CT數(shù)據(jù)三維重建測量乳房體積在乳房整形中的應(yīng)用

王凌宇 欒 杰 李彥生 穆蘭花 穆大力 王克明

CT數(shù)據(jù)三維重建測量乳房體積在乳房整形中的應(yīng)用

王凌宇 欒 杰 李彥生 穆蘭花 穆大力 王克明

目的探討應(yīng)用三維重建技術(shù)測量乳房體積和乳房假體體積，及其在乳房整形中的應(yīng)用前景。方法由CT影像掃描系統(tǒng)獲得患者胸部的基本CT數(shù)據(jù)（層厚3mm），將CT的二維數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，應(yīng)用MINICS軟件及MagicRP軟件對59例胸廓或乳房不對稱患者進(jìn)行乳房體積差測量及乳房假體體積測量，根據(jù)測量結(jié)果為患者選擇體積適當(dāng)?shù)募袤w。術(shù)后測量患者雙側(cè)乳房各種徑線，并評價其術(shù)后效果。結(jié)果59例患者術(shù)后雙側(cè)乳房基本對稱，乳房形態(tài)理想，取得了滿意的效果。結(jié)論本方法測量乳房體積準(zhǔn)確可靠，在測量乳房和乳房假體體積方面具有實(shí)際的應(yīng)用價值。

三維重建乳房體積測量

就乳房不對稱患者而言，獲得良好的對稱性是乳房整形與再造手術(shù)的基本目標(biāo)。術(shù)前精確測量乳房體積及兩側(cè)乳房體積差是十分重要的。然而由于乳房外形的不規(guī)則和隨體位變化的特性增加了測量難度。現(xiàn)有測量方法的準(zhǔn)確性均較差，而對于一些合并有胸廓畸形的患者尚沒有準(zhǔn)確實(shí)用的測量方法。2003年以來，我們采用CT掃描數(shù)據(jù)三維重建技術(shù)，對雙側(cè)乳房不對稱合并胸廓畸形、雙側(cè)乳房不對稱合并胸壁肌肉缺損、單純雙側(cè)乳房不對稱及由于隆乳術(shù)后并發(fā)癥需行乳房假體置換術(shù)的共59例患者進(jìn)行乳房體積差測量及乳房假體體積測量，并根據(jù)測量結(jié)果為患者選擇體積適當(dāng)?shù)娜榉考袤w，指導(dǎo)手術(shù)方法的選擇，均取得了滿意的效果。

1 臨床資料與方法

1.1 臨床資料

2003年以來，共選取59例女性患者作為測量對象，年齡19～40歲。其中，單純雙側(cè)乳房不對稱44例（包括單側(cè)乳腺切除后行二期乳房再造3例，單側(cè)乳腺切除后行即刻乳房再造1例，乳房假體包膜攣縮12例，乳房假體破裂或滲漏12例）；雙側(cè)乳房不對稱合并胸廓畸形6例；雙側(cè)乳房不對稱合并胸大肌缺損9例（包括乳癌經(jīng)典根治術(shù)后5例，Poland綜合征4例）。

1.2 三維重建乳房體積

通過Siemens 16排螺旋CT獲得患者胸部的基本CT數(shù)據(jù)，層距3mm。應(yīng)用Mimics7.10軟件選取所需的組織范圍，根據(jù)需要應(yīng)用MagicRP軟件建立乳腺、假體、乳房（胸大肌以外包含乳腺在內(nèi)的軟組織）和/或胸廓的三維實(shí)體模型，根據(jù)患者的具體情況建立了以下不同的測量方法：①單側(cè)乳腺體積的測量，建立乳腺實(shí)體模型，直接獲得腺體的體積、徑線等各項(xiàng)指標(biāo)；②乳房假體體積的測量，建立假體實(shí)體模型，可直接求得假體的體積、直徑、凸度等各項(xiàng)參數(shù)。但對于鹽水假體，由于過充或滲漏的原因，所得到的體積可能與標(biāo)稱值不一致；③兩側(cè)乳房體積差的測量，建立乳房實(shí)體三維模型，在較大一側(cè)的乳房上從正面選取并分割乳房邊界范圍，以正中矢狀面為基準(zhǔn)鏡像翻轉(zhuǎn)至對側(cè)并與對側(cè)重疊，以相同邊界分割對側(cè)對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的乳房實(shí)體，運(yùn)用求差運(yùn)算去除出兩側(cè)乳房實(shí)體的重疊部分，即獲得雙側(cè)乳房的體積差。④兩側(cè)胸廓體積差的測量，分別建立乳房實(shí)體三維模型和包含前胸壁皮膚表面輪廓以內(nèi)的胸部實(shí)體模型，對兩者進(jìn)行求差運(yùn)算，獲得深筋膜深面（不含乳腺及軟組織）的胸廓實(shí)體模型，以正中矢狀面進(jìn)行分割，分別求得兩側(cè)胸廓體積及其差值。

1.3 測量方法、乳房假體及手術(shù)方式的選擇

對于單純雙側(cè)乳房不對稱患者，采用雙側(cè)乳房體積差測量法獲得雙側(cè)乳房體積差，結(jié)合患者要求和乳房體積差，選擇不同體積的乳房假體。

對雙側(cè)乳房不對稱合并胸廓畸形、單側(cè)乳房缺失合并胸大肌缺損，及Poland綜合征患者，需結(jié)合乳房體積差測量法和胸廓體積差測量法，分別計(jì)算乳房體積差和胸廓體積差。合并輕度胸廓畸形的雙側(cè)乳房不對稱可直接采用置入不同體積的假體加以解決；對伴有嚴(yán)重胸廓不對稱的患者，還需采用自體組織進(jìn)行填充。在乳房分布范圍內(nèi)，所選擇乳房假體的體積與轉(zhuǎn)移組織的體積之和應(yīng)等于或接近雙側(cè)乳房體積差與胸廓體積差的總和。

對已置入乳房假體并需要更換假體的患者，術(shù)前先進(jìn)行兩側(cè)乳房假體的測量，然后根據(jù)患者對現(xiàn)有乳房大小的滿意程度來增大或減少新的乳房假體的體積。如果患者置入假體前即存在乳房不對稱或目前仍存在乳房不對稱，尚需測量兩側(cè)乳房體積差（包含假體在內(nèi)），再減除兩側(cè)假體的體積差，即為兩側(cè)乳房組織的實(shí)際體積差。

對即刻乳房再造患者采用乳腺體積測量法測量健側(cè)乳腺組織的體積，并以此為依據(jù)選擇體積、直徑和凸度適宜的假體。

根據(jù)患者具體情況，分別采用了不同的手術(shù)方式：對17例先天性單純雙側(cè)乳房不對稱患者及2例單側(cè)乳腺切除術(shù)后患者，行不同體積乳房假體置入術(shù)；對1例單側(cè)多發(fā)乳腺纖維腺瘤患者，行單側(cè)乳腺切除術(shù)+即刻入房假體植入乳房再造術(shù)；對6例雙側(cè)乳房不對稱合并胸廓畸形患者，3例行乳房假體置入術(shù)，3例行乳房假體置入+背闊肌肌皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)；對5例乳癌根治術(shù)后單側(cè)乳房缺失并胸大肌缺損患者及4例Poland綜合癥患者，行背闊肌肌皮瓣轉(zhuǎn)移+乳房假體植入單側(cè)乳房再造術(shù)；對12例乳房假體包膜攣縮患者及12例乳房假體破裂或滲漏患者，行乳房假體置換術(shù)。

分別于術(shù)前及術(shù)后2個月攝正位和側(cè)位照片對兩側(cè)乳房縱徑、橫徑及凸度等徑線進(jìn)行測量，比較術(shù)前與術(shù)后乳房對稱性的變化。

2 結(jié)果

在35例乳房（含胸廓）不對稱患者中，雙側(cè)乳房體積最少相差25.61mL，最大相差105.22 mL。24例乳房假體并發(fā)癥的患者共取出44只乳房假體，其中完整的乳房假體28只。對于這28只假體，術(shù)前應(yīng)用三維重建方法測定的體積，與取出的假體標(biāo)注體積基本一致，最大相差僅3mL。

所有患者術(shù)后雙側(cè)乳房基本對稱，乳房形態(tài)良好，患者感覺較術(shù)前有顯著性改善。其中31例受術(shù)者都經(jīng)過了2個月至2年的隨訪，測量患者雙側(cè)乳房各種徑線，結(jié)果顯示雙側(cè)乳房基本對稱，乳房形態(tài)理想，效果滿意。

3 典型病例

典型病例一，女性，19歲，6年來多次因乳房纖維腺瘤行左側(cè)乳房腫物切除術(shù)。查體：雙側(cè)乳房不對稱，左側(cè)乳房可觸及多處結(jié)節(jié)。入院診斷：多發(fā)性纖維腺瘤。患者要求將左側(cè)乳腺完全切除。應(yīng)用CT數(shù)據(jù)對其左側(cè)乳腺進(jìn)行三維重建，并測量左側(cè)乳腺體積為120 mL，然后對其胸廓進(jìn)行重建，右側(cè)乳房比左側(cè)乳房大50mL，根據(jù)患者要求希望右側(cè)乳房在原有基礎(chǔ)上再增大120mL，則左側(cè)為其選擇的假體大小為腺體體積加上雙側(cè)乳房體積差再加上120 mL，即290 mL。術(shù)中先將290 m L乳房假體放置于左側(cè)胸大肌下方，再采取原乳房下皺襞切口將左側(cè)乳腺單純切除，保留原有皮下脂肪及胸大小肌，術(shù)后雙側(cè)乳房對稱，形態(tài)理想，效果滿意（圖1）。

圖1 典型病例一Fig.1 Typ ical case 1

典型病例二，女性，28歲。術(shù)前診斷：Poland綜合征。術(shù)前測量雙側(cè)乳房體積差為288.46mL，測量出背闊肌體積為130mL，考慮到術(shù)后萎縮問題，為患者挑選170mL乳房假體。術(shù)后形態(tài)理想，效果滿意（圖2）。

圖2 典型病例二Fig.2 Typ ical case 2

典型病例三，女性，36歲，術(shù)前診斷：硅膠鹽水乳房假體植入術(shù)后。術(shù)前測量雙側(cè)乳房假體體積分別為：左側(cè)假體211.69 m L，右側(cè)假體223.66 mL。根據(jù)患者要求為患者行雙側(cè)乳房假體置換術(shù)，雙側(cè)均放入230mL水滴型乳房假體，術(shù)后形態(tài)理想（圖3）。

圖3 典型病例三Fig.3 Typical case 3

4 討論

乳房體積及兩側(cè)乳房體積差的術(shù)前評估，是乳房整形與再造手術(shù)的重要內(nèi)容，對于獲得理想的乳房對稱性和完美的手術(shù)效果十分重要。現(xiàn)有的乳房測量方法[1-5]操作復(fù)雜、誤差較大，臨床上難以常規(guī)應(yīng)用。目前，三維重建技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域[6-12]，由單一的診斷工具演變?yōu)橐环N十分精確的測量工具。我們建立了以三維重建技術(shù)測量乳房體積的方法[13]，臨床應(yīng)用取得了良好效果，為乳房體積測量提供了一種全新的，并且更為精確的方法。

對于乳房體積的測量，確定乳房的邊界和底面是前提條件，現(xiàn)有的測量方法對不同大小的乳房均采用了固定的邊界范圍，且由于不能顯示乳房的底面而將乳房的弧形底面簡單地視為一個平面，并忽略了皮膚表面與胸壁深筋膜之間的腺體及軟組織厚度，導(dǎo)致誤差極大。采用CT數(shù)據(jù)三維重建的方法，不僅可以準(zhǔn)確地確定乳房的邊界范圍，而且可以真實(shí)地顯示和確定乳房基底面的形狀，使得測量結(jié)果更為精確和符合實(shí)際。

在實(shí)際臨床應(yīng)用中，對于大部分乳房整形手術(shù)而言，測量單只乳房的體積意義不大，重要的是了解兩側(cè)乳房體積的差異。因此，兩側(cè)乳房體積差的測量更有實(shí)際的臨床意義。對于那些合并胸廓畸形、胸壁肌肉缺損的雙側(cè)乳房不對稱患者，臨床上一直沒有很適合的乳房體積差的測量方法。此類患者視覺上的體積差在很大程度上是由于胸廓的不對稱造成的。因此，對于此類患者不僅要了解乳房的體積差，還必須了解胸廓的體積差，并正確分析胸廓不對稱對乳房視覺上不對稱產(chǎn)生的影響。如果忽視胸廓的不對稱，即使矯正了乳房自身的體積差異，視覺效果上仍會存在不對稱。CT數(shù)據(jù)三維重建的方法解決了傳統(tǒng)方法無法測量胸廓不對稱的問題，可以準(zhǔn)確區(qū)分胸廓體積差和乳房自身的體積差，從而為臨床設(shè)計(jì)手術(shù)方案、選擇假體提供了準(zhǔn)確的分析和參考數(shù)據(jù)，為達(dá)到良好的手術(shù)效果奠定了基礎(chǔ)。

對于乳房假體植入術(shù)后需要更換假體的患者，明確已植入乳房假體的體積是十分必要的，尤其針對原本即存在雙側(cè)乳房不對稱的患者更為重要。但是由于各種原因常無法獲得原有假體的準(zhǔn)確資料和信息，這就為二次手術(shù)選擇乳房假體帶來了困難。CT數(shù)據(jù)三維重建的方法有效解決了這個問題，不僅可以在術(shù)前為患者精確測量出已植入乳房假體的體積，還可以同時對乳房假體在體內(nèi)的狀況作出診斷。

應(yīng)用三維重建的方法不僅可以準(zhǔn)確測量乳房的體積差，幫助挑選乳房假體的大小，還可以通過CT數(shù)據(jù)直接測量乳房底面直徑及凸度，指導(dǎo)臨床醫(yī)生合理選擇乳房假體的形狀及型號。臨床結(jié)果證明，根據(jù)本方法選擇乳房假體，術(shù)后的確有效地改善了雙側(cè)乳房不對稱的問題。

CT數(shù)據(jù)三維重建乳房體積測量技術(shù)是一種非接觸性測量方法，因此具有非接觸性測量方法的優(yōu)勢，如可重復(fù)性、準(zhǔn)確性、操作便捷性等。作為一種表面加內(nèi)部成像技術(shù)，可顯示身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在測量乳房體積的同時作為一種輔助診斷工具，尤其對于乳房假體并發(fā)癥的診斷及假體體積測量、伴有胸廓不對稱及胸大小肌缺損的患者及單純?nèi)橄偾谐屑纯淘僭斓然颊撸蛇M(jìn)行乳房體積的精確測量，成為臨床上實(shí)用且有效的輔助手段。

但是，CT數(shù)據(jù)三維重建測量乳房體積的方法，目前仍有一些不足之處，如成本較高、患者需接受一定量的輻射；另外，較為復(fù)雜的相關(guān)計(jì)算機(jī)知識和操作技術(shù)等也限制了該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步推廣。采用低費(fèi)用和無輻射的數(shù)據(jù)采集方式，并簡化和開發(fā)專用程序，將是這項(xiàng)技術(shù)今后發(fā)展的方向。

[1]Tezel E,Numanoglu A.Practical do-it-yourself device foraccurate volumemeasurement of the breast[J].Plast Reconstr Surg,2000, 105(3):1019-1023.

[2]Kalbhen CL,McGill JJ,Fendley PM,et al.Mammographic determination of breast volume:comparing differentmethods[J].AJR Am Roentgenol,1999,173(6):1643-1649.

[3]MaliniS,Smith EO,Goldzieher JW.Measurementofbreast volume by ultrasound during normalmenstrual cycle and with oral contraceptive use[J].ObstetGynecol,1985,66(4):538-541.

[4]Galdino GM,Nahabedian M,Chiaramonte M,et al.Clinical applications of three-dimensional photography in breast surgery [J].Plast Reconstr Surg,2002,100(1):58-70.

[5]Tebbetts JB.A system for breast implant selection based on patient tissue characteristics and implant-soft tissue dynamics[J].Plast Reconstr Surg,2002,109(4):1396-1409.

[6]Hemmy DC,David DJ,Herman GT,et al.Three-dimensional reconstruction of craniofacialdeformityusing computed tomography [J].Neurosurgery,1983,13(5):534-541.

[7]Marentette LJ,Maisel RH.Three-dimensional CT reconstruction in midfacial surgery[J].Otolaryngol Head Neck Surg,1988,98(1): 48-52.

[8]Kolk A,Pautke C,Wiener E,etal.Isotropic proton-density-weighted high-resolution MRI for volumemeasurementof reconstructed orbital fractures-a comparisonwithmultislice CT[J].Magn Reson Imaging, 2008,26(8):1167-1174.

[9]Dong Q,Xu W,Jiang B,et al.Clinicalapplications of computerized tomography 3-D reconstruction imaging for diagnosis and surgery in children with large liver tumors or tumors at the hepatic hilum [J].Pediatr Surg Int,2007,23(11):1045-1050.

[10]方先來,孟志華,徐新,等.雙層螺旋CT血管造影及多模式重建診斷冠狀動脈病變[J].實(shí)用放射學(xué)雜志,2004,20(11):986-989.

[11]張綱,王建華.三維CT影像學(xué)在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].北京口腔醫(yī)學(xué),2001,9(3):154-156.

[12]欒杰,李彥生,劉晨.鼻整形假體的數(shù)字化三維模擬與輔助設(shè)計(jì)[J].中國實(shí)用美容整形外科雜志,2004,15(1):29-31.

[13]王凌宇,欒杰,李彥生,等.CT數(shù)據(jù)三維重建乳房體積測量方法的建立及人為影響因素分析[J].中國實(shí)用美容整形外科雜志, 2010,16(2):77-80.

Clinical Application of Three-Dimensional Reconstruction Technique for Breast Volume Measurement in M ammap lasty

WANG Lingyu1,LUAN Jie2,LI Yansheng3,MU Lanhua2,MU Dali2,WANG Kem ing2.
1 Beijing Jishuitan Hospital,Fourth Medical College of Peking University,Beijing 100035,China;2 Plastic Surgery Hospital,CAMS,Beijing 100144,China;3 College of Mechanical Engineering and Applied Electronics,Technology Beijing University of Technology, Beijing 100124,China.Corresponding author:LUAN Jie(E-mail：doctorluan@tom.com).

Objective To exp lore the feasibility of using 3-D reconstruction technique for the volume measurement of breast and the breast implant in mammaplasty.M ethods The CT data was used to reconstruct a digital prototype of the breast implant and the chest.The volumes of breast implants and the volumetric difference of bilateral breast were then measured by the software.Measurementswere performed on 59 women.Suitable implantswere also selected for the patients according to the results of measurements.The linear parameters of the bilateral breast were measured for evaluating the results.Results Fifty-nine Patients were all satisfied,as the shapes of postoperative breasts were ideality and almost symmetry.Conclusion 3-D reconstruction technique is simple,accurate and repeatable.It offers a new way to solve the difficult problems in themeasurementof breastand breast implant.

3-D reconstruction;Breast;Volumemeasurement

R655.8

A

1673－0364（2012）03－0150－04

2012年4月23日；

2012年5月19日）

10.3969/j.issn.1673-0364.2012.03.007

100035北京市北京積水潭醫(yī)院，北京大學(xué)第四臨床醫(yī)院（王凌宇）；100144北京市中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院整形外科醫(yī)院（欒杰，穆蘭花，穆大力，王克明）；100124北京市北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)院（李彥生）。

欒杰（E-mail：doctorluan@tom.com）。