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乳房体积的测量可以较准确地估算现有的乳房体积以及需增减的体积，以指导术前设计，减少盲目性，增加科学性和准确性。乳房体积测量在临床工作中主要用于五个方面：①正常人群的乳房体积调查；②确定隆乳术所需假体的容积；③乳房缩小术后对称性的评估；④确定不对称乳房隆乳术的假体体积,或者指导皮瓣设计；⑤隆乳术后复查,观察假体有无渗漏或破损[1]。乳房由软组织构成，较敏感，接触、按压后极易变形；位于前胸壁，随呼吸而移动；其上部边界难以确定，乳房与其下方的胸大肌均为软组织，胸大肌隆起的程度将影响乳房体积的大小，因而实际测量乳房体积有一定的难度。从20世纪初，运用直尺等简单工具对乳房进行粗略的估算，至今应用计算机重建乳房的三维图像，计算其三维数据。为了便于临床应用选择，现就乳房体积测量的各种方法综述如下。
1公式法
应用直尺、卷尺等传统工具，容易操作，由这些工具完成的测量能满足部分临床需要，故现今仍有不少学者应用。但应用直尺等测量乳房存在如下不足：手工操作、速度慢、效率低；在测量时，因测量工具接触乳房，刺激其收缩或按压引起乳房变形而使测量结果不准确；测量结果不能通过图像的方式表达和信息存储，可重复性差，因此并未得到广泛应用。测量者取立位或坐位，测量其身高、体重、胸围Ⅰ(经腋下测量)、胸围Ⅱ(经乳头最丰满处测量)、胸围差(胸围Ⅰ- 胸围Ⅱ)、乳房半径、乳房高度（经乳头测量乳房超过胸骨平面的垂直距离），将数据代入前人总结的计算乳房体积经验公式而求出乳房体积。计算公式：
乳房体积=1/3π×乳房高度2×(3×乳房半径-乳房高度)或乳房体积=250+50×胸围差+20×超重体重(标准体重：身高-110)
1991年，乔群等[2]对我国125名青年女性的乳房进行体积测量后得出结论，认为乳房体积与体重、胸围、腰围、臀围呈正相关，与身高呈负相关。根据身高、体重与乳房体积的相关关系得出计算乳房体积的方程式：
乳房体积=2145.32-11.4069×身高(标准体重) 或 乳房体积=1874.268-9.254×身高(超重) 或 乳房体积=9.074×体重-134.18
其中身高、胸围、乳房半径和高度单位为cm，体积单位为ml，体重单位为kg。根据体重计算公式推算出的乳房体积偏大，而由半径与乳房高度测到的乳房体积偏小，根据身高推算的乳房体积最接近实测值[3]。但乔群等的研究样本量较少，其公式结果的准确程度尚待进一步验证。
2模具法
1949年，Ingleby根据阿基米德原理研制的水体积置换模具是经典的方法，此后为实现快速、准确、方便的测量，国内外研制了各式各样的乳房体积测量模具。如韩建群[4]研制的双层充气塑料薄膜模具和李斌等[5]研制的小水桶体积置换模具，均应用了水或空气体积置换原理(Volume replaced measurement, VRM)。在此仅介绍几种公认的具有适应范围广、准确性好等特点的模具，因而常被用来做为评价其他测量法是否准确的对照方法。但模具法同公式法一样，均为接触性测量，模具与乳房紧贴程度受到来自不同胸廓形态的干扰，从而影响测量数据的精准程度。
2.1 Grossman模具[6]：1980年,Grossman发明了一种带有体积刻度，可调节底部口径的几何圆锥体来测量乳房体积。被测试者平卧位，将Grossman模具围绕乳房体旋转展开成为一紧贴乳房体的圆锥，乳房体积可直接在圆锥体斜面的刻度标志上读出，体积测量误差范围在5～10ml以内。但Palin等[9]研究发现，该模具在乳房体积超过425ml以上时，精确度大幅度下降，临床应用价值也随之降低。
2.2Tezel模具[7]：Tezel在2000年报道了由一个底部带孔的透明塑料容器、一个质软的塑料袋和一个橡皮塞构成的乳房体积测量模具。被测试者平卧位，按乳房大小选择合适口径的容器，塑料袋袋口从小孔拉出，袋身置于容器内，罩于乳房上，然后向塑料袋内注水，直至观察到注水塑料袋与乳房紧贴，同时被测试者又感受不到明显压力时，再将小孔用橡皮塞堵住，取下后计算塑料袋内注水量体积为X(ml)，容器体积已知为L(ml)，故乳房体积R(ml)=L-X。此法虽然直观，但需根据乳房体积大小制备多种口径的模具，以便达到相应的精确测量。
2.3 李锋专利模具[8]：该模具是李锋在2004年申请的专利模具，本装置由测量杯和计量杯组成，两杯之间设有进水管和导气管；在测量杯口边沿覆盖有弹性薄膜，导气管设于测量杯口边沿壁上，在弹性薄膜内侧，弹性薄膜外侧设有排气孔，导气管开口与排气孔紧邻。使用时被测者采用坐姿或立姿，将整个乳房置入测量杯内，将排气孔位置置于最高处。计量杯倒入定量体积的水，再将水通过进水管注入测量杯内，杯内空气由导气管排出，受水压作用弹性薄膜贴附于乳房上，乳房与弹性薄膜间的气体由排气孔排出。当测量杯内气体完全排出后，计算注入测量杯内的水的体积（即：V原有-V现存）。本装置结构简单、使用方便，测量准确，特别是采用一次性材料制作，更加科学卫生。
3超声测量术
Malini等[10]在1985年首次提出运用超声测量乳房，并对月经周期乳房体积改变进行了研究。该技术是应用超声扫描探头，对乳房进行横切或纵切扫描，间隙距离为1cm。要求平面范围包括探头所能识别的所有乳房组织，深度范围包括真皮层以下，乳房后间隙、胸大肌表面筋膜以上。计算机运算出每个扫描层面积，然后各层叠加估算出乳房体积。尽管B超设备已很普及，但该技术数据运算较繁琐，乳房为不规则的软组织，超声探头同乳房的接触使其挤压变形而影响测量结果，且超声检查受测量者主观影响较大，目前这种测量方法已退出历史舞台。
4乳房X线拍片体积测量法
适用于乳房已有病理性改变，需做常规乳房X线摄像的受术者，由Kalbhen等[11]在1999年首次提出这种方法，并将该方法应用于临床。将被测试者乳房在颅面位上压缩至一定厚度，X线摄像获得压缩后的乳房成像，然后在图像上获取从乳房内侧边缘至外侧边缘的乳房宽度W，从胸大肌表面至乳房表面的乳房高度H和已知压缩厚度C。将数据运用半椭圆柱体积运算公式即可得到结果：V=(π/4)H×W×C=0.785H×W×C(cm)。在测量过程中，同超声测量一样，需要对乳房压缩而影响其结果。同时由于乳腺钼靶测量为侵入性测量，有射线损害，一般仅用于有病变的乳房测量，因而使其使用范围受到了局限，致使此法并不利于反复多次测量。
5 MRI技术
该技术是目前运用较成熟先进的临床诊断工具，对三维实体的计算机数字化取样已经具备了完善的方法。Foster等[12]在1983年就运用MRI研究了乳房的形态，精确度很高。1990年，Fowler等[13]也应用了该技术研究了月经周期对乳房体积的影响。测试者取俯卧位，乳房自然下垂，MRI从胸大肌平面向乳头做切割层面扫描，每个平面厚度在0.5～1.0mm范围选择。按各层面叠加重建三维立体图像，计算各层面及其厚度的体积，然后将各层体积叠加得出乳房体积。MRI三维实体图像重建技术为非接触性技术，可图像显示乳房内部结构有无病变，对软组织分辨率高，可将乳房与其周围软组织区分开，精确度高，MRI与X线片不同，没有射线的危害，重复性好，是一种可靠的乳房体积测量方法，被业内一致认为是乳房形态测量的“金标准”[14]。但需特殊设备，费用昂贵，操作环境复杂，一般测试者难以接受。
6生物立体照相测量术(Biostereophotogrammetry)
又称计算机辅助光学测量技术(Computer-aided optical measurement, CAOM)。由于人类是由不规则几何体和轮廓线构成，因而三维立体描述精确度远远大于传统的二维参数测量。CAOM是仿照人类利用双目线索感知距离的特点，采用分析几何的方法实现对三维信息的感知。1960年，Hallert[15]描述了如何通过照相测得测量点的二维数据精确地推算测量点的三维数据。1967年，Burke等[16]将立体照相测量术应用在面部轮廓研究中，但是由于理论和设备均受限制，精确度有限。直到1970年才由Herron[17]为立体测量建立了更为完善的理论基础。1986年，Loughry等[18]运用立体照相测量术对女性的乳房形态进行研究及体积测量。Sheffer等[19]则对该技术的可靠性和精确度进行了专门研究，肯定了该法在乳房研究中的先进性。
该技术运用光学成像原理，用两个摄像机模拟人的双眼，将其固定在同一基线上，拥有相互拍摄的交汇点，使被测乳房表面的情况在同一时间，在两个摄像机上分别形成图像，将被测乳房放置在有基准坐标的标尺框内，对被测乳房表面采样点、两个摄像机的距离、交会角、摄像机与物体的距离、镜头等进行设置，以满足被测乳房表面的所有参数均被摄取，同时要具备相当高的摄像精度。沿水平面方向给乳房标记采样点，采样点按行平行排列，经过预试验测定，按照我们所需的精确度设定水平点距为1.0cm，行间距为1.0cm，覆盖整个乳房的解剖范围，前至胸骨旁线，后至腋前线，上为第2肋间隙，下为剑突平面(第6肋间隙)的点阵。测量时平行点阵由激光投射仪发射激光束通过光栅格而产生，根据需要覆盖整个乳房[28]。
获得两幅图像后，将采集的被测乳房表面采点的情况输入计算机，通过图像处理方法得到两幅图像投影点相一致的对应点，再运用几何原理及数学运算，得出模拟物体采点三维坐标，应用曲线拟合原理分别拟合出胸廓及乳房表面水平曲线和垂直曲线，曲线间距均为0.5mm，构建乳房网状模型[29]。最后可以运用计算机立体视觉原理[20]计算出物体表面需要得到的各种信息。如运用计算机微积分技术抽出网状模型中的微小单元，计算体积后各单元体积叠加得到乳房体积。
该技术与其他方法相比较，有以下特点：①该技术是一种非接触性测量法，测量过程中不会引起敏感部位和软组织的变形；②精确度高[21]和可重复性好[22]；③本法测量是一瞬间的拍摄过程[23]，大大缩短测量时间，由于时间很短，保证了身体各部分的位置处于相对无移动状态，可以消除乳房因胸壁随呼吸起伏产生的测量误差；④价格经济合理；⑤本技术为非侵入性检查，患者不受射线影响；⑥便于手术设计和数据库建立。
运用现代计算机的高新技术，图形数据不但能够产生预期的数据参数，还能合成一个完整的空间三维模拟图形[24]，从多角度显示乳房三维外形，便于术前设计和预测术后形态。统一的数据采集分析系统能够保证同一测度者在不同时期乳房形态变化测量的可比性。
7计算机辅助光学投射条纹测量技术(Computer-aided projection fringe measurement, CAPFM)
是CAOM新出现的分支，以往的CAOM需要放置一实在的参考平面，CAPFM测量时则采用理论上的虚拟参考平面而无需实在的参考平面，这明显提高了CAOM的实用性并拓展了其应用领域[25]。
测量前调试：调节被测量者高度，使被测量者乳头距离地面1.2m。以经过被测量者中轴线的冠状切面为虚参考平面。在被测量者正前方1.7m处放置摄像头和投影仪。摄像头水平放置，与被测量者乳头同高。投影仪在摄像头的正下方，并倾斜向上，其镜头距离摄像头镜头约80cm。调节投影仪倾斜角度使摄像头中心线与投影仪镜头中心线相交于虚参考平面O点。对摄像头和投影仪进行调焦，使两者的焦点均位于虚参考平面。
调试完成后即可进行测量。测量室为暗室，鼠标点击测量菜单，系统自动产生按正弦移动的光条纹、投射到被测量者前胸，被测量者前胸形貌对光条纹产生空间调制而使其相位改变，即被测量者前胸表面的光条纹含有其形貌尺寸信息。采集光条纹，计算机经初步图像处理，以数字图像格式存储，完成光条纹图像采集。应用Visual C++语言程序对光条纹图解相、抗噪、相展开、图像合并和处理，结合系统标定而实现在显示器屏幕上显现被测量者前胸三维图像，同时计算出被测量者前胸表面任意一点的三维坐标(x,y,z)。被测量者前胸表面任意点A的坐标为(x1,y1,z1)，B(x2,y2,z2)，则A、B两点间的直线距离L=[(x2-x1)2+(y2-y1)2 +(z2-z1)2]1/2。通过人机交互，由测量者在屏幕图像上识别并指定一侧乳房下皱襞最低点A、经乳头水平线分别与内、外侧隆起边缘相交于B和C，确定平面ABC；然后根据乳房解剖位置并沿着乳房隆起边缘标记14个点形成封闭曲线，系统根据以上公式可计算出任意两点间的直线距离，从而计算出乳房体积[26]。
CAPFM用于测量乳房体积，除具有CAOM特点外，还有其独特之处：①装置简单，购置方便；②操作简单，操作者只需点击菜单、指定乳房边界即可完成测量过程；③体积测量灵敏度可达1ml，完全满足临床需要；④测量结果与VRM法相比较，经配对t检验无差异，说明在测量准确度方面，两者无显著性差别[27]；⑤三维数字图像显示和存储测量结果，生动、形象，以及便于后续应用和研究。尽管CAPFM法有其独特的优越性，但与MRI相比，其不能显示乳房内部结构和自动识别乳房边界，由人工指定乳房边界，不如MRI精准。乳房的三维结构和体积的测量一直是乳房研究的重点之一。快速、精确、简便地进行测量，无论是对乳房的生理变化或病理变化的研究，还是对乳房手术的术前设计和术后评价，都具有重要价值。
8 小结
理想的乳房体积测量方法应该具有以下特性：①非接触性测量，排除接触或按压引起变形的影响；②测量要在数秒钟内完成，尽量减少患者屏气时间，减轻呼吸运动对测量的影响；③能自动识别和准确定位乳房边界；④能将乳房与周围的其他软组织区分开；⑤至少要有毫升级的测量灵敏度，才能满足乳房整形美容临床要求；⑥除数据显示测量结果外，还可以数字图像方式再现和存储被测物形貌信息，并可进行三维测量；⑦检查费用要合适，操作要简单，以便于推广。
总之，本文综述的各种乳房体积测量的方法，各有其优缺点，适用于不同的对象和应用场合，但都不是最理想的测量乳房体积的方法。纵观乳房体积测量的发展史，我们不难看出，计算机在乳房体积测量上的应用，逐渐得到认可和发展，应运而生的配套软件，也更加适合临床工作的需要。随着科技的不断发展，将会有更为新颖的、广阔的技术应用于整形外科领域，特别是乳房外科的研究中。
[参考文献]
[1]单 磊,高建华.乳房体积测量技术[J].中华医学美学美容杂志,2004,10(4):252-254.
[2]乔 群,凌诒淳,周 刚,等.中国125名青年女性乳房体积测量[J].中华整形烧伤外科杂志,1991,7:123.
[3]高学军,蔡 霞,张 伟.几种乳房体积测量方法的比较[J].解剖学杂志,2002,25(1):86.
[4]韩建群.自制实用乳房体积测量器[J].中华整形烧伤外科杂志,1997,13(5):385.
[5]李 斌,徐世荣.简便的乳房体积测量法[J].实用美容整形外科杂志,1997,8(1):54-55.
[6]Grossman AJ,Leonard AR.A simple means for accuate breast volume determination[J].Plast Reconstr Surg, 1980,66:851-852.
[7]Tezel E,Numanoglu A.Practical do-it-yourself device for accurate volume measurement of breast[J].Plast Reconstr Surg,2000,105:1019-1023.
[8]李 锋.一种乳房体积测量装置[P].ZL专利号: 03216736.1
[9]Palin WD,Fraunhofer JA,Smith DJ.Measurement of breast volume:comparison of techniques[J].Plast Reconstr Surg,1986,77:253-254.
[10]Malini S,Smith EO,Goldzieher JW.Measurement of breast volume by ultrasound during normal menstrual cycles and with oral contraceptive use[J].Obste Gynecol,1985,66:538-541.
[11]Kalbhen CL,McGill JJ.Mammographic determination of breast volume:comparing different methods[J].Am J Roentgenol,1999,173:1643-1649.
[12]Foster MA,Knight CH.Nuclear magnetic resonance (NMR) imaging: a non-invasive technique for measuring mammary gland development[J].Proc Physiol Soc,1983,341:82-83.
[13]Fowler PA,Casey CE,Cameron GG,et al.Cyclic changes in composition and volume of the breast during the menstrual cycle, measured by magnetic resonance imaging[J].Br J Obstet Gynaecol,1990,97:595-602.
[14]查选平,高建华.乳房形态测量研究的进展[J].中华整形外科杂志,2005,21(5):384-387.
[15]Hallert B. Photogrammetry[J].Hum Biol,1960,43:536-548.
[16]Burke PH,Beard LFH.Stereophotogrammetry of the face[J].Am J Orthodont,1967,53:769-782.
[17]Herron RE.Stereophotogrammetry in biology and medicine[J].Photographic Applications in Science, Technology, and Medicine,1970,5:26-35.
[18]Loughry CW,Sheffer DB.Breast volume measurement of 248 women using biostereometric analysis[J].Plast Reconstr Surg,1987,80:553-558.
[19]Sheffer DB,Price TE,Loughry CW,et al.Validity and relibility of biostereometric measurement of the human female breast[J].Annals of Biomedical Engineering,1986,14:124.
[20]高 文,陈熙霖.计算机视觉[M].北京: 清华大学出版社,1999:59-78.
[21]Burke PH.Stereophotogrammetric measurement of normal facial asymmetry in children[J].Hum Biol,1971,43: 536-548.
[22]Ayoub AF,Siebert PA.Vision-based three-dimesional capture system for maxillofacial assessment and surgical planning[J].Bri J Oral and Maxillofac Surg,1998,36:354-357.
[23]Rasse M,Forkert G,Waldhausl P.Stereophotogrammetry of facial soft tissue[J].J Oral Maxillofac Surg, 1991,20:163-166.
[24]Herron RE.Biostereometric measurement of body form[J].Yearb Phys Anthropol,1972,16:80-120.
[25]金观昌,陈 炜,鲍乃铿.计算机辅助投射条纹系统在三维形状测量中的应用[J].清华大学学报,2001,41(1):72-76.
[26]查选平,杜 芳,高建华,等.应用计算机测量乳房基本尺寸的实验研究[J].中华整形外科杂志,2005,21(3):178-180.
[27]查选平,杜 芳,高建华,等.应用计算机辅助光学投射条纹测试系统测量乳房体积的实验研究[J].中国临床康复,2004, 8(32): 7150-7152.
[28]单 磊,高建华,樊继宏,等.乳房体积生物立体测量系统的研制[J].中华医学美学美容杂志,2004,10(3):158-161.
[29]Ayoub AF,Siebert P.A vision based three-dimesional capture system for maxillofacial assessment and surgical planning[J].Bri J Oral and Maxillofac Surg,1998,36:354-357.
[收稿日期]2011-07-12 [修回日期]2011-09-01
编辑/李阳利
1公式法
应用直尺、卷尺等传统工具，容易操作，由这些工具完成的测量能满足部分临床需要，故现今仍有不少学者应用。但应用直尺等测量乳房存在如下不足：手工操作、速度慢、效率低；在测量时，因测量工具接触乳房，刺激其收缩或按压引起乳房变形而使测量结果不准确；测量结果不能通过图像的方式表达和信息存储，可重复性差，因此并未得到广泛应用。测量者取立位或坐位，测量其身高、体重、胸围Ⅰ(经腋下测量)、胸围Ⅱ(经乳头最丰满处测量)、胸围差(胸围Ⅰ- 胸围Ⅱ)、乳房半径、乳房高度（经乳头测量乳房超过胸骨平面的垂直距离），将数据代入前人总结的计算乳房体积经验公式而求出乳房体积。计算公式：
乳房体积=1/3π×乳房高度2×(3×乳房半径-乳房高度)或乳房体积=250+50×胸围差+20×超重体重(标准体重：身高-110)
1991年，乔群等[2]对我国125名青年女性的乳房进行体积测量后得出结论，认为乳房体积与体重、胸围、腰围、臀围呈正相关，与身高呈负相关。根据身高、体重与乳房体积的相关关系得出计算乳房体积的方程式：
乳房体积=2145.32-11.4069×身高(标准体重) 或 乳房体积=1874.268-9.254×身高(超重) 或 乳房体积=9.074×体重-134.18
其中身高、胸围、乳房半径和高度单位为cm，体积单位为ml，体重单位为kg。根据体重计算公式推算出的乳房体积偏大，而由半径与乳房高度测到的乳房体积偏小，根据身高推算的乳房体积最接近实测值[3]。但乔群等的研究样本量较少，其公式结果的准确程度尚待进一步验证。
2模具法
1949年，Ingleby根据阿基米德原理研制的水体积置换模具是经典的方法，此后为实现快速、准确、方便的测量，国内外研制了各式各样的乳房体积测量模具。如韩建群[4]研制的双层充气塑料薄膜模具和李斌等[5]研制的小水桶体积置换模具，均应用了水或空气体积置换原理(Volume replaced measurement, VRM)。在此仅介绍几种公认的具有适应范围广、准确性好等特点的模具，因而常被用来做为评价其他测量法是否准确的对照方法。但模具法同公式法一样，均为接触性测量，模具与乳房紧贴程度受到来自不同胸廓形态的干扰，从而影响测量数据的精准程度。
2.1 Grossman模具[6]：1980年,Grossman发明了一种带有体积刻度，可调节底部口径的几何圆锥体来测量乳房体积。被测试者平卧位，将Grossman模具围绕乳房体旋转展开成为一紧贴乳房体的圆锥，乳房体积可直接在圆锥体斜面的刻度标志上读出，体积测量误差范围在5～10ml以内。但Palin等[9]研究发现，该模具在乳房体积超过425ml以上时，精确度大幅度下降，临床应用价值也随之降低。
2.2Tezel模具[7]：Tezel在2000年报道了由一个底部带孔的透明塑料容器、一个质软的塑料袋和一个橡皮塞构成的乳房体积测量模具。被测试者平卧位，按乳房大小选择合适口径的容器，塑料袋袋口从小孔拉出，袋身置于容器内，罩于乳房上，然后向塑料袋内注水，直至观察到注水塑料袋与乳房紧贴，同时被测试者又感受不到明显压力时，再将小孔用橡皮塞堵住，取下后计算塑料袋内注水量体积为X(ml)，容器体积已知为L(ml)，故乳房体积R(ml)=L-X。此法虽然直观，但需根据乳房体积大小制备多种口径的模具，以便达到相应的精确测量。
2.3 李锋专利模具[8]：该模具是李锋在2004年申请的专利模具，本装置由测量杯和计量杯组成，两杯之间设有进水管和导气管；在测量杯口边沿覆盖有弹性薄膜，导气管设于测量杯口边沿壁上，在弹性薄膜内侧，弹性薄膜外侧设有排气孔，导气管开口与排气孔紧邻。使用时被测者采用坐姿或立姿，将整个乳房置入测量杯内，将排气孔位置置于最高处。计量杯倒入定量体积的水，再将水通过进水管注入测量杯内，杯内空气由导气管排出，受水压作用弹性薄膜贴附于乳房上，乳房与弹性薄膜间的气体由排气孔排出。当测量杯内气体完全排出后，计算注入测量杯内的水的体积（即：V原有-V现存）。本装置结构简单、使用方便，测量准确，特别是采用一次性材料制作，更加科学卫生。
3超声测量术
Malini等[10]在1985年首次提出运用超声测量乳房，并对月经周期乳房体积改变进行了研究。该技术是应用超声扫描探头，对乳房进行横切或纵切扫描，间隙距离为1cm。要求平面范围包括探头所能识别的所有乳房组织，深度范围包括真皮层以下，乳房后间隙、胸大肌表面筋膜以上。计算机运算出每个扫描层面积，然后各层叠加估算出乳房体积。尽管B超设备已很普及，但该技术数据运算较繁琐，乳房为不规则的软组织，超声探头同乳房的接触使其挤压变形而影响测量结果，且超声检查受测量者主观影响较大，目前这种测量方法已退出历史舞台。
4乳房X线拍片体积测量法
适用于乳房已有病理性改变，需做常规乳房X线摄像的受术者，由Kalbhen等[11]在1999年首次提出这种方法，并将该方法应用于临床。将被测试者乳房在颅面位上压缩至一定厚度，X线摄像获得压缩后的乳房成像，然后在图像上获取从乳房内侧边缘至外侧边缘的乳房宽度W，从胸大肌表面至乳房表面的乳房高度H和已知压缩厚度C。将数据运用半椭圆柱体积运算公式即可得到结果：V=(π/4)H×W×C=0.785H×W×C(cm)。在测量过程中，同超声测量一样，需要对乳房压缩而影响其结果。同时由于乳腺钼靶测量为侵入性测量，有射线损害，一般仅用于有病变的乳房测量，因而使其使用范围受到了局限，致使此法并不利于反复多次测量。
5 MRI技术
该技术是目前运用较成熟先进的临床诊断工具，对三维实体的计算机数字化取样已经具备了完善的方法。Foster等[12]在1983年就运用MRI研究了乳房的形态，精确度很高。1990年，Fowler等[13]也应用了该技术研究了月经周期对乳房体积的影响。测试者取俯卧位，乳房自然下垂，MRI从胸大肌平面向乳头做切割层面扫描，每个平面厚度在0.5～1.0mm范围选择。按各层面叠加重建三维立体图像，计算各层面及其厚度的体积，然后将各层体积叠加得出乳房体积。MRI三维实体图像重建技术为非接触性技术，可图像显示乳房内部结构有无病变，对软组织分辨率高，可将乳房与其周围软组织区分开，精确度高，MRI与X线片不同，没有射线的危害，重复性好，是一种可靠的乳房体积测量方法，被业内一致认为是乳房形态测量的“金标准”[14]。但需特殊设备，费用昂贵，操作环境复杂，一般测试者难以接受。
6生物立体照相测量术(Biostereophotogrammetry)
又称计算机辅助光学测量技术(Computer-aided optical measurement, CAOM)。由于人类是由不规则几何体和轮廓线构成，因而三维立体描述精确度远远大于传统的二维参数测量。CAOM是仿照人类利用双目线索感知距离的特点，采用分析几何的方法实现对三维信息的感知。1960年，Hallert[15]描述了如何通过照相测得测量点的二维数据精确地推算测量点的三维数据。1967年，Burke等[16]将立体照相测量术应用在面部轮廓研究中，但是由于理论和设备均受限制，精确度有限。直到1970年才由Herron[17]为立体测量建立了更为完善的理论基础。1986年，Loughry等[18]运用立体照相测量术对女性的乳房形态进行研究及体积测量。Sheffer等[19]则对该技术的可靠性和精确度进行了专门研究，肯定了该法在乳房研究中的先进性。
该技术运用光学成像原理，用两个摄像机模拟人的双眼，将其固定在同一基线上，拥有相互拍摄的交汇点，使被测乳房表面的情况在同一时间，在两个摄像机上分别形成图像，将被测乳房放置在有基准坐标的标尺框内，对被测乳房表面采样点、两个摄像机的距离、交会角、摄像机与物体的距离、镜头等进行设置，以满足被测乳房表面的所有参数均被摄取，同时要具备相当高的摄像精度。沿水平面方向给乳房标记采样点，采样点按行平行排列，经过预试验测定，按照我们所需的精确度设定水平点距为1.0cm，行间距为1.0cm，覆盖整个乳房的解剖范围，前至胸骨旁线，后至腋前线，上为第2肋间隙，下为剑突平面(第6肋间隙)的点阵。测量时平行点阵由激光投射仪发射激光束通过光栅格而产生，根据需要覆盖整个乳房[28]。
获得两幅图像后，将采集的被测乳房表面采点的情况输入计算机，通过图像处理方法得到两幅图像投影点相一致的对应点，再运用几何原理及数学运算，得出模拟物体采点三维坐标，应用曲线拟合原理分别拟合出胸廓及乳房表面水平曲线和垂直曲线，曲线间距均为0.5mm，构建乳房网状模型[29]。最后可以运用计算机立体视觉原理[20]计算出物体表面需要得到的各种信息。如运用计算机微积分技术抽出网状模型中的微小单元，计算体积后各单元体积叠加得到乳房体积。
该技术与其他方法相比较，有以下特点：①该技术是一种非接触性测量法，测量过程中不会引起敏感部位和软组织的变形；②精确度高[21]和可重复性好[22]；③本法测量是一瞬间的拍摄过程[23]，大大缩短测量时间，由于时间很短，保证了身体各部分的位置处于相对无移动状态，可以消除乳房因胸壁随呼吸起伏产生的测量误差；④价格经济合理；⑤本技术为非侵入性检查，患者不受射线影响；⑥便于手术设计和数据库建立。
运用现代计算机的高新技术，图形数据不但能够产生预期的数据参数，还能合成一个完整的空间三维模拟图形[24]，从多角度显示乳房三维外形，便于术前设计和预测术后形态。统一的数据采集分析系统能够保证同一测度者在不同时期乳房形态变化测量的可比性。
7计算机辅助光学投射条纹测量技术(Computer-aided projection fringe measurement, CAPFM)
是CAOM新出现的分支，以往的CAOM需要放置一实在的参考平面，CAPFM测量时则采用理论上的虚拟参考平面而无需实在的参考平面，这明显提高了CAOM的实用性并拓展了其应用领域[25]。
测量前调试：调节被测量者高度，使被测量者乳头距离地面1.2m。以经过被测量者中轴线的冠状切面为虚参考平面。在被测量者正前方1.7m处放置摄像头和投影仪。摄像头水平放置，与被测量者乳头同高。投影仪在摄像头的正下方，并倾斜向上，其镜头距离摄像头镜头约80cm。调节投影仪倾斜角度使摄像头中心线与投影仪镜头中心线相交于虚参考平面O点。对摄像头和投影仪进行调焦，使两者的焦点均位于虚参考平面。
调试完成后即可进行测量。测量室为暗室，鼠标点击测量菜单，系统自动产生按正弦移动的光条纹、投射到被测量者前胸，被测量者前胸形貌对光条纹产生空间调制而使其相位改变，即被测量者前胸表面的光条纹含有其形貌尺寸信息。采集光条纹，计算机经初步图像处理，以数字图像格式存储，完成光条纹图像采集。应用Visual C++语言程序对光条纹图解相、抗噪、相展开、图像合并和处理，结合系统标定而实现在显示器屏幕上显现被测量者前胸三维图像，同时计算出被测量者前胸表面任意一点的三维坐标(x,y,z)。被测量者前胸表面任意点A的坐标为(x1,y1,z1)，B(x2,y2,z2)，则A、B两点间的直线距离L=[(x2-x1)2+(y2-y1)2 +(z2-z1)2]1/2。通过人机交互，由测量者在屏幕图像上识别并指定一侧乳房下皱襞最低点A、经乳头水平线分别与内、外侧隆起边缘相交于B和C，确定平面ABC；然后根据乳房解剖位置并沿着乳房隆起边缘标记14个点形成封闭曲线，系统根据以上公式可计算出任意两点间的直线距离，从而计算出乳房体积[26]。
CAPFM用于测量乳房体积，除具有CAOM特点外，还有其独特之处：①装置简单，购置方便；②操作简单，操作者只需点击菜单、指定乳房边界即可完成测量过程；③体积测量灵敏度可达1ml，完全满足临床需要；④测量结果与VRM法相比较，经配对t检验无差异，说明在测量准确度方面，两者无显著性差别[27]；⑤三维数字图像显示和存储测量结果，生动、形象，以及便于后续应用和研究。尽管CAPFM法有其独特的优越性，但与MRI相比，其不能显示乳房内部结构和自动识别乳房边界，由人工指定乳房边界，不如MRI精准。乳房的三维结构和体积的测量一直是乳房研究的重点之一。快速、精确、简便地进行测量，无论是对乳房的生理变化或病理变化的研究，还是对乳房手术的术前设计和术后评价，都具有重要价值。
8 小结
理想的乳房体积测量方法应该具有以下特性：①非接触性测量，排除接触或按压引起变形的影响；②测量要在数秒钟内完成，尽量减少患者屏气时间，减轻呼吸运动对测量的影响；③能自动识别和准确定位乳房边界；④能将乳房与周围的其他软组织区分开；⑤至少要有毫升级的测量灵敏度，才能满足乳房整形美容临床要求；⑥除数据显示测量结果外，还可以数字图像方式再现和存储被测物形貌信息，并可进行三维测量；⑦检查费用要合适，操作要简单，以便于推广。
总之，本文综述的各种乳房体积测量的方法，各有其优缺点，适用于不同的对象和应用场合，但都不是最理想的测量乳房体积的方法。纵观乳房体积测量的发展史，我们不难看出，计算机在乳房体积测量上的应用，逐渐得到认可和发展，应运而生的配套软件，也更加适合临床工作的需要。随着科技的不断发展，将会有更为新颖的、广阔的技术应用于整形外科领域，特别是乳房外科的研究中。
[参考文献]
[1]单 磊,高建华.乳房体积测量技术[J].中华医学美学美容杂志,2004,10(4):252-254.
[2]乔 群,凌诒淳,周 刚,等.中国125名青年女性乳房体积测量[J].中华整形烧伤外科杂志,1991,7:123.
[3]高学军,蔡 霞,张 伟.几种乳房体积测量方法的比较[J].解剖学杂志,2002,25(1):86.
[4]韩建群.自制实用乳房体积测量器[J].中华整形烧伤外科杂志,1997,13(5):385.
[5]李 斌,徐世荣.简便的乳房体积测量法[J].实用美容整形外科杂志,1997,8(1):54-55.
[6]Grossman AJ,Leonard AR.A simple means for accuate breast volume determination[J].Plast Reconstr Surg, 1980,66:851-852.
[7]Tezel E,Numanoglu A.Practical do-it-yourself device for accurate volume measurement of breast[J].Plast Reconstr Surg,2000,105:1019-1023.
[8]李 锋.一种乳房体积测量装置[P].ZL专利号: 03216736.1
[9]Palin WD,Fraunhofer JA,Smith DJ.Measurement of breast volume:comparison of techniques[J].Plast Reconstr Surg,1986,77:253-254.
[10]Malini S,Smith EO,Goldzieher JW.Measurement of breast volume by ultrasound during normal menstrual cycles and with oral contraceptive use[J].Obste Gynecol,1985,66:538-541.
[11]Kalbhen CL,McGill JJ.Mammographic determination of breast volume:comparing different methods[J].Am J Roentgenol,1999,173:1643-1649.
[12]Foster MA,Knight CH.Nuclear magnetic resonance (NMR) imaging: a non-invasive technique for measuring mammary gland development[J].Proc Physiol Soc,1983,341:82-83.
[13]Fowler PA,Casey CE,Cameron GG,et al.Cyclic changes in composition and volume of the breast during the menstrual cycle, measured by magnetic resonance imaging[J].Br J Obstet Gynaecol,1990,97:595-602.
[14]查选平,高建华.乳房形态测量研究的进展[J].中华整形外科杂志,2005,21(5):384-387.
[15]Hallert B. Photogrammetry[J].Hum Biol,1960,43:536-548.
[16]Burke PH,Beard LFH.Stereophotogrammetry of the face[J].Am J Orthodont,1967,53:769-782.
[17]Herron RE.Stereophotogrammetry in biology and medicine[J].Photographic Applications in Science, Technology, and Medicine,1970,5:26-35.
[18]Loughry CW,Sheffer DB.Breast volume measurement of 248 women using biostereometric analysis[J].Plast Reconstr Surg,1987,80:553-558.
[19]Sheffer DB,Price TE,Loughry CW,et al.Validity and relibility of biostereometric measurement of the human female breast[J].Annals of Biomedical Engineering,1986,14:124.
[20]高 文,陈熙霖.计算机视觉[M].北京: 清华大学出版社,1999:59-78.
[21]Burke PH.Stereophotogrammetric measurement of normal facial asymmetry in children[J].Hum Biol,1971,43: 536-548.
[22]Ayoub AF,Siebert PA.Vision-based three-dimesional capture system for maxillofacial assessment and surgical planning[J].Bri J Oral and Maxillofac Surg,1998,36:354-357.
[23]Rasse M,Forkert G,Waldhausl P.Stereophotogrammetry of facial soft tissue[J].J Oral Maxillofac Surg, 1991,20:163-166.
[24]Herron RE.Biostereometric measurement of body form[J].Yearb Phys Anthropol,1972,16:80-120.
[25]金观昌,陈 炜,鲍乃铿.计算机辅助投射条纹系统在三维形状测量中的应用[J].清华大学学报,2001,41(1):72-76.
[26]查选平,杜 芳,高建华,等.应用计算机测量乳房基本尺寸的实验研究[J].中华整形外科杂志,2005,21(3):178-180.
[27]查选平,杜 芳,高建华,等.应用计算机辅助光学投射条纹测试系统测量乳房体积的实验研究[J].中国临床康复,2004, 8(32): 7150-7152.
[28]单 磊,高建华,樊继宏,等.乳房体积生物立体测量系统的研制[J].中华医学美学美容杂志,2004,10(3):158-161.
[29]Ayoub AF,Siebert P.A vision based three-dimesional capture system for maxillofacial assessment and surgical planning[J].Bri J Oral and Maxillofac Surg,1998,36:354-357.
[收稿日期]2011-07-12 [修回日期]2011-09-01
编辑/李阳利