引用本文： 陈召阳, 罗春材, 尚骁, 韩岩. 数字化技术在耳廓再造中的应用进展. 中国修复重建外科杂志, 2017, 31(9): 1135-1140. doi: 10.7507/1002-1892.201701023 复制
耳廓位于头颅两侧、左右对称，除收集声波和支撑佩戴等功能外，还兼负重要的美学效用[1]。由先天性发育异常、各种外伤和肿瘤切除等因素导致的耳廓畸形或缺失，不仅影响耳廓重要功能的发挥，还给患者造成严重的社交和心理负担[2-3]。耳廓再造具有纠正畸形、重建功能和改善心理的重要作用，成功的耳廓再造，一方面要重现其复杂的三维结构及众多的亚单位，另一方面应与健侧耳廓的大小和位置基本对称一致[4]。如选用自体肋软骨作为支架材料进行耳廓再造，术者还必须考虑如何合理切取肋软骨[5]。
近年来，随着计算机技术的发展及其与医学领域的广泛融合，许多学者探索将以三维数据采集、三维重建和 3D 打印等为代表的数字化技术应用于耳廓再造领域。通过构建数字化耳廓模型、制作耳廓定位导板和对肋软骨成像，起到提高耳廓再造的个性化和精确性、降低手术难度、减少手术创伤和缩短手术时间的作用。本文就耳廓再造中所涉及的主要数字化技术及其具体应用作一综述。
1 耳廓再造中应用的数字化技术
1.1 三维数据采集技术
1.1.1 三维数据采集设备 三维数据的采集是三维重建和 3D 打印的前提和基础，目前临床上常用的三维数据采集设备有 CT、MRI 和三维扫描仪 3 种。
CT 成像原理是用 X 线束对人体某部位一定厚度层面进行扫描，由探测器接收透过人体的 X 线并转换为电信号，再经模拟/数字转换器转换为数字，通过计算获得每个体素的 X 线衰减系再排列成数字矩阵，经计算机重建得到显示组织结构的 CT 断层图像[6]。
MRI 成像原理是将人体放置于外加的磁场中，用射频脉冲激发人体内的质子产生共振，然后对质子发出的磁共振信号进行接收，通过对磁共振信号进行空间定位编码和数学转换解码，绘制人体内部精确立体的结构图像[7]。
三维扫描仪是通过对物体空间外形和结构进行测量，以获得物体表面的空间坐标，并自动生成点云数据的一种三维数据采集方式。根据获取信息时传感方式的不同可分为接触式和非接触式两种，目前用于人体的基本是非接触式三维扫描仪，其主要是通过对投影光线所反射光线的探测和计算，来构建人体表面的三维立体图像[8]。常用的三维扫描仪可分为利用三角形测量原理的光栅式和利用激光测距原理的激光式两种，根据使用方式的不同又分为手持式和固定式。
1.1.2 三维数据采集设备优缺点 CT 能够进行大范围、快速的亚毫米级薄层连续扫描，主要以人体的横断面为基线采集数据，得到的数据具有各向同性的特点，经重建可获得冠状位、矢状位和斜位图像，并可根据需要行多平面重组、最大密度投影、容积重建等多种后处理技术，显示组织的立体结构[9]。同时，CT 扫描具有空间分辨率高、对钙化灶显示敏感、检查时间短和费用低等优势，但存在电离辐射是其不足。
MRI 能够进行多参数成像、任意方位及功能成像，对软组织具有较高的分辨率，对人体无电离辐射伤害。但存在检查费用高、时间长、噪声和幽闭感等不足，用 MRI 图像建模时为了保证建模精度，宜行薄层扫描或三维序列扫描[10]。
三维扫描仪扫描后直接生成的是三维点云数据，无需经过后续的三维重建处理，并具有数据采集方便、成本低、无电离辐射等优势，便于进行多次采集及术后随访观察测量。但只能采集人体表面结构的三维数据，对结构倒凹部分数据采集不够理想[11]。另外，目前临床尚未普及三维扫描仪，如有需求需另行购置。
1.2 三维重建技术
对 CT 和 MRI 扫描获取的断层数据进行可视化显示的过程称为三维重建，三维重建的数字化模型以 STL 格式导出后可以直接 3D 打印成实体模型，或者根据需要导入 Geomagic、3D Max、Magics、3-matic 等软件进行测量和设计[12-13]。三维重建的基础是对图像进行分割，分割方式包括基于阈值的自动分割和基于解剖结构的手动分割两种；基于阈值的自动分割又包括基于图像灰度值的分割和基于组织 CT 值分割两种[14]。三维重建的操作可以在影像设备自带的后处理工作站上进行，也可以在电脑上借助常用的医学影像处理软件（如 Mimics 和 OsiriX）完成[15]。一般来讲，后处理工作站的数据处理和三维重建功能强大，在耳廓再造中主要进行肋软骨的三维重建和测量。采用电脑常用医学影像处理软件，其优势为医生可以随时使用，同时能对重建的三维数字模型进行解剖学测量、坐标变换和编辑修改等操作；不足之处是目前数据处理功能和速度相对较慢，尚需进一步开发和改进；在耳廓再造中主要用于重建耳廓的三维数字模型和制作耳廓定位导板。
1.3 3D 打印技术
3D 打印技术也称为增材制造或快速成型技术，是一种以三维数字模型文件为基础，通过逐层叠加方式快速构建三维实体的工程技术[16]。3D 打印技术中常用的成型方法有选择性激光烧结、立体光固化成型、熔融沉积成型和分层实体制造等，常用的成型材料包括热塑性塑料、光敏树脂、金属粉末、陶瓷粉末和石膏等[17]。3D 打印技术具有精度高、速度快和适宜制造复杂形状物体等优势，在整形修复外科领域，已广泛应用于术前模拟和设计、个性化假体设计制作、整形外科医师培训等方面[18-19]。3D 生物打印技术是 3D 打印技术在生物制造领域的拓展和应用，通过精确控制含有活性细胞、生物材料和细胞因子的生物墨水，实现了在细胞水平上对组织结构的仿生，有助于解决复杂组织或器官构建中细胞准确植入和血管化的难题[20-22]。
2 数字化技术在耳廓再造中的应用
2.1 数字化耳模型的构建
用数字化技术构建的耳模型主要用于 3D 打印手术模板、制作义耳赝复体和随访观察测量三方面。
应用自体肋软骨作为支架材料进行耳廓再造时，常将参照健侧耳廓绘制的二维耳模片作为雕刻耳支架的模板[23]。但平面结构的耳模片不能体现耳廓的卷曲、高低和凹陷等三维立体结构，而且精确度受绘制时头及手部运动和耳廓受压变形等因素的影响[24]。为克服二维耳模片的不足，给手术提供更精确指导，Park 等[25]和 Staudenmaier 等[26]利用颞部 CT 扫描数据以及国冬军等[27]、张海林等[28]、Zhou 等[24]和 Zhu 等[29]用三维扫描数据构建了三维数字化耳模型。
用义耳赝复体进行耳廓再造适合局部皮瓣条件不佳、肿瘤切除和老年患者，传统手工雕刻法存在制作过程复杂、精细程度低和耗时较长等问题[30]。为了简化义耳赝复体的制作流程、提高精细度和获得良好的贴合性，焦婷等[31]和 Turgut 等[32]利用数字化技术对制作过程进行了改进。具体流程是先用数字化技术获取健侧耳廓的三维数字化模型并在软件中进行镜像翻转，然后 3D 打印成实体模型作为阳模，并以此为依据翻制成阴模后用硅胶浇注，固化后得到了供配戴的义耳赝复体。Liacouras 等[33]在此基础上进一步改进，通过直接在软件上设计阴模，使制作时间缩短至 1～2 d，并且三维数字化模型和模具可以长期留存，一旦有需要即可短时间内再次制作。
自体肋软骨耳廓再造术后再造耳廓的生长情况，对构建耳廓支架的大小和选择合适的手术年龄具有重要指导意义，但以往实体或耳模片测量法存在误差和主观差异性大的问题。燕静杰等[34]将三维扫描技术用于再造耳廓远期变化的测量，通过三维扫描构建了高精度的三维数字化耳廓模型，然后选取标志点对其长度及宽度进行了精确测量和统计。另外还可以运用三维扫描技术建立三维数字化耳模型数据库，对正常耳廓发育情况和形态学特点进行精确观察和测量，以更好的指导各种耳部畸形修复和重建[35]。
2.2 耳廓定位导板的制作
对再造耳廓进行准确定位，获取与健侧耳廓对称一致的位置和轴向，是确保再造耳廓获得良好视觉效果的一个重要方面[4]。传统的目测测量定位方法是将依据健侧耳廓制作的耳模片放置于患耳处，通过反复调整胶片位置来确定再造耳廓的位置和轴向，存在主观性强和个体差异性大的问题。另外，术中术者为了确定支架植入后再造耳廓的位置，需多次扭转患者头颈部进行左右对比，增加了造成患者颈部损伤和术区污染的风险。此外，种植式义耳安装时还需考虑乳突区骨质情况，以获取良好稳定性。
数字化耳廓定位导板的制作和应用为解决上述问题提供了新的思路。陈克光等[36]用 Mimics 软件对患者头部 CT 扫描数据进行分割、镜像、膨胀等处理，并结合 3D 打印技术制作了数字化耳廓导板，用于指导术中自体肋软骨耳廓支架的精确定位。Kolodney 等[37]在医学影像处理软件上用头影测量方法来确定再造耳廓的位置，并将设计的钛钉植入位置标记于数字化耳廓定位导板，然后用 3D 打印技术制作义耳植入的定位导板。Bai 等[38]先用 CT 扫描数据三维重建患者的头颅模型，并根据乳突区骨质确定钛钉植入位置并设计导板，再用三维扫描的方法获取患者上颌牙模的三维数字模型，然后将两者在软件上进行布尔运算，得到三维数字化的义耳种植导板，最后 3D 打印成实体导板；术中将消毒的导板一侧置入口腔内，起到牢固固定、防止移位的作用，另一侧耳廓部分用于标记钛钉植入的位置。
2.3 肋软骨成像
用自体肋软骨雕刻支架进行耳廓再造是目前最常用和安全的选择，肋软骨的形态、长度、宽度、厚度及发育和钙化情况是影响肋软骨采集和耳廓支架构建的重要因素[39]。术前获取肋软骨的三维形态，对肋软骨的形态和质量进行测量和评估，有利于术前设计手术方案并模拟手术操作，提高肋软骨采集的质量和效率，增加耳廓支架的立体感，降低由于肋软骨不合理采集造成的术后胸廓畸形和再造耳廓形态不良的发生率[40]。
肋软骨位于胸部皮下且表面有皮肤、脂肪和肌肉组织覆盖，术前触诊只能大致确定肋软骨的位置和走向[41]。另外，除非存在大面积的钙化，肋软骨在常规胸部 X 线片基本不显影[42]。为此，许多学者探索使用 CT 扫描和三维重建的方式对肋软骨进行精确成像，以准确评估肋软骨形态和钙化情况。Moon 等[43]通过在胸部三维 CT 图像上测量用于构建耳轮的第 8 肋软骨的长度，以评估耳廓再造的手术时机；结果发现，肋软骨术前三维 CT 图像测量值与术中实际测量值具有很高相关性，提示其测量结果可以用于指导耳廓再造手术时机的选择。Andreoli 等[44]通过在三维 CT 图像对肋软骨进行测量来研究正常的肋软骨生长特点，通过对 360 例 3～20 岁正常人群第 6、7、8 肋软骨长度和第 6、7 肋软骨联合宽度测量分析，发现 6～8 岁儿童肋软骨基本呈线性生长，肋软骨联合宽度在 8 岁时达到耳廓宽度。王永振等[45]采用 CT 扫描及三维重建技术观察肋软骨的形态，结果提示容积重建图像显示肋骨及肋软骨的形态清晰逼真、立体感强；通过对 75 例患者的 192 根肋软骨宽度和长度测量发现，CT 图像测量值与实际测量值之间符合度达 95% 以上。Kim 等[46]对 37 例合并有胸部创伤史、肋软骨钙化和怀疑有肋骨畸形及需二次手术修整的耳廓再造患者进行术前肋软骨三维 CT 成像，评估肋软骨的形态和钙化情况，用于指导制定个性化的肋软骨采集和耳廓支架构建方案，均获得了较满意手术效果，认为术前肋软骨三维 CT 成像有助于手术方案的制定，特别是在不能确定肋软骨发育和钙化状态时。李崇照等[47]将肋软骨三维 CT 重建技术用于指导成人先天性小耳畸形患者耳廓再造术中的肋软骨切取，术前测量第 6、7、8 肋软骨的形态和 CT 值，并根据测量结果选择雕刻耳支架的肋软骨量，结果显示肋软骨三维 CT 重建可以准确评估肋软骨情况，有助于提高耳廓再造术中肋软骨切取的效率及质量，并能降低术后并发症的发生率。Miyamato 等[48]报道了术前制作肋软骨三维模型的方法，具体步骤：首先用 Mimics 软件对肋软骨 CT 扫描数据进行三维重建获取数字模型并以 STL 格式导出，然后 3D 打印成实体模型，术前根据肋软骨的三维形态决定具体的切取方法，通过在 2 例行自体肋软骨耳廓再造病例中的应用，发现三维重建的肋软骨模型可以降低肋软骨的采集量，并且模型可用于手术医师培训及与患者交流手术方案。
2.4 耳软骨的 3D 生物打印
3D 生物打印是将 3D 打印的原理应用于组织工程领域，通过喷墨、激光或微挤压等打印技术手段，将含有活性细胞、生物材料和细胞因子的生物墨水进行三维立体组装，从而实现活性组织或器官的体外构建[20-22]。目前，通过 3D 生物打印构建的组织和器官已广泛用于组织工程、再生医学、药物筛选、癌症或疾病模型研究等领域，在整形外科创面修复、器官再造和组织移植等方面，3D 生物打印也显示出了广阔的应用前景[19, 49]。
用组织工程耳软骨移植进行耳再造可使再造耳廓具有良好的外形和弹性，同时避免自体肋软骨切取造成的创伤、用 Medpor 耳支架再造的高外露率和佩戴义耳造成的不适感等问题，是临床研究目标，也是组织工程领域研究的重点方向[50-51]。与传统的将种子细胞接种到预制支架的组织工程技术相比，3D 生物打印通过对生物墨水的精确控制，实现了在细胞水平上对组织结构的仿生，有助于解决复杂组织或器官构建中细胞准确植入和血管化等难题，为耳软骨的体外构建提供了新的技术手段。Mannoor 等[52]在用含有细胞的水凝胶 3D 生物打印的耳廓中整合了由银纳米颗粒构成的传导性聚合物，体外构建了同时具有耳软骨结构和声音传导功能的仿生耳。Lee 等[53]应用 3D 生物打印技术，通过分别在耳廓软骨部位打印载有软骨细胞水凝胶和在耳垂部位打印载有脂肪细胞水凝胶的方法，完成了耳廓复合组织体外构建，构建的耳廓复合组织具有正常的几何和解剖结构，同时经组织学检测发现有软骨和脂肪组织形成。Kang 等[54]报道了用整合式组织-器官 3D 生物打印机进行耳软骨 3D 生物打印的研究，他们的方法是先用计算机辅助设计软件对 CT 或 MRI 扫描数据三维重建，以获取正常的耳廓外形的三维数据，然后通过将生物墨水与可降解物整合并放置支撑层以获得机械稳定性，最后将微管道整合到打印结构以利于营养物质的弥散，来解决打印后细胞成活问题。
3 展望
应用数字化技术是提高耳廓再造精确性和个性化的有效手段，随着数据获取和处理技术的进步，以及 3D 打印技术在临床的应用，数字化耳廓模型、耳廓定位导板和肋软骨成像在提高耳廓再造效果和降低手术创伤方面发挥着重要作用。耳软骨的 3D 生物打印虽然目前仍处于实验研究阶段，缺乏临床应用研究报道，但在耳廓再造方面具有广阔前景，因此有待进一步深入研究。
耳廓位于头颅两侧、左右对称，除收集声波和支撑佩戴等功能外，还兼负重要的美学效用[1]。由先天性发育异常、各种外伤和肿瘤切除等因素导致的耳廓畸形或缺失，不仅影响耳廓重要功能的发挥，还给患者造成严重的社交和心理负担[2-3]。耳廓再造具有纠正畸形、重建功能和改善心理的重要作用，成功的耳廓再造，一方面要重现其复杂的三维结构及众多的亚单位，另一方面应与健侧耳廓的大小和位置基本对称一致[4]。如选用自体肋软骨作为支架材料进行耳廓再造，术者还必须考虑如何合理切取肋软骨[5]。
近年来，随着计算机技术的发展及其与医学领域的广泛融合，许多学者探索将以三维数据采集、三维重建和 3D 打印等为代表的数字化技术应用于耳廓再造领域。通过构建数字化耳廓模型、制作耳廓定位导板和对肋软骨成像，起到提高耳廓再造的个性化和精确性、降低手术难度、减少手术创伤和缩短手术时间的作用。本文就耳廓再造中所涉及的主要数字化技术及其具体应用作一综述。
1 耳廓再造中应用的数字化技术
1.1 三维数据采集技术
1.1.1 三维数据采集设备 三维数据的采集是三维重建和 3D 打印的前提和基础，目前临床上常用的三维数据采集设备有 CT、MRI 和三维扫描仪 3 种。
CT 成像原理是用 X 线束对人体某部位一定厚度层面进行扫描，由探测器接收透过人体的 X 线并转换为电信号，再经模拟/数字转换器转换为数字，通过计算获得每个体素的 X 线衰减系再排列成数字矩阵，经计算机重建得到显示组织结构的 CT 断层图像[6]。
MRI 成像原理是将人体放置于外加的磁场中，用射频脉冲激发人体内的质子产生共振，然后对质子发出的磁共振信号进行接收，通过对磁共振信号进行空间定位编码和数学转换解码，绘制人体内部精确立体的结构图像[7]。
三维扫描仪是通过对物体空间外形和结构进行测量，以获得物体表面的空间坐标，并自动生成点云数据的一种三维数据采集方式。根据获取信息时传感方式的不同可分为接触式和非接触式两种，目前用于人体的基本是非接触式三维扫描仪，其主要是通过对投影光线所反射光线的探测和计算，来构建人体表面的三维立体图像[8]。常用的三维扫描仪可分为利用三角形测量原理的光栅式和利用激光测距原理的激光式两种，根据使用方式的不同又分为手持式和固定式。
1.1.2 三维数据采集设备优缺点 CT 能够进行大范围、快速的亚毫米级薄层连续扫描，主要以人体的横断面为基线采集数据，得到的数据具有各向同性的特点，经重建可获得冠状位、矢状位和斜位图像，并可根据需要行多平面重组、最大密度投影、容积重建等多种后处理技术，显示组织的立体结构[9]。同时，CT 扫描具有空间分辨率高、对钙化灶显示敏感、检查时间短和费用低等优势，但存在电离辐射是其不足。
MRI 能够进行多参数成像、任意方位及功能成像，对软组织具有较高的分辨率，对人体无电离辐射伤害。但存在检查费用高、时间长、噪声和幽闭感等不足，用 MRI 图像建模时为了保证建模精度，宜行薄层扫描或三维序列扫描[10]。
三维扫描仪扫描后直接生成的是三维点云数据，无需经过后续的三维重建处理，并具有数据采集方便、成本低、无电离辐射等优势，便于进行多次采集及术后随访观察测量。但只能采集人体表面结构的三维数据，对结构倒凹部分数据采集不够理想[11]。另外，目前临床尚未普及三维扫描仪，如有需求需另行购置。
1.2 三维重建技术
对 CT 和 MRI 扫描获取的断层数据进行可视化显示的过程称为三维重建，三维重建的数字化模型以 STL 格式导出后可以直接 3D 打印成实体模型，或者根据需要导入 Geomagic、3D Max、Magics、3-matic 等软件进行测量和设计[12-13]。三维重建的基础是对图像进行分割，分割方式包括基于阈值的自动分割和基于解剖结构的手动分割两种；基于阈值的自动分割又包括基于图像灰度值的分割和基于组织 CT 值分割两种[14]。三维重建的操作可以在影像设备自带的后处理工作站上进行，也可以在电脑上借助常用的医学影像处理软件（如 Mimics 和 OsiriX）完成[15]。一般来讲，后处理工作站的数据处理和三维重建功能强大，在耳廓再造中主要进行肋软骨的三维重建和测量。采用电脑常用医学影像处理软件，其优势为医生可以随时使用，同时能对重建的三维数字模型进行解剖学测量、坐标变换和编辑修改等操作；不足之处是目前数据处理功能和速度相对较慢，尚需进一步开发和改进；在耳廓再造中主要用于重建耳廓的三维数字模型和制作耳廓定位导板。
1.3 3D 打印技术
3D 打印技术也称为增材制造或快速成型技术，是一种以三维数字模型文件为基础，通过逐层叠加方式快速构建三维实体的工程技术[16]。3D 打印技术中常用的成型方法有选择性激光烧结、立体光固化成型、熔融沉积成型和分层实体制造等，常用的成型材料包括热塑性塑料、光敏树脂、金属粉末、陶瓷粉末和石膏等[17]。3D 打印技术具有精度高、速度快和适宜制造复杂形状物体等优势，在整形修复外科领域，已广泛应用于术前模拟和设计、个性化假体设计制作、整形外科医师培训等方面[18-19]。3D 生物打印技术是 3D 打印技术在生物制造领域的拓展和应用，通过精确控制含有活性细胞、生物材料和细胞因子的生物墨水，实现了在细胞水平上对组织结构的仿生，有助于解决复杂组织或器官构建中细胞准确植入和血管化的难题[20-22]。
2 数字化技术在耳廓再造中的应用
2.1 数字化耳模型的构建
用数字化技术构建的耳模型主要用于 3D 打印手术模板、制作义耳赝复体和随访观察测量三方面。
应用自体肋软骨作为支架材料进行耳廓再造时，常将参照健侧耳廓绘制的二维耳模片作为雕刻耳支架的模板[23]。但平面结构的耳模片不能体现耳廓的卷曲、高低和凹陷等三维立体结构，而且精确度受绘制时头及手部运动和耳廓受压变形等因素的影响[24]。为克服二维耳模片的不足，给手术提供更精确指导，Park 等[25]和 Staudenmaier 等[26]利用颞部 CT 扫描数据以及国冬军等[27]、张海林等[28]、Zhou 等[24]和 Zhu 等[29]用三维扫描数据构建了三维数字化耳模型。
用义耳赝复体进行耳廓再造适合局部皮瓣条件不佳、肿瘤切除和老年患者，传统手工雕刻法存在制作过程复杂、精细程度低和耗时较长等问题[30]。为了简化义耳赝复体的制作流程、提高精细度和获得良好的贴合性，焦婷等[31]和 Turgut 等[32]利用数字化技术对制作过程进行了改进。具体流程是先用数字化技术获取健侧耳廓的三维数字化模型并在软件中进行镜像翻转，然后 3D 打印成实体模型作为阳模，并以此为依据翻制成阴模后用硅胶浇注，固化后得到了供配戴的义耳赝复体。Liacouras 等[33]在此基础上进一步改进，通过直接在软件上设计阴模，使制作时间缩短至 1～2 d，并且三维数字化模型和模具可以长期留存，一旦有需要即可短时间内再次制作。
自体肋软骨耳廓再造术后再造耳廓的生长情况，对构建耳廓支架的大小和选择合适的手术年龄具有重要指导意义，但以往实体或耳模片测量法存在误差和主观差异性大的问题。燕静杰等[34]将三维扫描技术用于再造耳廓远期变化的测量，通过三维扫描构建了高精度的三维数字化耳廓模型，然后选取标志点对其长度及宽度进行了精确测量和统计。另外还可以运用三维扫描技术建立三维数字化耳模型数据库，对正常耳廓发育情况和形态学特点进行精确观察和测量，以更好的指导各种耳部畸形修复和重建[35]。
2.2 耳廓定位导板的制作
对再造耳廓进行准确定位，获取与健侧耳廓对称一致的位置和轴向，是确保再造耳廓获得良好视觉效果的一个重要方面[4]。传统的目测测量定位方法是将依据健侧耳廓制作的耳模片放置于患耳处，通过反复调整胶片位置来确定再造耳廓的位置和轴向，存在主观性强和个体差异性大的问题。另外，术中术者为了确定支架植入后再造耳廓的位置，需多次扭转患者头颈部进行左右对比，增加了造成患者颈部损伤和术区污染的风险。此外，种植式义耳安装时还需考虑乳突区骨质情况，以获取良好稳定性。
数字化耳廓定位导板的制作和应用为解决上述问题提供了新的思路。陈克光等[36]用 Mimics 软件对患者头部 CT 扫描数据进行分割、镜像、膨胀等处理，并结合 3D 打印技术制作了数字化耳廓导板，用于指导术中自体肋软骨耳廓支架的精确定位。Kolodney 等[37]在医学影像处理软件上用头影测量方法来确定再造耳廓的位置，并将设计的钛钉植入位置标记于数字化耳廓定位导板，然后用 3D 打印技术制作义耳植入的定位导板。Bai 等[38]先用 CT 扫描数据三维重建患者的头颅模型，并根据乳突区骨质确定钛钉植入位置并设计导板，再用三维扫描的方法获取患者上颌牙模的三维数字模型，然后将两者在软件上进行布尔运算，得到三维数字化的义耳种植导板，最后 3D 打印成实体导板；术中将消毒的导板一侧置入口腔内，起到牢固固定、防止移位的作用，另一侧耳廓部分用于标记钛钉植入的位置。
2.3 肋软骨成像
用自体肋软骨雕刻支架进行耳廓再造是目前最常用和安全的选择，肋软骨的形态、长度、宽度、厚度及发育和钙化情况是影响肋软骨采集和耳廓支架构建的重要因素[39]。术前获取肋软骨的三维形态，对肋软骨的形态和质量进行测量和评估，有利于术前设计手术方案并模拟手术操作，提高肋软骨采集的质量和效率，增加耳廓支架的立体感，降低由于肋软骨不合理采集造成的术后胸廓畸形和再造耳廓形态不良的发生率[40]。
肋软骨位于胸部皮下且表面有皮肤、脂肪和肌肉组织覆盖，术前触诊只能大致确定肋软骨的位置和走向[41]。另外，除非存在大面积的钙化，肋软骨在常规胸部 X 线片基本不显影[42]。为此，许多学者探索使用 CT 扫描和三维重建的方式对肋软骨进行精确成像，以准确评估肋软骨形态和钙化情况。Moon 等[43]通过在胸部三维 CT 图像上测量用于构建耳轮的第 8 肋软骨的长度，以评估耳廓再造的手术时机；结果发现，肋软骨术前三维 CT 图像测量值与术中实际测量值具有很高相关性，提示其测量结果可以用于指导耳廓再造手术时机的选择。Andreoli 等[44]通过在三维 CT 图像对肋软骨进行测量来研究正常的肋软骨生长特点，通过对 360 例 3～20 岁正常人群第 6、7、8 肋软骨长度和第 6、7 肋软骨联合宽度测量分析，发现 6～8 岁儿童肋软骨基本呈线性生长，肋软骨联合宽度在 8 岁时达到耳廓宽度。王永振等[45]采用 CT 扫描及三维重建技术观察肋软骨的形态，结果提示容积重建图像显示肋骨及肋软骨的形态清晰逼真、立体感强；通过对 75 例患者的 192 根肋软骨宽度和长度测量发现，CT 图像测量值与实际测量值之间符合度达 95% 以上。Kim 等[46]对 37 例合并有胸部创伤史、肋软骨钙化和怀疑有肋骨畸形及需二次手术修整的耳廓再造患者进行术前肋软骨三维 CT 成像，评估肋软骨的形态和钙化情况，用于指导制定个性化的肋软骨采集和耳廓支架构建方案，均获得了较满意手术效果，认为术前肋软骨三维 CT 成像有助于手术方案的制定，特别是在不能确定肋软骨发育和钙化状态时。李崇照等[47]将肋软骨三维 CT 重建技术用于指导成人先天性小耳畸形患者耳廓再造术中的肋软骨切取，术前测量第 6、7、8 肋软骨的形态和 CT 值，并根据测量结果选择雕刻耳支架的肋软骨量，结果显示肋软骨三维 CT 重建可以准确评估肋软骨情况，有助于提高耳廓再造术中肋软骨切取的效率及质量，并能降低术后并发症的发生率。Miyamato 等[48]报道了术前制作肋软骨三维模型的方法，具体步骤：首先用 Mimics 软件对肋软骨 CT 扫描数据进行三维重建获取数字模型并以 STL 格式导出，然后 3D 打印成实体模型，术前根据肋软骨的三维形态决定具体的切取方法，通过在 2 例行自体肋软骨耳廓再造病例中的应用，发现三维重建的肋软骨模型可以降低肋软骨的采集量，并且模型可用于手术医师培训及与患者交流手术方案。
2.4 耳软骨的 3D 生物打印
3D 生物打印是将 3D 打印的原理应用于组织工程领域，通过喷墨、激光或微挤压等打印技术手段，将含有活性细胞、生物材料和细胞因子的生物墨水进行三维立体组装，从而实现活性组织或器官的体外构建[20-22]。目前，通过 3D 生物打印构建的组织和器官已广泛用于组织工程、再生医学、药物筛选、癌症或疾病模型研究等领域，在整形外科创面修复、器官再造和组织移植等方面，3D 生物打印也显示出了广阔的应用前景[19, 49]。
用组织工程耳软骨移植进行耳再造可使再造耳廓具有良好的外形和弹性，同时避免自体肋软骨切取造成的创伤、用 Medpor 耳支架再造的高外露率和佩戴义耳造成的不适感等问题，是临床研究目标，也是组织工程领域研究的重点方向[50-51]。与传统的将种子细胞接种到预制支架的组织工程技术相比，3D 生物打印通过对生物墨水的精确控制，实现了在细胞水平上对组织结构的仿生，有助于解决复杂组织或器官构建中细胞准确植入和血管化等难题，为耳软骨的体外构建提供了新的技术手段。Mannoor 等[52]在用含有细胞的水凝胶 3D 生物打印的耳廓中整合了由银纳米颗粒构成的传导性聚合物，体外构建了同时具有耳软骨结构和声音传导功能的仿生耳。Lee 等[53]应用 3D 生物打印技术，通过分别在耳廓软骨部位打印载有软骨细胞水凝胶和在耳垂部位打印载有脂肪细胞水凝胶的方法，完成了耳廓复合组织体外构建，构建的耳廓复合组织具有正常的几何和解剖结构，同时经组织学检测发现有软骨和脂肪组织形成。Kang 等[54]报道了用整合式组织-器官 3D 生物打印机进行耳软骨 3D 生物打印的研究，他们的方法是先用计算机辅助设计软件对 CT 或 MRI 扫描数据三维重建，以获取正常的耳廓外形的三维数据，然后通过将生物墨水与可降解物整合并放置支撑层以获得机械稳定性，最后将微管道整合到打印结构以利于营养物质的弥散，来解决打印后细胞成活问题。
3 展望
应用数字化技术是提高耳廓再造精确性和个性化的有效手段，随着数据获取和处理技术的进步，以及 3D 打印技术在临床的应用，数字化耳廓模型、耳廓定位导板和肋软骨成像在提高耳廓再造效果和降低手术创伤方面发挥着重要作用。耳软骨的 3D 生物打印虽然目前仍处于实验研究阶段，缺乏临床应用研究报道，但在耳廓再造方面具有广阔前景，因此有待进一步深入研究。