[乳房快速测量系统的研制]计算机系统的组成

　　[摘要]目的：研制及验证一套快速简便、准确实用的乳房基本数据测量系统，并为后续研究奠定基础。方法：使用数码相机按照技术要求采集乳房模型正侧位片，以Microsoft Visual C++6.0语言开发该系统专用软件，测量乳头间距、乳房基底宽度等项目，并与常规的尺测法相比较。结果：该系统能快速简便地完成乳房绝大部分基本尺寸的测量，且测量结果与常规的尺测法相比较，两者的准确度无明显差别。结论：该系统在进行乳房形态的研究、辅助乳房整形的诊断和治疗上是准确实用的。
　　[关键词]乳房；测量；软件
　　[中图分类号]R655.8 [文献标识码]A [文章编号]1008―6455(2007)04―0468―03
　　
　　数字化技术的不断发展，对研究乳房形态和辅助诊断及治疗提出了更高的要求，也为其准确获取乳房的基本测量数据提供了更多手段。过去广泛采用直尺、角尺等传统工具对乳房进行测量，虽然操作直观简单，但存在着费时费力、重复性差、接触易形变等明显弊端，亟需新方法取代。为此，我们尝试研制出一种基于带比例尺的数码照片和专用软件的乳房测量系统，与目前该研究领域其他新成果相比，它具有快速简便、准确实用、成本低廉等突出特点，完全有望代替常规方法普遍推广应用。
　　
　　1　材料和方法
　　
　　1．1　材料：①软件开发环境：CPU Pentium IV933MHZ，内存512MB，CTXl9“彩色显示卡，Windows2000 Professional平台，Microsoft Visum CC++6.0；②软件运行环境：PⅢ级以上配置的Pc机，内存64MB以上，10G以上硬盘，CTXl9”彩显，鼠标，中文版Windows 2000 Professional或者中文版Win-dows XP Professional，Microsoft　NET Frame-worm.1；③惠普R607数码相机，410万有效像素，128M SD卡，三角架；④直尺及角尺(最小刻度均为mm)，眉笔，可粘贴刻度尺等。
　　1．2　方法
　　1．2．1　测量对象及测量项目：以不同型号成年女性塑料模特乳房(上海标本模型厂生产)为测量对象，共12例，每例随机选取一侧乳房进行测量。以下列4个测量项目为例进行实验：①乳头间距(两侧乳头中心点之间的距离)；②乳房基底宽度(乳头中心点水平乳房内侧隆起处至同一乳房外侧隆起处的直线距离)；③乳房高度Ⅰ(从乳头中心点到胸骨平面的垂直距离)；④乳房高度Ⅱ(从乳头中心点到腋前线平面的垂直距离)。
　　1．2．2　软件测量操作过程：①用眉笔在模型上标记与测量项目有关的测量点；将刻度尺与拍摄平面平行粘贴并尽量靠近测量目标(使镜头畸变等因素的影响降至最低)；②塑料模特竖直悬挂，数码相机距离约0.9m外水平放置，调整镜头与乳头在同一高度，根据测量项目选择并校正拍摄平面(通常从正面拍摄则镜头中心线垂直于胸骨平面，从侧面拍摄则垂直于正中矢状面)；⑧以主要测量目标为中心并调焦满意后，使用数码相机对乳房模型摄片；④将数码照片输入电脑，用本系统专用软件打开，对每张照片均根据相应刻度尺确定其横纵比例以排除因相机分辨率、拍摄焦距和物距的不同造成的差异，最后用鼠标点击相关测量点，软件可即时转换生成实际测量值(以在侧位照片上测量乳房高度Ⅰ为例，基本操作过程界面。
　　1．2．3　手工测量操作过程：①使用直尺和角尺按照标记的测量点手工完成测量；②在本实验中，手工测量和软件测量都由同一个人在反复练习熟练后操作完成，每个模型的每个测量项目反复测量3次，隔24h测1次，取3次测量的平均值作为该项目最后测量值。
　　1．2．4　统计学处理：应用SPSS11.5软件，对同一模特、同一测量项目的软件测量与手工测量之值进行配对t检验。
　　
　　2　结果
　　
　　2．1　乳房在胸廓上的分布是不规则的、近似于抛物线的曲面，使得不少项目(如乳房基底宽度、乳房高度等)应用手工尺测法很不便捷，操作的随意性也比较大，可重复性差，极易影响测量值的准确度；而如果采用本系统的软件测量法可在一定程度上克服以上缺陷，例如测量乳房高度Ⅱ，由于在乳房的侧位照片中，乳头中心点和腋前线相互平行地垂直投照在同一平面上，那么直接用软件测量照片上乳头中心点到腋前线的垂直距离即可达到测量目的。同理，还可以在正位或者侧位片上直接测量出乳头一中线间距、乳房基底宽度、乳房高度Ⅰ、乳晕直径、乳头高度、肩宽、两乳内间距等等；而胸乳线和乳房半径(内、外、下)虽然难以直接测出，但是可以通过测量两个相关测量点在同一投照平面上的直线距离和相应乳房高度，根据勾股定理由计算机快速求出所需要的测量值。因此，本系统能快速简便地在正侧位两张照片上完成乳房绝大部分基本尺寸的测量。
　　
　　2．2　对本系统操作熟练后，从粘贴刻度尺到拍摄正侧位照片再到最后软件给出实际测量值，整个过程大概需要2～3min；而在确定某张照片的横纵比例之后，每测量一个项目只需耗费用鼠标点击2个时间，非常的方便快捷，对于要求同时测量多项乳房基本数据的大样本研究和需要参考多项数据以辅助诊断和治疗的临床工作尤其实用。
　　
　　2．3　对12例模特的乳头间距、乳房基底宽度、乳房高度Ⅰ和乳房高度Ⅱ等4个项目分别用软件与手工测量结果见表1～4，同时进行配对t检验：以上P值均大于0.05，表明软件测量法和手工尺测法测量结果的差异无统计学意义。
　　
　　3　讨论
　　
　　3．1　乳房研究领域中计算机图像辅助测量技术的引入：对乳房基本数据的准确测量是有效进行乳房形态研究和成功设计、分析乳房整形美容方案的必要前提，在该领域，传统采用的测量技术是手工尺测法，此法在测量乳房模型时结果比较可信，但是在测量活体乳房时其准确度就会因为受到呼吸活动、接触形变等因素的干扰而有所降低，另外还存在同时测量多项数据耗时久、对医患之间的配合要求较高等费时费力的缺点，因此，需要寻找新的测量手段。近年来，迅猛发展的计算机图像辅助测量技术逐渐被引入到乳房研究领域(主要是对乳房体积的测量)中，与传统方法及昂贵的MRI测量法相比显示出独特优势。查选平等利用计算机辅助光学投射条纹测试技术(computer―aided pro―jection fringe measurement，CAPFM)测量乳房基本尺寸获得较为满意的效果，但由于只能在暗室中操作，所需要的环境布置较为复杂，临床应用会受到一定限制。如果能降低对摄像环境的要求，在普通光照下也能完成测量任务，那么，计算机图像辅助测量技术在乳房研究领域的临床应用前景将更为广阔。
　　3．2　基于数码照片的计算机辅助测量系统评价与展望：在上述背景下，我们尝试将基于数码照片的计算机辅助测量技术应用于乳房基本数据的测量研究中。类似技术过去多见报道应用于面部测量啪，其突出优点是取材方便、操作简单、测量快速、准确可靠、易于管理等等，因而实用性较强，利于推广应用。此外，拍摄数码照片能在一瞬间完成，容易克服呼吸运动对乳房形态的干扰。但值得注意的是，在形态结构的特点上，乳房与面部明显不同：个体之间形态差异极大；即使是同一个体的一对乳房，其对称程度也不如某些面部器官；虽然器官组成相对单一，但乳房的空间体积、表面距离、曲线变化等等通常远远大于面部。因此，将该技术应用于乳房的测量研究、尤其是临床应用中可能会面临一些新的问题。在后续研究中，我们将对如何分析和解决这些问题作更深入的探讨。
　　本实验是我们自行研制的乳房快速测量系统的初步应用，实验结果表明对同一测量项目，运用本系统软件进行测量和手工尺测法比较，两者结果差异无统计学意义；至少在理论上，本系统能快速简便地在正侧位两张数码照片上完成乳房绝大部分基本尺寸的测量，当然对每一个测量项目都需要作更大样本的统计分析以进一步论证其精确性。同时，通过对摄片装置、技术和参考刻度尺的改进可以进一步提高准确度。
　　由于受维度限制，本系统目前尚无法实现对乳房体积等少数项目的测量。因此，在本实验的基础上，我们后续研究将致力于把基于数码照片的三维重建测量技术引入乳房形态研究中，升级专用软件，丰富本系统功能。