王加琪 王振宇 張研 姜義

吉林大學(xué)第二醫(yī)院乳腺外科（長春130000）

最新的全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，乳腺癌是女性中最常見的惡性腫瘤，是導(dǎo)致女性死亡的主要原因之一[1]。傳統(tǒng)的乳腺癌改良根治術(shù)不僅會(huì)造成乳房的缺失，同時(shí)可能導(dǎo)致患者自信心下降、自我認(rèn)同度降低等一系列社會(huì)心理學(xué)問題[2]。盡管乳腺癌保乳術(shù)的比例有所提升，但是患者術(shù)后形體缺陷仍然較明顯[3]。對(duì)于接受乳房切除術(shù)的女性來說，乳房重建在提升乳房美觀程度及身體形象的同時(shí)，還能改善其生存質(zhì)量[4]。重建后乳房的美學(xué)評(píng)估關(guān)鍵要素為乳房的大小、形狀、對(duì)稱性及乳頭乳暈復(fù)合體等。傳統(tǒng)的術(shù)前設(shè)計(jì)主要依賴于術(shù)者經(jīng)驗(yàn)及人體測(cè)量，往往缺乏客觀性、準(zhǔn)確性和可重復(fù)性[5]。理想的美學(xué)評(píng)估方法應(yīng)具有基于量化的測(cè)量數(shù)據(jù)且操作簡(jiǎn)單，易于理解，重復(fù)性高，與患者報(bào)告結(jié)局測(cè)量工具（patient-reported outcome，PRO）有良好的相關(guān)性等特點(diǎn)[6]。近年來，3D掃描技術(shù)在乳腺外科及整形外科中越來越受歡迎，為乳房的形狀測(cè)量和定量分析提供了新的客觀依據(jù)[7]。本文就3D掃描技術(shù)在乳房重建中的應(yīng)用作一綜述。

1 3D掃描技術(shù)在乳房重建中應(yīng)用的基本原理

3D掃描技術(shù)主要包括激光掃描、立體攝影測(cè)量和結(jié)構(gòu)光投影[8-9]。激光掃描一般遵循三角測(cè)量的原則，連續(xù)發(fā)射的激光束以不斷變化的相位角進(jìn)行高速掃描，投射到乳房表面之后被對(duì)入射光線方向敏感的探測(cè)儀部分反射和捕獲，從而可以獲得乳房表面的三維體表基準(zhǔn)點(diǎn)[7，10]。立體攝影測(cè)量系統(tǒng)通常包括成對(duì)的高分辨率相機(jī)和閃光燈，每對(duì)相機(jī)分別以左側(cè)、右側(cè)、前方和仰視角度同時(shí)拍攝圖像，以捕獲整個(gè)乳房表面[9]。結(jié)構(gòu)光投影則由標(biāo)準(zhǔn)彩色電荷耦合攝像機(jī)和結(jié)構(gòu)光組成，相機(jī)在不同的模式位置下隨著光柵的移動(dòng)捕獲圖像[11-12]。目前乳房測(cè)量中激光掃描和結(jié)構(gòu)光投影更為常用。

2 3D掃描乳房重建的數(shù)據(jù)獲取及優(yōu)化

乳房重建的評(píng)估測(cè)量方法包括人體測(cè)量法、排水法、影像法、熱塑模型測(cè)量法、3D掃描法等[13]，評(píng)估其結(jié)果的主要指標(biāo)為準(zhǔn)確性、可重復(fù)性和再現(xiàn)性。相較于其他方法，3D掃描具有成像時(shí)間快，重復(fù)性及再現(xiàn)性好，結(jié)果較為準(zhǔn)確且無侵襲性的特點(diǎn)。

2.1 3D掃描乳房重建的數(shù)據(jù)獲取3D掃描技術(shù)常用于乳房體積計(jì)算和對(duì)稱性評(píng)估。在進(jìn)行乳房體積計(jì)算時(shí)，除了選取一個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的測(cè)量軟件，另外兩個(gè)最重要的因素是選取乳房邊界指示點(diǎn)和模擬胸壁曲率[14]。在獲得三維圖像之后，通過標(biāo)記乳房的邊界可以創(chuàng)造乳房丘面。軟件通過模擬胸壁曲率，計(jì)算封閉的乳房體積[5]。通過建立三維坐標(biāo)系結(jié)合3D模型軟件分析，可以測(cè)量不同徑線的距離并評(píng)估乳房的不對(duì)稱性。

2.2 3D掃描乳房重建的優(yōu)化既往認(rèn)為在3D掃描測(cè)量過程中保持固定的體位和呼吸狀態(tài)的一致性可能對(duì)結(jié)果有重要影響。HAMEETEMAN等[15]比較了患者分別在手臂背位、手臂臀位和手臂水平位下進(jìn)行3D掃描的圖像，發(fā)現(xiàn)當(dāng)患者處于手臂水平位時(shí)，圖像的重復(fù)性較高。WANG等[16]的最新研究指出不同的呼吸相對(duì)于乳房的體積計(jì)算結(jié)果沒有顯著差異。對(duì)此當(dāng)前尚無統(tǒng)一定論，有待進(jìn)一步研究對(duì)3D掃描的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。

3 3D掃描技術(shù)在乳房重建中的應(yīng)用進(jìn)展

乳房重建術(shù)式主要可以分為兩大類：自體重建（使用自體組織）和假體重建（使用植入物）[17]。乳房重建的美學(xué)評(píng)估要素主要包括乳房的大小、形狀、對(duì)稱性及乳頭乳暈復(fù)合體。良好的美學(xué)效果依賴于個(gè)體化的術(shù)前設(shè)計(jì)。動(dòng)態(tài)化的術(shù)后評(píng)估對(duì)于改善患者報(bào)告結(jié)局和提升手術(shù)技術(shù)也至關(guān)重要。

3.1 3D掃描技術(shù)應(yīng)用于假體重建在臨床實(shí)踐中，假體的選擇主要基于術(shù)者經(jīng)驗(yàn)和術(shù)前線性參數(shù)（高度、寬度、投影等）的人體學(xué)測(cè)量[18]，但是，線性的測(cè)量結(jié)果不足以準(zhǔn)確描述乳房的大小和形狀[19]。3D掃描作為一種非侵入性的技術(shù)，能夠較好地重現(xiàn)乳房輪廓，讓患者更直觀地了解乳房重建效果，有助于術(shù)前溝通。UTSUNOMIYA等[20]通過3D掃描儀測(cè)量乳房重建術(shù)前體積、術(shù)中切除標(biāo)本體積及植入物體積，發(fā)現(xiàn)它們之間存在高度相關(guān)性，提示3D掃描技術(shù)可用于指導(dǎo)術(shù)前假體大小選擇。SZYCHTA等[21]的一項(xiàng)前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究分析了3D掃描在二期乳房重建假體選擇中的臨床應(yīng)用，對(duì)比了3D掃描技術(shù)、人體測(cè)量法及熱塑法進(jìn)行假體大小評(píng)估，得出3D掃描成像具有最好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。假體重建術(shù)中常聯(lián)合脫細(xì)胞異體真皮基質(zhì)（acellular dermal matrix，ADM），可以改進(jìn)重建乳房的輪廓和美觀度[22]。TSAY等[23]利用3D掃描和3D掃描乳房測(cè)量學(xué)比較了使用和不使用ADM的重建效果，使得該差異得以量化。假體重建術(shù)后可能出現(xiàn)的并發(fā)癥包括組織水腫、假體移位、包膜攣縮等，這將導(dǎo)致乳房不對(duì)稱，從而影響美觀程度。利用3D掃描設(shè)備可以評(píng)估乳房的不對(duì)稱性，同時(shí)對(duì)乳房體積進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估[24]。

3.2 3D掃描技術(shù)應(yīng)用于自體重建

3.2.1 3D掃描技術(shù)應(yīng)用于自體皮瓣重建自體皮瓣重建乳房輪廓自然、柔軟，對(duì)于放療的耐受優(yōu)于植入物且患者滿意度明顯高于植入物乳房重建[25]。自體皮瓣重建的供區(qū)有多種選擇，最常用的為橫型腹直肌肌皮瓣（transverse rectus abdominis myocutaneous，TRAM）、腹壁下動(dòng)脈穿支（deep inferior epigastric perferator，DIEP）皮瓣和腹壁下淺動(dòng)脈（superficial inferior epigastric artery，SIEA）皮瓣[26]。其中保留肌束的游離TRAM皮瓣和DIEP皮瓣是自體組織乳房重建的首選。充分的術(shù)前評(píng)估和皮瓣設(shè)計(jì)是手術(shù)成功的關(guān)鍵。TOMITA等[27-28]在術(shù)前通過結(jié)合3D掃描和3D打印乳房模型預(yù)估DIEP皮瓣重建所需供區(qū)體積和組織量，以便捷的方式和低廉的成本獲得了良好的重建效果。這對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不足的外科醫(yī)生來說是十分具有借鑒意義的。CHAE等[29]借助3D立體攝影和3D鏡像打印技術(shù)，通過其所在研究中心自主研發(fā)的St Andrew′s的錐形成型技術(shù)為患者創(chuàng)建了個(gè)性化皮瓣投影從而指導(dǎo)圍手術(shù)期決策與評(píng)估。HUMMELINK等[30]結(jié)合3D掃描成像和計(jì)算機(jī)斷層血管造影（computed tomography angigraphy，CTA）數(shù)據(jù)，在術(shù)前設(shè)計(jì)時(shí)通過體表投影的方式在體表標(biāo)記出每個(gè)皮瓣的大小、灌注區(qū)及穿支動(dòng)脈皮瓣的位置，以減少二次手術(shù)修正的可能。在術(shù)后評(píng)估中，結(jié)合3D掃描結(jié)果與BREAST-Q量表，可以對(duì)自體皮瓣重建的美學(xué)效果及患者滿意度進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)[31]。

隨著全球人口老齡化，老年人的乳房重建訴求也在增加?；仡櫺躁?duì)列研究證明老年患者自體皮瓣重建是安全的并且通常有良好的結(jié)果[32]。近期一項(xiàng)利用3D掃描方法計(jì)算基于年齡的乳房形態(tài)的研究[33]提出，在60歲以上的女性進(jìn)行乳房重建手術(shù)時(shí)，應(yīng)特別注意年齡相關(guān)的乳房形態(tài)變化。

3.2.2 3D掃描技術(shù)應(yīng)用于自體脂肪移植近年來，脂肪移植在乳房整形及重建中應(yīng)用越來越為廣泛。它可以輔助常規(guī)乳房重建技術(shù)Ⅱ期改善重建乳房的外形、或聯(lián)合BRAVA技術(shù)進(jìn)行部分或者全部乳房重建及改善放療導(dǎo)致的乳房區(qū)域皮膚損傷[34]。自體脂肪移植術(shù)后評(píng)估的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是脂肪存活比率和是否出現(xiàn)相關(guān)并發(fā)癥。利用MRI和3D掃描測(cè)量自體脂肪移植術(shù)后乳房體積均可提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)[35-36]。盡管MRI對(duì)于體積的評(píng)估更為準(zhǔn)確，但是考慮到費(fèi)用及放射性等問題，許多醫(yī)生更傾向于使用3D掃描技術(shù)[37-39]。綜合來看，在長期隨訪中，3D掃描技術(shù)仍為動(dòng)態(tài)評(píng)估自體脂肪移植術(shù)后脂肪存活情況最理想的隨訪工具。

3.3 3D掃描技術(shù)應(yīng)用于乳頭乳暈復(fù)合體重建乳頭乳暈復(fù)合體作為乳房美學(xué)的核心，常被考慮為乳房重建效果的重要評(píng)估要素。對(duì)于接受根治性乳房切除術(shù)的乳腺癌患者來說，乳頭乳暈復(fù)合體重建是乳房重建的最后一步[40]。其美學(xué)評(píng)估要點(diǎn)包括大小、位置、投影、顏色和質(zhì)地等[41]。在一項(xiàng)單中心回顧性研究[42]中，3D掃描技術(shù)被首次用于定量測(cè)量乳頭體積、乳頭測(cè)量、乳暈投影和直徑，提供全面的三維數(shù)據(jù)以評(píng)估乳頭重建情況，其應(yīng)用價(jià)值得到了肯定。

4 3D掃描技術(shù)在乳房重建中的應(yīng)用限制

3D掃描作為一種較為新興的技術(shù)，目前尚未得到大規(guī)模的臨床應(yīng)用。2016年，一項(xiàng)面向美國整形外科醫(yī)師協(xié)會(huì)成員的問卷調(diào)查顯示：盡管3D掃描在患者教育和大小測(cè)量中的價(jià)值得到了充分肯定，大多數(shù)外科醫(yī)生（85%）目前沒有在他們的日常實(shí)踐中使用該技術(shù)[43]。其主要原因可能在于高昂的儀器購置成本，缺乏移動(dòng)性和靈活性等方面[5，44]。近年來，3D 掃描技術(shù)的研究熱點(diǎn)集中于在不犧牲成像效果的前提下尋求一種更為便攜、廉價(jià)的設(shè)備進(jìn)行三維圖像重建，旨在以更低的價(jià)格向更廣泛的受眾提供入門級(jí)3D掃描技術(shù)。KOBAN等[44]在45例乳腺癌患者中對(duì)比了SenseTM低成本手持式3D掃描儀與成熟的VECTRA?XT（Canfield Scientific，NJ，USA）3D成像系統(tǒng)的乳房成像效果。結(jié)果顯示這種新型的移動(dòng)掃描儀整體表現(xiàn)良好，與醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)在乳房線性距離測(cè)量、體積分析、表面偏差、可重復(fù)性和可靠性上存在高度相關(guān)性。LACHER等[45]探討了在乳房重建中使用低成本深度相機(jī)（RGB-D camera）的可能性，在實(shí)際的重建數(shù)據(jù)測(cè)量中，得到了僅為2～4 mm的絕對(duì)誤差。Kinect作為一款美國微軟公司開發(fā)的的3D體感攝影機(jī)，被廣泛應(yīng)用于游戲行業(yè)，該便攜式設(shè)備價(jià)格只有約為100歐元，同時(shí)配備了友好的用戶界面，旨在實(shí)現(xiàn)捕捉三維空間中的體感動(dòng)作。多名研究者[46-48]嘗試了Kinect在乳房評(píng)估中的應(yīng)用，其在術(shù)前假體大小選擇和術(shù)后評(píng)估中呈現(xiàn)出可靠的價(jià)值。3D成像技術(shù)在向更加便捷、價(jià)格低廉發(fā)展的同時(shí)，也正在向更多的智能終端推廣?；谠贫藬?shù)據(jù)的3D成像模擬系統(tǒng)有望擺脫硬件的支持提供乳房的擬合數(shù)據(jù)[49]。

3D掃描的另一個(gè)應(yīng)用限制在于其不具備透視性，對(duì)于體積較大的乳房，其乳房下皺襞無法正確成像。利用定位框架[50]或者傾斜臺(tái)[51]幫助患者變換體位的方式雖然可以獲得較好的準(zhǔn)確性與重復(fù)性，但是可能會(huì)改變?nèi)榉康捏w表標(biāo)記點(diǎn)位置，且降低患者的依從性。因此，在大體積乳房和（或）下垂乳房中3D掃描結(jié)果被認(rèn)為存在缺陷，此時(shí)往往需要結(jié)合人體測(cè)量法進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充[8]。

5 小結(jié)與展望

傳統(tǒng)的診療模式中，外科醫(yī)生和整形醫(yī)生往往在臨床決策中占主導(dǎo)地位。研究表明醫(yī)生與患者之間的共享決策能夠幫助患者選擇臨床背景與個(gè)人偏好一致的治療方法[52]，可以提高決策質(zhì)量并減少患者對(duì)乳房切除術(shù)后乳房再造的決定感到后悔的情況，最終改善患者的生存質(zhì)量[53]。3D掃描技術(shù)的出現(xiàn)，為醫(yī)患溝通和術(shù)前決策提供可視化的模型，幫助患者更直觀地了解手術(shù)效果。同時(shí)可以提供客觀的數(shù)據(jù)，在術(shù)后的美學(xué)評(píng)估中也展現(xiàn)了良好的準(zhǔn)確性及重復(fù)性。盡管存在一些應(yīng)用限制，3D掃描技術(shù)仍具有不可替代的應(yīng)用及推廣價(jià)值。近年來，乳房重建的需求伴隨著對(duì)乳腺癌患者術(shù)后生存質(zhì)量關(guān)注度的提高而增高，然而相較于發(fā)達(dá)國家，中國的乳房重建比例仍然很低[54]，且大多數(shù)醫(yī)院還沒有采用患者報(bào)告結(jié)局，從患者自身的角度對(duì)不同的外科治療手段作出評(píng)價(jià)，并運(yùn)用評(píng)價(jià)結(jié)果來指導(dǎo)臨床決策[55]。這些均為可能阻礙3D掃描技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用的社會(huì)因素。筆者希望隨著設(shè)備和技術(shù)的迭代更新，3D掃描技術(shù)最終能夠在臨床得以推廣，廣大的乳腺外科及整形外科醫(yī)生更加關(guān)注乳房重建患者的訴求及術(shù)后生存質(zhì)量，患者通過接受更全面的術(shù)前教育能夠提高對(duì)于美的追求，重拾生活的信心。