自發(fā)性微笑特征研究的方法探索

任曉雪，林云紅，彭平，謝黎陽(yáng)，秦浩，王新明，李星星

（1．昆明醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院修復(fù)科 云南 昆明 650000；2. 紅河縣疾病預(yù)防控制中心 云南 紅河 654400）

?齒科美容?

自發(fā)性微笑特征研究的方法探索

任曉雪1，林云紅1，彭平1，謝黎陽(yáng)1，秦浩1，王新明2，李星星1

（1．昆明醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院修復(fù)科 云南 昆明 650000；2. 紅河縣疾病預(yù)防控制中心 云南 紅河 654400）

目的：探索自然且可重復(fù)的自發(fā)性微笑的獲得方法，為研究不同人群自發(fā)性微笑特征提供方法學(xué)基礎(chǔ)。方法：隨機(jī)抽取50名志愿者觀看喜劇短片并對(duì)其搞笑程度評(píng)分，設(shè)計(jì)不同短片先后觀看和同一短片間隔1個(gè)月重復(fù)觀看,通過(guò)數(shù)碼攝像動(dòng)態(tài)記錄受試者面部特征，利用視頻編輯和圖像測(cè)量軟件分析最大微笑位唇齒美學(xué)指標(biāo)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果：同一受試者先后觀看不同短片和間隔1個(gè)月觀看相同短片時(shí)最大微笑位上中切牙暴露量和口角寬度均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。50名志愿者最大微笑時(shí)上唇長(zhǎng)度、上唇厚度和口角寬度的動(dòng)度分別是-30%±8.4%、-40%±14%、32%±7.8%。結(jié)論：建立了可靠的最小干擾狀態(tài)下采集自發(fā)性微笑的方法，為牙頜面部動(dòng)態(tài)美學(xué)特征研究奠定基礎(chǔ)。

自發(fā)性微笑；動(dòng)態(tài)美學(xué)；數(shù)碼攝像技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助；中切牙暴露量；口角寬度；口唇動(dòng)度

隨著患者和醫(yī)生對(duì)牙頜面部美學(xué)的高度關(guān)注，如何再現(xiàn)協(xié)調(diào)的唇齒關(guān)系、還原患者舒心自信的微笑，已成為美學(xué)修復(fù)、種植修復(fù)、正畸、牙周以及頜面整形美容等幾乎所有口腔領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)。目前，關(guān)于國(guó)人的微笑的美學(xué)研究多通過(guò)誘導(dǎo)受試者微笑同時(shí)拍照記錄瞬間特征進(jìn)行分析[1]，由于微笑本身的動(dòng)態(tài)特性以及圖像捕捉過(guò)程的速度限制，單一圖片捕捉微笑動(dòng)作的可預(yù)見性和準(zhǔn)確性都比較差。Ackerman等[2]提出了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)碼攝像技術(shù)來(lái)記錄患者在微笑及講話時(shí)真實(shí)可靠的動(dòng)態(tài)特征。快樂(lè)的、無(wú)意識(shí)的自發(fā)性微笑才是真實(shí)的微笑，因此，自發(fā)性微笑才是唇齒關(guān)系美學(xué)診斷合理的關(guān)注點(diǎn)[3-4]。本文就如何獲得自然可重復(fù)的自發(fā)性微笑進(jìn)行方法學(xué)探索。

1　資料和方法

1.1研究對(duì)象：隨機(jī)抽取昆明醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員和患者50名志愿者，其中男21例，女29例，年齡18～56歲。入選標(biāo)準(zhǔn)：漢族，年齡≥18歲，五官端正，無(wú)正畸治療史，前牙無(wú)修復(fù)及充填治療史、無(wú)間隙或擁擠、無(wú)齲壞、無(wú)牙齦及牙周疾病、切緣無(wú)過(guò)度磨耗，中線正常，牙齒排列整齊者。本課題經(jīng)昆明醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，受試者均自愿參加并簽署知情同意書。

1.2器材及軟件：攝像機(jī)（Sony HDR-CX900E）、投影儀、筆記本電腦、三腳架、標(biāo)尺貼、頸部U型枕；視頻編輯專家、Adobe Premiere CS4、Adobe Photoshop CS3、基于Virtual Box的自編測(cè)量系統(tǒng)。

1.3研究方法

1.3.1視頻短片的制作及有效性檢驗(yàn)：通過(guò)視頻剪輯專家軟件合成10個(gè)放映視頻，每段視頻包括讓人放松的片段和前期篩選出的微笑引發(fā)內(nèi)容,時(shí)長(zhǎng)10min左右。設(shè)計(jì)視頻有效性檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，即受試者隨機(jī)抽取2個(gè)視頻先后觀看，1個(gè)月后從第一次觀看的2個(gè)視頻中隨機(jī)抽取1個(gè)再次觀看。受試者采用視覺(jué)模擬評(píng)分法，用0～10分對(duì)觀看視頻進(jìn)行評(píng)分（0分表示不搞笑，10分表示非常搞笑）。

1.3.2面部動(dòng)態(tài)特征的采集：受試者舒適地端坐于椅子上，背靠椅背，調(diào)節(jié)座椅高度使受試者視線與屏幕高度一致，保持自然頭位[5]。標(biāo)尺貼貼于額頭，U型枕置于受試者頸部并系帶固定，囑觀看視頻過(guò)程盡量不要晃動(dòng)頭部。固定于三腳架的數(shù)碼攝像機(jī)置于離受試者1.5m處，高度與受試者前牙合平面平齊[6]，調(diào)整攝像機(jī)參數(shù)，錄制受試者觀看放映視頻時(shí)整個(gè)面部的動(dòng)態(tài)活動(dòng)（見圖1）。

1.3.3姿勢(shì)位和最大微笑位圖像的篩選和測(cè)量：通過(guò)軟件Adobe Premiere Pro CS4將采集視頻按每秒25幀的速率單幀導(dǎo)出圖像。兩名研究員同時(shí)篩選放松姿勢(shì)位和最大微笑位圖像各1張，篩選圖像標(biāo)準(zhǔn)為受試者觀看放松短片時(shí)頭部直立、口唇部放松的姿勢(shì)位圖像（見圖2）以及微笑時(shí)前牙及牙齦顯露量最大的微笑位圖像（見圖3），以Bitmap格式存儲(chǔ)圖像。采用軟件Adobe Photoshop CS3測(cè)量定量指標(biāo)的像素值，包括姿勢(shì)位和最大微笑位圖像中上唇長(zhǎng)度、上唇厚度和口角寬度，最大微笑位時(shí)上中切牙暴露量。通過(guò)自編軟件“面部測(cè)量系統(tǒng)”完成指標(biāo)真實(shí)值的換算及數(shù)據(jù)錄入。

1.3.4測(cè)量指標(biāo)：上唇長(zhǎng)度是指從鼻小柱基底部中點(diǎn)至上唇下緣的距離；上唇厚度是指從唇峰點(diǎn)至上唇下緣的垂直距離；口角寬度是左右側(cè)口角處上下唇移行部在外側(cè)端相接點(diǎn)的距離；上中切牙暴露量是指自發(fā)性微笑時(shí)，上中切牙切緣中點(diǎn)與牙齦頂點(diǎn)的垂直距離（左右上中切牙均測(cè)量，最終求平均值）；口唇動(dòng)度是指自發(fā)性微笑位指標(biāo)數(shù)據(jù)與姿勢(shì)位指標(biāo)數(shù)據(jù)之差除以姿勢(shì)位指標(biāo)數(shù)據(jù)[6-9]（見圖4）。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：采用 SPSS19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，視頻有效性檢驗(yàn)采用配對(duì)t檢驗(yàn)，定量指標(biāo)采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行描述性分析。

圖1　采集場(chǎng)景

圖2　姿勢(shì)位圖像

圖3　最大微笑位圖像

圖4　測(cè)量指標(biāo)

2　結(jié)果

視頻評(píng)分結(jié)果顯示10段放映視頻中有2段評(píng)分小于6分，小于6分的視頻不再進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。表1和表2分別顯示不同視頻先后看和同一視頻不同時(shí)間時(shí)最大微笑位的上中切牙暴露量和口角寬度測(cè)量值及配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。表3顯示從姿勢(shì)位到自發(fā)性微笑位的口唇動(dòng)度，數(shù)據(jù)顯示從姿勢(shì)位到自發(fā)性微笑位上唇長(zhǎng)度、上唇厚度均明顯減小，口角寬度明顯增加。

表1　最大微笑時(shí)中切牙暴露量 （mm,xˉ±s）

表2　最大微笑時(shí)口角寬度 （mm,xˉ±s）

表3　自發(fā)性微笑時(shí)的口唇動(dòng)度 （mm,xˉ±s）

3　討論

微笑可以分為社交性微笑（姿勢(shì)性微笑）和快樂(lè)的微笑（自發(fā)性微笑）兩種類型[10-11]。社交性微笑是自覺(jué)的靜態(tài)面部表情，而快樂(lè)的微笑是不自覺(jué)的，此時(shí)上下唇肌最大程度收縮，牙齒和牙齦最大程度顯露[6,12-13]。Van Der Geld等[3-4]認(rèn)為自覺(jué)的姿勢(shì)性微笑常常會(huì)受到情感經(jīng)歷的影響而表現(xiàn)力有限，快樂(lè)的無(wú)意識(shí)的微笑才是真實(shí)的微笑，并且證實(shí)自發(fā)性微笑和姿勢(shì)性微笑兩種微笑狀態(tài)下唇齒美學(xué)參數(shù)間具有顯著性差異。

本研究采用數(shù)碼攝像技術(shù)[11]采集受試者面部動(dòng)態(tài)活動(dòng)，利用計(jì)算機(jī)軟件篩選受試者最大微笑位圖像進(jìn)行分析。通過(guò)視頻評(píng)分篩選出自制搞笑視頻8段，每個(gè)喜劇短片中有多個(gè)笑點(diǎn)，至少有4～5處能引發(fā)受試者微笑，以確保多次再現(xiàn)自發(fā)的快樂(lè)的微笑。自然頭位（Natural Head Position, NHP）是指當(dāng)雙眼注視遠(yuǎn)處與眼睛水平的某點(diǎn)時(shí)，頭部所處的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、可重復(fù)的空間位置，NHP被認(rèn)為是分析牙頜面部最合理的生理解剖定位[14]。本項(xiàng)目將記憶棉U型枕置于受試者頸部，根據(jù)受試者頸部形態(tài)調(diào)整系帶松緊，既可以讓受試者在最小干擾下舒服地觀看視頻，又可以起到輔助固定自然頭位的作用。同一受試者前后觀看不同視頻時(shí)最大微笑位中切牙暴露量和口角寬度間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明篩選的微笑位具有較好的重復(fù)性；同一視頻間隔1個(gè)月觀看上述指標(biāo)間同樣無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明獲得的微笑位具有較好的可靠性。通過(guò)觀看搞笑視頻引發(fā)自然微笑，數(shù)碼攝像采集動(dòng)態(tài)過(guò)程不僅減小對(duì)受試者的干擾，而且提高捕捉動(dòng)態(tài)特征圖像的準(zhǔn)確性[15-17]。視頻有效性研究證實(shí)篩選出的最大微笑位即為可重復(fù)的、生動(dòng)自然的自發(fā)性微笑。

采用該方法獲得了受試人群自發(fā)性微笑時(shí)口唇部動(dòng)態(tài)特征，垂直向指標(biāo)上唇長(zhǎng)度及厚度因口唇肌收縮而縮短30%和40%，水平向指標(biāo)口角寬度增寬約32%。國(guó)內(nèi)學(xué)者武俊杰[7]發(fā)現(xiàn)正常青年人群微笑時(shí)男性上唇長(zhǎng)度縮短27%，女性縮短29.5%，與本研究結(jié)果基本一致，但后者是采用相機(jī)多次拍攝的方法針對(duì)姿勢(shì)性微笑來(lái)進(jìn)行分析。

本項(xiàng)目作為方法學(xué)研究，還需要進(jìn)一步擴(kuò)大研究樣本，將該方法應(yīng)用于不同人群自發(fā)性微笑時(shí)動(dòng)態(tài)美學(xué)特征的研究。

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編輯/李陽(yáng)利

Exploration on the research method of spontaneous smile characteristics

REN Xiao-xue1, LIN Yun-hong1, PENG Ping1,XIE Li-yang1, QIN Hao1, WANG Xin-ming2,LI Xing-xing1
(1.Department of Prosthodontics, Affiliated Stomatology Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650000,Yunnan,China; 2.The Centers for Disease Control and Prevention of Honghe County, Honghe 654400,Yunnan, China)

Objective To explore a method of obtaining the naturally, repeatedly spontaneous smile and to provide methodology basis for spontaneous smile characteristics study of different people. Methods 50 volunteers were selected randomly to watch and score comedy films. Different comedy films were watched successively and the same comedy film was watched again after one month. The dentofacial characteristics of subjects were recorded dynamically by a HD digital video camera and the video editing and image measurement software were used to measure aesthetic parameters of the lips and teeth at the maximum smile, and then the data statistical analysis was done. Results There was no statistical difference of the upper central incisor exposure and intercommissural width at the maximum smile between different films and between different times of the same film (P＞0.05). Upper lip length , upper lip thickness and intercommissural width of 50 subjects at the maximum smile were -30%±8.4%, -40%±14%, and 32%±7.8% respectively. Conclusion A reliable collecting method of spontaneous smile had been established in the minimum interference, which would lay a foundation for the research of maxillofacial dynamic aesthetic characteristics.

spontaneous smile; dynamic Aesthetics; digital videography technology computer-assisted ;display of maxillary central incisors; intercommissural width; mobility of lips and teeth

R782.2

A

1008-6455(2016)11-0088-03

云南省科技廳-昆明醫(yī)科大學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)研究聯(lián)合專項(xiàng)資金項(xiàng)目（編號(hào)：2012FB073）

李星星，講師；研究方向：牙科美學(xué)修復(fù)及材料研究；E-mail: xingxing2005099@163.com

2016-09-02

2016-10-20