velikost textu

Rekonstrukce přibližné podoby člověka podle lebky: kritické zhodnocení principů metody a analýza vybraných kraniofaciálních vztahů

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Rekonstrukce přibližné podoby člověka podle lebky: kritické zhodnocení principů metody a analýza vybraných kraniofaciálních vztahů
Název v angličtině:
Facial approximation: An assessment of the principles of the method and analysis of the craniofacial relationships
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Pavla Zedníková Malá, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Jana Velemínská, Ph.D.
Oponenti:
RNDr. et RNDr. doc. Radoslav Beňuš, Ph.D. et Ph.D.
doc. RNDr. Hana Krásničanová, CSc.
Id práce:
128640
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra antropologie a genetiky člověka (31-110)
Program studia:
Antropologie a genetika člověka (P1525)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
7. 3. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
Faciální rekonstrukce, faciální aproximace, predikční pravidla, spolehlivost metody, kraniofaciální vztahy, geometrická morfometrie
Klíčová slova v angličtině:
Facial reconstruction, facial approximation, prediction guidelines, accuracy of the method, craniofacial relationships, geometric morphometrics
Abstrakt:
Abstrakt Tato disertační práce je předkládána ve formě svazku odborných publikací spolu s teoretickým úvodem. V teoretickém úvodu je prezentován aktuální stav poznání problematiky faciální rekonstrukce. Stručně jsou popsány oblasti využití, principy metody a typy metod dle použitého média. Dále jsou popisovány spolehlivosti a omezení metod, které jsou zároveň východisky výzkumné části disertační práce. Pro metodu rekonstrukce přibližné podoby člověka podle lebky je typická paralelní existence mnohonásobných predikčních pravidel, jejichž spolehlivost není známa nebo nebyla publikována. Cílem práce bylo otestovat spolehlivosti vybraných vodítek pro odhad polohy a velikosti částí obličeje (očí, nosu a rtů) a na základě výsledků doporučit, která vodítka přednostně používat. V druhé části výzkumu bylo cílem kvantifikovat těsnost vztahu mezi tvarem lebky a tvarem obličeje, tj. určit, do jaké míry a jakým způsobem tvar kostěného podkladu určuje (predikuje) tvar měkkých tkání, a to pomocí geometrické morfometrie. Materiál pro tuto disertační práci tvořil soubor laterálních telerentgenových snímků 87 dospělých jedinců pořízený v letech 1977–1992. Soubor sestával z 52 mužů (21–43 let, průměrný věk: 30 let) a 35 žen (19–39 let, průměrný věk: 21 let) středoevropské populace. Jedinci ve zkoumaném vzorku nevykazovali žádnou obličejovou disharmonii nebo reverzní okluzi, nikdy nepodstoupili ortodontický zákrok. Na snímcích byla zachycena jak kontura lebky, tak kontura měkkých tkání obličeje. Testovaná predikční pravidla zahrnovala následující znaky: protuse oční koule, vertikální poloha oční koule, prominence zevního nosu ve vertikální a horizontální rovině (tj. poloha bodu pronasale), poloha štěrbiny ústní, poloha okrajů a výška červeně rtů. Jako nejspolehlivější metoda (s nejnižší standardní chybou odhadu, SEE) pro odhad protruse oční koule se ukázala metoda dle Guyomarc’h et al. (2012), která anterio-posteriorní polohu oční koule vzhledem k nejvíce posteriornímu bodu na laterálním okraji očnice odhadovala poměrem z výšky orbity (51,3 % výšky očnice) s SEE = 1,9 mm. V případě vertikální polohy oční koule nejvyšší míru spolehlivosti (SEE = 0,3 mm) vykazovala metoda „centrální polohy“ oční koule v očnici dle Gatliff (1984), tj. střed zornice odpovídá středu očnice. Jako nejvhodnější metoda určená k predikci anteriorní (ProAnt) a vertikální (ProVert) polohy bodu pronasale se ukázala metoda dle Rynn et al. (2010) používající soustavu jednoduchých regresních rovnic. Její spolehlivost, vyjádřená jako velikost průměrné diference mezi odhadovanou a skutečnou polohou a její směrodatné odchylky, dosahovala nejnižších hodnot, tj. -1,3 mm (SD = 2,4 mm) pro horizontální polohu a 0,04 mm (SD = 2,2 mm) pro vertikální polohu bodu pronasale. Velikost průměrné chyby nepřekročila 4,5 % (ProAnt) resp. 1 % (ProVert) skutečného rozměru. Nejspolehlivější výsledky (vyjádřeny jako velikost průměru absolutní chyby) pro odhad polohy štěrbiny ústní vykazovalo pravidlo dle George (1987), kde byla zaznamenána chyba predikce 1,3 mm. Poloha štěrbiny ústní zde odpovídala hranici 3/4 výšky korunky horních mediálních řezáků. Toto pravidlo navržené pro muže bylo vhodnější k predikci polohy štěrbiny ústní i u žen. Nejlepší odhad polohy okraje červené části horního rtu u mužů poskytovala metoda dle George (1987) s chybou predikce 1,7 mm, kde hranice horního rtu leží v úrovni rozhraní první a druhé čtvrtiny výšky korunky maxilárních řezáků. U žen hranice horního rtu ležela ještě výše, avšak ve většině případů (80 %) nepřekročila úroveň horního okraje korunky maxilárních řezáků. Pro odhad polohy hranice červené části dolního rtu se ukázala jako nejspolehlivější metoda dle Veselovskaya (2004, osobní sdělení), Fedosyutkin & Nainys (1993), Lebedinskaya (1998), Gatliff (1984) nebo Taylor (2001) s chybou predikce 2,3 mm, tj. ve většině případů odpovídala úrovni dolního okraje korunky mandibulárních řezáků. Pro odhad výšky červeně horního a dolního rtu u žen byly nejspolehlivější výsledky dosaženy za použití regresních rovnic dle autorů Wilkinson et al. (2003), chyba predikce činila pro horní ret 0,9 mm (13 % skutečné výšky horního rtu) a 1,7 mm (18 %) pro dolní ret. Pro odhad výšky horního rtu u mužů byly nejspolehlivější výsledky dosaženy za použití metody dle George (1987) s chybou predikce 1,1 mm (19 % skutečné výšky), tj. výška horního rtu odpovídá polovině výšky korunky horního mediálního řezáku (vzdálenost mezi rozhraním 1/4 a rozhraním 3/4 výšky korunky). Výška dolního rtu u mužů byla nejlépe odhadnuta pomocí regresní rovnice dle Wilkinson et al. (2003) s chybou predikce 1,8 mm (21 % skutečné výšky rtu). Ve druhé části výzkumu jsme se zaměřili na hodnocení míry asociace mezi konturou profilu lebky a konturou profilu obličeje pomocí geometrické morfometrie. Výsledky analýzy vzájemné kovariance tvaru kontury lebky a kontury měkkých tkání hlavy ukázaly, že měkké tkáně nemusí sledovat pod nimi ležící kostní struktury tak těsně, jak se předpokládalo. Nejtěsnější vztah mezi konturou měkké a tvrdé tkáně byl zjištěn v horní a dolní části obličeje (kořen nosu: prediktivní síla 40,2 %, RV koeficient = 0,42, rPLS1 = 0,72; dolní ret a brada: prediktivní síla 37,3 %, RV koeficient = 0,41, rPLS1 = 0,65). Střední část obličeje (chrupavčitá část nosu: prediktivní síla 5,8 %, RV = 0,05, rPLS1 = 0,26 a horní ret: prediktivní síla 9,6 %, RV = 0,14, rPLS1 = 0,43) vykazovala velmi malou míru tvarové kovariance. Tento závěr koresponduje s empirickým poznatky, že tvar profilu nosu a horního rtu lze při vytváření faciální rekonstrukce jen velmi obtížně spolehlivě odhadnout. Práci uzavírají dva publikované příklady praktické aplikace metody na historický kosterní materiál.
Abstract v angličtině:
Abstract This doctoral thesis is submitted in the form of scientific publications together with theoretical introduction. The present state of knowledge of facial approximation methods is presented in the introduction. Areas of application, principles of the method and classification of the methods according to medium used are briefly described. Accuracy and limits of the method are further described as they form a base of the research of this thesis. Simultaneous existence of multiple prediction guidelines, of which the accuracy is not known or published, is typical characteristic of the facial approximation method. The aim of this thesis was to assess the accuracy of the particular prediction rules for estimation of position and size of facial parts (eyes, nose, lips), and based on the results to recommend the most accurate and suitable guidelines for middle European population. An assessment of the strength of the association between craniofacial shape and the shape of soft tissues in the profile using geometric morphometric methods, and determination of the extent to which it might be possible to predict the latter from the former were the purpose of the second part of the research. Material for this study consisted of 87 lateral head cephalograms of a recent adult Central European population (52 males and 35 females, aged between 19 and 43 years, 30 years – mean age for males and 21 years – mean age for females). The individuals in the sample were without obvious facial disharmony or reverse occlusion as well as never having undergone orthodontic treatment. The contour of the skull as well as the contour of the facial soft tissues were displayed in the radiographs. Features included for accuracy tested prediction guidelines were: protrusion of the eye globe, vertical position of the eye globe, vertical and horizontal prominence of the external nose (position of pronasale point), the mouth fissure position, the upper and the lower vermilion line position, the height of the lips. The most accurate method (i.e. displaying the least standard error of the estimate, SEE) for eyeball protrusion was the method of Guyomarc’h et al. (2012) displaying SEE = 1,9 mm. Anterior position of the eyeball from the most posterior point of the lateral orbital margin is estimated by proportion of the orbital height (51,3 %) according to this guideline. The vertical position of the eye globe was estimated the most accurately (SEE = 0,3 mm) using the method of “central position“ (Gatliff, 1984), i.e. the midpoint of the pupil coincides with the midpoint of the orbit. The most suitable method of prediction of vertical (ProVert) and anterior (ProAnt) position of the pronasale point seemed to be the method of Rynn et al. (2010), which is based on a set of simple regression equations. Its accuracy, expressed as the mean difference between the estimated and the actual position and its standard deviation, reached the lowest values of -1,3 mm (SD = 2,4 mm, ProAnt) and 0,04 mm (SD = 2,2 mm, ProVert). The magnitude of the mean error did not exceed 4,5 % (ProAnt) and 1 % (ProVert), respectively, of the actual dimension. As for position of the mouth fissure the method of George (1987) performed with the greatest accuracy (error of prediction 1,3 mm), i.e. the position of mouth fissure corresponds to the level of 3/4 mark of the central maxillary incisor height. This rule proposed for males worked accurately in females as well. The best estimation (expressed as the absolute mean difference) of upper vermilion line position in males was produced using the guideline of Geroge (1987), performing with error of prediction of 1,7 mm, i.e. the upper lip margin was situated at the level of transition between the first and the second quarter of the central maxillary incisors. In females, the margin was positioned a little bit upwards, but mostly (in 80 %) did not exceed the level of the upper margin of the maxillary incisor crown. The lower vermilion line was predicted the most accurately using the method of Veselovskaya (2004, personal communication), Fedosyutkin & Nainys (1993), Lebedinskaya (1998), Gatliff (1984) or Taylor (2001), with error of prediction 2,3 mm, i.e. it corresponded to the level of lower edge of mandibular central incisor crown in the most of cases. The height of upper and lower lip in females was the most accurately estimated by the method of Wilkinson et al. (2003). The error of prediction was 0,9 mm (13 % of the actual height) for the upper lip, and 1,7 mm (18 %) for the lower lip. The height of upper lip in males was the most accurately estimated by the method of George (1987), displaying difference of 1,1 mm (19 % of the actual height), i.e. the upper lip height is equal to a half of the maxillary central incisor height (a distance between 1/4 and 3/4 transition marks). The lower lip height in males was the most accurately predicted using a regression equation of Wilkinson et al. (2003) showing the error of prediction 1,8 mm (21 % of the actual lip height). The second part of the research concerned with an assessment of the strength of the association between craniofacial shape and the shape of soft tissues in the profile via geometric morphometrics. The results of this study lead to the realization that soft tissues might not follow the underlying structures as closely as expected. The greatest amount of association between the skeletal contour and overlying soft tissues was exhibited by the region of the nasal root (predictive power: 40.2%, RV = 0.42, rPLS1 = 0.72) and the lower lip and chin (predictive power: 37.3%, RV = 0.41, rPLS1 = 0.65). The smallest statistically significant covariation was displayed by the upper lip and the maxilla (predictive power: 9.6%, RV = 0.14, rPLS1 = 0.43). The shape covariation between the nasal bridge and the tip and lateral border of the nasal aperture was found to be statistically insignificant (predictive power: 5.8%, RV = 0.05, rPLS1 = 0.26). These findings are in agreement with the experience that the shape of nose profile and upper lip are very difficult to be reconstructed accurately. The thesis is closed by two examples of practical application of the method on historical osteological material.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Pavla Zedníková Malá, Ph.D. 42.75 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Pavla Zedníková Malá, Ph.D. 91 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Pavla Zedníková Malá, Ph.D. 86 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Pavla Zedníková Malá, Ph.D. 478 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. et RNDr. doc. Radoslav Beňuš, Ph.D. et Ph.D. 206 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Hana Krásničanová, CSc. 371 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 127 kB