合3D打印技术可有效提高模型在耳廓再造术中的使用效果，对耳廓再造术的实施具有积极的影响。分析认为，多层螺旋CT检查容积重建（VR）技术，可任意角度旋转重建的图像，同时可去除周围软组织的干扰，单独显示肋软骨的解剖形态，从而实现对肋软骨的形态进行全面监测，并监测实体模型，最终获得3D立体图像，其三维耳廓模型立体感更强、更逼真、图像更清晰、更接近于健侧耳廓外形，从而有利于耳廓再造术的进行。同时，本研究结果显示，观察组耳廓三维轮廓、位置、大小、颅耳角、对称性评分均高于对照组（＜0.05），提示该技术可促进耳廓模型建立，与健侧耳在以上形态方面更为接近，进一步提示再造耳廓形态良好，各亚单位形象逼真，与健侧耳廓外形、大小等基本无明显差别，且未发生显著的胸廓畸形，该结论与梁久龙等的研究结果大体一致。此外，观察组术中肋软骨全长、肋软骨近肋骨处宽度与术前三维模型比较，差异无统计学意义（＞0.05），提示肋软骨多层螺旋CT容积重建联合3D打印技术制作设计个性化模型，模拟了三维手术，同时可避免术中无过度剥离、因取材不当引发的肋软骨浪费及耳廓支架雕刻技术不佳等。分析认为，可能由于多层螺旋CT横断面扫描，获得任意重组平面的二维影像方式以及肋软骨全貌以及特定选择角度、肋软骨的断面信息，从而使耳廓模型三维立体感更强、更逼真、更接近于健侧耳廓外形。

综上所述，耳廓再造术术前应用肋软骨多层螺旋CT容积重建和3D打印技术，可确保术前设计的合理性，同时予以有效的术前模拟，提高了模型使用效果、患者满意度以及解剖结构还原度，且手术前后肋软骨全长、肋软骨近肋骨宽度基本一致，临床应用效果确切。