3D打印技術輔助自體肋軟骨移植在中重度杯狀耳畸形手術修復中的應用

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

[關鍵詞]3D打印技術；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，其臨床表現多樣，輕度畸形到重度畸形之間的耳廓形態差異大[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少等優點，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構，致使肋軟骨的雕刻及耳支架的定位成為整形外科手術中的難點[7-8]。隨著計算機圖形處理技術的日漸成熟，3D打印技術的臨床應用增加，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中的作用研究甚少。基于此，本研究旨在探討3D打印技術輔助自體肋軟骨移植手術在中重度杯狀耳畸形中的治療作用，現報道如下。

1" 資料和方法

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

1.2 納入和排除標準

1.2.1 納入標準：①均確診為單側中重度杯狀耳畸形且臨床資料完整，對側耳廓正常；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；⑤手術順利，接受術后隨訪。

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

1.3 手術方法

1.3.1 術前準備：對兩組患者進行術前檢查，評估其手術耐受性、肋骨生長發育情況、軟骨是否滿足雕刻需求。

1.3.2 耳支架的雕刻：選取對側肋軟骨用于雕刻耳支架，術前使用CT機（德國西門子股份公司）平掃胸部重建肋軟骨的三維數字模型，方式與重建耳廓形態的方法一致，采用Mimics和3-matic軟件及3D打印機設計出肋軟骨的印模三維圖像，并制作硅膠肋軟骨，依據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量。

1.3.3 模型的制作

1.3.3.1 標準耳模組：根據亞洲人正常耳廓平均大小和皮膚厚度確定耳支架的大小，據此描繪出相對標準的耳模圖，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斷層掃描，將數據導入計算機重建雙側顳區三維數字模型，調整至三維可視模式，通過圖像分割得到耳廓的三維解剖結構，進而生成耳廓軟骨二維輪廓。以健側耳耳廓為模板，通過鏡像技術生成患側耳的耳廓再造模型，將健側、患側耳模型導入計算機設計出耳廓模型印模的三維圖像。將一期手術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：打印過程需要專業技術人員操作；耳模制作完成后必須消毒，避免手術感染；消毒浸泡時間需嚴格控制。

1.3.4 自體肋軟骨移植手術：術前與患者及其家屬進行有效溝通，簡要介紹手術過程、術后效果及手術方法。手術操作主要包括：①取患耳上1/3處切口，切開皮膚及軟骨松解組織，根據3D模型大小分離組織形成腔隙。沿對側胸部皮膚做梭形切口，顯露第7～9肋軟骨，根據3D模型定位再造耳廓的亞解剖結構，雕刻、拼接形成軟骨支架，分層關閉創口。將雕刻好的耳支架置入耳皮下腔隙，與對側耳位置對稱，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創面。標準耳模組手術操作基本同3D建模組，但其耳模選擇僅根據健耳圖像，只在解剖標志引導下及標準耳模指導下進行肋軟骨的切取、雕刻。

1.3.5 術后護理：①根據患者各階段手術的具體情況，告知患者防護皮膚破潰；②適當給予鎮痛類藥物；③給予止血、消腫藥物；④保持引流管通暢，及時抽吸、更換；⑤指導患者術后飲食、體位護理；⑥給予出院指導，說明可能出現的并發癥，若出現意外情況及時就醫。

1.4 觀察指標

1.4.1 再造耳廓整體形態評價：術后6個月，在耳模模型使用未知的狀態下，由3名整形外科醫生參照健側耳廓，評價再造耳廓整體形態，包括三維輪廓、對稱、大小、位置、顱耳角及亞解剖結構，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，耳廓整體形態越佳。

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

1.4.3 并發癥：記錄術后并發癥發生情況。

1.4.4 美學效果滿意度：采用自制再造耳廓滿意度調查問卷于術后6個月對患者及家屬進行美學效果滿意度調查，包括三維輪廓、對稱、大小、位置、顱耳角、功能及穩定性，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，美學效果滿意度越高。

1.4.5 模型應用效果：采用自制模型應用效果調查問卷對參與手術的醫生進行調查，包括手術設計、術前溝通、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，模型應用效果越好。

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

2" 結果

2.1 兩組再造耳廓整體形態比較：3D建模組術后再造耳廓的三維輪廓、對稱性、顱耳角及亞解剖結構還原度評分均高于標準耳模組（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計學意義（P＞0.05）。見表2。

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

2.3 兩組并發癥發生情況比較：兩組并發癥發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建模組并發癥總發生率（5.56%，2/36）低于標準耳模組（13.89%，5/36），但差異無統計學意義（P＞0.05）。見表4。

2.4 兩組美學效果滿意度比較：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準耳模組（P＜0.05），而兩組再造耳廓大小、位置和穩定性滿意度評分的比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表5。

2.5 兩組模型應用效果比較：醫生對3D建模組模型各方面應用效果評分顯著高于標準耳模組（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、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、中耳結構異常，嚴重者對容貌產生影響，加重患者及其家屬的經濟及心理壓力[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才能起效[2，17-18]。耳廓再造一直是一個富有挑戰性的問題，外耳廓是人體表面器官中最復雜、精密的結構，重建出一個結構精細、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構的顯現更具有實際意義[20]。但是，耳廓形態雖大致相似，卻擁有復雜的個性化形態，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細節[23]。

在本研究中，使用術前3D打印技術輔助自體肋軟骨移植手術修復中重度杯狀耳畸形，結果顯示，與標準耳模相比，應用術前3D打印可有效地幫助耳精細解剖結構的重建，提升耳廓整體形態，提高美學效果滿意度。分析其相關原因顯示，標準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、精細結構等，使得耳廓再造醫生只能依靠經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，標準耳模組肋軟骨切取主要采用影像學手段評估，容易產生視覺偏差，可能導致手術切口長、對胸壁損傷大等，使得術后瘢痕明顯，影響患者的病情恢復，加劇患者的負性心理[26]。3D打印技術是在數字三維基礎上將數字模型轉化為三維結構，在打印精細、復雜的人體器官空間結構中具有優勢[19，27]。在耳廓再造術中，利用3D打印技術制備的3D外耳模型具有以下優勢：使用3D掃描儀采集耳廓數據時不接觸患者，健側耳處于自然狀態，數據精度高；醫生在術前可以以此模型比對肋軟骨三維影像，判斷各結構的空間關系，使整形醫生對于雕刻耳支架具有更充分的準備，術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，縮短手術時間。另外，在二期手術時可以依賴該模型進行耳顱角的調整，避免醫生通過目測和主觀感受設計患側耳的顱角高度導致雙耳不對稱，更加保證了再造耳廓的外形逼真及雙側對稱[20，28]。綜上所述，使用基于CT圖像的3D打印技術能夠更加精確的呈現耳廓形態，通過術前3D打印技術將耳廓細微結構完整、真實地呈現出來，提高醫生對精細解剖結構的充分把握，對目標肋軟骨需求的準確評估，對手術操作具有直接的指導作用[29-31]。研究顯示，3D打印技術已廣泛應用于耳廓再造手術中，比如，將3D打印技術應用于Nagata法顱耳溝成形術中，可輔助單側小耳畸形患者術前模擬手術，實現個性化耳再造術，提升手術精確度[32]；在3D打印技術輔助下使用自體肋軟骨移植術對小耳畸形患者進行耳廓再造，術后患側耳與健側耳匹配，形態逼真[28]。與其他研究相比，本研究首創性地探索了在中重度杯狀耳畸形的自體肋軟骨移植手術中使用術前3D打印技術的優勢，為臨床耳廓再造術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。根據醫者經驗，對于大多數中度及少部分重度杯狀耳患者，他們往往傾向于局部手術調整，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、預期及承受能力后。方案擬定需考慮以下幾個方面：首先，確定局部手術調整可獲得基本接近正常耳廓的形態，若不可獲得預想結果，則應選擇部分耳廓再造或軟骨移植結合皮瓣轉移。治療方案應當精心設計，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技術的優勢，但是目前，3D打印技術的臨床應用仍然存在局限，打印成本、精度及制作過程繁瑣仍然是制約技術應用的重要因素。對于打印成本的控制，可以優化打印裝備設置，在獲得更優打印質量的同時節約成本；另外，通過減少支撐結構的填充率可節省材料及打印成本。

綜上所述，使用術前3D打印技術輔助自體肋軟骨移植手術治療中重度杯狀耳畸形可有效地幫助耳精細解剖結構的重建，提升再造耳廓整體形態，改善患者負面心理狀態，減少術后并發癥發生，提高美學效果滿意度。3D打印技術輔助耳廓再造術在臨床應用上實現了巨大突破，隨著打印技術及器官打印技術的發展，在未來有希望實現精細的自體修復，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打印技術輔助自體肋軟骨移植在中重度杯狀耳畸形手術修復中的應用[J].中國美容醫學，2025，34（3）：74-78.