用于法医面部还原的鼻部轮廓预测模型：一项针对西北印度人群的研究

《Forensic Imaging》：Predictive Models for Nasal Profile in Forensic Facial Approximation: A Study on Northwest Indian Population

法医面部重建中鼻部形态的年龄性别差异研究：基于西北印度人群的CT影像分析，采用多元回归和判别函数分析，建立高精度预测模型（准确率92.4%）。

　　

Sushil Kumar Battan | Mohinder Sharma | Mandeep Garg | Paramjeet Singh | Tina Sharma | OP Jasuja

印度昌迪加尔PGIMER放射诊断与影像学系

摘要

目的

法医面部重建（FFA）是识别人类遗骸的重要工具，尤其是在无法使用DNA或指纹分析等传统方法时。本研究调查了印度西北部人群中鼻部轮廓的年龄和性别差异，以开发准确的预测模型，用于法医面部重建。

材料与方法

共纳入417名受试者，年龄在18至80岁之间（208名男性和209名女性）。鼻部测量数据来自回顾性CT扫描，分析重点关注软组织和硬组织变量。采用描述性统计、多元回归和判别函数分析（DFA）来探讨鼻部轮廓特征与人口统计变量之间的关系。

结果

研究结果表明，男性和女性的鼻部轮廓尺寸存在显著差异，男性通常具有更大的鼻部特征。鼻部测量数据与颅骨标志物之间存在强相关性，多元回归模型显示出较高的预测准确性，尤其是对于鼻宽和鼻突（调整后的R2值范围为0.68至0.80）。DFA在原始数据集中的总体分类准确率为92.4%，在交叉验证中的准确率为91.3%，表明该模型具有很强的泛化能力。

结论

研究结果强调了在法医面部重建中考虑年龄和性别的必要性，所开发的模型能够提高基于鼻部形态识别个体的准确性。这项研究代表了法医学领域的重大进展，为法医调查中的人类识别提供了有价值的工具。

引言

法医面部重建（FFA）是识别人类遗骸的关键辅助工具。当传统的识别方法（如指纹分析、牙科记录或DNA谱型分析）因遗体分解而无法使用或受到限制时，法医面部重建成为重要的识别技术。其基本原理是从骨骼遗骸（通常以颅骨为中心）重建面部，以引起公众、家属或熟人的识别。该方法基于颅骨的形态，颅骨形态直接影响颅面软组织。随后应用面部重建技术来估算特定标志处颅面骨骼的平均软组织厚度。先前的研究表明，颅面软组织厚度尤其是鼻部轮廓受年龄和性别的影响。评估面部重建准确性的主要方法有两种：识别测试和相似性测试。识别测试是将重建的面部展示给熟悉逝者的人，以确定他们能否认出此人；相似性测试则将重建的面部与逝者的照片进行比较，分析面部特征的准确性。尽管结合这两种方法可以提供更全面的评估，但相似性测试允许对鼻子、下巴和眼睛等特定面部结构进行详细分析。鼻部形态在面部识别中受到特别关注，因为其解剖结构复杂，且死后软组织会迅速退化。鼻部形态受多种因素影响，包括骨骼框架、年龄、性别和种族，这些因素共同决定了鼻子的独特形状。鼻骨、梨状孔和前鼻棘（ANS）是用于预测鼻部外部尺寸和突出的主要颅骨标志物。然而，由于不同人群中鼻部形态存在显著差异，在一个群体中开发的方法可能无法准确预测另一个群体的鼻部结构，从而导致重建不准确。 随着时间的推移，出现了许多关于面部重建技术的研究。这些研究试图建立颅面骨骼与外部鼻部轮廓之间的关系。传统方法使用基于回归的分析来预测鼻宽、高度和突起。由于鼻部的四面体几何结构，其宽度、高度和位置对于准确的面部重建至关重要。此外，鼻部轮廓与其他面部结构（眼睛、嘴唇和颧骨）之间的相关性对于获得准确且可识别的面部重建也非常重要，从而提高了法医面部重建的总体成功率。过去的大多数研究都是基于2D侧位头颅X光片来建立鼻部轮廓的回归方程。然而，2D X光片由于其几何限制，并不是评估鼻部轮廓的最佳选择。后来引入了锥形束计算机断层扫描（CBCT）来评估鼻部轮廓，并开发了相应的预测方程。 目前，印度西北地区缺乏使用CT（计算机断层扫描）进行鼻部轮廓重建的研究。本研究的主要目的是通过关注印度西北部地区的当代人群来填补这一研究空白。预期成果是建立一个包含该地区个体独特解剖特征的鼻部轮廓数据库。该数据库可在法医人类学和人类识别等领域发挥作用，为法医案件中的鼻部轮廓估计提供更精确的地域特定数据。 本研究的主要目标是调查印度西北部人群中鼻部轮廓的年龄和性别差异，并开发准确的预测模型，用于法医面部重建。 本研究的目标如下： - 分析不同年龄组的鼻部轮廓 - 与其他种族群体进行比较分析

材料与方法

本研究遵循了流行病学观察性研究报告加强指南（STROBE）的要求。

方差同质性和观察者一致性

Levene检验验证了方差同质性的假设，p值介于0.49至0.901之间。使用类内相关系数（ICC）评估观察者内部和观察者之间的可靠性。观察者内部一致性介于0.898至0.989之间，观察者之间的一致性介于0.868至0.927之间，表明测量结果具有良好到优秀的一致性。

描述性统计和比较分析 为每个年龄组和整体样本计算了描述性统计数据（图1、2、3、4）。

讨论

在缺乏DNA分析或可用医疗记录等传统识别技术的情况下，法医面部重建是确定身份的关键选择。该方法的一个主要障碍是鼻部的重建，因为其软组织在死后会迅速分解，仅留下少量骨骼线索来推断其原始形状。这一限制经常降低面部重建的准确性。

结论

研究表明，鼻部轮廓测量在解释性别差异和与年龄相关的变化方面具有重要意义。男性和女性之间的骨骼特征存在显著差异，突显了它们在法医识别和面部重建中的重要性。多元统计方法改进了这些模式的分析，并根据骨骼特征促进了个体的分类。

声明

所有作者均同意将手稿提交给该期刊，并声明该手稿目前未提交给其他期刊。

作者贡献声明

- Sushil Kumar Battan：概念构思 - Mohinder Sharma：撰写初稿、数据整理 - Mandeep Garg：正式分析 - Paramjeet Singh：项目管理 - Tina Sharma：监督 - OP Jasuja：正式分析