基于立体解剖学原理和动作捕捉技术的面瘫三维动态定量评价

Facial paresis and paralysis is one of the most common clinical dieases, the incidence is 20-25/100,000.The primary obstacle to the research and clinical treatment of the diease is the absence of objective and quantitative measurements of facial function.Our noval scheme of objective facial function measurements is based on 3-D anatomy principles we have completed and motion capture techniques,in which many defaults of the analogical research previously are avoid. The method of placing special reflecting dots on the subject's face is modified by designing a new instrument we designed, which can improve the accuracy and efficiency of the face marking. The measurement procedures are also changed and the more reasonable reference coordinate system are designed which are different from the other studies. The 3D dynamic,static and complications quantitative parameter will be acquired with this method from the healthy volunteers and patients. A correlation analysis would be performed among the 3D dynamic analysis system, the "gold standard", the facial nerve electrophysiological parameters, and the results of clinical follow up. The parameters which can be represent the movements of the different regions of the face, the relations between the different dynamic and static points on the face and regional function will be clear by our research. The parameters including the distance, direction, velocity, acceleration is the basic description of the facial motion in our system. The results of the study would supply a objective evaluation of the diverse medical and surgical treatments for facial paresis and paralysis and would be help to construct the more resonable face grading system.

面瘫是临床常见病，其年发病率为20-25/10万人，严重影响患者美观和社交。缺乏方便临床使用的、客观的面瘫评价系统是制约面瘫治疗和研究的重要原因。本项目充分考虑已出现各种系统的缺点并加以克服，提出了基于立体解剖学原理和动作捕捉技术的面瘫三维动态分析方案，在已完成的立体解剖学研究基础上，合理设计参照坐标和静态、动态、并发症定量指标，改良观察点标记方法和测量程序，实现面部表情运动的定量测量。通过对健康志愿者和患者进行测量，与传统"金标准"和面神经电生理检查对比分析，结合临床随访结果，揭示所获定量数据与面神经功能状态及预后的关系。本项目将获得准确的面部表情运动的距离、方向、速度、加速度的绝对值，是面肌运动定量评价的"基础工程"。为建立更加科学合理的面瘫分级系统及进一步评价药物或手术等治疗手段的有效性提供客观依据。

本项目在国家自然基金的支持下，充分考虑现有的各种系统的缺点并加以克服，成功实现了基于立体解剖学原理和动作捕捉技术的面肌三维动态定量分析系统的构建。主要组件如下：1、近红外CCD摄像机（EvisionCCD1360，采集频率60fps）& Pentax 10nn固定焦距镜头；2、3DMoCap运动捕捉软件；3、光学运动处理工作站（包括打印设备）；4、多路同步控制器；5、以太网交换机；6、三轴支撑云台；7、高反光标记片；8、定制的标记头盔。系统平均测量距离精度可以达到0.19mm，角度精度可以达到0.29°。可以完成面肌运动的实时准确测量、记录。.完成对健康志愿者面部运动三维定量测量和重测信度检验以及患者的面部测量，本项目获得准确的面部表情运动的距离、方向、速度、加速度的绝对值，组内相关系数为距离0.973，角度0.794，证实系统稳定。.通过对志愿者和患者数据的分析，得出如下结论：1.面部运动中，下颌活动幅度为最大，额部和鼻唇部活动幅度较小，下颌运动速度最快，其余部位运动速度差异较小。2.不论动态与静态，正常人均存在生理性的面部不对称。3.在男女具有差异的静态及动态观察指标中，除了双眼眦角是女性大于男性外，余皆为男性大于女性。4.健康人在进行面部运动时，整个面部没有完全静止的部位。5.不同区域相关联运动存在年龄差异。6.在面神经完全切除的患者，患侧面部仍存在活动，活动特点待总结。.本研究共发表SCI论著1篇（IF=3.5）；专稿1篇；核心期刊论著3篇；已申请发明专利1项（基于运动捕捉的面肌三维运动测量设备，专利申请号：201410074643.0）; 在全国大会发言4人次。.在研究中发现问题及解决方案：1.我们前期设计的特殊标记头盔可以完成参照坐标的功能，且不影响受检查者头部活动，达到预期目的。但是可以导致受检查者头部疼痛等不适，我们改进了参照坐标系实现方式，重新设计了面肌运动测量参照坐标椅，可于2015年2月之前完成发明专利申请和样机制作。2.标记小球在面部标记时耗时，而且固定不稳定，在实验中我们改为标记片，提高了效率和可靠性，而且不影响标记精度。