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

31/01/2021

作者 Matthew McMillion

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。”

术前术后对比,来自另一位快乐的患者

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。