劉馳，衛(wèi)斗妮，徐步高

(西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，西安 710048)

1 引言

據(jù)調(diào)查，在美國的新發(fā)案例中，乳腺癌成為女性最常見的腫瘤，在國內(nèi)如北京上海等大城市的乳腺癌的發(fā)病率也極高，接近于發(fā)達(dá)國家[1]。大多數(shù)乳腺癌患者為了延續(xù)生命，選擇切除患病乳房，但切除乳房后隨著而來的就是身體的不適與心理的煎熬。為了減輕乳腺癌患者切除乳房后的身體與心理壓力，市場上出現(xiàn)了義乳及義乳文胸。義乳，又稱人造乳房、假乳房，是做了乳房切除手術(shù)的乳腺癌患者為了彌補(bǔ)乳房缺失而設(shè)計(jì)的和乳房形狀、重量相當(dāng)?shù)难苌穂2]。義乳可以有效彌補(bǔ)乳房切除術(shù)后的身體缺陷，使患者能像正常人一樣生活。義乳文胸是佩戴義乳的重要載體[3]。

目前義乳從材質(zhì)，形狀，重量等方面正在逐步完善，在義乳的材質(zhì)方面，大多采用醫(yī)用硅膠，其手感柔軟有彈性，不僅可以緩解外部對(duì)胸腔的壓力，而且其溫度可迅速的隨體溫的變化而變化，保證了其舒適性。義乳的形狀主要分為三類：螺旋形義乳，適合腋下清掃嚴(yán)重的患者使用；水滴形義乳，適合鎖骨部位清掃的患者使用；三角形義乳，適用范圍較廣，適用于各種類型的傷口。在乳房切除術(shù)后，大多會(huì)造成身體無法保持平衡，尤其只切除一側(cè)乳房后，不平衡感更加強(qiáng)烈。為了緩解不平衡感，需要不同重量的義乳來維持身體平衡。市面上的義乳重量是由不同的義乳規(guī)格來決定，兩者成正比關(guān)系，但在佩戴義乳后，由于義乳與乳房重量的差異，還是會(huì)加重肩部的壓力。為了解決這一現(xiàn)狀，本文收集了100位年輕女性的身體數(shù)據(jù)，并進(jìn)行表面重構(gòu)，采用乳房切除前后的體積差求出乳房的體積，為義乳體積的設(shè)計(jì)提供參考，并為術(shù)后乳房重建方面提供建議。

2 方法

目前乳房體積的測量方法主要有三種：公式計(jì)算法，手動(dòng)測量法和3D掃描法。公式計(jì)算法是根據(jù)身高，體重，胸圍差等數(shù)據(jù)可計(jì)算出乳房體積。乳房體積=1/3∏*乳房高度2 *(3*乳房半徑—乳房高度)，該方法是基于平均值得出的統(tǒng)計(jì)公式，對(duì)個(gè)體的適用性較差[4]；手動(dòng)測量法分為模具法和排水法，最常用的方法為排水法，是將要測量的乳房合適的浸沒于裝滿水的容器中，通過測量被排出水的體積即為乳房的體積，該方法材料簡單，成本低廉，但缺點(diǎn)是人為因素較多，也易產(chǎn)生誤差[5]。3D掃描方法主要是通過儀器捕獲3D建模的數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用數(shù)學(xué)原理，圖像重建技術(shù)等，可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)乳房表面圖像與數(shù)據(jù)重建，進(jìn)而完成乳房體積的計(jì)算，具有較高的可操作性和可重復(fù)性[6]。3D掃描技術(shù)的誕生為乳房體積的測量提供了新的方法，在乳房的美容整形方面或乳腺癌術(shù)后乳房的重建都具有重要的意義[7]。

本文使用人體三維掃描儀，如圖1所示，選取100名年齡在21～25歲之間，身高在158～168cm，體重在50～70kg的年輕女大學(xué)生作為測試對(duì)象。對(duì)100名不同身材的年輕女性進(jìn)行人體掃描，所有被測者需脫去外衣，身穿文胸與底褲，將頭發(fā)用浴帽固定，雙臂微微張開，自然下垂，雙腳分開，站在圖中所示的圓臺(tái)腳印處進(jìn)行掃描。

圖1 彩色三維人體掃描儀

得到100個(gè)人體數(shù)據(jù)后，通過胸部切除前后的體積差得到胸部的體積，分別對(duì)不同人體的左右胸的體積進(jìn)行計(jì)算。首先計(jì)算全身的體積，由于掃描結(jié)果會(huì)有柱子或屋頂一些雜質(zhì)，所以需要對(duì)掃描得到的人體進(jìn)行凈化，得到結(jié)果如圖2所示。

圖2凈化后的人體

圖3封閉的人體模型

圖4 全身體積掃描結(jié)果

對(duì)人體進(jìn)行三維表面重構(gòu)，使其成為一個(gè)封閉的模型，并點(diǎn)擊軟件中的體積掃描計(jì)算體積，如圖3所示，得到全身的體積，如圖4所示。

圖5 隱藏后半部尺寸結(jié)果示意圖

其次需要重新載入人體數(shù)據(jù)，先隱藏人體后半部數(shù)據(jù)，如圖5所示，然后調(diào)整合適角度，先對(duì)左側(cè)乳房進(jìn)行切除，然后重新顯示人體后半部數(shù)據(jù)，如圖6所示，

圖6 乳房切除示意圖

切除乳房后對(duì)人體表面進(jìn)行表面重建，得到切除乳房后的人體模型，如圖7所示。

圖7 左乳切除后的人體封閉模型

并對(duì)左乳切除后的人體模型進(jìn)行體積掃描，結(jié)果如圖8所示。

圖8 切除左乳體積掃描結(jié)果

切除乳房前后的體積差即為被切除的乳房體積。右乳體積計(jì)算方法和左乳相同，其中在乳房切除時(shí)選取的切除區(qū)域尤為關(guān)鍵，具體的切除區(qū)域如圖9所示，對(duì)于乳房邊界的定義，Lee等[8]曾提出乳房上側(cè)點(diǎn)應(yīng)在左右前腋點(diǎn)的連線上，基于此，通過人工找點(diǎn)的方法確定了乳房上側(cè)點(diǎn)，乳房內(nèi)側(cè)點(diǎn)，乳房下側(cè)點(diǎn)，乳房外側(cè)點(diǎn)，分別如圖中A，B，C，D點(diǎn)所示，特征點(diǎn)位置描述如表1所示。為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，每側(cè)乳房進(jìn)行三次測量求取平均值作為最后的測量結(jié)果。

表1 特征點(diǎn)位置描述

圖9乳房切除區(qū)域示意圖

3 結(jié)果

將測量計(jì)算所得的左右胸體積導(dǎo)入分析軟件，選擇分析下的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，得到如下表2和表3 所示結(jié)果。

表2 成對(duì)樣本相關(guān)系數(shù)

表3 成對(duì)樣本檢驗(yàn)

從表2可以看出左右胸體積的相關(guān)Sig<0.05,說明兩者之間具有顯著相關(guān)性。從表3 可以看出左右胸體積成對(duì)樣本檢驗(yàn)中的Sig<0.05，說明兩者之間具有顯著差異。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算不同罩杯下的乳房體積變化。目前國內(nèi)內(nèi)衣行業(yè)普遍認(rèn)同上下胸圍差在10 cm左右的女性應(yīng)穿著A罩杯，上下胸圍差在12.5 cm左右的女性應(yīng)穿著B罩杯，以此類推，檔差為2.5 cm，根據(jù)上下胸圍差，把被測量者的胸圍分為不同的罩杯尺寸，并對(duì)不同罩杯所對(duì)應(yīng)的左右乳房體積的最大值，最小值及極值差進(jìn)行計(jì)算，得到結(jié)果，如表4所示。

表4 不同罩杯下所對(duì)應(yīng)的左右胸體積值(單位：L)

從表4中可以看出，隨著罩杯的增大，左右胸的體積也隨著增大，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，也進(jìn)一步說明乳房的體積可以用來表示乳房的大小。

圖10 不同罩杯下的左右胸平均值體積對(duì)比

將不同罩杯下的左右胸平均值做折線圖發(fā)現(xiàn)(見圖10)，人體的左右胸體積并不完全一致，左胸的體積一般比右胸的體積大，兩者的差值范圍在0～0.04L，隨著年齡的增長，女性兩側(cè)乳房會(huì)逐漸趨向?qū)ΨQ，但一般不會(huì)完全對(duì)稱，這與平時(shí)的睡姿，運(yùn)動(dòng)，飲食及激素等方面息息相關(guān)。所以對(duì)于義乳的設(shè)計(jì)，應(yīng)該根據(jù)患者平時(shí)的生活習(xí)慣，睡眠習(xí)慣，飲食習(xí)慣，設(shè)計(jì)不同尺寸的義乳，使患者擁有在乳房切除前的平衡感，并非千篇一律的使左右胸重量保持一致來維持平衡感。同時(shí)切除乳房的大小和切口采用不同形狀和體積的義乳，并且根據(jù)不同的乳房大小，選用不同體積的義乳，建議A罩杯女性佩戴義乳體積在0.17～0.22L，B罩杯女性佩戴義乳體積在0.26L左右，C罩杯女性佩戴義乳體積在0.31～0.32L，D罩杯女性佩戴義乳體積在0.49～0.53L。并搭配合適號(hào)型的義乳文胸，控制義乳的晃動(dòng)，減輕肩部的壓力，盡量使人體保持平衡。

4 討論

通過對(duì)正常女性的乳房體積分析，從而推斷出乳房缺失人群應(yīng)佩戴義乳的體積范圍。由于乳腺癌人群的年輕化，所以本次選取的實(shí)驗(yàn)對(duì)象較具有一定的代表性，并得出乳房體積在一定程度上可以表示乳房大小的結(jié)論，乳房大小不僅與乳房形狀，乳房質(zhì)量等有關(guān)，也與乳房體積息息相關(guān)。實(shí)驗(yàn)得出被測人群的左胸平均值大于右胸，其中也有部分被測者右胸體積大于左胸，就平均值而言，絕大大部分被測者的左胸體積大于右胸，這與被測試者的選取與該類人群的生活習(xí)慣具有一定關(guān)系。

乳房體積因人而異，本文基于100位被測者的乳房體積，為不同罩杯的乳房缺失女性應(yīng)選取的義乳體積范圍提供參考，為義乳體積及重量的設(shè)計(jì)提供建議。在后續(xù)的研究中，考慮到乳房缺失人群的傷口的大小、位置、形狀等，應(yīng)結(jié)合乳房體積，采用三維人體建模技術(shù)，對(duì)該類人群進(jìn)行量身定制，為他們?cè)O(shè)計(jì)出既貼合傷口的，又符合身體平衡習(xí)慣的專用義乳。并結(jié)合不同的場合，如運(yùn)動(dòng)，溫泉，晚會(huì)等，選取不同材料制作義乳，滿足乳房缺失人群的生活需要。

5 結(jié)論與展望

通過對(duì)100位年輕女性進(jìn)行三維人體掃描，獲取其身體數(shù)據(jù)，并采用體積差的方法，得出了不同罩杯下左右胸部的體積，為義乳的體積設(shè)計(jì)提供了建議。主要結(jié)論如下:

(1)乳房體積隨著罩杯的增大而增大，乳房體積可用來表示乳房的大小。

(2)在年輕女性中，多數(shù)女性的左胸體積一般大于右胸，兩者差值范圍在0～0.04L。

(3)不同的乳房大小，應(yīng)選用不同體積的義乳，建議A罩杯女性佩戴義乳體積在0.17～0.22L，B罩杯女性佩戴義乳體積在0.26L左右，C罩杯女性佩戴義乳體積在0.31～0.32L，D罩杯女性佩戴義乳體積在0.49～0.53L。并搭配合適號(hào)型的義乳文胸，控制義乳的晃動(dòng)，減輕肩部的壓力，盡量使人體保持平衡。

本文目前只得出了女性在不同罩杯下的應(yīng)佩戴義乳體積，而現(xiàn)今的市面上的義乳大多使用硅膠材質(zhì)，其密度與人體密度存在顯著差異，希望后續(xù)能研究出接近人體脂肪的材料作為義乳的制作材料，從而使重量保持一致。