河南省漢族青年男性頭面部尺寸測(cè)量及分析

馮向偉， 韓 猛， 王 旭， 高 雅， 王士鑫， 楊凱鑫

(1.河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院， 河南 鄭州 450007； 2.河南工程學(xué)院 服裝學(xué)院， 河南 鄭州 451191)

頭面部測(cè)量是人體測(cè)量學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是頭面部用具設(shè)計(jì)與制作的基礎(chǔ)。1998年，我國(guó)頒布了GB/T2428-1998《成年人頭面部尺寸》[1]，該標(biāo)準(zhǔn)沿用至今。然而隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高和營(yíng)養(yǎng)狀況的改善，中國(guó)成年人的身高、體重均發(fā)生了明顯的變化，人體頭面部尺寸也相應(yīng)地發(fā)生了一定變化[2]，因此，原有的頭面部國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)難以滿足頭面部用具規(guī)格化設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性要求。近年來(lái)，研究人員不斷地對(duì)不同地區(qū)、不同民族人群的頭面部尺寸進(jìn)行測(cè)量和分析[3-6]，發(fā)現(xiàn)人體的頭面部指標(biāo)具有民族相似性，不同民族或種族間具有一定差異[7-8]，人體頭面部形狀與年齡、性別有一定的相關(guān)性[9]。

河南省地處中原地區(qū)，人口眾多，截至2018年年底，全省人口總數(shù)10 906萬(wàn)人，占全國(guó)人口總數(shù)的7.8%，其中以漢族人口居多，占全省人口總數(shù)的98.78%[10-11]。本文采用手工測(cè)量的方法對(duì)河南省漢族青年男性的頭面部尺寸進(jìn)行測(cè)量，并重點(diǎn)分析其頭型、面型和鼻型結(jié)構(gòu)。本研究為完善或更新河南省的人體數(shù)據(jù)庫(kù)、頭面部模型的重建及面部防護(hù)用具的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。

1 測(cè)量

1.1 樣本選取

實(shí)驗(yàn)安排在2019年2月至2019年6月，參考河南省人口統(tǒng)計(jì)局2017年年底公布的河南省18個(gè)地級(jí)市人口數(shù)量，按比例抽取在鄭州高校就讀的男大學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)。要求志愿者為河南籍男性，漢族，年齡18～25歲，身高160～190 cm，體重55～85 kg，五官端正，面部軟組織形態(tài)正常，咬合關(guān)系良好，無(wú)面部缺陷。

為了確保樣本的代表性，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 2428-1998《成年人頭面部尺寸》的調(diào)查結(jié)果可知，我國(guó)男性頭面部尺寸近似服從正態(tài)分布N(μ，σ2)[1]，利用計(jì)算公式N=(tCV/A)2可估算出所需的樣本量[12]，其中：t為正態(tài)函數(shù)系數(shù)；變異系數(shù)CV值為樣本標(biāo)準(zhǔn)差與樣本平均值之比；A為相對(duì)誤差。為保證較高的精確度，在a=0.01的置信水平下，選取t=2.58，A=1%。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 2428-1998中的CV值計(jì)算出11項(xiàng)待測(cè)指標(biāo)的最大樣本量為202個(gè)，考慮到測(cè)量誤差的影響，本次實(shí)驗(yàn)的樣本量定為210個(gè)。

1.2 測(cè)量指標(biāo)

參照國(guó)標(biāo)GB/T 2428-1998《成年人頭面部尺寸》[1]和席煥久等的《人體測(cè)量方法》[13]，依據(jù)12個(gè)骨骼標(biāo)志點(diǎn)，選取了6項(xiàng)頭面部測(cè)量指標(biāo)，5項(xiàng)頭部控制尺寸指標(biāo)(詳見(jiàn)表1、表2及圖1)。

表1 骨骼標(biāo)志點(diǎn)及定義

表2 頭面部測(cè)量項(xiàng)目及定義

(a) 正視圖 (b) 側(cè)視圖1 (c) 側(cè)視圖2圖1 頭面部測(cè)量項(xiàng)目示意圖

1.3 測(cè)量工具

測(cè)量過(guò)程中使用的主要工具有：直腳規(guī)(量程0～20 cm)、彎腳規(guī)(量程0～30 cm)、馬丁測(cè)量?jī)x(量程0～200 cm)。輔助測(cè)量工具有：標(biāo)記筆、標(biāo)記帶、棉簽、卸妝水、卷尺、三角尺、人體脂肪秤等。

1.4 測(cè)量方法

測(cè)量前，要排除頭發(fā)對(duì)測(cè)量工作的干擾，用標(biāo)記筆在志愿者面部準(zhǔn)確標(biāo)記出所需的骨骼標(biāo)志點(diǎn)，標(biāo)記錯(cuò)誤時(shí)可用棉簽和卸妝水改動(dòng)。測(cè)量過(guò)程中，志愿者應(yīng)自然靜坐，目視前方，面部肌肉放松，上、下嘴唇輕觸。測(cè)得的頭面部數(shù)據(jù)由記錄員當(dāng)場(chǎng)紙質(zhì)記錄，每名志愿者單個(gè)部位至少被測(cè)3次，數(shù)據(jù)誤差不得超過(guò)2 mm，若超出預(yù)計(jì)誤差范圍，需重新測(cè)量，測(cè)量次數(shù)無(wú)上限，直至數(shù)據(jù)在某個(gè)數(shù)值附近波動(dòng)，取最接近該數(shù)值的3個(gè)數(shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)取其平均值。測(cè)量結(jié)束后，擦除志愿者面部標(biāo)記點(diǎn)。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2.1 樣本分布情況

為了分析各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)的數(shù)據(jù)分布情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了K-S正態(tài)性檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)中規(guī)定，當(dāng)樣本量小于等于2 000時(shí)，正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果以夏皮洛-威爾克(W檢驗(yàn))為準(zhǔn)；當(dāng)樣本量大于2 000時(shí)，正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果以柯?tīng)柲曷宸?斯米諾夫(D檢驗(yàn))為準(zhǔn)。本次有效樣本量為210個(gè)，因此主要觀察W檢驗(yàn)結(jié)果。觀察頭面部數(shù)據(jù)正態(tài)檢驗(yàn)表(表3)發(fā)現(xiàn)，形態(tài)面高、鼻深、頭長(zhǎng)和頭圍的sig值均大于0.05，符合正態(tài)分布，而鼻寬、下頜間寬、面寬、鼻高、容貌面高、頭寬和頭高的sig值均小于0.05，不符合正態(tài)分布。分析這些指標(biāo)的正態(tài)Q-Q圖(圖2)可知，除個(gè)別數(shù)據(jù)點(diǎn)游離在外，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都聚集在直線附近，整體近似符合正態(tài)分布。因此，在后續(xù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析中剔除一些異常值，最終得到有效的樣本量為194個(gè)。

表3 頭面部數(shù)據(jù)正態(tài)檢驗(yàn)表

2.2 數(shù)據(jù)描述性分析

根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果(表4)可知：鼻寬、面寬、鼻高、形態(tài)面高、鼻深、容貌面高近似服從左偏正態(tài)分布；下頜間寬、頭寬、頭長(zhǎng)、頭高和頭圍近似服從右偏正態(tài)分布。當(dāng)前河南省漢族青年男性的鼻寬為3.93 cm±0.25 cm，分布范圍是3.07～4.61 cm；下頜角間寬為11.46 cm±0.77 cm，分布范圍是9.37～14.23 cm；面寬為15.08 cm±0.69 cm，分布范圍是11.53～16.53 cm；鼻高為5.21 cm±0.27 cm，分布范圍是3.98～6.15 cm；形態(tài)面高為11.78 cm±0.60 cm，分布范圍是10.04～13.39 cm；鼻深為1.64 cm±0.16 cm，分布范圍是1.10～2.08 cm；容貌面高為18.81 cm±1.00 cm，分布范圍是11.52～21.35 cm；頭寬為15.83 cm±0.69 cm，分布范圍是13.37～19.10 cm；頭長(zhǎng)為18.62 cm±0.67 cm，分布范圍是17.12～20.52 cm；頭高為22.94 cm±1.02 cm，分布范圍是20.98～26.47 cm；頭圍為58.31 cm±1.37 cm，分布范圍是55.10～61.84 cm。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，河南省漢族青年男性作為中國(guó)成年男性群體的一部分，其測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)有一定差異，鼻寬、面寬、鼻高、頭寬、頭長(zhǎng)、頭高和頭圍的均值均高于國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)，下頜間寬、形態(tài)面高、鼻深和容貌面高的均值均低于國(guó)標(biāo)均值，各項(xiàng)差值分布在0.11～2.21 cm之間，其中差異率最大的是鼻深，與國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)相差18%，差異率最小的是容貌面高，與國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)相差1.0%。

2.3 測(cè)量指標(biāo)的相關(guān)性分析

經(jīng)相關(guān)性分析(見(jiàn)表5)可知，各項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)間的相關(guān)性不大，其中頭長(zhǎng)與頭圍具有較高的正相關(guān)性，形態(tài)面高與容貌面高、頭高、鼻高均有一定的正相關(guān)關(guān)系，其余測(cè)量指標(biāo)兩兩之間的相關(guān)性都比較小。

(a) 鼻寬 (b) 下頜間寬 (c) 面寬

(d) 鼻高 (e) 容貌面高 (f) 頭寬

(g) 頭高圖2 不同測(cè)量指標(biāo)的Q-Q正態(tài)分布圖

測(cè)量項(xiàng)目國(guó)標(biāo)值/cm平均值/cm標(biāo)準(zhǔn)差/cm最小值/cm最大值/cm全距/cm偏度統(tǒng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)誤差峰度統(tǒng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)誤差鼻寬3.603.930.2503.074.611.54-0.4070.1750.9070.347下頜間寬11.6011.460.7669.3714.234.860.7260.1751.4040.347面寬14.3015.08 0.69111.5316.535.00-1.0670.1754.5770.347鼻高5.105.210.2713.986.152.17-0.3270.1752.2930.347形態(tài)面高11.9011.780.60010.0413.393.35-0.1110.1750.2810.347鼻深2.001.640.1571.102.080.98-0.2530.1750.2640.347容貌面高19.0018.811.00311.5221.359.83-1.8590.17513.6920.347頭寬15.4015.830.68813.3719.105.730.2720.1753.0840.347頭長(zhǎng)18.4018.620.66617.1220.523.400.2760.1750.2320.347頭高22.3022.941.02620.9826.475.490.5790.1750.1800.347頭圍56.1058.311.37355.1061.846.740.1510.175-0.4650.347

表5 頭面部測(cè)量指標(biāo)的Pearson相關(guān)系數(shù)表

注：“*”指在0.05級(jí)別(雙尾)，相關(guān)性顯著；“**”指在0.01級(jí)別(雙尾)，相關(guān)性顯著

3 鼻型、面型和頭型劃分

為了對(duì)河南省漢族青年男性的頭面部輪廓進(jìn)行類型劃分，參考《人體測(cè)量方法》[13]，根據(jù)式(1)-式(3)計(jì)算出所有樣本的鼻指數(shù)、面指數(shù)和頭長(zhǎng)寬指數(shù)。對(duì)照指數(shù)分型表(表6-表8)發(fā)現(xiàn)：本次測(cè)量的樣本主要以中鼻型為主，占74.74%；其次是狹鼻型，約占18.56%；闊鼻型較少，占6.19%；超闊鼻型最少，只占0.51%；樣本中不存在特狹鼻型、超狹鼻型和特闊鼻型。樣本的面型以超闊面型為主，所占比例為60.31%；其次是闊面型，占27.84%；中面型占比較少，為8.25%；狹面型、超狹面型占比最少，分別為2.58%和1.02%。樣本的頭型中除了不存在特長(zhǎng)頭型外，其余的頭型均有占比，其中特圓頭型和圓頭型較多，分別占38.66%和32.47%；中頭型和超圓頭型占比較小，分別為17.53%和8.76%，長(zhǎng)頭型占比最少，只有2.58%。與鼻型、面型分布相比，頭型分布比較均勻。

鼻指數(shù)：

(1)

形態(tài)面指數(shù)：

(2)

頭長(zhǎng)寬指數(shù)：

(3)

表6 鼻指數(shù)分型表

表7 面指數(shù)分型表

表8 頭長(zhǎng)寬指數(shù)分型表

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)：河南省青年男性頭面部尺寸與現(xiàn)行的國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)有一定差異，其中鼻寬、面寬、鼻高、頭寬、頭長(zhǎng)、頭高和頭圍的均值均高于國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)；下頜間寬、形態(tài)面高、鼻深和容貌面高的均值均低于國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)。各項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)中，頭長(zhǎng)與頭圍具有較高的正相關(guān)性，形態(tài)面高與頭高、鼻高及容貌面高均有一定的正相關(guān)性。河南省漢族青年男性以中鼻型、超闊面型和特圓頭型為主，所占樣本比例分別為74.74%、60.31%和38.66%，基本不存在特狹鼻型、超狹鼻型、特闊鼻型和特長(zhǎng)頭型。與鼻型和面型相比，頭型分布較為均勻。