乳房快速測量系統的研制

[摘要]目的：研制及驗證一套快速簡便、準確實用的乳房基本數據測量系統，并為后續研究奠定基礎。方法：使用數碼相機按照技術要求采集乳房模型正側位片，以Microsoft Visual C⁺⁺6.0語言開發該系統專用軟件，測量乳頭間距、乳房基底寬度等項目，并與常規的尺測法相比較。結果：該系統能快速簡便地完成乳房絕大部分基本尺寸的測量，且測量結果與常規的尺測法相比較，兩者的準確度無明顯差別。結論：該系統在進行乳房形態的研究、輔助乳房整形的診斷和治療上是準確實用的。

[關鍵詞]乳房；測量；軟件

[中圖分類號]R655.8 [文獻標識碼]A [文章編號]1008—6455(2007)04—0468—03

數字化技術的不斷發展，對研究乳房形態和輔助診斷及治療提出了更高的要求，也為其準確獲取乳房的基本測量數據提供了更多手段。過去廣泛采用直尺、角尺等傳統工具對乳房進行測量，雖然操作直觀簡單，但存在著費時費力、重復性差、接觸易形變等明顯弊端，亟需新方法取代。為此，我們嘗試研制出一種基于帶比例尺的數碼照片和專用軟件的乳房測量系統，與目前該研究領域其他新成果相比，它具有快速簡便、準確實用、成本低廉等突出特點，完全有望代替常規方法普遍推廣應用。

1 材料和方法

1．1 材料：①軟件開發環境：CPU Pentium IV933MHZ，內存512MB，CTXl9“彩色顯示卡，Windows2000 Professional平臺，Microsoft Visum CC⁺⁺6.0；②軟件運行環境：PⅢ級以上配置的Pc機，內存64MB以上，10G以上硬盤，CTXl9”彩顯，鼠標，中文版Windows 2000 Professional或者中文版Win-dows XP Professional，Microsoft NET Frame-worm.1；③惠普R607數碼相機，410萬有效像素，128M SD卡，三角架；④直尺及角尺(最小刻度均為mm)，眉筆，可粘貼刻度尺等。

1．2 方法

1．2．1 測量對象及測量項目：以不同型號成年女性塑料模特乳房(上海標本模型廠生產)為測量對象，共12例，每例隨機選取一側乳房進行測量。以下列4個測量項目為例進行實驗：①乳頭間距(兩側乳頭中心點之間的距離)；②乳房基底寬度(乳頭中心點水平乳房內側隆起處至同一乳房外側隆起處的直線距離)；③乳房高度Ⅰ(從乳頭中心點到胸骨平面的垂直距離)；④乳房高度Ⅱ(從乳頭中心點到腋前線平面的垂直距離)。

1．2．2 軟件測量操作過程：①用眉筆在模型上標記與測量項目有關的測量點；將刻度尺與拍攝平面平行粘貼并盡量靠近測量目標(使鏡頭畸變等因素的影響降至最低)；②塑料模特豎直懸掛，數碼相機距離約0.9m外水平放置，調整鏡頭與乳頭在同一高度，根據測量項目選擇并校正拍攝平面(通常從正面拍攝則鏡頭中心線垂直于胸骨平面，從側面拍攝則垂直于正中矢狀面)；⑧以主要測量目標為中心并調焦滿意后，使用數碼相機對乳房模型攝片；④將數碼照片輸入電腦，用本系統專用軟件打開，對每張照片均根據相應刻度尺確定其橫縱比例以排除因相機分辨率、拍攝焦距和物距的不同造成的差異，最后用鼠標點擊相關測量點，軟件可即時轉換生成實際測量值(以在側位照片上測量乳房高度Ⅰ為例，基本操作過程界面。

1．2．3 手工測量操作過程：①使用直尺和角尺按照標記的測量點手工完成測量；②在本實驗中，手工測量和軟件測量都由同一個人在反復練習熟練后操作完成，每個模型的每個測量項目反復測量3次，隔24h測1次，取3次測量的平均值作為該項目最后測量值。

1．2．4 統計學處理：應用SPSS11.5軟件，對同一模特、同一測量項目的軟件測量與手工測量之值進行配對t檢驗。

2 結果

2．1 乳房在胸廓上的分布是不規則的、近似于拋物線的曲面，使得不少項目(如乳房基底寬度、乳房高度等)應用手工尺測法很不便捷，操作的隨意性也比較大，可重復性差，極易影響測量值的準確度；而如果采用本系統的軟件測量法可在一定程度上克服以上缺陷，例如測量乳房高度Ⅱ，由于在乳房的側位照片中，乳頭中心點和腋前線相互平行地垂直投照在同一平面上，那么直接用軟件測量照片上乳頭中心點到腋前線的垂直距離即可達到測量目的。同理，還可以在正位或者側位片上直接測量出乳頭一中線間距、乳房基底寬度、乳房高度Ⅰ、乳暈直徑、乳頭高度、肩寬、兩乳內間距等等；而胸乳線和乳房半徑(內、外、下)雖然難以直接測出，但是可以通過測量兩個相關測量點在同一投照平面上的直線距離和相應乳房高度，根據勾股定理由計算機快速求出所需要的測量值。因此，本系統能快速簡便地在正側位兩張照片上完成乳房絕大部分基本尺寸的測量。

2．2 對本系統操作熟練后，從粘貼刻度尺到拍攝正側位照片再到最后軟件給出實際測量值，整個過程大概需要2～3min；而在確定某張照片的橫縱比例之后，每測量一個項目只需耗費用鼠標點擊2個時間，非常的方便快捷，對于要求同時測量多項乳房基本數據的大樣本研究和需要參考多項數據以輔助診斷和治療的臨床工作尤其實用。

2．3 對12例模特的乳頭間距、乳房基底寬度、乳房高度Ⅰ和乳房高度Ⅱ等4個項目分別用軟件與手工測量結果見表1～4，同時進行配對t檢驗：以上P值均大于0.05，表明軟件測量法和手工尺測法測量結果的差異無統計學意義。

3 討論

3．1 乳房研究領域中計算機圖像輔助測量技術的引入：對乳房基本數據的準確測量是有效進行乳房形態研究和成功設計、分析乳房整形美容方案的必要前提，在該領域，傳統采用的測量技術是手工尺測法，此法在測量乳房模型時結果比較可信，但是在測量活體乳房時其準確度就會因為受到呼吸活動、接觸形變等因素的干擾而有所降低，另外還存在同時測量多項數據耗時久、對醫患之間的配合要求較高等費時費力的缺點，因此，需要尋找新的測量手段。近年來，迅猛發展的計算機圖像輔助測量技術逐漸被引入到乳房研究領域(主要是對乳房體積的測量)中，與傳統方法及昂貴的MRI測量法相比顯示出獨特優勢。查選平等利用計算機輔助光學投射條紋測試技術(computer—aided pro—jection fringe measurement，CAPFM)測量乳房基本尺寸獲得較為滿意的效果，但由于只能在暗室中操作，所需要的環境布置較為復雜，臨床應用會受到一定限制。如果能降低對攝像環境的要求，在普通光照下也能完成測量任務，那么，計算機圖像輔助測量技術在乳房研究領域的臨床應用前景將更為廣闊。

3．2 基于數碼照片的計算機輔助測量系統評價與展望：在上述背景下，我們嘗試將基于數碼照片的計算機輔助測量技術應用于乳房基本數據的測量研究中。類似技術過去多見報道應用于面部測量啪，其突出優點是取材方便、操作簡單、測量快速、準確可靠、易于管理等等，因而實用性較強，利于推廣應用。此外，拍攝數碼照片能在一瞬間完成，容易克服呼吸運動對乳房形態的干擾。但值得注意的是，在形態結構的特點上，乳房與面部明顯不同：個體之間形態差異極大；即使是同一個體的一對乳房，其對稱程度也不如某些面部器官；雖然器官組成相對單一，但乳房的空間體積、表面距離、曲線變化等等通常遠遠大于面部。因此，將該技術應用于乳房的測量研究、尤其是臨床應用中可能會面臨一些新的問題。在后續研究中，我們將對如何分析和解決這些問題作更深入的探討。

本實驗是我們自行研制的乳房快速測量系統的初步應用，實驗結果表明對同一測量項目，運用本系統軟件進行測量和手工尺測法比較，兩者結果差異無統計學意義；至少在理論上，本系統能快速簡便地在正側位兩張數碼照片上完成乳房絕大部分基本尺寸的測量，當然對每一個測量項目都需要作更大樣本的統計分析以進一步論證其精確性。同時，通過對攝片裝置、技術和參考刻度尺的改進可以進一步提高準確度。

由于受維度限制，本系統目前尚無法實現對乳房體積等少數項目的測量。因此，在本實驗的基礎上，我們后續研究將致力于把基于數碼照片的三維重建測量技術引入乳房形態研究中，升級專用軟件，豐富本系統功能。