《International Journal of Legal Medicine》:Nose-skull relationships for craniofacial identification: computed tomography (CT) assessment of nose width, nasal bridge shape & pronasale position
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鼻子是进行颅面鉴定(craniofacial identification,通过颅骨形态评估身份的方法)时从颅骨评估的主要面部特征之一。虽然已有若干鼻部估计模型发表,但组外检验(out-of-group tests,即独立样本验证)相对较少。本研究使用高分辨率
鼻子是进行颅面鉴定(craniofacial identification,通过颅骨形态评估身份的方法)时从颅骨评估的主要面部特征之一。虽然已有若干鼻部估计模型发表,但组外检验(out-of-group tests,即独立样本验证)相对较少。本研究使用高分辨率计算机断层扫描(computed tomography,CT)影像和92名澳大利亚成年人样本,评估三个先前发表的鼻部估计模型:(1)根据鼻骨孔(nasal aperture)最大宽度估计鼻宽;(2)根据鼻骨孔上缘形态估计鼻尖曲线(下斜位);(3)根据最新修订的双切线法估计鼻尖点(pronasale)位置。方法1在63名受试者中的检验显示估计标准误(standard error of the estimate,SEE)为4.0 mm。方法2在31名经过仔细筛选的受试者中产生Procrustes距离(d)为0.24。方法3在43名受试者中,所估计的鼻尖点位置与真实鼻尖点位置之间欧氏距离(Euclidean distance,Ed)的SEE为10 mm。后一种方法的笛卡尔坐标误差(x/y)显示,大多数受试者的鼻尖点被放置得过于前下(x=+2.2 mm,y=?6.2 mm)。这些结果表明,目前发表的鼻部估计模型在鼻宽、鼻尖曲线和鼻尖点位置这三个方面经常产生尺寸明显不正确的鼻子。为了改进已有方法,研究人员提出了一个校正因子(符号反转平均误差),该因子为估计模型提供了整体校准(calibration-in-the-large),有助于提高其准确性。
论文解读
颅面鉴定(craniofacial identification)是在DNA、指纹、牙科比对等常规识别手段无法用于骨骼遗骸或未获得结果时的重要补充,主要包括面部近似(facial approximation,从颅骨估计面部形态以触发辨认)和颅面重合(craniofacial superimposition,将生前照片与颅骨影像进行叠加比对)。长期以来,该领域的研究重心集中于面部软组织厚度(facial soft tissue thickness,FSTT),而对鼻部等主要面部特征与颅骨骨架之间的具体解剖关系研究较少。既往虽已有多种鼻部估计模型发表,但组外检验相对较少,且不同验证研究的结果差异较大:例如Stephan等和Rynn与Wilkinson等先后对多种鼻投影模型进行交叉验证,其误差报告从不足1 mm到接近9 mm不等;Gerasimov的双切线法也在后续研究中被澄清为需使用鼻骨远侧尖端和鼻骨孔底壁,但这些修订后的方法仍缺乏充分的独立验证。此外,常用的鼻宽估计规则“鼻骨孔宽度等于软组织鼻宽的3/5”虽然流行,却缺少高质量的外部验证。在这一背景下,该研究利用高分辨率CT扫描和92名澳大利亚成年尸体捐赠者(来自UQ解剖项目,53男39女,年龄51至100岁)的样本,对三个广泛应用且具有代表性的鼻部估计模型进行了独立组外检验,并提出基于平均误差的校正因子,以评估和改善模型的准确性。论文发表在《International Journal of Legal Medicine》。
在关键技术和样本方面,研究人员使用16层螺旋CT获取全头影像(层厚0.75 mm,重建间隔0.5 mm),在OsiriX MD中重建颅骨与面部软组织三维表面网格,并导入Blender进行测量。所有头部均重新定向至法兰克福水平面。针对不同方法,样本经严格筛选以排除尸体软组织变形:方法1使用63名受试者(39男24女),方法2使用31名受试者(20男11女),方法3使用43名受试者(27男16女)。方法1按Prag和Neave的3/5规则,由鼻骨孔最大宽度(al–al)估计软组织鼻宽(al′–al′)。方法2将鼻尖点(prn′)与鼻骨点(rhi)重叠后,提取软硬组织曲线并利用Procrustes叠加进行形态比较。方法3按照Gerasimov修订双切线法,通过Blender网格面的平均法向量定量设置上切线(取鼻骨远侧2 mm)与下切线(取鼻骨孔底壁),由两切线交点得到鼻尖点估计位置。
研究结果分三部分。方法1:鼻宽估计器(Prag和Neave方法)。在63名受试者中,al–al与al′–al′的平均比值为0.614,接近3/5规则的理论值0.6,表明该规则作为总体中心趋势估计尚可。但女性平均误差为1.5 mm,平均绝对误差(mean absolute error,MA