【摘 要】
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背景耳再造手术因耳廓解剖结构复杂、肋软骨取材受限雕刻难、皮肤易破溃等问题成为整形外科最难的手术之一。如何能避免材料不足,快速制造出个性化和低破溃率的耳支架结构是迫切需要解决的问题。有限元法可以很好地模拟、分析和预测植入假体对周围组织的力学反馈,为术前评估耳支架结构的稳定性提供可能,而3D打印以医用高分子材料替代肋软骨,可以快速解决个性化的耳廓需求以及达到理想的耳支架植入体的生物力学性能。目的本研究
【基金项目】
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2019国家自然科学基金（31972915）； 广东省科技计划项目（2016B090917001）； 深圳市医疗卫生“三名工程”高层次医学团队（SZSM201612019）；
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背景耳再造手术因耳廓解剖结构复杂、肋软骨取材受限雕刻难、皮肤易破溃等问题成为整形外科最难的手术之一。如何能避免材料不足,快速制造出个性化和低破溃率的耳支架结构是迫切需要解决的问题。有限元法可以很好地模拟、分析和预测植入假体对周围组织的力学反馈,为术前评估耳支架结构的稳定性提供可能,而3D打印以医用高分子材料替代肋软骨,可以快速解决个性化的耳廓需求以及达到理想的耳支架植入体的生物力学性能。目的本研究通过有限元模拟手术过程,分析皮肤与耳支架结构的力学效应,提出一种可减少皮肤损伤的耳支架结构的设计方案,并探索利用3D打印聚氨酯丙烯酸酯构建新型耳支架结构的可行性,为耳廓支架研发提供相关理论依据。方法1.采用有限元模拟耳再造手术的移植过程,通过形状优化软件对耳舟、三角窝区域进行设计更改,并选择最优的肋软骨耳支架设计方案用于临床。2.按照我国标准耳廓解剖结构作为参照标准,与商用耳支架植入假体进行结构分析对比,探讨耳支架结构最稳定的设计方案。3.以聚醚二元醇、异氟尔酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯为原材料,通过对材料的力学性能、打印参数及生物相容性的初步评估,探讨光固化3D打印制作新型耳支架结构的可行性。结果1.优化后耳支架的位移和应力分别降低了 64.91%和40.06%,临床随访改进后的肋软骨耳支架皮肤溃破的发病率,由16.30%降至5.08%,在同一受力载荷下,改进后的耳支架设计方案可有效降低皮肤坏死的发病率。2.优化后的高密度聚乙烯耳支架结构的应力、位移相对于Medpor分别降低了 21.60%和20.00%,受力区域从易破溃的位置转移至不易破溃的位置,降低了支架外露的风险。3.合成的聚氨酯丙烯酸酯材料的弹性模量低于商用高密度聚乙烯;体外细胞毒性试验未见明显毒性,经405 nm激光扫描照射后可快速固化成型,且成型的耳支架结构柔韧性较好,未见变形、翘边等问题。结论1.改进后的肋软骨耳支架设计方案可有效降低皮肤坏死的发病率,这项研究提高了我们对覆盖皮肤和耳支架结构在负压吸引过程中的生物力学认识,对预防皮肤破溃具有重要临床意义。2.力学平衡理念构建的新型耳支架使耳轮、对耳屏、耳轮脚等结构相互支撑,在受压力时不易变形,不仅增强了支架的抗压能力,还具有更逼真的外耳廓形态。3.3D打印的耳支架轮廓形态清晰,通过调节稀释剂的种类和比例可制备出不同力学强度的聚氨酯丙烯酸酯复合材料,使成型的耳植入假体力学性能增强,提高结构的抗压能力。
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