计算机辅助设计乳房三维重建及体积测量系统的研制

摘要

乳腺癌已成为女性最常见的恶性肿瘤，且发病年龄明显提前。目前国内外乳房一期再造技术主要依据外科医生个人的技术和经验完成，没有量化的标准。为提高手术设计（包括选择假体）的科学性和准确性，降低盲目性和随机性，术前进行乳房重建和准确地测量乳房三维体积十分必要。然而由于乳房的自身特殊形态和独特的生物学特性，使准确测量乳房体积成为难点，至今尚无一理想的测量方法。 随着计算机辅助设计的应用发展，医学影像技术及计算机图像处理技术的进步，在计算机上进行乳房三维重建成为现实。目前计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)引导下的计算机三维重建技术在医学领域方面的应用已成为研究热点。本研究以乳房疾病患者为研究对象，设计开发乳房体积测量计算机辅助设计系统。通过该系统能够在计算机上读取患者乳房的MRI二维数据，建立乳房的三维模型，通过对乳房进行有限元分析及可视化技术处理，计算出双侧乳房体积。比较双侧乳房的对称性，为乳房再造提供一个量化的基础，帮助临床进一步进行再造乳房的术前设计。 目的： 应用CAD技术开发建立乳房三维重建及乳房体积测量的系统软件，指导临床乳腺癌术后一期乳房再造术前设计。 方法： 收集2006年1月至2007年12月间的16例乳腺MRI检查的影像学资料，数据以医学数字成像和通信标准文件格式刻输出。应用VTK、ITK等C + + 6.0程序软件编程技术开发乳房三维重建及体积测量软件。 结果： （1）通过人机交互、计算机编程进行乳房边界的界定，利用该系统软件完成了乳房三维重建；（2）在重建乳房三维立体图像的基础上，通过计算各层面及其厚度的体积，再将各层体积叠加计算出乳房体积。乳房平均体积为439.1±124.4ml，其中左侧乳房的平均体积为444.2ml±117.0ml，右侧乳房的平均体积为434.3ml±134.6ml，左右双侧乳房体积无显著性差异（p＞0.05）。 结论： 应用CAD系统软件三维重建乳房具有乳房对称度高，美观、逼真的优点；应用CAD系统软件测量乳房体积技术精确度高，测算速度快；CAD系统乳房三维重建及乳房体积测量软件有助于乳房一期再造的术前设计。