乳房快速測量系統(tǒng)的研制

[摘要]目的：研制及驗(yàn)證一套快速簡便、準(zhǔn)確實(shí)用的乳房基本數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，并為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。方法：使用數(shù)碼相機(jī)按照技術(shù)要求采集乳房模型正側(cè)位片，以Microsoft Visual C⁺⁺6.0語言開發(fā)該系統(tǒng)專用軟件，測量乳頭間距、乳房基底寬度等項(xiàng)目，并與常規(guī)的尺測法相比較。結(jié)果：該系統(tǒng)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(jié)果與常規(guī)的尺測法相比較，兩者的準(zhǔn)確度無明顯差別。結(jié)論：該系統(tǒng)在進(jìn)行乳房形態(tài)的研究、輔助乳房整形的診斷和治療上是準(zhǔn)確實(shí)用的。

[關(guān)鍵詞]乳房；測量；軟件

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

數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，對研究乳房形態(tài)和輔助診斷及治療提出了更高的要求，也為其準(zhǔn)確獲取乳房的基本測量數(shù)據(jù)提供了更多手段。過去廣泛采用直尺、角尺等傳統(tǒng)工具對乳房進(jìn)行測量，雖然操作直觀簡單，但存在著費(fèi)時(shí)費(fèi)力、重復(fù)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(shù)碼照片和專用軟件的乳房測量系統(tǒng)，與目前該研究領(lǐng)域其他新成果相比，它具有快速簡便、準(zhǔn)確實(shí)用、成本低廉等突出特點(diǎn)，完全有望代替常規(guī)方法普遍推廣應(yīng)用。

1 材料和方法

1．1 材料：①軟件開發(fā)環(huán)境：CPU Pentium IV933MHZ，內(nèi)存512MB，CTXl9“彩色顯示卡，Windows2000 Professional平臺，Microsoft Visum CC⁺⁺6.0；②軟件運(yùn)行環(huán)境：PⅢ級以上配置的Pc機(jī)，內(nèi)存64MB以上，10G以上硬盤，CTXl9”彩顯，鼠標(biāo)，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(shù)碼相機(jī)，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(xiàng)目：以不同型號成年女性塑料模特乳房(上海標(biāo)本模型廠生產(chǎn))為測量對象，共12例，每例隨機(jī)選取一側(cè)乳房進(jìn)行測量。以下列4個測量項(xiàng)目為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①乳頭間距(兩側(cè)乳頭中心點(diǎn)之間的距離)；②乳房基底寬度(乳頭中心點(diǎn)水平乳房內(nèi)側(cè)隆起處至同一乳房外側(cè)隆起處的直線距離)；③乳房高度Ⅰ(從乳頭中心點(diǎn)到胸骨平面的垂直距離)；④乳房高度Ⅱ(從乳頭中心點(diǎn)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(biāo)記與測量項(xiàng)目有關(guān)的測量點(diǎn)；將刻度尺與拍攝平面平行粘貼并盡量靠近測量目標(biāo)(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(shù)碼相機(jī)距離約0.9m外水平放置，調(diào)整鏡頭與乳頭在同一高度，根據(jù)測量項(xiàng)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(cè)面拍攝則垂直于正中矢狀面)；⑧以主要測量目標(biāo)為中心并調(diào)焦?jié)M意后，使用數(shù)碼相機(jī)對乳房模型攝片；④將數(shù)碼照片輸入電腦，用本系統(tǒng)專用軟件打開，對每張照片均根據(jù)相應(yīng)刻度尺確定其橫縱比例以排除因相機(jī)分辨率、拍攝焦距和物距的不同造成的差異，最后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相關(guān)測量點(diǎn)，軟件可即時(shí)轉(zhuǎn)換生成實(shí)際測量值(以在側(cè)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(biāo)記的測量點(diǎn)手工完成測量；②在本實(shí)驗(yàn)中，手工測量和軟件測量都由同一個人在反復(fù)練習(xí)熟練后操作完成，每個模型的每個測量項(xiàng)目反復(fù)測量3次，隔24h測1次，取3次測量的平均值作為該項(xiàng)目最后測量值。

1．2．4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：應(yīng)用SPSS11.5軟件，對同一模特、同一測量項(xiàng)目的軟件測量與手工測量之值進(jìn)行配對t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2．1 乳房在胸廓上的分布是不規(guī)則的、近似于拋物線的曲面，使得不少項(xiàng)目(如乳房基底寬度、乳房高度等)應(yīng)用手工尺測法很不便捷，操作的隨意性也比較大，可重復(fù)性差，極易影響測量值的準(zhǔn)確度；而如果采用本系統(tǒng)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(cè)位照片中，乳頭中心點(diǎn)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(diǎn)到腋前線的垂直距離即可達(dá)到測量目的。同理，還可以在正位或者側(cè)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(nèi)間距等等；而胸乳線和乳房半徑(內(nèi)、外、下)雖然難以直接測出，但是可以通過測量兩個相關(guān)測量點(diǎn)在同一投照平面上的直線距離和相應(yīng)乳房高度，根據(jù)勾股定理由計(jì)算機(jī)快速求出所需要的測量值。因此，本系統(tǒng)能快速簡便地在正側(cè)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(tǒng)操作熟練后，從粘貼刻度尺到拍攝正側(cè)位照片再到最后軟件給出實(shí)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(xiàng)目只需耗費(fèi)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊2個時(shí)間，非常的方便快捷，對于要求同時(shí)測量多項(xiàng)乳房基本數(shù)據(jù)的大樣本研究和需要參考多項(xiàng)數(shù)據(jù)以輔助診斷和治療的臨床工作尤其實(shí)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(xiàng)目分別用軟件與手工測量結(jié)果見表1～4，同時(shí)進(jìn)行配對t檢驗(yàn)：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(jié)果的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論

3．1 乳房研究領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)圖像輔助測量技術(shù)的引入：對乳房基本數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測量是有效進(jìn)行乳房形態(tài)研究和成功設(shè)計(jì)、分析乳房整形美容方案的必要前提，在該領(lǐng)域，傳統(tǒng)采用的測量技術(shù)是手工尺測法，此法在測量乳房模型時(shí)結(jié)果比較可信，但是在測量活體乳房時(shí)其準(zhǔn)確度就會因?yàn)槭艿胶粑顒?、接觸形變等因素的干擾而有所降低，另外還存在同時(shí)測量多項(xiàng)數(shù)據(jù)耗時(shí)久、對醫(yī)患之間的配合要求較高等費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，因此，需要尋找新的測量手段。近年來，迅猛發(fā)展的計(jì)算機(jī)圖像輔助測量技術(shù)逐漸被引入到乳房研究領(lǐng)域(主要是對乳房體積的測量)中，與傳統(tǒng)方法及昂貴的MRI測量法相比顯示出獨(dú)特優(yōu)勢。查選平等利用計(jì)算機(jī)輔助光學(xué)投射條紋測試技術(shù)(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(huán)境布置較為復(fù)雜，臨床應(yīng)用會受到一定限制。如果能降低對攝像環(huán)境的要求，在普通光照下也能完成測量任務(wù)，那么，計(jì)算機(jī)圖像輔助測量技術(shù)在乳房研究領(lǐng)域的臨床應(yīng)用前景將更為廣闊。

3．2 基于數(shù)碼照片的計(jì)算機(jī)輔助測量系統(tǒng)評價(jià)與展望：在上述背景下，我們嘗試將基于數(shù)碼照片的計(jì)算機(jī)輔助測量技術(shù)應(yīng)用于乳房基本數(shù)據(jù)的測量研究中。類似技術(shù)過去多見報(bào)道應(yīng)用于面部測量啪，其突出優(yōu)點(diǎn)是取材方便、操作簡單、測量快速、準(zhǔn)確可靠、易于管理等等，因而實(shí)用性較強(qiáng)，利于推廣應(yīng)用。此外，拍攝數(shù)碼照片能在一瞬間完成，容易克服呼吸運(yùn)動對乳房形態(tài)的干擾。但值得注意的是，在形態(tài)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)上，乳房與面部明顯不同：個體之間形態(tài)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于面部。因此，將該技術(shù)應(yīng)用于乳房的測量研究、尤其是臨床應(yīng)用中可能會面臨一些新的問題。在后續(xù)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(shí)驗(yàn)是我們自行研制的乳房快速測量系統(tǒng)的初步應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對同一測量項(xiàng)目，運(yùn)用本系統(tǒng)軟件進(jìn)行測量和手工尺測法比較，兩者結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；至少在理論上，本系統(tǒng)能快速簡便地在正側(cè)位兩張數(shù)碼照片上完成乳房絕大部分基本尺寸的測量，當(dāng)然對每一個測量項(xiàng)目都需要作更大樣本的統(tǒng)計(jì)分析以進(jìn)一步論證其精確性。同時(shí)，通過對攝片裝置、技術(shù)和參考刻度尺的改進(jìn)可以進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度。

由于受維度限制，本系統(tǒng)目前尚無法實(shí)現(xiàn)對乳房體積等少數(shù)項(xiàng)目的測量。因此，在本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們后續(xù)研究將致力于把基于數(shù)碼照片的三維重建測量技術(shù)引入乳房形態(tài)研究中，升級專用軟件，豐富本系統(tǒng)功能。