Čes. stomatol. Prakt. zub. lék. (Czech Dental Journal) 2019; 119(1): 13-17 | DOI: 10.51479/cspzl.2019.005

Metody používané k výzkumu morfologie obličeje

P. Kamínková
Klinika zubního lékařství, Lékařská fakulta Univerzity Palackého a Fakultní nemocnice, Olomouc

Úvod a cíl: Lidský obličej slouží jako zdroj mnoha informací. Znalost jeho morfologie je podstatná pro řadu biomedicínských oborů. Studium obličeje však přináší velké množství obtíží. Problematická je jeho velká tvarová variabilita a také to, že jednotlivé části rostou rozdílnou rychlostí.
Účelem tohoto přehledového článku je představit metody zabývající se výzkumem morfologie obličeje a popsat jejich výhody a nevýhody.

Metody: Mezi tradiční metody patří antropometrie, která se zabývá měřením velikosti, hmotnosti a proporcí lidského těla. Tento způsob výzkumu je sice levný a trojdimenzionální, ale je časově velmi náročný. V praxi se pro analýzu obličejových struktur nejčastěji používají kefalometrie a klasické dvojdimenzionální fotografie. Mezi výhody těchto dvojdimenzionálních zobrazovacích metod patří jejich rychlé zhotovení, možnost archivace získaných dat a nízká cena.
V poslední době se do popředí zájmu mnoha výzkumů dostávají trojdimenzionální zobrazovací systémy. Nacházejí své uplatnění nejen v ortodoncii, ale také v maxilofaciální chirurgii. Řadíme mezi ně výpočetní tomografii, výpočetní tomografii kuželovým svazkem, laserové a optické skenery. První dvě zmiňované techniky nejsou kvůli expozici radiačnímu záření, vysoké ceně a slabému rozlišení obličejových obrysů pro výzkum morfologie obličeje vhodné.
Laserové skenery využívají laserového paprsku (bodového nebo v podobě proužku), který přechází přes povrch obličeje pacienta a vytváří velmi přesný trojdimenzionální model. Čas na jeho zhotovení je relativně dlouhý (až 20 sekund). Optické skenery dělíme podle principu snímání na dvě skupiny: skenery využívající strukturované světlo a skenery fungující na principu stereofotogrammetrie (pasivní nebo aktivní). Získané modely detailně popisují povrchové struktury s realistickým znázorněním textury a barvy kůže.

Závěr: Pro mnoho oborů (antropologie, genetika, ortodoncie, chirurgie aj.) se trojdimenzionální fotografie stávají stále důležitějšími. Jejich přesnost a možnost využití v klinické praxi již byly ověřeny nezávislými studiemi.

Klíčová slova: antropometrie; kefalometrie; výpočetní tomografie kuželovým svazkem; laserové skenery; optické skenery; stereofotogrammetrie

Methods used for facial morphology research

Introduction and aim of study: The human face serves as a source of a great deal of information. Knowledge of its morphology is essential for many biomedical specializations. The study of the face brings many difficulties. Problematic is the high facial shape variability as well as the fact that the individual parts grow with different speed. The purpose of this review of existing literature is to present research methods of the facial morphology and describe their advantages and disadvantages.

Methods: Anthropometry belongs to traditional research methods. It deals with the measuring of size, weight and proportions of the human body. Although this way of research is inexpensive and three-dimensional, it is very time-consuming. In clinical practice, cephalometry and classical two-dimensional photographs are the most common methods used for facial structures analysis. The advantages of these two-dimensional imaging methods are a quick acquisition, a possibility of the obtained data storage and low cost. Recently, there has been a growing interest of many studies in three-dimensional imaging systems. These systems have been found useful not only in orthodontics but also in maxillofacial surgery. Computed tomography, cone-beam computed tomography, laser and optical scanners belong to these. The first two mentioned techniques are not suitable for research of facial morphology on account of exposure to radiation, high cost and low resolution of facial contours.
Laser scanners use laser beam (point or stripe) that goes over the patient's face and creates a very accurate three-dimensional model. The time for its acquisition is relatively long (up to 20 seconds). Optical scanners can be divided into two groups according to the scanning principle: scanners using structured light and scanners using stereo photogrammetry (passive or active). The obtained models describe surface structures in detail with a realistic picture of a texture and skin colour.

Conclusion: Three-dimensional photographs are constantly becoming more important in many fields (anthropology, genetics, orthodontics, surgery...). Their accuracy and potential in clinical practice have already been verified in independent studies.

Keywords: anthropometry; cephalometry; cone-beam computed tomography; laser scanners; optical scanners; stereo photogrammetry

Zveřejněno: 1. březen 2019  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Kamínková P. Metody používané k výzkumu morfologie obličeje. Čes. stomatol. Prakt. zub. lék. 2019;119(1):13-17. doi: 10.51479/cspzl.2019.005.
Sdílet...
Stáhnout citaci
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Zobrazit celý článek

    Reference

    1. Jack RE, Schyns PG. The human face as a dynamic tool for social communication. Curr Biol. 2015; 25(14): R621-R634. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    2. Jandová M, Kotulanová Z, Urbanová P. Databáze trojrozměrných modelů obličeje dětí a její využití v ortodoncii. Ortodoncie. 2015; 24(11): 14-21.
    3. Morris RJ., Kent JT., Mardia KV., Fidrich M, Aykroyd RG, Linney A. Analysing growth in faces. Proceedings of the International conference on imaging science, systems and technology. 1999: 404-410.
    4. Enlow DH. Handbook of facial growth. 1. vyd. Philadelphia: 1982.
    5. Al Ali A, Richmond S, Popat H, Toma AM, Playle R, Zhurov AI., Marshall D, Rosin PL, Henderson J. The influence of asthma on face shape: a three-dimensional study. Eur J Orthodont. 2014; 36(4): 373-380. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    6. Koudelová J, Dupej J, Brůžek J, Sedlak P, Velemínská J. Modelling of facial growth in Czech children based on longitudinal data: Age progression from 12 to 15 years using 3D surface models. Forensic Sci Int. 2015; 248: 33-40. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    7. Al-Khatib AR. Facial three dimensional surface imaging : an overview. Arch Orofacial Sci. 2010; 5(1): 1-8.
    8. Koudelová J, Brůžek J, Cagáňová V, Krajíček V, Velemínská J. Development of facial sexual dimorphism in children aged between 12 and 15 years: a three-dimensional longitudinal study. Orthod Craniofac Res. 2015; 18(3): 175-184. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    9. Aldridge K, Boyadjiev SA, Capone GT, DeLeon VB, Richtsmeier JT. Precision and error of three-dimensional phenotypic measures acquired from 3dMD photogrammetric images. Am J Med Genet. 2005; 138A(3): 247-253. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    10. Farkas LG. Anthropometry of the head and face, 2. vyd. New York: Raven Press, 1994.
    11. Darwis WE, Messer LB, Thomas CD. Assessing growth and development of the facial profile. Pediatric Dentistry. 2003; 25(2): 103-108.
    12. Kau CH, Zhurov AI, Richmond S, Bibb R, Sugar, A., Knox J, Hartles F. The 3-dimensional construction of the average 11-year-old child face: A clinical evaluation and application. J Oral Maxillofac Surg. 2006; 64(7): 1086-1092. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    13. Kau CH, Richmond S. Three-dimensional analysis of facial morphology surface changes in untreated children from 12 to 14 years of age. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2008; 134(6): 751-760. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    14. Maal TJ, van Loon B, Plooij JM, Rangel F, Ettema AM, Borstlap WA, Bergé SJ. Registration of 3-dimensional facial photographs for clinical use. J Oral Maxillofac Surg. 2010; 68(10): 2391-2401. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    15. Šrubař M. Plánování ortognátních operací a předpověď polohy měkkých tkání pomocí počítačové 3D simulace. Atestační práce ke specializační zkoušce v oboru ortodoncie. 2015.
    16. Brons S, van Beusichem ME, Bronkhorst EM, Draaisma J, Bergé SJ, Maal TJ, Kuijpers-Jagtman AM. Methods to quantify soft-tissue based facial growth and treatment outcomes in children: A systematic review. PLoS ONE. 2012; 7(8). Přejít k původnímu zdroji...
    17. Lane C, Harrell W Jr. Completing the 3-dimensional picture. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2008; 133(4): 612-620. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    18. Hajeer MY, Millett DT, Ayoub AF, Siebert JP. Applications of 3D imaging in orthodontics: Part I. J Orthodont. 2004; 31(1): 62-70. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    19. Tzou CH, Artner NM, Pona I, Hold A, Placheta E, Kropatsch WG, Frey M. Comparison of three-dimensional surface-imaging systems. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2014; 67(4): 489-497. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    20. Ort R, Metzler P, Kruse AL, Matthews F, Grätz KW, Luebbers HT. The reliability of a three-dimensional photo system- (3dMDface-) based evaluation of the face in cleft lip infants. Plast Surg Int. 2012; Article ID 138090: 8. Přejít k původnímu zdroji...
    21. Dindaroğlu F, Kutlu P, Duran GS, Görgülü S, Aslan E. Accuracy and reliability of 3D stereophotogrammetry: A comparison to direct anthropometry and 2D photogrammetry. Angle Orthod. 2016; 86(3): 487-494. Přejít na PubMed...
    22. Metzler P, Sun Y, Zemann W, Bartella A, Lehner M, Obwegeser JA, Kruse-Gujer AL, Lübbers HT. Validity of the 3D VECTRA photogrammetric surface imaging system for cranio-maxillofacial anthropometric measurements. Oral Maxillofac Surg. 2014; 18(3): 297-304. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    23. Naini FB, Akram S, Kepinska J, Garagiola U, McDonald F, Wertheim D. Validation of a new three-dimensional imaging system using comparative craniofacial anthropometry. Maxillofac Plastic Reconstruct Surg. 2017; 39(1): 23. doi: 10.1186/s40902-017-0123-3. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...

    Tento článek je publikován v režimu tzv. otevřeného přístupu k vědeckým informacím (Open Access), který je distribuován pod licencí Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0), která umožňuje nekomerční distribuci, reprodukci a změny, pokud je původní dílo řádně ocitováno. Není povolena distribuce, reprodukce nebo změna, která není v souladu s podmínkami této licence.


    Zpět na obsah