基于EDMA的遼寧漢族成人頭面部指數的測量研究

季璐，任甫

(1.錦州醫科大學附屬第一醫院；2.錦州醫科大學生物人類學研究所，遼寧 錦州 121000)

在人體測量學中，面部表型的參考數據對于正常個體的定量描述起至關重要，是個體識別的重要指標[1-3]。在顱面形態中，面部表型也受多種因素共同影響，包括環境、種族、年齡、性別和基因的調控表達等[4-6]。頭面部指數作為衡量面部特征的指標，簡化了對面部整體各特征的描述[7]。在以往研究中，對面部表型的長度、寬度、高(深)度、角度等進行測量[8]，關于我國漢族成年人的頭面指數整體測量和研究較少。本研究采用的人體形態測量是幾何形態學測量法，相比手工測量，三維形態下的幾何形態學減少了與不同空間方向有關的誤差的同時解決了部分坐標點由于位置問題而不便進行手工測量的問題，又觀察傳統形態學測量中無法檢測到的形態學細節，數據完整性高、可以重復測量[9-11]。

本研究以此為切入點，通過CT對遼寧漢族成年人的面部進行掃描，應用VG Studio MAX3.2軟件對面部進行三維重建，測量標志點的三維坐標后，通過EDMA研究遼寧漢族成年人頭面指數特征，并對面部整體輪廓進行性別差異比較，為人類面部表型的研究增添新的數據。

1 材料和方法

1.1 樣本選擇

在知情同意的前提下，隨機選取100例遼寧地區健康漢族成人(男性：40人，女性：60人)面部CT數據。本研究在錦州地區進行采樣，并以發放問卷方式篩選研究對象。入選標準如下：(1)年齡：18～30歲；(2)無面部創傷病史，無面部重建或整形手術史，無面部異常或畸形；(3)體質指數18.5～23.9；(4)三代以上(含三代)居住在遼寧的漢族正常成年人；(5)無CT掃描禁忌。本研究通過了錦州醫科大學倫理委員會的批準，并且得到所有患者的知情同意。

1.2 數據采集及測量

對100名志愿者用飛利浦16層螺旋CT掃描儀進行頭面部掃描，層厚0.5 mm，采集時間為10 s左右，短時間可以減少位置或面部表情的變化對表型的影響，要求志愿者眼睛平視前方，表情自然，口唇閉合，圖片保存為DICOM格式。

參照對過往研究中具有代表性面部指數的進行篩選，本研究依據《人體測量手冊》第二版[8]對標志點進行定義，對面部9個指數進行測量及分型，其中共包括16個面部標志點見圖1。將采集CT數據導入VG Studio MAX 3.2軟件中進行面部三維重建。隨后對已經選取面部指標包含的16個標志點進行選取，經簡單注冊后，直接在三維重建后圖像中進行面部表型各標志點的選取，測得到各標志點xyz軸的空間位置的坐標值。將符合條件的三維坐標導入WinEDMA 1.0.1軟件，分別得到男性和女性的面部表型形狀矩陣FM，FM是由n(n-1)/2條歐式距離組成，n代表特征點個數。如圖2、3所示，本研究選取了共10條歐式距離[12]，將男性和女性的歐式距離進行性別差異比較，得到形狀差異矩陣，然后再通過EDMA將對應的歐氏距離進行比較，計算出相應的頭面部指數，詳細信息如下。

n：nasio，鼻根點；gn：gnathion，頦下點；zyR：zygion right，右顴點；zyL：zygion lpreft，左顴點；pro：prosthion，齦點；goR：gonion right，右下頜角點；goL：gonion left，左下頜角點；chR：cheilion right，右口角點；chL：cheilion left，左口角點；alR：alare right，右鼻翼點；alL：alare left，左鼻翼點；sto：stomion，口裂點；sn：subnasale，鼻下點；prn：pronasale，鼻尖點；ls：labrale superius，上唇中點；li：labrale inferius，下唇中點

各歐式距離名稱：1、面寬(zyR-zyL)；2、鼻寬(alR-alL)；3、下頜角間寬(goR-goL)；4、口寬(chR-chL)

各歐式距離名稱：5、形態面高(n-gn)；6、容貌上面高(n-sto)；7、鼻高(n-sn)；8、形態上面高(n-pro)；9、鼻深(sn-prn)；10、唇高(ls-li)

2 結 果

2.1 遼寧漢族人頭面部指數的統計性描述

男性和女性的歐式距離見表1和表2，通過表中數據可以發現男性歐式距離普遍大于女性，將他們導入EDMA進行男性和女性的bootstrap非參數檢驗，發現遼寧漢族成人面部表型存在顯著的性別差異，差異有顯著統計學意義(P=0.037)。10個歐式距離比值中，3個(30%)比值在0.95～1.05之間，其余的7個(70%)比值大于1.05，見表3。

表1 男性面部歐氏距離測量結果

表2 女性面部歐氏距離測量結果

表3 面部表型性別差異比值(男性/女性)

2.2 遼寧漢族成人頭面部指數結果

遼寧漢族測量結果見表4，通過統計發現遼寧漢族成年人形態頭面部指數分型以超狹族成人頭面部指面型居多，男性有19人(47.5%)，女性中有27人(45%)；形態上頭面指數分型以超狹上面型為主，男性21人(52.5%)，女性33人(55%)；鼻指數分型以中鼻型人數最多，男性21人(52.5%)，女性27人(45%)，見表5。

表4 男性和女性頭面指數測量結果

表5 男性和女性頭面指數分型[n(%)]

3 討 論

本研究測量了遼寧漢族成年人面部的10個歐式距離，男性和女性測量結果均不相同，同時對測量的歐式距離進行了比較，在FDM比值中7個(70%)比值大于1.05，差異具有統計學意義，因此我們得出遼寧漢族成年男性面部整體輪廓大于女性。2011年劉學峰等人[13]對遼寧漢族成年男性和女性頭面部22項指標進行了測量比較，結果顯示除了上紅唇高和厚無差異外，其他20項指標均是男性大于女性，這與我們研究結果是一致的。此外，Virgilio等人[14]對40位男性和40位女性的樣本中對三維面部形態進行了研究，通過搜集16個標志點的三維坐標，計算出15個標志點之間的線性距離，結果顯示男性的所有線性測量值均明顯高于女性。Shah等人[15]在古吉拉特邦的人群中研究男性和女性面部表型差異，發現男性的形態面高度和面部寬度均大于女性，Kataria等人[4]1018-1021對馬尼帕爾醫學院的馬來西亞學生進行了類似的研究，結果表明，所有女性歐式距離均低于男性。

這些研究都表明男性面部某些特征大于女性，造成男性和女性面部表型差異性，可能是由于男性荷爾蒙睪丸激素導致兩性之間的臉部形狀改變[14-18]329-338。生長和發育期間，具有與性別相關的面部表型會不斷展現出來[19-20]，男性和女性之間面部生長高峰的時間、載體和持續時間往往有所不同[21-30]，因此會造成成年男性和女性的面部表型特

征有所不同。由此可知，遼寧漢族男性和女性面部表型特征有明顯的差異性，男性整體面部輪廓大于女性。本研究為遼寧漢族成人的面部表型研究補充了一項重要特征，明確了遼寧漢族成年人面部表性的性別差異性。

本研究共測量了遼寧漢族成年人的7個頭面部指數。2010年，閆文柱等人[24]811-815對遼寧農村地區漢族成年人頭面部指數進行了測量研究，其中關于面部表型的包括唇指數、鼻指數和形態面指數，結果顯示，遼寧漢族成人面部表型以超狹面型和中鼻型為主。2011年劉學峰等人[13]110-113表明遼寧漢族成人以超狹面型為主，鼻部以中鼻型居多。2016年賀思雨等人[25]83-86也對本研究中結果表明，遼寧漢族成人面部表型以超狹面型和中鼻型為主，與這些研究結果一致性充分表明了遼寧漢族成人面部表型具有超狹面型和中鼻型的特征。

秦嶺、淮河一線以北的中國北方漢族成人頭面部形態學研究表明，北方漢族男性和女性均是狹面型、中鼻型[26]350-354，我們的研究結果與他們非常接近，表明遼寧漢族成人的面部表型符合北方漢族人的特點。但是我們的結果與南方頭面部指數研究相比有較大的差異，南方漢族成人面部表型以闊面型為主，有研究報道[27]404-408與中國南方相比，北方男性鼻部更闊、面部更狹，而北方女性鼻部更狹窄，主要是因為面部表型受遺傳、環境和生活方式等多種因素的影響，中國南北方環境、生活習慣、飲食等都有很大的差異，這些差異都會對頭面部形態產生影響，因此遼寧漢族成人的面部表型與北方漢族成人特點相同，而與南方漢族有明顯差異。

與居住在遼寧的少數民族相比，錫伯族成人以超狹面型和中鼻型為主[28]177-182，與遼寧漢族成人面部表型相同，遼寧清原的滿族成人頭面部以超狹面型和狹鼻型為主[29]602-605，與遼寧漢族人面部表型也非常接近，造成這些情況的原因一方面可能是生活環境較為接近，另一方面是人們之間有一定的基因交流，是長期適應的結果[30]173-176，所以在發展過程中面部表型也越來越相似。

同時本研究所測得面寬與先前成年人平均面寬數值相比較小[24，29]811-815,602-605，可能與本研究中研究對象年齡和體質指數相關，考慮皮褶厚度與年齡及對面指數確實存在一定影響。此外與遼寧地區其他民族相比仍有一定差距仍考慮是否存在民族間差異性，閻文柱等人[24]811-815關于遼寧地區不同民族面寬中漢族較其他少數民族較小一致。

綜上所述，遼寧漢族成年人整體面部輪廓大于女性，面部類型主要以超狹面型、超狹上面型、狹鼻型為主，頭面部指數之間沒有顯著的性別差異性，但男性整體面部輪廓大于女性。本研究，簡化了對面部各個特征的描述，便于分析不同群體面部特征分型等一系列問題，對先前研究進行了一定的驗證，也為我們進一步研究中國人群面部表型特征提供了理論基礎，對人類學、法醫學、人體解剖學等均具有重要意義。