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3D打印技术在耳廓再造中的应用

更新时间: 2019-09-30 09:34:50  查看次数: 428    
       耳廓体积虽小,却具有许多复杂的亚结构单位,且每个人耳廓形态虽大体相似,但精细形态上具有个性化特点,外耳轮的高低、三角窝的深度、颅耳角的大小等千差万别。所以耳廓再造不仅要注重整体形态,双侧耳廓相似性和对称性,还要重视细节的呈现,因此耳廓再造手术一直是整形外科最复杂、最困难、最富有挑战性的手术之一。双侧耳廓对称是面部美学标准之一,也是体现面部轮廓协调性的重要部分,所以整形外科医生一般以健侧耳廓为参考制作耳支架,力求完美的呈现其所有的特征。
关于耳支架模板
       目前,标准耳模和X线胶片耳模是耳廓再造最常采用的耳支架雕刻的模版。这两种耳模制作简单、使用方便、价格便宜,能简单的显示出耳廓形态,但其缺点也较为明显,即它是平面的、二维的、抽象的,不能够表示耳廓立体结构、三维轮廓、耳颅角的角度和全部的亚解剖结构等。此外,X线胶片耳模制作过程中可能会由于人为因素或者误差导致模型制作不精确,进而造成支架制作的差异。标准耳模千篇一律,以其为参考制作的支架缺乏个性化。以上述两种模板为参考制作耳支架时,两者提供的信息有限,三维形态的雕刻和组装主要依靠术者术前的记忆和经验,因此耳支架制作的水平主要取决于耳廓再造手术医生的经验和水平,极大的限制了年轻医生的进步和耳廓再造手术的大范围开展。为了改善这种情况,Zung等制作以2mm为间隔,长度为52mm至70mm的10个不同大小的标准三维树脂耳支架模板,作为术中耳软骨支架的参考和年轻医生雕刻练习,取得较满意效果。但其制作流程复杂,且缺乏个性化。因此,需要探索更为理想的耳廓支架模型以提高再造水平。
关于肋软骨切取
       软骨在人体中主要分布在耳廓、鼻中隔、关节、胸廓等部位,可以取材部位和量均非常有限,而且各部位软骨生物特征各不相同。对于耳廓再造来说,肋软骨具有组织相容性好、生物力学性能好、无排斥反应、易于塑形、感染率低、术后远期可以受压等优点,因此是国际公认的制作耳廓支架的最佳材料虽然有些学者提出合成材料和假体耳支架,以避免因获取肋软骨对患者的伤害和减少术中雕刻耳支架的影响。但是由于使用这些耳支架术后发生支架外露、感染等并发症的概率较高,迄今为止,肋软骨仍然是制作耳支架的最佳选择。耳廓再造手术一般由3-4位医师分两个术区同时进行,即自体肋软骨的切取操作与残余耳软骨剔除及耳垂转位操作常同时进行,前者一般由住院医师根据主刀医生要求的切取顺序完成,后者由高年资医生完成。但目标肋软骨是在腹直肌深层,不能直接看到其位置和形态,可能出现手术切口长,花费时间长,对胸壁损伤大,术中出血多,术后瘢痕明显,甚至胸廓畸形等情况,最终影响患者恢复和满意度。虽然有报道采用影像学检查以评估目标肋软骨,但X线、CT、MRI等二维或三维成像容易存在视觉上的偏差或视角转换困难等缺点,缺乏对手术操作有直接指导意义的信息。
关于3D打印技术在耳廓再造中的应用
       耳廓再造临床发展的方向是微创伤、精细化和个体化。不断完善再造耳廓的手术方法,减少患者损伤,更加精确的呈现耳廓形态,更完整并真实的呈现耳廓的细微结构,获得更高的患者满意度,是整形外科医生不断追求的目标。随着图像分析技术的进步、材料打印机的研发、打印材料的丰富,3D打印技术在医学界得到了广泛的应用,也为耳廓再造手术提供了新的思路。采用基于CT图形的建模技术构造的三维模型精细、逼真、具有可操作性,还可通过3D打印实现虚物实化,特别适合耳廓再造手术的术前建模。
       近年来,3D打印技术已经应用于耳廓再造术中且取得一定效果。褚燕军等通过CT扫描获取患者健侧耳廓影像数据,利用软件构建患侧耳廓三维模型,进行3D打印,I期用于参考制作自体肋软骨耳支架,II期用于重建个性化的颅耳角,获得满意的效果。许枫等M通过类似的方法设计并打印出个性化颅耳角支撑物模型,再根据此模型制造出骨水泥颅耳角支撑物,植入人体,获得了对称性良好且持久稳定的颅耳角。陈克光等参照健侧耳廓建立患侧耳廓和导板三维数字模型,3D打印出实体模型,协助患侧再造耳廓定位和精细耳廓支架雕刻,缩短了手术时间并取得了满意的效果。
       相比上述3D打印技术在耳廓再造中的应用,沈阳军区总医院整形外科修复重建中心对此进行了深入的探索和研宄。目前,该中心己将3D打印技术应用于打印1:1耳廓模型、肋软骨模型和基桩模型,用于Nagata法耳廓再造中辅助肋软骨切取、雕刻和组装个性化软骨支架和再造颅耳角,以期获得了稳定、对称、立体、直观、个性化的再造耳廓。