女性乳房體積測量的研究現狀

乳房體積的測量可以較準確地估算現有的乳房體積以及需增減的體積，以指導術前設計，減少盲目性，增加科學性和準確性。乳房體積測量在臨床工作中主要用于五個方面：①正常人群的乳房體積調查；②確定隆乳術所需假體的容積；③乳房縮小術后對稱性的評估；④確定不對稱乳房隆乳術的假體體積，或者指導皮瓣設計；⑤隆乳術后復查，觀察假體有無滲漏或破損[1]。乳房由軟組織構成，較敏感，接觸、按壓后極易變形；位于前胸壁，隨呼吸而移動；其上部邊界難以確定，乳房與其下方的胸大肌均為軟組織，胸大肌隆起的程度將影響乳房體積的大小，因而實際測量乳房體積有一定的難度。從20世紀初，運用直尺等簡單工具對乳房進行粗略的估算，至今應用計算機重建乳房的三維圖像，計算其三維數據。為了便于臨床應用選擇，現就乳房體積測量的各種方法綜述如下。

1公式法

應用直尺、卷尺等傳統工具，容易操作，由這些工具完成的測量能滿足部分臨床需要，故現今仍有不少學者應用。但應用直尺等測量乳房存在如下不足：手工操作、速度慢、效率低；在測量時，因測量工具接觸乳房，刺激其收縮或按壓引起乳房變形而使測量結果不準確；測量結果不能通過圖像的方式表達和信息存儲，可重復性差，因此并未得到廣泛應用。測量者取立位或坐位，測量其身高、體重、胸圍Ⅰ(經腋下測量)、胸圍Ⅱ(經乳頭最豐滿處測量)、胸圍差(胸圍Ⅰ- 胸圍Ⅱ)、乳房半徑、乳房高度（經乳頭測量乳房超過胸骨平面的垂直距離），將數據代入前人總結的計算乳房體積經驗公式而求出乳房體積。計算公式：

乳房體積=1/3π×乳房高度2×(3×乳房半徑-乳房高度)或乳房體積=250+50×胸圍差+20×超重體重(標準體重：身高-110)

1991年，喬群等[2]對我國125名青年女性的乳房進行體積測量后得出結論，認為乳房體積與體重、胸圍、腰圍、臀圍呈正相關，與身高呈負相關。根據身高、體重與乳房體積的相關關系得出計算乳房體積的方程式：

乳房體積=2145.32-11.4069×身高(標準體重) 或 乳房體積=1874.268-9.254×身高(超重) 或 乳房體積=9.074×體重-134.18

其中身高、胸圍、乳房半徑和高度單位為cm，體積單位為ml，體重單位為kg。根據體重計算公式推算出的乳房體積偏大，而由半徑與乳房高度測到的乳房體積偏小，根據身高推算的乳房體積最接近實測值[3]。但喬群等的研究樣本量較少，其公式結果的準確程度尚待進一步驗證。

2模具法

1949年，Ingleby根據阿基米德原理研制的水體積置換模具是經典的方法，此后為實現快速、準確、方便的測量，國內外研制了各式各樣的乳房體積測量模具。如韓建群[4]研制的雙層充氣塑料薄膜模具和李斌等[5]研制的小水桶體積置換模具，均應用了水或空氣體積置換原理(Volume replaced measurement， VRM)。在此僅介紹幾種公認的具有適應范圍廣、準確性好等特點的模具，因而常被用來做為評價其他測量法是否準確的對照方法。但模具法同公式法一樣，均為接觸性測量，模具與乳房緊貼程度受到來自不同胸廓形態的干擾，從而影響測量數據的精準程度。

2.1 Grossman模具[6]：1980年，Grossman發明了一種帶有體積刻度，可調節底部口徑的幾何圓錐體來測量乳房體積。被測試者平臥位，將Grossman模具圍繞乳房體旋轉展開成為一緊貼乳房體的圓錐，乳房體積可直接在圓錐體斜面的刻度標志上讀出，體積測量誤差范圍在5～10ml以內。但Palin等[9]研究發現，該模具在乳房體積超過425ml以上時，精確度大幅度下降，臨床應用價值也隨之降低。

2.2Tezel模具[7]：Tezel在2000年報道了由一個底部帶孔的透明塑料容器、一個質軟的塑料袋和一個橡皮塞構成的乳房體積測量模具。被測試者平臥位，按乳房大小選擇合適口徑的容器，塑料袋袋口從小孔拉出，袋身置于容器內，罩于乳房上，然后向塑料袋內注水，直至觀察到注水塑料袋與乳房緊貼，同時被測試者又感受不到明顯壓力時，再將小孔用橡皮塞堵住，取下后計算塑料袋內注水量體積為X(ml)，容器體積已知為L(ml)，故乳房體積R(ml)=L-X。此法雖然直觀，但需根據乳房體積大小制備多種口徑的模具，以便達到相應的精確測量。

2.3 李鋒專利模具[8]：該模具是李鋒在2004年申請的專利模具，本裝置由測量杯和計量杯組成，兩杯之間設有進水管和導氣管；在測量杯口邊沿覆蓋有彈性薄膜，導氣管設于測量杯口邊沿壁上，在彈性薄膜內側，彈性薄膜外側設有排氣孔，導氣管開口與排氣孔緊鄰。使用時被測者采用坐姿或立姿，將整個乳房置入測量杯內，將排氣孔位置置于最高處。計量杯倒入定量體積的水，再將水通過進水管注入測量杯內，杯內空氣由導氣管排出，受水壓作用彈性薄膜貼附于乳房上，乳房與彈性薄膜間的氣體由排氣孔排出。當測量杯內氣體完全排出后，計算注入測量杯內的水的體積（即：V原有-V現存）。本裝置結構簡單、使用方便，測量準確，特別是采用一次性材料制作，更加科學衛生。

3超聲測量術

Malini等[10]在1985年首次提出運用超聲測量乳房，并對月經周期乳房體積改變進行了研究。該技術是應用超聲掃描探頭，對乳房進行橫切或縱切掃描，間隙距離為1cm。要求平面范圍包括探頭所能識別的所有乳房組織，深度范圍包括真皮層以下，乳房后間隙、胸大肌表面筋膜以上。計算機運算出每個掃描層面積，然后各層疊加估算出乳房體積。盡管B超設備已很普及，但該技術數據運算較繁瑣，乳房為不規則的軟組織，超聲探頭同乳房的接觸使其擠壓變形而影響測量結果，且超聲檢查受測量者主觀影響較大，目前這種測量方法已退出歷史舞臺。

4乳房X線拍片體積測量法

適用于乳房已有病理性改變，需做常規乳房X線攝像的受術者，由Kalbhen等[11]在1999年首次提出這種方法，并將該方法應用于臨床。將被測試者乳房在顱面位上壓縮至一定厚度，X線攝像獲得壓縮后的乳房成像，然后在圖像上獲取從乳房內側邊緣至外側邊緣的乳房寬度W，從胸大肌表面至乳房表面的乳房高度H和已知壓縮厚度C。將數據運用半橢圓柱體積運算公式即可得到結果：V=(π/4)H×W×C=0.785H×W×C(cm)。在測量過程中，同超聲測量一樣，需要對乳房壓縮而影響其結果。同時由于乳腺鉬靶測量為侵入性測量，有射線損害，一般僅用于有病變的乳房測量，因而使其使用范圍受到了局限，致使此法并不利于反復多次測量。

5 MRI技術

該技術是目前運用較成熟先進的臨床診斷工具，對三維實體的計算機數字化取樣已經具備了完善的方法。Foster等[12]在1983年就運用MRI研究了乳房的形態，精確度很高。1990年，Fowler等[13]也應用了該技術研究了月經周期對乳房體積的影響。測試者取俯臥位，乳房自然下垂，MRI從胸大肌平面向乳頭做切割層面掃描，每個平面厚度在0.5～1.0mm范圍選擇。按各層面疊加重建三維立體圖像，計算各層面及其厚度的體積，然后將各層體積疊加得出乳房體積。MRI三維實體圖像重建技術為非接觸性技術，可圖像顯示乳房內部結構有無病變，對軟組織分辨率高，可將乳房與其周圍軟組織區分開，精確度高，MRI與X線片不同，沒有射線的危害，重復性好，是一種可靠的乳房體積測量方法，被業內一致認為是乳房形態測量的“金標準”[14]。但需特殊設備，費用昂貴，操作環境復雜，一般測試者難以接受。

6生物立體照相測量術(Biostereophotogrammetry)

又稱計算機輔助光學測量技術(Computer-aided optical measurement， CAOM)。由于人類是由不規則幾何體和輪廓線構成，因而三維立體描述精確度遠遠大于傳統的二維參數測量。CAOM是仿照人類利用雙目線索感知距離的特點，采用分析幾何的方法實現對三維信息的感知。1960年，Hallert[15]描述了如何通過照相測得測量點的二維數據精確地推算測量點的三維數據。1967年，Burke等[16]將立體照相測量術應用在面部輪廓研究中，但是由于理論和設備均受限制，精確度有限。直到1970年才由Herron[17]為立體測量建立了更為完善的理論基礎。1986年，Loughry等[18]運用立體照相測量術對女性的乳房形態進行研究及體積測量。Sheffer等[19]則對該技術的可靠性和精確度進行了專門研究，肯定了該法在乳房研究中的先進性。

該技術運用光學成像原理，用兩個攝像機模擬人的雙眼，將其固定在同一基線上，擁有相互拍攝的交匯點，使被測乳房表面的情況在同一時間，在兩個攝像機上分別形成圖像，將被測乳房放置在有基準坐標的標尺框內，對被測乳房表面采樣點、兩個攝像機的距離、交會角、攝像機與物體的距離、鏡頭等進行設置，以滿足被測乳房表面的所有參數均被攝取，同時要具備相當高的攝像精度。沿水平面方向給乳房標記采樣點，采樣點按行平行排列，經過預試驗測定，按照我們所需的精確度設定水平點距為1.0cm，行間距為1.0cm，覆蓋整個乳房的解剖范圍，前至胸骨旁線，后至腋前線，上為第2肋間隙，下為劍突平面(第6肋間隙)的點陣。測量時平行點陣由激光投射儀發射激光束通過光柵格而產生，根據需要覆蓋整個乳房[28]。

獲得兩幅圖像后，將采集的被測乳房表面采點的情況輸入計算機，通過圖像處理方法得到兩幅圖像投影點相一致的對應點，再運用幾何原理及數學運算，得出模擬物體采點三維坐標，應用曲線擬合原理分別擬合出胸廓及乳房表面水平曲線和垂直曲線，曲線間距均為0.5mm，構建乳房網狀模型[29]。最后可以運用計算機立體視覺原理[20]計算出物體表面需要得到的各種信息。如運用計算機微積分技術抽出網狀模型中的微小單元，計算體積后各單元體積疊加得到乳房體積。

該技術與其他方法相比較，有以下特點：①該技術是一種非接觸性測量法，測量過程中不會引起敏感部位和軟組織的變形；②精確度高[21]和可重復性好[22]；③本法測量是一瞬間的拍攝過程[23]，大大縮短測量時間，由于時間很短，保證了身體各部分的位置處于相對無移動狀態，可以消除乳房因胸壁隨呼吸起伏產生的測量誤差；④價格經濟合理；⑤本技術為非侵入性檢查，患者不受射線影響；⑥便于手術設計和數據庫建立。

運用現代計算機的高新技術，圖形數據不但能夠產生預期的數據參數，還能合成一個完整的空間三維模擬圖形[24]，從多角度顯示乳房三維外形，便于術前設計和預測術后形態。統一的數據采集分析系統能夠保證同一測度者在不同時期乳房形態變化測量的可比性。

7計算機輔助光學投射條紋測量技術(Computer-aided projection fringe measurement， CAPFM)

是CAOM新出現的分支，以往的CAOM需要放置一實在的參考平面，CAPFM測量時則采用理論上的虛擬參考平面而無需實在的參考平面，這明顯提高了CAOM的實用性并拓展了其應用領域[25]。

測量前調試：調節被測量者高度，使被測量者乳頭距離地面1.2m。以經過被測量者中軸線的冠狀切面為虛參考平面。在被測量者正前方1.7m處放置攝像頭和投影儀。攝像頭水平放置，與被測量者乳頭同高。投影儀在攝像頭的正下方，并傾斜向上，其鏡頭距離攝像頭鏡頭約80cm。調節投影儀傾斜角度使攝像頭中心線與投影儀鏡頭中心線相交于虛參考平面O點。對攝像頭和投影儀進行調焦，使兩者的焦點均位于虛參考平面。

調試完成后即可進行測量。測量室為暗室，鼠標點擊測量菜單，系統自動產生按正弦移動的光條紋、投射到被測量者前胸，被測量者前胸形貌對光條紋產生空間調制而使其相位改變，即被測量者前胸表面的光條紋含有其形貌尺寸信息。采集光條紋，計算機經初步圖像處理，以數字圖像格式存儲，完成光條紋圖像采集。應用Visual C++語言程序對光條紋圖解相、抗噪、相展開、圖像合并和處理，結合系統標定而實現在顯示器屏幕上顯現被測量者前胸三維圖像，同時計算出被測量者前胸表面任意一點的三維坐標(x，y，z)。被測量者前胸表面任意點A的坐標為(x1，y1，z1)，B(x2，y2，z2)，則A、B兩點間的直線距離L=[(x2-x1)2+(y2-y1)2 +(z2-z1)2]1/2。通過人機交互，由測量者在屏幕圖像上識別并指定一側乳房下皺襞最低點A、經乳頭水平線分別與內、外側隆起邊緣相交于B和C，確定平面ABC；然后根據乳房解剖位置并沿著乳房隆起邊緣標記14個點形成封閉曲線，系統根據以上公式可計算出任意兩點間的直線距離，從而計算出乳房體積[26]。

CAPFM用于測量乳房體積，除具有CAOM特點外，還有其獨特之處：①裝置簡單，購置方便；②操作簡單，操作者只需點擊菜單、指定乳房邊界即可完成測量過程；③體積測量靈敏度可達1ml，完全滿足臨床需要；④測量結果與VRM法相比較，經配對t檢驗無差異，說明在測量準確度方面，兩者無顯著性差別[27]；⑤三維數字圖像顯示和存儲測量結果，生動、形象，以及便于后續應用和研究。盡管CAPFM法有其獨特的優越性，但與MRI相比，其不能顯示乳房內部結構和自動識別乳房邊界，由人工指定乳房邊界，不如MRI精準。乳房的三維結構和體積的測量一直是乳房研究的重點之一。快速、精確、簡便地進行測量，無論是對乳房的生理變化或病理變化的研究，還是對乳房手術的術前設計和術后評價，都具有重要價值。

8 小結

理想的乳房體積測量方法應該具有以下特性：①非接觸性測量，排除接觸或按壓引起變形的影響；②測量要在數秒鐘內完成，盡量減少患者屏氣時間，減輕呼吸運動對測量的影響；③能自動識別和準確定位乳房邊界；④能將乳房與周圍的其他軟組織區分開；⑤至少要有毫升級的測量靈敏度，才能滿足乳房整形美容臨床要求；⑥除數據顯示測量結果外，還可以數字圖像方式再現和存儲被測物形貌信息，并可進行三維測量；⑦檢查費用要合適，操作要簡單，以便于推廣。

總之，本文綜述的各種乳房體積測量的方法，各有其優缺點，適用于不同的對象和應用場合，但都不是最理想的測量乳房體積的方法。縱觀乳房體積測量的發展史，我們不難看出，計算機在乳房體積測量上的應用，逐漸得到認可和發展，應運而生的配套軟件，也更加適合臨床工作的需要。隨著科技的不斷發展，將會有更為新穎的、廣闊的技術應用于整形外科領域，特別是乳房外科的研究中。

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[收稿日期]2011-07-12 [修回日期]2011-09-01

編輯/李陽利