Summary of PhD thesis in Medicine: Research on the results of ear reconstruction surgery by Nagata technique

Describe the clinical characteristics of patients with severe microtia and accompanied malformations. Apply the modified Nagata tehnique (using the posterior auricular fascia instead of the temporoparietal fascia flap) for patients with microtia, so the surgery is suitable for Vietnamese people, achieve high results and few complications.

INTRODUCTIONMicrotia   is   a   congenital   condition   caused   by   the   abnormal development of the auricle during pregnancy to varying degrees, from mildly abnormal structural part of the ear to severe. Microtia greatly affects the aesthetic issue, which can even lead to inferiority complex due   to   being   stigmatized   and   shunned   by   people   around   them. Therefore, these children need to get their ears corrected early to help them integrate and improve their quality of life.

Currently   in   the   world,   there   are   some   methods   of   ear reconstruction: forming by autologous rib cartilage, shaping by artificial materials or installing artificial ear canal. In that, forming ear flaps with rib   cartilage   itself   is   still   a   reliable   method,   bringing   long­lasting aesthetic   results   However,   in   Vietnam,   there   are   still   not   many researches on this method

We chose the Nagata technique because it has the advantages: the time and the number of surgeries are shortened, the reconstructed ear looks more natural

Because   ear   reconstruction   is   an   extremely   complex   and sophisticated technique, requires a well­trained and regularly operated surgeon. We also hope that when conducting this topic, it will firstly help   Vietnamese   doctors   to   master   the   technique   and   surgery   on   a regular basis to improve the technique, reduce complications and help 

patients   to   have   good   results   in   terms   of   aesthetics,   improved psychology as well as confidence in life.

2. New contributions of the thesis

­   Describe   the   clinical   characteristics   of   patients   with   severe microtia and accompanied malformations

­ Apply the modified Nagata tehnique (using the posterior auricular fascia   instead   of   the   temporoparietal   fascia   flap)   for   patients   with microtia, so the surgery is suitable for Vietnamese people, achieve high results and few complications

3. The layout of the thesis:

­   The   thesis   is   presented   with   110   pages   including:   02   page introduction, 31 pages overview, 20­page research objects and methods, 27­page research results, 27­page discussions, 1­page conclusions and 1­page proposal

­ The thesis has 33 tables, 03 charts, 12 pictures, including 89 references arranged in the order of appearance in the thesis

CHAPTER 1: BACKGROUND1.1. Embryology and anatomy of the auricle

1.1.1. Embryology

The outer ear consists of the auricle and ear canal, developing from the mesenchymal layer of the first and second pharyngeal arch. The auricle 

is made up of 6 auricular hillocks of His. At the 5th week of pregnancy, 3 hillocks arise from the mandibular arch (His 1,2,3) and the remaining 3 hillocks from the hyoid arch (His 4,5,6) opposite of the first pharyngeal arch. Around the 12th week, 6 auricular hillocks converge together to create a defined structure of the ear

The aurilce is in the same shape as an adult by about the 18th week. By 3 years it reaches 85% of adult size and the ear cartilage is almost complete by 5 years of age, although it continues to grow until about 9 years old, it reaches adult size. Microtia occurs when there is an abnormal   problem   during   the   development   of   the     auricle   in   the embryonic period

1.1.2. Anatomy

1.1.2.1. Appearance: includes components: the helix, antihelix, tragus,   antitragus, scapha, triangular fossa, concha and lobule.

1.1.3. Auricular anthropometry

The   ears  are  located  on   either   side   of   the   head,   related  to  the temporomandibular joint and the parotid gland in the front, the mastoid bone and the upper temporal region. The auricle is like 2 leaves with the free part opening behind, creating with the mastoid surface an angle of about 20 ­ 30º (auricular­ mastoid angle)

+ The anterior ear axis corresponds to the posterior edge of the branch on the mandibule

­ Size of ears: average length of about 65mm long, 35 mm wide, with length / width ratio   2/1.≈

1.2. Pathology of microtia

1.2.1. Epidemiological characteristics

­ The incidence of microtia: ranges from 0.83 to 4.34 / 10,000 newborns,   common   among   Asians,   Pacific   Islanders   and   Hispanic people (Spain and Portugal)

­ Microtia is predominant in men, right ear is more common than left ear

­   Microtia   may   be   isolated,   or   in   combination   with   other abnormalities, or may be part of the syndrome: OAVS system (OAVS: Oculo­Auriculo­Vertebral Spectrum) with the most classic manifestation is congenital Goldenhar syndrome or Klippel­Feil deformities

1.2.2. Morphology of microtia

1.2.2.1. Morphological characteristics

About 70­90% of cases of microtia occur on one side with the prominence in men and more often in the right ear than the left

Bilateral microtia: relatively rare with the ratio of about 0.05 ‰

There are many ways to classify microtia but the most popular classification   is   Marx's   (1926)   He   divided   microtia   into   three categories:

+ Type I: the ear is smaller than normal and still has most of its normal structures (still with external ear canal)

+ Type II: the ear is missing 1­2 anatomical units of the ear canal (without earlobe or helix), the external ear canal is blocked or narrow.+   Type  III:   the  ear   structure   is  only   a  small   part   of   peanut,, without external ear canal

1.3.1.2. Four­ stage technique of Brent:

­ Stage 1: Haversting of rib cartilage, constructing the framework, and   inserting   the   framework   in   the   pocket   subcutaneously   at   the reconstructed ear location

­ Stage 2: Lobule transposition

­ Stage 3:  Elevation of the reconstructed ear with a skin graft to create the auriculocephalic sulcus

­ Stage 4: Tragal construction, conchal excavation, and 

simultaneous contralateral otoplasty

1.3.1.3.  Two­ stage technique of Nagata:

D frame to its proper anatomical location

+ Step 1: Creating an auricle template (similar to Brent technique).+ Step 2: Haversting the ipsilateral rib cartilage. Perichondrium is preserved to avoid chest deformity after surgery. The cartilage pieces are sewn together with a special type of steel thread

­ Take a free flap from groin with an appropriate size

­ Elevate the framework

­ Place the semilunar cartilage, fixed by the posterior  auricular fascia

­ Complications at the ear

*   Early   complications   ­   Necrosis   of   skin   flap   covered   with framework   ­   Hematoma,   condensation:   caused   by   occlusion,   closed drainage   ­   Infection:   ­   Cartilage   inflammation:   causing   necrosis, deformed   framework   ,   affecting   aesthetic   results   –   Ischemia   when lobule transposition.

2.1.1. Selection criteria:

 ­ Patients diagnosed with congenital severe microtia (type III, IV according to Marx) underwent ear reconstruction by Nagata technique 

2.1.3. Sample size:  Because microtia is a rare disease, we selected a 

convenient sample size. In fact, in the 3 years from 2016 to 2019, we screened all 32 eligible patients for the study. In which, 15 patients were retrospective and 17 patients were prospective

2.2. Methods

2.2.1. Study design: clinical intervention study, before­after control 2.2.3. Research location:  Esthetic and Plastic Surgery Department ­ 

ENT Hospital

­ Condut patient information collection according to the sample case: 

 ­ For retrospective patients: retest according to the information in the   sample   medical   records   at   the   beginning   of   the   study   All retrospective patients have only completed stage 1 of the surgery, so we proceeded to conduct research at stage 2. 

­ For prospective patients: pre­surgery clinical examination: fully record in detail the morphological characteristics of the microtia ear

2.3.2. Planning the surgery:

 ­ Use a piece of X­ray film to draw hightlights key structure of the normal ear: For patients with bilateral microtia, we use a sample ear that matches the face of the patient (sample ears have 3 sizes: big, medium and small)

 ­ Locate the reconstructed ear: 

­   Draw   the   shape   and   size   of   the   ear   canal   to   prepare   for reconstruct at the position of the microtia ear, mark with an indelible marker pen or pump methylene blue pole at the top and bottom of the ear, the ear axis

6, 7 to create the basic frame, take the whole rib cartilage 8.9 to the adjacent   section  with   the  rib,   preserve   the  perichondrium   Bury  the excess cartilage pieces under the chest skin for 2nd stage. Sculpte the rib cartilage into the details of the normal ear, stitching to fix the details with steel thread

Step 3: Create a skin pocket: Redefine the ear landmarks: ear axis, highest   and   lowest   points   Create   skin   pockets   by   undermining postauricular scalp area to a specified size, not too wide, not too tight. Control the bleeding carefully

Step   4:   Implant   the   cartilage   framework   into   the   skin   pocket: Implant the cartilage framework beneath the skin corresponding to the location of the reconstructed ear that was located in step 1. Turn the earlobes into position and reconstruct the tragus.

Step 5: Closed drainage ­ close the skin pocket ­ wound bandage: Put 2 closed drains, apply antibiotic­ light compress

Follow up after surgery:  

+ At the chest: Bleeding, hematoma: drainage usually withdrawn after 24 hours; pneumothorax. 

+ At the location of the ear: Keep negative pressure of drains. Evaluate   skin   color:   pink   or   hematoma,   purple,   black,   necrotic    Observe if the main anatomical details are clear, whether the new ear in right place. 

2.3.3.2. Stage 2: Elevate the cartilage framework: after 1st stage at least 

6 months. Take a piece of cartilage waiting at 1st stage. Take a thickness skin   graft   in   the   groin   area   Cut   the   skin   behind   on   the   cartilage framework 5mm from the atrial edge of the cartilage, all the way to the scales behind the ears. Elevate the cartilage framework up and forward, reposition the ear if needed. Place the semilunar cartilage padding on the cartilage frame, cover and fix by posterior auricular fascia, collating 

so that it is proportional to the opposite side. Fixed stitching of skin grafts on the back of the framework.  Fixation with bolster. 

Follow   up   after   surgery:   ­   After   surgery,   patients   are   given antibiotics,   analgesic,   anti­   imflamation   ­   Examining   to   detect   and handle complications: infections, skin flap, regular observation of flap color   ­ Bolster is removed after 5­7 days. 

2.3.4. The corrective surgery 

After 2nd  stage surgery, depending on the surgical results on the shape,   size   and   position   of   the   reconstructed   ear,   there   may   be corrective surgery for perfection:

  0  points:   for   each  of   the  following   criteria:   Bleeding   requires intervention after surgery; drainage of pleura, necrotic infection with necrotic, non­healing scar.  

1 point: for each of the following criteria: Bleeding must intervene during surgery; pleural suture, edema, no infection

  2 points: for each criterion: No bleeding; no punctured pleura, good scars

+ At the ear: 

0 point for each criterion: Closed drainage is lost, open to be sewn 

or continuous aspiration; hematoma; infected surgical incisions, scarred necrosis; skin flap necrosis > 1cm; chondritis cartilage destruction. 

1   point   for   each   criterion:   leaked   drains   must   be   applied   with antibiotic grease; Hematoma requires no intervention; wound without infection, no necrosis; skin flap necrosis <1cm; no cartilage destruction. 

2 points for each criterion: no slip, open drainage; no hematoma; good scars; No necrotizing flap skin; No chondritis. 

Based on this scale, individual points will be calculated at the chest the location of the reconstructed ear and dividing the surgical results into 4 levels:

  ­At   the   chest:   Poor:   <3   points;   Average:   3   points;   Good:   4­5 points; Very good: 6 points. 

­ Reconstructed ear: Poor: > 5 points; Average: 5­7 points; Good: 7­9 points; Very good: 10 points

Evaluation of late results: The evaluation time is every 3 months after surgery with the following criteria:

0 points for each criterion: Clear skin color; the ear is very thick, with unwanted hair need to cut regularly; keloids. 

1 point for each criterion: Slightly different skin color; slightly thicker ears; There is less hair not to cut periodically; bad scars. 

Based on this scale, individual points will be calculated at the site 

of taking rib cartilage, the location of the ear shape and dividing the surgical results into 4 levels:

 ­At the chest: Poor: <2 points; Average: 2 points; Good: 3 points; Very good: 4 points. 

­At the reconstructed ear: Poor: < 4 points; Average: 4­5 points; Good: 6­7 points; Very good: 8 points

­ Aesthetic results about position and size of reconstructed ear: difference from the healthy side:

  0 points for each criterion: Length, width> 10mm; misaligned ear axis; high or low ear position> 10mm; auricular­ mastoid angle > 20o; distance between helix­ mastoid> 10mm; distance between helix­ lateral canthus > 10mm.  

  1 point for each criterion: Length, width 5­10mm; ear axis less deviated; auricular­ mastoid angle 10 ?  ­20o; distance between helix­ mastoid 5­ 10mm; distance between helix­ lateral canthus 5­ 10mm.  

2 points for each of the following criteria: Length, width <5mm; good ear axis; high or low ear position <5mm; auricular­ mastoid angle 

<  10  ?;   distance  between   helix­   mastoid   <   5mm;   distance   between helix­ lateral canthus < 5mm.  

  ­Sorting aesthetic results on ear position, size: Poor: <6 points; Average: 6­8 points; Good: 9­11 points; Very good: 12 points

­Aesthetic   results   about   the   reconstructed   ear:   based   on   13 anatomical details according to Mohit Sharma: each detail 1 point: crus 

of helix, upper 1/3rd of helix, middle 1/3rd of helix, lower 1/3rd of helix, superior   and   inferior   crus   of   antihelix,   middle     part   of   antihelix, antitragus, tragus, lobule, scaphoid fossa, triangle fossa, cymba concha, cavum concha

­ Sort by Mohit Sharma: Poor: 1­5 points; Average: 6­8 points; Good: 9­11 points; Very good: 12­13 points

­The level of patient satisfaction: divided into 5 levels: Completely dissatisfied; Unsatisfied; Normal; Satisfied; Very satisfied

records are coded and entered using EpiData data entry software 3.1. Data analysis using SPSS 22.0 software

2.3.6   Ethics   in   research:  Patients   are   explained   carefully   about 

surgical methods, possible risks. The study was approved by the Ethics Commitee of Hanoi Medical University

CHAPTER 3: RESULTS3.1. Clinical characteristics of patients with severe microtia 

3.1.1. Age at surgery 

Comments: The age of the youngest patient is 7, the oldest age is 

37. The average age is 16.1 ± 7.6; Most patients have surgery at the age 

of 10 ­ 20 years old, there are 3 patients undergoing surgery under the age of 10 and 5 patients over 20 years old. 

Table 3.3. Side of microtia: Microtia is mainly on the right (20 ears),   only   11   left   ears   and   1   patient   has   microtia   on   both   sides. However, this difference is not statistically significant with p = 0,106.Figure 3.2. Malformations and syndromes: There are 13 patients without any accompanied malformations. There were 19 patients with inferior   maxillofacial   osteoarthritis   attached   (accounting   for   59,4%). There were 5 patients with mild congenital facial paralysis, there were 3 

Gender

Male Female

Table 3.5. Normal ear: The average length of the ear is 60.2 mm. The average width of the ears is 30.6mm. The average of the auricular mastoid angle is 19.1º. The distance between the helix­ lateral canthus 

is 75.6mm. The average distance of the auricular­ mastoid is 19.1mm.3.2. Ear reconstruction surgery results

Table 3.6. Number of surgeries: More than half of patients have to undergo 3 surgeries, 1/3 patients only need to undergo 2 surgeries, 2 patients need 4 surgeries and 1 patient need 5 surgeries. The average number of surgeries is 2.75

Figure 3.3. Average number of treatment days: the longest is 26 days. The longest treatment day in 1st stage  is in patients with necrosis 

of   the   skin   flap,   which   causes   exposed   cartilage   and   prolonged hospitalization

Table 3.7.Time between 2 stages of surgery: Most patients have surgery 2nd stage  after 1 year, 4 patients undergo surgery after 1 year ­ 2 years, only 1 patient underwent surgery for 2nd stage  after 6 months

3.2.4. Complications of surgery

3.2.4.1. Complications at the chest

Table 3.8. Early complications at the chest: During 1st stage of the surgery,   we   did   not   experience   complications   of   bleeding,   pleural perforation or infection but only pleural perforation in 6 cases (18.2%), 

It is mainly a hole <1cm in diameter

Table 3.9. Late complications at the chest: 26/33 cases without any complications. No patients with chest deformity. There were 7 patients with   bad   scars,   of   which   6   patients   had   hypertrophic   scars,   only   1 patient had keloid.