摘要:鼻是人类面部形态特征的主要标志之一,同时也具有重要的生理功能。目前国内外关于鼻形态的研究主要包括以下方面:鼻形态的性别、年龄、种族差异,影响鼻形态差异的因素,鼻形态相关参数的测量方法,鼻形态研究的相关应用等。本文通过归纳梳理相关文献的研究数据及结论,对鼻形态相关研究、鼻形态数据测量方法等作简要概述,并对国内鼻形态研究作简要回顾及展望。 关键词:鼻形态;差异;测量;应用
鼻,居于面部中心,是面部形态的标志性特征之一,同时也具有重要的生理功能。鼻的大小、形状,以及鼻与面部的比例关系是面部审美的重要因素,同时也是一些研究中人种学分类的重要指标之一。此外,在人体呼吸过程中,鼻可以引导气流、改变气流阻力、调节体内水分流失和维持热平衡[1]。鼻形态研究在医学领域有重要的应用价值。在整形手术中,鼻部参数的测量数据有助于帮助医生对患者进行术前术后分析,以达到更理想的手术效果;在唇腭裂修复手术中,对鼻生长发育模式的研究有助于预测患者术后的鼻生长愈合趋势;在法医调查中,鼻部特征有助于对个体进行身份鉴定。本文旨在梳理国内外鼻形态研究的相关文献,探究鼻形态的性别、年龄、种族差异1),分析鼻形态差异的影响因素,归纳鼻形态数据的测量方法,总结鼻形态研究在疾病诊疗、美容整形、身份识别等相关领域的应用,并对国内鼻形态研究作简要回顾和展望。
1.鼻形态的性别差异
图1 不同鼻型分类示意图
Fig.1 Classification of different nose types
此外,鼻生长速度也存在一定的性别差异。Burke等人测量了英国9~16岁的26名男孩和26名女孩的鼻部参数,观察发现青春期的女孩鼻生长突增现象主要出现在9~10岁,男孩则在13~14岁,较晚于女孩;16岁时,男孩的鼻仍在生长,而女孩的鼻几乎已不再生长[8]。Meng等人观察了305张来自美国的40名(男17人、女23人)7~18岁的高加索人的头部侧面轮廓图(lateral head cephalograms),发现女性鼻高度、深度和倾斜度的增长在16岁时基本完成,而男性的鼻相关参数在18岁及以后仍在继续增长[9]。Farkas等人对1593名(男793人、女800人)1~18岁的北美高加索人(Caucasians)进行研究,发现女性在12岁时鼻的宽度和高度完全发育,男性则在14~15岁时才完全发育[10]。Ferrario等人测量了1013例(男503人、女510人)6~14岁、19~32岁的意大利北部白人受试者的鼻部数据,发现13岁时女性鼻生长基本完成,而同时期男性鼻仍在大幅生长;19岁以后,男性鼻生长速度减缓,与女性鼻生长速度无明显差异[11]。
2.鼻形态的年龄差异
人类鼻形态受到性别和年龄因素的共同作用,男性、女性鼻部均在青少年时期有大幅度生长。Genecov等人观察了美国俄亥俄州记录的7~18岁的64例白人样本(男32人、女32人),发现受试者的鼻部在7~12岁间平均向前生长了(antero-posterior nasal growth; forward growth of nose) 4~6 mm,其中男性鼻生长幅度在4 mm左右,女性则在6 mm左右。12~17岁间,男性鼻部向前生长基本维持1 mm/年的速度,而女性仅生长1~2 mm;与7~12岁时相比,女性鼻部的生长速度明显减缓。17岁时,男性鼻尖突度(anterior projection)高于女性。此外,7~17岁期间,男女的鼻骨(nasal bone)前突度均增加,男性增加了10度,女性增加了7度。总体上,直到成年期,男性和女性的鼻部仍以相对恒定的速度生长,鼻尖突度会继续增加[12]。
Burke等测量了英国9~16岁的26名男孩和26名女孩的鼻部参数,发现女孩鼻部发育一般早于男孩,在9~10岁时出现突增现象,而男孩则在13~14岁出现突增现象。此外,在鼻根突度方面,女孩增长不显著,男孩9~11岁增长不明显,但13岁左右开始显著增长;鼻尖突度(nasal tip protrusion)方面,男孩女孩均增长显著,但男孩在12~14岁呈现爆发增长。在眼睛水平位的鼻宽度(内眼角间距,intercanthal width)和鼻尖水平位鼻宽度方面,发现9岁时女孩的鼻宽略大于男孩,但16岁时却都略窄于男孩;位于眼睛水平位的鼻背突出值 (prominence of the dorsum at eye level) 与内眼角间距的比值(鼻背突出值/内眼角间距)方面,9~16岁期间,男孩的该比值从59%增加至76%,而女孩的比值则从65%增加至70%;说明在9~16岁期间,随着年龄增长,男孩的鼻背突度超过女孩,并出现“鼻部驼峰(nasal hump)”现象[8]。
Meng等人观察40名(男17人、女23人)7~18岁的高加索人的头颅侧面图(lateral cephalometric headplates),发现:男女鼻高在18岁时仍在增长,7~18岁间上下鼻高比例(upper to lower nose heights)稳定在3:1(图2);鼻深(nose depth)和骨架之下的矢状深度(sagittal depth of the underlying skeleton)通常会随年龄增长而增长,但男性增长幅度稍大于女性;16岁之前男女上鼻尖倾斜度(upper nose inclination)大致相等,但女性上鼻尖倾斜度增长只持续至15岁,而男性在18岁时仍在增长[9]。Posen等人观察了30例3个月至18岁的美国白人样本的鼻部数据,在评估鼻梁倾斜度(鼻背相对于颅底的倾斜度)的变化时,认为13岁之前的女性角度测量值大于男性,且没有发现14岁之后的男性和女性上鼻尖倾斜度有任何明显变化[13]。
图2 面部测量点[9]
Fig.2 Linear measurements
上鼻高upper nose height,n’-prn’;下鼻高lower nose height,prn’-ans”
3.鼻形态的种族差异
许多研究从鼻尺寸、鼻孔形状等方面对鼻形态存在的种族差异进行了探讨。Ohki等人通过比较研究来自加拿大的24位(男12人、女12人)17~26岁的高加索人、19位(男9人、女10人)19~28岁的东亚人、17位(男7人、女10人)16~28岁的黑人,发现高加索人鼻孔属狭长型(leptorrhine)、黑人鼻孔属扁阔型(platyrrhine)、东亚人鼻孔介于两种类型之间,为中鼻型(mesorrhine)(图1: B)[14]。Williams测量了美国科罗拉多大学医学院内63个完整头骨和42个半头骨(half skulls),发现不同种族间鼻指数(鼻的宽高比,height-breadth index of nose)存在一定差异,黑人鼻指数大于0.85,高加索人小于0.65[15]。
Aung等人将90名中国成年人(男45人、女45人)的鼻数据与Ohki等人测量的高加索人和黑人的鼻形态数据进行对比,发现以中国人为代表的东亚人的鼻解剖形态和尺寸在许多方面与高加索人、黑人的鼻不同[16]:东亚人的鼻梁普遍较低,鼻基底通常是一条柔和的曲线,而高加索人的鼻有明显的脊;与高加索人相比,东亚人鼻指数显著较高,鼻尖突出程度与鼻宽之比显著较小;与黑人相比,黑人的鼻指数显著高于东亚人,鼻尖突出程度与鼻宽之比大于东亚人。整体上,与高加索人相比,东亚人的鼻翼更宽、鼻尖突度更小,黑人鼻宽、鼻尖突度更大[16]。
Farkas等人发现不同种族的鼻孔类型有所不同,并基于鼻孔轴线与水平方向的倾斜度划分了七种鼻孔类型(图1: C)。他们随机选择了243位北美人,其中56位白人、55位亚洲人、32位黑人。观察得知,I型鼻孔仅在白种人中出现,其鼻尖突度和鼻小柱长度明显大于II型鼻孔;II型鼻孔是白种人中最普遍的鼻孔类型,其鼻小柱宽度与I型鼻孔相似;与II型鼻孔相比,III型鼻孔的鼻小柱明显较短较宽,但鼻尖突度与II型相似,该鼻孔类型在亚洲人中最为常见;IV型鼻孔在非白种人中也很少见;V型和VI型鼻孔常见于黑人中,VII型鼻孔则基本上仅见于黑人[7]。
Farkas等人测量了1470名(男750人、女720人)18~30岁受试者的面部数据,其中53.1%是来自欧洲的白种人(来自阿塞拜疆、保加利亚、克罗地亚、捷克共和国、德国、希腊、匈牙利、意大利、波兰、葡萄牙、俄罗斯、斯洛伐克和斯洛文尼亚),12.2%来自中东(来自埃及、伊朗、土耳其),20.4%来自亚洲(来自印度、日本、新加坡、越南和泰国),14.3%来自非洲(来自安哥拉、非洲的汤加、祖鲁族,及来自美国的非裔美国人),其余受试者为北美白人。Farkas等发现与北美白人相比,欧洲白人的鼻高普遍较大,其中葡萄牙人、意大利人、希腊人及匈牙利人鼻高偏大更为显著,但俄罗斯男性及德国男性的鼻高较小于北美白人男性;中东人鼻高普遍显著大于北美白人,但埃及女性鼻高较小于北美白人女性;亚洲人及非洲人的鼻高普遍较低,但日本男性鼻高显著大于北美白人男性。同时,与北美白人相比,欧洲白人及中东人的鼻宽普遍与之相似,但德国女性的鼻宽显著大于北美白人女性;亚洲人及非洲人的鼻宽普遍显著较大,但印度人鼻宽与北美白人差异较小。欧洲白人、中东人、非洲人的鼻梁倾斜度与北美白人相似,但其中阿塞拜疆人、俄罗斯人、斯洛文尼亚人的鼻梁倾斜度显著较大;亚洲人的鼻梁倾斜度普遍小于北美白人,但印度人的鼻梁倾斜度与之相似[17]。
此外,梨状孔是鼻形态的基底框架,对鼻形态有重要影响,有学者对不同种族间的梨状孔区域形态差异进行了比较研究。刘武等研究了48件华北人颅骨标本、65件美国白人标本及41件非洲人标本,发现美国白人梨状孔高而狭窄、边缘形态锐利、鼻前棘表现明显、鼻下窝不显或缺如,而非洲人梨状孔低矮而宽阔、边缘圆钝、鼻前棘欠发达、鼻下窝程度显著,华北人的梨状孔区域形态特征介于美国白人和非洲人之间,与前者更为相近[18]。
4.鼻形态的影响因素
4.1 头面部大小与鼻形态
鼻处于人面部中心位置,面部其他部位尺寸大小与鼻部形态存在一定相关性,同时也会影响鼻部的视觉大小。栗淑媛等人对256名(男128人、女128人)20~39岁的宁夏回族人的鼻宽、鼻高等16项头面部形态指标值进行测量及统计分析发现,鼻宽与面宽、额最小宽、口裂宽、两眼内角宽、两眼外角宽、头水平围正相关(P<0.05),鼻高与形态面高、容貌面高、容貌耳宽正相关(0.001<P<0.01)”,但鼻宽与鼻高不相关[19]。
Farkas等人对来自世界五个不同区域(欧洲、中东、亚洲、非洲和北美)的1470名18~30岁的青壮年样本进行测量,发现亚洲人和非洲人的鼻宽均远大于北美白人鼻宽,但由于亚洲人的下颌骨及面部宽度同鼻宽一样远大于白人,故视觉上鼻未显得很宽;而非洲人的下颌骨和面部宽度与白人相同,因此非洲人鼻宽在视觉上更加明显,可见人类面部宽度及下颌骨宽度会影响鼻尺寸的视觉效果[17]。
4.2 气候环境与鼻形态
人类鼻形态与气候环境的相关性仍存在争议,有学者认为人类所处地区的海拔、温度、湿度等都会影响鼻形态,但也有部分学者对此持怀疑态度。Butaric等人研究了不同气候条件下不同人群的鼻形态特征,研究对象包括两类高海拔气候人群(13位青藏高原的藏族人、24位安第斯山脉的秘鲁人)和四类低海拔气候人群(24位沿海平原的秘鲁人、24位中国南方人(温和)、26位蒙古-布里亚特人(干冷)、19位东南亚人(湿热)。研究发现,蒙古-布里亚特人和高海拔藏族人的鼻高而窄,鼻腔较大,有助于其吸氧及进行空气调节,这似乎在鼻腔形态上表现出对环境的适应性;但高原山脉地区及沿海平原地区的两组秘鲁人,其鼻部形态未发现特定的适应性特征,这可能和其较晚的迁徙史及人口结构有关。总体上,Butaric等认为寒冷干燥气候区的个体鼻腔较大、鼻窄而高,而炎热潮湿气候区个体的鼻腔则宽而短[20]。
也有学者质疑鼻形态与气候条件之间的相关性,Maddux等人研究发现湿热地区的东南亚人鼻部明显大于温带地区的中国南方人、高海拔地区的秘鲁人及干冷地区的蒙古-布里亚特人,平原地区的秘鲁人鼻部尺寸大于中国南方人和高海拔地区的秘鲁人;与其他种族相比,蒙古-布里亚特人的鼻长明显短于其他种族,而平原地区秘鲁人的鼻长明显长于中国南方人群、高海拔藏族人、高海拔秘鲁人和蒙古-布里亚特人;高海拔的藏族人似乎并不具备与寒冷干燥环境相适应的相对高而窄的内鼻形态[21,22]。
Franciscus等人基于来自全球不同地区的26个群体的2048个颅骨,探究鼻骨形态与气候的关系, 发现鼻高与温度呈负相关,鼻宽与湿度呈正相关,相较于单独的鼻高和鼻宽,鼻指数与气候的关联性更强(如年平均温度、年平均相对湿度、年平均绝对湿度,r2在0.24-0.67),故认为不同地域人群的鼻骨形态差异是适应不同气候条件的结果。关于自然选择直接导致鼻形态差异,或某种机制使鼻主动适应自然环境而产生差异的这一观点,还缺乏足够证据[23]。
张银运等人通过研究南京直立人1号头骨(距今早于40万年前),并与另外10例亚洲头骨标本(分别距今175万年、100-170万年、58.1万年、9万年、3-3.5万年、6.7万年、6万年,其余3例均为2.7-3.4万年)、3例非洲头骨标本(分别距今178万年、60万年、20万年)、8例欧洲头骨标本(例分别距今20-40万年、20万年、30万年、13万年、12.2-12.9万年、4.5-7万年、3.2万年、2万年)进行对比,认为南京直立人的高耸鼻梁最古老,而彼时欧洲不存在高耸鼻梁,故南京直立人的高耸鼻梁不可能源自欧洲人的基因漂变,故推测南京直立人和欧洲人的高耸鼻梁是分别对气候环境适应的结果[24]。张银运等人还发现鼻尖指数、鼻根指数与地理气候因素具有一定的相关性,其中最冷月份的绝对湿度与鼻的绝对突度之间有强相关性,这提示人类鼻梁高耸的情况可能是对寒冷气候适应的结果[25]。
吴新智等人对比了因纽特人、中国人、旁遮普人(Punjabis)、爱尔兰人、意大利人、加蓬黑人和刚果黑人的鼻数据,发现位于温带的欧洲人和位于热带印度次大陆的旁遮普人都有极为高耸的鼻梁;而和旁遮普人同样位于热带的非洲黑人鼻梁极为扁塌,和欧洲人同样位于温带的中国人鼻梁高度居中。由此可见,即便居住地环境温度差异大,其鼻梁突度也可以很相近;而居住地环境温度相近,其鼻梁突度差异也可以很大。这说明现代人鼻形态的差异可能是环境因素对古代人鼻形态变异进行长期自然选择的结果[26]。
4.3 遗传因素与鼻形态
面貌特征具有极高遗传率,为探究鼻形态的遗传规律,陈莉等观察了上海金汇镇当地血统相对纯正的8个家系(各家系人数约在20~30人),测量了其中100名小学生(男50人、女50人)的鼻部性状特征,分析发现鼻形态受遗传因素影响。鼻背硬骨部、鼻背软骨部、鼻尖方向均符合单基因半显性遗传的遗传模式,其中显性性状包括鼻背高度明显、鼻背硬骨部凸、鼻背软骨部凸、鼻尖方向上翘,隐性性状包括鼻背微高于眼内角连线、鼻背硬骨凹、鼻背软骨凹、鼻尖方向下垂[27]。
韩在柱等人调查了内蒙古兴安盟的644例汉族人、729例蒙古族人和479例朝鲜族人的10对遗传性状,如鼻梁侧面观、鼻孔形状等,发现鼻梁侧面观、鼻孔形状的遗传基因频率在不同民族间差异显著,凸鼻梁性状基因出现频率表现为:朝鲜族>蒙古族>汉族,宽鼻孔性状出现频率表现为:蒙古族>汉族>朝鲜族[28]。
李玉玲等人对中国呼和浩特及包头市的369对7~12岁的双生子儿童的头面部指标进行测量,研究发现女童的鼻宽遗传率较高(66%~84%),男童的鼻高遗传率较低(<30%)且明显受环境因素影响较大。总体上,鼻宽遗传率显著较高,鼻高遗传率显著较低、受环境因素影响更大[29]。
Ordu等人调查了101个尼日利亚家庭,其中包括202名父母及135名子女,通过观察他们的鼻形态,发现遗传基因决定鼻形态,且符合孟德尔单基因显性-隐性模式,窄鼻的等位基因相较宽鼻的等位基因更加显著。Ordu等认为该研究结果可以有效应用于亲子鉴定、法医和基因研究中[30]。
Bonfante等人对来自拉丁美洲的6169名受试者(男2761人、女3408人)的面部特征进行了测量。研究发现VPS13B基因与鼻小柱大小显著相关,该基因突变会导致科恩综合征(Cohen syndrome),造成面部特征畸形,如喙状、鼻过于向前突出等。基于人类和小鼠的鼻结构及发育具有相同特征,Bonfante等人对小鼠头面部区域进行几何形态分析测量,发现VPS13B对鼻形态的突出程度有显著影响[31]。
此外,有学者通过研究我国古人类的鼻骨形态,分析其是否曾受到西方基因的影响。张银运等人分析来自新疆、宁夏、青海、河南殷墟的11个古代人群头骨(约3800~1200年前),发现其鼻形态均具有欧洲人种特征,表明至少2000~3000年前这类“西方基因”已在我国多个地区的人群中出现,且其经由新疆向东流入内地[32]。张银运等人还研究了95~102例华北现代人头骨和55~100例云南现代人头骨,通过观察鼻颧角、鼻根指数、鼻面扁平度指数等,发现其中均检测出欧亚人种特征,说明“西方基因”不仅向东流向华北,也向南流入西南地区[33]。并且张银运等人研究了来自新疆、青海、宁夏、河南殷墟的206~534例古代人群头骨、95~102例华北现代人头骨和55~100例云南现代人头骨的鼻形态等特征,发现赤道人种特征(鼻颧角、鼻根指数、鼻面扁平度指数)在古代人及现代人头骨中均能够检测到,且在古代人群中该特征呈现自东向西递减趋势,与欧亚人种基因流呈现相反方向;赤道人种特征在云南现代人群中的出现率高于华北人群,而欧亚人种特征出现率呈现相反特征,说明现代人群中也存在两个相反流向的“基因流”[34]。
5.鼻相关参数的测量方法
鼻部测量标志点的选择主要包括:鼻根点(n)、鼻尖最高点(prn)、唇鼻中隔相会点(sn)、上唇部中点(ls)、鼻翼端点(al)。鼻线性数据测量主要包括:鼻宽、鼻长、鼻高。大部分学者选取鼻翼两侧端点的长度(al-al)作为鼻宽,部分学者将鼻宽细致分为鼻形态宽度(al-al)、鼻根宽度(mf-mf)、鼻解剖宽度(ac-ac)等(图3)。鼻长一般是指从鼻根点(n)到鼻尖最高点(prn)的距离。鼻高一般是指鼻根点(n)至鼻下点(sn)的直线距离,但也有学者倾向于将鼻高细致分为上鼻高与下鼻高来测量,其中上鼻高往往指鼻根点(n)至鼻尖最高点(prn)的投影距离,下鼻高指鼻下点(sn)至鼻尖最高点(prn)的投影距离。鼻角度测量主要包括:鼻额角(nfa)、鼻尖角(nta)、鼻唇角(nla)、鼻翼角(asa)等[36]。
图3 面部和鼻部软组织标志点[3,5]
Fig.3 Facial and nasal soft tissue landmarks
目前鼻测量方法主要有以下几种:第一种是直接测量方法,即在面部标记标志点,用直尺、游标卡尺、直角规等直接在人体表面测量,该测量方法简便易操作,但容易产生随机误差,难以保留测量现场,使得其他试验者不便核查,还有学者指出由于鼻的很多部位缺乏潜在的骨骼支撑,限制了该测量方法的准确性[6]。第二种需要拍摄受试者面部正面、侧面、底部(basal photograph)的标准化照片,然后在照片上确定标志点,测量长度和角度。第三种采用头部数字影像测量法(cephalometry)、激光扫描、计算机X线断层摄影术或立体摄影技术(stereo photography),使用数字模型分析相关参数。相较第一种方法而言,第二、三种方法更加精确,测量流程更加规范,数据测量具有可重复性,使用较为广泛,但对于非轮廓线上的测量点(如鼻根点)定位较为困难,容易产生一定误差[37]。
此外,不断有学者创新测量方法。比如,Burke等人使用立体相机和等高线绘图机,绘制受试者面部的等高线图以便进行鼻数据分析[8]。Li等人在使用相机摄影的基础上,使用Adobe Photoshop CS 3软件辅助测量鼻角度的相关数据[38]。Elsamny等在获取三维数据的基础上,使用一些软件(如Rhinobase和CorelDraw graphics软件)可以实现自动测量并计算鼻部相关数据,能有效提高面部分析效率[37]。
辽宁省人类表型组学研究重点实验室聚焦生物医学人类学、体质表型组学等研究,配有三维颅面鉴定仪、Cyber人体扫描仪、BOD POD人体组分分析仪等先进设备。其中颅面部表型组研究在传统人体测量方法的基础上,利用Cyberware人体扫描仪进行头面部表型采集,结合几何形态测量学理念,开展二维或三维坐标点颅面和器官形状特征分析。这些先进设备的应用将包括鼻形态在内的人体数据测量由2D发展到3D,能够更加高效地获取高精度、高准确性的鼻数据。
6.鼻形态研究的相关应用
研究鼻形态特征及其遗传规律,可辅助鼻部疾病的预防、筛查与诊断。Uzun等人认为,鼻中隔偏离和鼻甲肥大等会影响鼻部形状、阻碍鼻部气流通畅[3]。Devaraja等结合鼻部CT图像,对151名18~71岁印度南部鼻窦炎患者的鼻形态分析,发现鼻窦炎会导致鼻中隔倾斜(deviated nasal septum)和泡状鼻甲(concha bullosa),这类变异会造成鼻下部向一侧偏斜,说明鼻腔炎症会造成鼻隔膜、鼻基等部位的骨骼变形。因此,对鼻形态的研究可以帮助医生更好地对患者鼻部疾病临床症状进行诊断,助力更高效地实施治疗[39]。
6.2 鼻形态与整形美容
对人类鼻形态及生长发育的全面研究,有助于鼻面部重塑工作的展开,辅助医生进行颌面部整形手术、提高美容整形手术效果。Farkas等人认为鼻面部测量的标准化数据可以提供正常范围参考值,协助医生在目视检查时提高诊断精确度[17]。He等人认为,了解人类鼻部早期快速生长发育的情况及年龄与鼻生长的关系,可以有效帮助医生把握正畸手术时机、预判术后鼻面部生长发育情况,以达到更好的治疗效果[1]。
He等人发现,传统审美观念以白人面部特征为标准,这对评定其他种族的面部特征存在很大局限性。He等认为在对患者进行手术时,不能使用单一的评判准则,要综合考虑患者种族、性别、鼻面部生长变化情况及个人偏好等因素[1]。Aung等人通过对90个正常的东亚人鼻面部情况进行测量,发现东亚人鼻形态与高加索人鼻形态存在多方面差异,提出在对东亚人进行美容整形手术或鼻部重塑手术时,必须考虑东亚人鼻形态独特的解剖学特征[16]。
6.3 鼻数据库与个人身份识别
通过测量不同种族、年龄和性别的鼻数据,研究鼻生长发育模式和形态差异,可以建立人类鼻形态数据库[37]。建立并完善鼻数据库,可以有效将其应用在法医刑侦等领域,通过鼻形态特征辅助识别个人身份及预估年龄。
Elsamny等测量了300名18~23岁的埃及健康男性的鼻数据,认为在解剖学和形态学上,不同性别、年龄和种族背景的个体的鼻形态,以及鼻形态与面部的关系都有所不同,故鼻形态特征可有效反映个体信息,辅助身份识别[37]。
Song等人通过研究102位(男17人、女85人)15~74岁的日本受试者的面部图像,发现人类鼻部毛孔(nose pore)分布均匀、易于观察,且鼻毛孔分布特征在人与人之间具有区分性,故该特征可以用作个人识别[40]。鼻表面纹路细小,在挤压过程中会留下纹理特征。吴丽萍等认为,鼻纹特征是重要的生物识别特征,可以有效帮助身份鉴定。由于鼻纹路细小,需挤压以留下纹理特征,但此过程会使鼻纹扭曲变形,故吴丽萍等人提出采用鼻纹图像小区域分割的扭曲识别方法,针对扭曲的鼻纹图像进行矩阵重组,利用改进算法进行扭曲鼻纹图像识别,此举可以有效提高鼻纹身份识别的准确性[41]。
此外,颅骨面貌复原(颅面复原)在法医领域可以有效帮助进行颅骨身份识别。该技术主要基于鼻、口等面貌特征与颅骨的结构关系,力图真实还原给定颅骨的三维面貌。王跃进等人认为采用纹理映射或物理模拟的方式可以更加准确地复原面貌,有效增加纹理细节和五官特征[42]。
7.国内鼻生长发育及形态研究现状与展望
目前国内学者对人类鼻生长发育的研究主要集中在鼻部数据测量、鼻形态描述及分类、鼻形态特征在鼻部重塑及个体识别的应用等方面。Guo等基于高分辨率的人脸3D图像,对比了中国汉族、藏族、维吾尔族和欧洲人的面部形态特征,发现地区适应和性选择(sexual selection)在面部形态塑造中有重要影响[43]。该方法及思路对进一步探讨包含鼻部在内的局部形态成因、变形特点等有重要的启示意义。李海军等采用基于标志点的几何形态学测量方法对包含鼻部的侧面轮廓进行了系列研究[44-46],他们对青海省互助县的108个儿童(3组:4~6岁、7~11岁和12~15岁)侧面轮廓特征点集的比较显示[45],鼻部的特征点集相对较长,说明鼻部隆起方向上的变异范围较大,可能反映了儿童鼻部处于旺盛的生长期;平均图形的对比显示,随着年龄的增长,鼻部尺寸变大且突出;异速生长分析中,随着侧面尺寸的增大,12~15岁年龄组鼻梁变得上翘。这些特点可能反映了中国儿童面部的形态特点及生长发育变化规律。
郑连斌[47]、杨建辉[48]、张淑丽[49]团队关注我国不同地区、不同民族的人群体质特征差异,开展了一系列包括鼻部在内的体质特征的数据测量、比较、分类并分析,为完善中华民族体质特征数据库做出重要贡献。其中,郑连斌等调查了四川邛崃市748例成人的体质数据(男368人、女380人),发现其头面部呈现蒙古人种的体质特征,鼻翼宽则表现出一定的南亚类型种族的体质特点,但鼻根高度多为中等型,鼻基部多上翘[47]。李咏兰等人关注中国人群头面部普遍存在的特征,研究了包括汉族、彝族、京族等115组人群、共63449例(男29418人、女34031人)中国人的头面部特征,发现中国人鼻指数与年龄呈显著正相关,随年龄增长,鼻翼变宽;随纬度增加,鼻指数减小;且大部分人是中鼻型,其次是狭鼻型[50]。金力团队采用大规模手动标记三维数据和计算机辅助分割表型的方法,系统地分析了郑州、泰州和南宁三个地理区域2379名汉族个体的面部特征,结果表明:汉族人群的面部形态特征存在同质性和异质性,差异贡献较大的区域有鼻部、下巴等,不同地理区域间面部差异最大的表型是眉间点、左鼻翼基底点和右口角点之间的夹角。这些发现为多维表型分析提供了新的依据和启示[51]。