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Sheryl Lewin博士用Artec Space Spider为小耳症患者制作美观的人造耳

挑战:加州一位专注于先天小耳畸形的整形外科医生寻找一种更加安全快捷的方式,为患者制作逼真耐用的人造耳。

解决方案:Artec Space Spider, Artec Studio

效果:不到一分钟,就用Artec Space Spider为患者大小正常的耳朵进行了3D扫描,并据此为另一只侧的畸形小耳制作了超逼真高密度多孔聚乙烯植入耳。通过一两次手术,患者就能拥有一只伴随一生的全新大耳朵了。

小耳畸形主要表现为先天性耳廓畸形或缺失,Sheryl Lewin博士刚当上颅面外科医生时,小耳畸形手术的“黄金标准”50年来始终没变。

肋软骨耳再造非常复杂,需要2-4场手术,患者的肋软骨被取下一段,雕刻成正常耳的外形。

之后,将软骨制成的耳朵放到颅骨的皮肤切口下缝合。由于每场手术之间需要间隔3-6个月,因此,做完一只新耳朵需要一年多。

术后,这些肋软骨耳会慢慢显得不自然:与大小正常的耳朵相比,软骨耳更厚更塌。有些医生甚至会用手术把正常耳向后“别住”,避免不对称。

大多数小耳畸形患者都是儿童。他们不仅要忍受多场手术的痛苦,还要接受胸部永久性创伤,还可能由于少了一块软骨,导致两边胸部不对称。

更小的儿童还必须等到8-10岁才能进行肋软骨手术,因为他们的肋软骨还没发育好,不够制作成人大小的耳朵。在这之前,他们必须承受这种先天性的缺陷,忍受别人的评头论足,甚至是冷嘲热讽。

Lewin博士对此十分不满,特别是这项技术会带来痛苦,还有年龄限制。所以,她立即决定自己来寻找可替代的手术方案。

Lewin博士最终找到了人造耳。把两块多孔聚乙烯材料焊接起来进行耳部再造,有不少优势,比如4岁就能接受治疗,一场门诊手术不会那么痛苦,而且1-2场手术就安装一只好看美观的再造耳。

但这种方法要焊接两块材料,所以存在今后断裂的风险,到时又需要手术换上新的耳朵。

为了把断裂风险降到最低,Lewin博士开始设计制作由高密度多孔聚乙烯材料一片成形的再造耳。用她的话说,“这是我所知用于制做再造耳最合适的材料了。这么说,是因为它对人体造成的反应最小,比隆胸的硅酮、髋关节植入物所用的钛合金要好。”

3D扫描并由Poriferous公司材料制成的“Lewin耳”

Lewin博士继续补充道:“身体会把这些材料看成外来物,在外面长一层膜来隔离。但多孔聚乙烯材料很神奇,通过约100微米大小的几千个孔来促进组织的融合。“

“身体的血管和组织会逐渐填满这些小孔。每个孔大概多大呢?差不多就是一张纸的厚度。这款材料安全,可用于临床,还能用一辈子。”

Lewin博士还重新设计了皮瓣,保证新耳与另一侧正常耳对称。“Lewin耳”的设计和工艺确定后,很快就在患者们的家人中传开了,来自全国及世界各地的患者纷接踵而来。

术前与术后,患者生活得到极大改善

“手工制作逼真的人耳,效果不错,但挑战不小,需要耗费很长时间。我花了十多年时间才达到令我满意的准确度,但依然觉得不够对称。所以我又继续寻寻觅觅,想找到那个神奇的方法,尽管当时我还不知道会是什么,”Lewin博士说道。

直到有一天,她在网上搜索解决方案,偶然发现几篇医疗领域的3D扫描应用文章。机缘巧合,Lewin博士发现了Artec 3D的网站,还读到一篇文章,介绍了英国一家医院使用手持式彩色3D扫描仪Artec Spider为小耳症患者治疗的案例。

Lewin博士受到了启发,很快找到她们当地的经销商Artec大使Rapid Scan 3D,安排了一场扫描仪现场演示。Rapid Scan 3D的Chris Strong为她演示了Space Spider的工作流程,她意识到好方法终于找到了。

Lewin博士使用Space Spider扫描患者耳部

Chris按下按钮,开始用Space Spider扫描,我就立刻被屏幕上实时显示的细节度震撼了。扫过的每一处都被完美地呈现出来。几秒工夫,耳部自然的外形特征全部采集了下来,3D版栩栩如生。”

Lewin博士赶紧下了单,接下来的几周,她开始着手设计自己的独特工艺。

用Rapid Scan 3D的Chris Strong的话来说,“Space Spider的准确度和分辨率非常适合人耳扫描。我了解到这些数据的用途后,个人也很想为Lewin博士这份有意义的事业出一份绵薄之力。Lewin博士是位杰出人士,她所做的手术将改变这些天使般儿童及其家人的生活。”

术前与术后——Lewin患者之一

几年来,她为几百名儿童做了耳部扫描,更加坚定自己的选择,“我爱上了自己的Space Spider,它改变了我的工作方式。你可以在一个3岁孩子身上使用,不到一分钟,耳部的完美扫描就完成了。一旦掌握技巧后,操作起来就得心应手了。孩子们坐在椅子上,还没意识到,就已经搞定了。”

她继续说道,“小孩也不需要麻醉,通常做耳部CT扫描时医生都要打麻醉,不让小孩扫描时乱动。”

Lewin博士的Space Spider工艺如下:先进行术前访谈,确认孩子适合做手术,她会仔细观察孩子的正常耳,当然她之前已经研究过图片,确保这只耳朵可以扫描。她还会向孩子和父母解释扫描仪如何工作,以及结构蓝光对儿童100%无害。

Artec Studio中患者正常耳的Space Spider扫描效果

孩子耳朵上的头发会用凝胶整理到耳后,保证能清楚看到整个耳朵的结构,没有遮挡,再戴一个小绒线帽,避免头发出现在扫描中。

然后,尽可能保证小朋友扫描期间静止不动,会建议他们拿个手机玩游戏!小朋友玩游戏的同时,Lewin博士手持Space Spider对孩子的耳朵进行高分辨率彩色3D采集。

她对扫描技巧做了补充,“孩子们都对扫描仪很好奇,向他们介绍完后,我开始扫描他们的正常耳,一到两次,保证采集到了所有需要的解剖结构。Space Spider操作简单,我可以在扫描软件Artec Studio中立刻看到扫描结果,这样就能完美把控整个过程了。”

扫描结束后,Lewin博士与患者和患者父母,一起查看耳部3D扫描,模型可旋转放大,整个结构都能看清,Lewin博士同时会告诉他们,这就是之后“大”耳朵的样子。

“现场的父母都被3D图像惊艳到了。在我给他们介绍屏幕上的3D模型时,很多人都会拍个视频。他们从一开始就被吸引到了,”Lewin博士表示。

Lewin博士和患者(以及患者母亲)查看耳部Space Spider的扫描

根据孩子的年龄和身体结构,通过专门软件进行设计优化。无需处理扫描,即可将STL文件直接从Artec Studio发送给植入物专业公司Poriferous LLC,把扫描模型用Su-Por制作成定制人造耳,这是这家公司的高密度多孔聚乙烯专利产品。Poriferous位于佐治亚州。

两周后,消毒人造耳会寄到Lewin博士在洛杉矶的办公室。手术时,Lewin博士再对耳朵的细节进行雕刻处理,达到她预期的逼真度。其他部分也雕刻完毕后,她会调整人造耳的底座,保证术中放置完,和另一只耳朵保持对称。

Lewin博士和Wes正在查看Space Spider耳部和周围结构的扫描效果

“我做这件事,是因为我知道小耳畸形影响的不光是外耳,它还影响其他结构,”Lewin博士解释道。“大约15%的小耳症患者大概只有耳部受影响,但大多数患者,还伴有半侧颜面短小综合征。”

“也就是说,受影响的那侧头骨往往有变化。下颌通常更小,脸颊和眼窝也是。所有这些都必须在设计新耳和皮瓣时考虑到。”

Ava术前和装上Lewin新耳后的效果

手术约8-10小时,之后患者醒来,大约1小时左右,就能回酒店和家人团聚了。接下来两周还要去两次,保证没有并发症,恢复正常。

Lewin博士的患者家属通常会在手术之余给孩子安排一些有趣的活动,比如去迪士尼乐园、诺氏百乐坊乐园、洛杉矶拉布亚沥青坑等地一日游。

Lewin博士还会帮患者做一件事。有些患者正常一侧的耳朵特别显眼,比植入耳更突出。这种差异让人难以接受。

整形手术中遇到耳部突出的标准方法是进行“耳廓成形术”,对正常但突出的那只耳朵通过手术向后“压耳”,让它靠近头部。Lewin博士借助Space Spider扫描仪,也找到了解决问题的方法,可以实现更美观的对称:

“我找到了一个方法,可以暂时向后压住耳朵,进行扫描,然后和Poriferous优秀的设计师一起,用Space Spider进行虚拟‘耳廓成形术’。这点很棒,孩子正常耳的扫描,不仅可以用来制作新的人造耳,还能帮我通过手术调整正常耳,保证和新耳朵完美对称。”

术前术后对比,一位非常喜爱Lewin新耳的患者

“虚拟术后从前面看孩子,他的耳朵完美对称,就像与生俱来的一样。”

几年来,Lewin博士已经通过手术安装了几百个Lewin耳,改善了全球患者的生命。私下,她还与自己的患者及其家属保持联系。

用她的话说,“每位患者和父母都有我的私人号码,会一直保存。永远留着。比如在母亲节,我会收到全世界各地患者给我发来的问候邮件和信息。”

Space Spider对我的工作来说,最大的影响就是在我职业生涯中,它提升了我完善作品的能力。”

“我太爱这台扫描仪了。随身携带也方便,质量轻便,能登机。在美国各地开会,我也带着它。有时见患者几分钟,就能搞定扫描。之后,等他们去洛杉矶动手术时,发现一切早已准备就绪。”

Lewi博士每周三场手术,需提前几个月预约。他们来自美国和世界各地,包括欧洲、中国、韩国、澳大利亚、加拿大、拉丁美洲。

除了常规手术外,Lewin博士还成立并经营Earicles–Miracles for Ears,这是一家非营利组织,专门帮助小耳症手术失败的儿童。

几乎每8000名儿童中就有一位患有先天性小耳畸形,全世界的儿童都能通过手术改变人生。Sheryl Lewin博士依然在竭尽全力,为一位又一位的孩子带去希望。

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