基于EDMA的辽宁汉族成人头面部指数的测量研究

季璐，任甫

(1.锦州医科大学附属第一医院；2.锦州医科大学生物人类学研究所，辽宁 锦州 121000)

在人体测量学中，面部表型的参考数据对于正常个体的定量描述起至关重要，是个体识别的重要指标[1-3]。在颅面形态中，面部表型也受多种因素共同影响，包括环境、种族、年龄、性别和基因的调控表达等[4-6]。头面部指数作为衡量面部特征的指标，简化了对面部整体各特征的描述[7]。在以往研究中，对面部表型的长度、宽度、高(深)度、角度等进行测量[8]，关于我国汉族成年人的头面指数整体测量和研究较少。本研究采用的人体形态测量是几何形态学测量法，相比手工测量，三维形态下的几何形态学减少了与不同空间方向有关的误差的同时解决了部分坐标点由于位置问题而不便进行手工测量的问题，又观察传统形态学测量中无法检测到的形态学细节，数据完整性高、可以重复测量[9-11]。

本研究以此为切入点，通过CT对辽宁汉族成年人的面部进行扫描，应用VG Studio MAX3.2软件对面部进行三维重建，测量标志点的三维坐标后，通过EDMA研究辽宁汉族成年人头面指数特征，并对面部整体轮廓进行性别差异比较，为人类面部表型的研究增添新的数据。

1 材料和方法

1.1 样本选择

在知情同意的前提下，随机选取100例辽宁地区健康汉族成人(男性：40人，女性：60人)面部CT数据。本研究在锦州地区进行采样，并以发放问卷方式筛选研究对象。入选标准如下：(1)年龄：18～30岁；(2)无面部创伤病史，无面部重建或整形手术史，无面部异常或畸形；(3)体质指数18.5～23.9；(4)三代以上(含三代)居住在辽宁的汉族正常成年人；(5)无CT扫描禁忌。本研究通过了锦州医科大学伦理委员会的批准，并且得到所有患者的知情同意。

1.2 数据采集及测量

对100名志愿者用飞利浦16层螺旋CT扫描仪进行头面部扫描，层厚0.5 mm，采集时间为10 s左右，短时间可以减少位置或面部表情的变化对表型的影响，要求志愿者眼睛平视前方，表情自然，口唇闭合，图片保存为DICOM格式。

参照对过往研究中具有代表性面部指数的进行筛选，本研究依据《人体测量手册》第二版[8]对标志点进行定义，对面部9个指数进行测量及分型，其中共包括16个面部标志点见图1。将采集CT数据导入VG Studio MAX 3.2软件中进行面部三维重建。随后对已经选取面部指标包含的16个标志点进行选取，经简单注册后，直接在三维重建后图像中进行面部表型各标志点的选取，测得到各标志点xyz轴的空间位置的坐标值。将符合条件的三维坐标导入WinEDMA 1.0.1软件，分别得到男性和女性的面部表型形状矩阵FM，FM是由n(n-1)/2条欧式距离组成，n代表特征点个数。如图2、3所示，本研究选取了共10条欧式距离[12]，将男性和女性的欧式距离进行性别差异比较，得到形状差异矩阵，然后再通过EDMA将对应的欧氏距离进行比较，计算出相应的头面部指数，详细信息如下。

n：nasio，鼻根点；gn：gnathion，颏下点；zyR：zygion right，右颧点；zyL：zygion lpreft，左颧点；pro：prosthion，龈点；goR：gonion right，右下颌角点；goL：gonion left，左下颌角点；chR：cheilion right，右口角点；chL：cheilion left，左口角点；alR：alare right，右鼻翼点；alL：alare left，左鼻翼点；sto：stomion，口裂点；sn：subnasale，鼻下点；prn：pronasale，鼻尖点；ls：labrale superius，上唇中点；li：labrale inferius，下唇中点

各欧式距离名称：1、面宽(zyR-zyL)；2、鼻宽(alR-alL)；3、下颌角间宽(goR-goL)；4、口宽(chR-chL)

各欧式距离名称：5、形态面高(n-gn)；6、容貌上面高(n-sto)；7、鼻高(n-sn)；8、形态上面高(n-pro)；9、鼻深(sn-prn)；10、唇高(ls-li)

2 结 果

2.1 辽宁汉族人头面部指数的统计性描述

男性和女性的欧式距离见表1和表2，通过表中数据可以发现男性欧式距离普遍大于女性，将他们导入EDMA进行男性和女性的bootstrap非参数检验，发现辽宁汉族成人面部表型存在显著的性别差异，差异有显著统计学意义(P=0.037)。10个欧式距离比值中，3个(30%)比值在0.95～1.05之间，其余的7个(70%)比值大于1.05，见表3。

表1 男性面部欧氏距离测量结果

表2 女性面部欧氏距离测量结果

表3 面部表型性别差异比值(男性/女性)

2.2 辽宁汉族成人头面部指数结果

辽宁汉族测量结果见表4，通过统计发现辽宁汉族成年人形态头面部指数分型以超狭族成人头面部指面型居多，男性有19人(47.5%)，女性中有27人(45%)；形态上头面指数分型以超狭上面型为主，男性21人(52.5%)，女性33人(55%)；鼻指数分型以中鼻型人数最多，男性21人(52.5%)，女性27人(45%)，见表5。

表4 男性和女性头面指数测量结果

表5 男性和女性头面指数分型[n(%)]

3 讨 论

本研究测量了辽宁汉族成年人面部的10个欧式距离，男性和女性测量结果均不相同，同时对测量的欧式距离进行了比较，在FDM比值中7个(70%)比值大于1.05，差异具有统计学意义，因此我们得出辽宁汉族成年男性面部整体轮廓大于女性。2011年刘学峰等人[13]对辽宁汉族成年男性和女性头面部22项指标进行了测量比较，结果显示除了上红唇高和厚无差异外，其他20项指标均是男性大于女性，这与我们研究结果是一致的。此外，Virgilio等人[14]对40位男性和40位女性的样本中对三维面部形态进行了研究，通过搜集16个标志点的三维坐标，计算出15个标志点之间的线性距离，结果显示男性的所有线性测量值均明显高于女性。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异，发现男性的形态面高度和面部宽度均大于女性，Kataria等人[4]1018-1021对马尼帕尔医学院的马来西亚学生进行了类似的研究，结果表明，所有女性欧式距离均低于男性。

这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异性，可能是由于男性荷尔蒙睾丸激素导致两性之间的脸部形状改变[14-18]329-338。生长和发育期间，具有与性别相关的面部表型会不断展现出来[19-20]，男性和女性之间面部生长高峰的时间、载体和持续时间往往有所不同[21-30]，因此会造成成年男性和女性的面部表型特

征有所不同。由此可知，辽宁汉族男性和女性面部表型特征有明显的差异性，男性整体面部轮廓大于女性。本研究为辽宁汉族成人的面部表型研究补充了一项重要特征，明确了辽宁汉族成年人面部表性的性别差异性。

本研究共测量了辽宁汉族成年人的7个头面部指数。2010年，闫文柱等人[24]811-815对辽宁农村地区汉族成年人头面部指数进行了测量研究，其中关于面部表型的包括唇指数、鼻指数和形态面指数，结果显示，辽宁汉族成人面部表型以超狭面型和中鼻型为主。2011年刘学峰等人[13]110-113表明辽宁汉族成人以超狭面型为主，鼻部以中鼻型居多。2016年贺思雨等人[25]83-86也对本研究中结果表明，辽宁汉族成人面部表型以超狭面型和中鼻型为主，与这些研究结果一致性充分表明了辽宁汉族成人面部表型具有超狭面型和中鼻型的特征。

秦岭、淮河一线以北的中国北方汉族成人头面部形态学研究表明，北方汉族男性和女性均是狭面型、中鼻型[26]350-354，我们的研究结果与他们非常接近，表明辽宁汉族成人的面部表型符合北方汉族人的特点。但是我们的结果与南方头面部指数研究相比有较大的差异，南方汉族成人面部表型以阔面型为主，有研究报道[27]404-408与中国南方相比，北方男性鼻部更阔、面部更狭，而北方女性鼻部更狭窄，主要是因为面部表型受遗传、环境和生活方式等多种因素的影响，中国南北方环境、生活习惯、饮食等都有很大的差异，这些差异都会对头面部形态产生影响，因此辽宁汉族成人的面部表型与北方汉族成人特点相同，而与南方汉族有明显差异。

与居住在辽宁的少数民族相比，锡伯族成人以超狭面型和中鼻型为主[28]177-182，与辽宁汉族成人面部表型相同，辽宁清原的满族成人头面部以超狭面型和狭鼻型为主[29]602-605，与辽宁汉族人面部表型也非常接近，造成这些情况的原因一方面可能是生活环境较为接近，另一方面是人们之间有一定的基因交流，是长期适应的结果[30]173-176，所以在发展过程中面部表型也越来越相似。

同时本研究所测得面宽与先前成年人平均面宽数值相比较小[24，29]811-815,602-605，可能与本研究中研究对象年龄和体质指数相关，考虑皮褶厚度与年龄及对面指数确实存在一定影响。此外与辽宁地区其他民族相比仍有一定差距仍考虑是否存在民族间差异性，阎文柱等人[24]811-815关于辽宁地区不同民族面宽中汉族较其他少数民族较小一致。

综上所述，辽宁汉族成年人整体面部轮廓大于女性，面部类型主要以超狭面型、超狭上面型、狭鼻型为主，头面部指数之间没有显著的性别差异性，但男性整体面部轮廓大于女性。本研究，简化了对面部各个特征的描述，便于分析不同群体面部特征分型等一系列问题，对先前研究进行了一定的验证，也为我们进一步研究中国人群面部表型特征提供了理论基础，对人类学、法医学、人体解剖学等均具有重要意义。