内蒙古地区蒙古族青年大学生面部解剖学参数三维数字化测量

王一丹，许阳阳，和雨洁，高明杰，蔡永强，金凤 张云凤，王利东，王海燕，李筱贺，李志军，高尚

1.内蒙古医科大学研究生学院，呼和浩特 010110；2.内蒙古医科大学人体解剖学教研室，呼和浩特 010110；3.内蒙古医科大学数字医学中心，呼和浩特 010010；4.内蒙古医科大学第一附属医院影像科，呼和浩特 010010；5.内蒙古医科大学第二附属医院，呼和浩特 010010；6.内蒙古国际蒙医医院影像中心，呼和浩特 010010

随着整形美容行业的高速发展，亚洲人对整容的需求日益增高，年轻人整容越来越多[1]，有研究[2]指出不论性别，拥有美丽的相貌在社会中更具吸引力，社交能力更强，在婚姻，求职领域具有优势性。研究内蒙古地区蒙古族青年大学生面部男女性别间定量分析有助于制定少数民族面部美学标准。人脸面部测量在公安侦查中占有重要地位，对比监视器中嫌疑人与三维扫描后收集的影像，仍然依赖于侦查员对面部和具体部位的仔细形态学观察，还需进一步参考人体测量学评估的面部测量值[3]。目前已有关于内蒙古部分地区蒙古族面部体质特征的研究[4-7]，近年来测量多采用手工测量，缺乏对青年面部特征的收集。精准的面部特征的发掘对于法医学面部特征鉴定和人脸识别有着重要的影响。本文选取内蒙古地区60例蒙古族青年大学生面部解剖学参数三维数字化测量并分析相关面部指数，为蒙古族青年颜面部缺损修复人脸仿真、面部畸形矫正、面部整形美容等方面提供术前术后手术提供设计方案。

1 材料和方法

1.1 研究对象

遵循《赫尔基辛格宣言》，知情同意情况下，随机选取60名（男性30例，女性30例）内蒙古医科大学（2017-2018级）蒙古族青年大学生，年龄20～22岁，平均年龄（21.0±1.0）岁，由内蒙古医科大学数字医学中心提供。与所有研究对象签署知情同意书，所有对象面部外形健康，无身体残疾，所有研究对象均排除基础疾病，父母双方三代以上均为蒙古族，均采用面部数字化三维扫描。

1.2 方法

1.2.1 测量方法 根据人体测量方法测量面部参数[8]，运用Artec 三维扫描仪（Artec，德国），统一采取坐位，被测量者采用法兰克福平面（颅骨左右外耳门上缘之点与左 侧眼眶下缘之点，三点确定的一个平面），同一名操作人员扫描，采取统一方法扫描。利用计算机Alienware 笔记本电脑(CPU：Intel I7，T2370，存：8G，Windows7系统)和扫描仪自带软件—Artec Studio 9.0、Materialise Mimics Innovation Suite 16.0软件和3-matic软件进行测量和设计可对数据进行三维重建,测出多项指标。记录长度/毫米（d/mm）为单位。

1.2.2 图像处理 将原始图像导入到扫描仪自带软件—Artec Studio 9.0，在此软件上进入图形处理界面，进行图像的预处理—粗略配准、整体配准、精细配准、光顺拟合等步骤进行图像处理，导出stl 格式保存数据。

1.2.3 面部测量点 测量点及测量指标严格按照《人体测量方法》[8]为参考，发缘点（Trichion，tr）、眉间点（Glabella，g）、鼻根点（Nasion，n）、鼻尖点（Pronasale，prn）、鼻下点（Subnasale，sn）、眼内角点（Entocanthion，en）、眼外角点（Ectocanthion，ex）、上唇点（Labrale superius，ls）、下唇点（Labrale inferius，li）、颏下点（Gnathion，gn）、颧点（Zygion，zy）、头侧点（Euryon，eu）。

1.2.4 面部测量参数 头宽（Head breadth，eu-eu）、形态面长/形态面高（Morphological facil height，ngn）、容貌面长（Physiognomic facial height，tr-gn）、面宽（Face breadth，zy-zy）、容貌额高（Physiognomic facial length，tr-n）、眼裂宽（Eye slit breadth，en-ex）、眼内角间 距（Interocular breadth，en-en）、眼外角间宽（External biocular breadth,ex-ex）、鼻长（Nasal length，n-prn）、鼻宽（Nose breadth，a-a）、鼻高（Nose height，n-sn）、唇高（Lip height，ls-li）、口宽（Mouth breath，chch）（图1）、头面宽指数（Breadth-height index of head）=(面宽（zy-zy）)/（头宽（eu-eu）)×100、形态面指数（Morphological facial index）=(形态面高（n-gn）)/（面宽（zy-zy）)×100、额面指数（Fronto-facial index）=（容貌额高（tr-n））/（容貌面高（tr-gn））×100、唇指数（Lip index）=(唇 高（ls-li）)/(口 宽（ch-ch）)×100、鼻指数（Nasal index）=（鼻宽（a-a））/（鼻高（n-sn））和根据指数所在范围进行分型。

图1 面部测量指标（1a 男性；1b 女性；1c 测量示意图）1.头宽2.形态面长3.容貌面长4.面宽5.容貌额高6.眼裂宽7.眼内角间距8.眼外角间宽9.鼻宽10.鼻高11. 唇高12.口宽Fig.1 Measured facial parameters (1a,male;1b,female;1c,measurement diagram)1,Head breadth(eu-eu); 2,Morphological facial height（n-gn); 3,Physiognomic facial height(tr-gn); 4.Face breadth(zy-zy);5,Physiognomic facial length(tr-n); 6, Eye slit breadth(en-ex); 7, Interocular breadth(en-en); 8, External biocular breadth (ex-ex); 9, Nose breadth(aa); 10, Nose height(n-sn); 11, Lip height(ls-li); 12,Mouth breath(ch-ch)

1.3 统计学方法

统计的数据及整理均由一人进行，采用SPSS 23.0，计量资料采用均数±标准差（）表示，面部测量指标进行统计学分析，同一个体左右侧别间采用配对t检验，对比左右侧眼裂宽无差异合并数据；比较蒙古族青年大学生男女性别间面部参数，采用两个独立样本t检验，检验水准α=0.05，P＜0.05差异有统计学意义。相关性分析，使用Pearson 相关系数检验，相关系数(r)的解释如下：＜0.2表示相关性弱，0.2-0.4表示相关性较弱，0.4-0.7表示中度相关性，0.7-0.9表示高度相关，＞0.9表示几乎完全相关。各测量指标之间相关性分析

2 结果

2.1 内蒙古地区蒙古族青年大学生面部特征测量结果

内蒙古地区蒙古族青年大学生面部测量7项指标结果见表1，内蒙古地区蒙古族青年大学生鼻部、唇部测量结果见表2，眼裂宽左右侧别、男女性别均值比较见表3，对比左右侧眼裂宽P＞0.05，差异无统计学意义；对比男女眼裂宽P＜0.05，差异有统计学意义。

表1 面部测量结果（，mm）Tab.1 Mean value of facial measurement parameters(Mean±SD，mm)

表1 面部测量结果（，mm）Tab.1 Mean value of facial measurement parameters(Mean±SD，mm)

表2 鼻部、唇部测量指标（mm）Tab.2 Nasal measurement parameters mean(mm)

表3 左右侧和男女性别间眼裂宽均值比较（，mm）Tab.3 Comparison of mean value of eyelid width between left and right sides and gender（Mean±SD，mm）

表3 左右侧和男女性别间眼裂宽均值比较（，mm）Tab.3 Comparison of mean value of eyelid width between left and right sides and gender（Mean±SD，mm）

2.2 内蒙古地区蒙古族青年大学生面部指数及分型

头面宽指数、形态面指数、额面指数、唇指数、鼻指数及分型（表4）；比较内蒙古地区蒙古族青年大学生面部性别间差异（表5、6）及面部指数（表7）。对比男女容貌额高、眼内角间宽P＞0.05，差异无统计学意义。对比男女头宽、容貌面长、面宽、形态面长、眼外角间宽P＜0.05，差异有统计学意义。对比男女鼻指数P＞0.05，差异无统计学意义。头面宽指数、形态面指数、额面指数、唇指数P＜0.05，差异有统计学意义。男女形态面指数分型，内蒙古地区蒙古族青年大学生男性多见阔面型，女性多见超狭面型，分别占46.67%和56.67%（表8）。内蒙古地区蒙古族青年大学生男性、女性多见中鼻型分别占50%和53.33%（表9）。

表4 面部指数均值（）Tab.4 Facial index mean(Mean±SD，mm)

表4 面部指数均值（）Tab.4 Facial index mean(Mean±SD，mm)

表5 男女面部测量指标均值比较（，mm）Tab.5 Mean value of facial measurement parameters(Mean±SD，mm)

表5 男女面部测量指标均值比较（，mm）Tab.5 Mean value of facial measurement parameters(Mean±SD，mm)

表6 男女鼻部、唇部测量指标对比（，mm）Tab.6 Comparison of measurement indexes of nose and lip of men and women（Mean±SD，mm）

表6 男女鼻部、唇部测量指标对比（，mm）Tab.6 Comparison of measurement indexes of nose and lip of men and women（Mean±SD，mm）

表7 男女面部指数比较()Tab.7 Comparison of male and female facial indices(Mean±SD)

表7 男女面部指数比较()Tab.7 Comparison of male and female facial indices(Mean±SD)

表8 男女形态面指数分型各占比例Tab.8 Male and female morphological index classification

表9 鼻指数分型男女各占比例Tab.9 The nasal index was divided into male and female proportions

2.3 测量指标Pearson 相关性分析

容貌面长-形态面高、眼外角间宽-形态面高、鼻宽-形态面高、眼外角间宽-鼻高、眼外角间宽-唇高、鼻长-鼻高成正相关，r在0.7～0.9范围内，高度相关（表10）。

表10 测量指标间Pearson 相关性分析Tab.10 Pearson correlation analysis between measurement indicators

3 讨论

3.1 三维扫描测量优势

面部软组织测量包括经典头影测量和现有例如人体直接测量二维或三维摄影测量和三维成像技术[9]，而利用Artec 三维扫描仪对人脸进行面部扫描，三维扫描测量费用低、操作简便、使用快捷，无辐射影响，满足测量精度要求，利用计算机后处理技术，可以实现人脸面部轮廓的快速测量，测量速度明显高于手工测量，来自内蒙古医科大学在校大学生，父母双方三代以上均为蒙古族，平均年龄相近，能够建立蒙古族正常青年大学生面部三维模型，为面部软组织数据库提供蒙古族青年大学生面部数据。

3.2 男女性面部差异对比

不论男女都在追求美，决定面部特征的因素有很多，不同学者有着不同的美学标准，整形美容手术前，满足整形需求者的个人爱好及特殊愿望，还要遵循面部对称性、比例美学的原则。近年来，鼻部的整形手术在美容手术中增多[10]，本研究男性面部测量指标的平均值通常要比女性大，而容貌额高差异无统计学意义，男女拥有相近的容貌额高，男性的脸部轮廓普遍大于女性。与Adeola Adenike Olusanya 等[11]测量了尼日利亚16～31岁人群得出结果一致。王佳帅等[12]对比汉族正常牙合 男性面部整体及各器官轮廓比女性更大，男性面部外形更偏扁圆，女性更显窄长，男性鼻部更前突，内蒙古地区蒙古族青年大学生男性、多见阔面型，女性多见超阔面型；男性、女性均多见中鼻型。容貌额高两性未见差异，脸部轮廓男女性差异主要集中于额部以下。观察形态面指数和形态鼻指数，蒙古族青年女性面部普遍较男性更宽，鼻部轮廓类似。

3.3 不同地区民族差异对比

不同面形面部轮廓差异体现在多个方面，眼部、鼻部、唇部的不同都会影响整体的面部和谐程度，本次研究将年龄、性别、民族纳入研究标准，有研究[11]结果表示1%的人拥有面部水平划分为三等份时三部分都相等的面容，古典的审美标准并不适用于该地区，另外45.5%的受试者的右眼睑宽度大于左眼睑宽度，本研究对比左右眼裂宽，内蒙古蒙古族青年大学生眼部对称性良好。有研究显示，亚美人种面宽值131～145 mm[6]，本文测量内蒙古地区蒙古族青年大学生面宽131～158 mm，已经超出上限值。Sim[13]等人测量比较了中国南方妇女与类似报道的北美白人女性面部进行比较，研究结果显示中国南方妇女鼻翼宽度更宽、鼻基底部更宽、鼻部并不突出、鼻尖不清晰、鼻翼更突出、鼻孔偏水平，少有宽厚的嘴唇。本研究统计口宽远远小于1.5倍的鼻宽，四分之一的面宽小于鼻宽，Farkas 等[14]研究发现大多数白种人（60.2%）口宽大于1.5倍的鼻宽，考虑引起差异的原因是白种人唇部宽度较大，而内蒙古地区蒙古族青年大学生的唇部宽度较小，鼻部宽度较大。种族之间审美目标不同，整形手术时需要注意保留原有面部种族的特征和外观。在整形美容、颜面部修复时，要注意不同民族之间的差异性之间的差异化设计。查阅相关面部测量文献，与刘小元等[15]测量平均年龄在(38.63±13.75)岁的满通古斯族人群进行六项指标对比，与满族、赫哲族、鄂伦春族、锡伯族测量面宽相比，女性t=3.81，P＜0.00；t=3.64，P＜0.00；t=2.60，P=0.02；t=2.85，P＜0.00，差异有统计学意义。蒙古族女性面宽大于满族、赫哲族、鄂伦春族、锡伯族。对比蒙古族面宽与鄂温克族之间，男性t=2.63，P=0.01，差异有统计学意义，蒙古族男性面宽大于鄂温克族。与满族、赫哲族、鄂伦春族、锡伯族相比P＞0.05，差异无统计学意义，男性面宽相近。对比锡伯族男性鼻宽，男性t=-2.16，P=0.04，差异有统计学意义，蒙古族男性鼻宽小于锡伯族。对比蒙古族口宽与锡伯族之间，女性t=-2.90，P＜0.00，差异有统计学意义，蒙古族女性口宽小于锡伯族。对比蒙古族眼内角间宽与锡伯族之间，男性t=2.21，P=0.04，女性t=3.11，P＜0.01，差异有统计学意义，蒙古族两性眼内角间宽均大于锡伯族（表11）。

表11 面部软组织测量结果与其他地区不同民族比较（，cm）Tab.11 The results of facial soft tissue measurements and comparison of different ethnic groups in other regions（Mean±SD，cm）

表11 面部软组织测量结果与其他地区不同民族比较（，cm）Tab.11 The results of facial soft tissue measurements and comparison of different ethnic groups in other regions（Mean±SD，cm）

*：P＜0.05，差异有统计学意义；**：P＜0.01差异有显著统计学意义

3.4 美学研究

人的面部特征是直接体现美的方式，日常中说的美包括大眼睛，高鼻骨，饱满的唇部[10]。相比于世界其他地区的人群，不同地区和民族存在面部特征的差异，亚洲人与西方人的审美标准存在较大差异[16]。几世纪以来，最早希腊人提出黄金比例的概念，奠定古典美学标准建立基础，古典美学标椎通常将大眼睛、窄鼻宽、饱满的唇部视为美的表现[17]，它将面部水平等分成3份，垂直等分成五分，从发际线到眉间，眉间到鼻下点和鼻下点到颏下点的高度正好是面部高度的三分之一。面部垂直等分成5份，每五分之一的距离正好是眼内角间宽，眼内角间宽等于鼻宽和眼裂宽，眼裂宽等于面宽的五分之一，鼻宽等于面宽的四分之一，容貌额高等于鼻高[11,18]，然而希腊古典美学标准只适用于白种人，本研究测量过程中拥有3等分的面部特征人数鲜有，有研究[19]发现对于不同种族、年龄、地区对于有魅力的面孔有相同的喜爱程度，另有研究发现，不管是男性还是女性，偏女性化的面容更容易得到大众的喜爱[1]，而对面部对称性的美的研究，不同学者有不同看法，西班牙[20]的学者认为，不论男女都比较喜欢右侧脸部轮廓比较大的男性。

3.5 研究不足和局限性

通过本次三维扫描，为测量蒙古族青年大学生面部轮廓提供一种全面、科学的测量方法。男女拥有相近的容貌额高，男性的脸部轮廓普遍大于女性。由于样本量较小，受试者身高体重对面部的影响未考虑在内，研究对象均来自内蒙古自治区，测量过程中，不可避免存在测量误差，本实验初步得出内蒙古地区蒙古族青年大学生面部解剖学参数，需进一步扩大样本量进行研究，多地联合普查，为面部整形、颜面部修复治疗提供更可靠的数据。

志谢：感谢在研究期间志愿者的配合，并感谢内蒙古医科大学基础医学院数字医学中心支持当前的研究。