Three-dimensional Assessment

of Hard and Soft Tissue Relationship

Using Cone-Beam Computed Tomography

for Facial Reconstruction

Kyung-Min Lee

Department of Dental Science

Graduate School, Chonnam National University

(Supervised by Professor Hyeon-Shik Hwang)

(Abstract)

An accurate understanding of the spatial relationships between the hard and soft tissue of the faceis mandatory for facial reconstruction and anthropological research concerned with the comparison of faces to skulls. The purpose of this study was to investigate the relationships between the hard and soft tissue of the face using cone-beam computed tomography (CBCT) of living subjects.

The three-dimensional (3D) skeletal and facial data were obtained from the 60 adult subjects (30 males, 30 females) with normal occlusion in an upright position using a CBCT scanner. The measurements of spatial relationship in three dimensions between the hard and soft tissue were obtained at 4 facial hard structures (orbit, nasal bone, nasal cavity, upper canine) and 6 facial soft structures on eye, nose, and mouth region of the face (eyeball, canthus, pronasale, subnasale, ala, cheilion) using 3D CBCT volume rendering images of InVivo 5TM (version 5.1, Anatomage, San Jose, Calif) software. The means and standard deviation were obtained for male and female group. Correlation analysis among measurements representing the position of hard and soft tissue structure was performed.

1. Theanteroposterior and mediolateral position of the eyeball within orbit showed statistically significant correlations with the upper intercanine width and orbital depth, respectively, and the inferosuperior position of the eyeball did not showed a significant correlation with the hard tissue measurements used in this study.

2. The anteroposterior, mediolateral, and inferosuperior position of the canthi within orbit showed statistically significant correlation with the measurements of orbit, nasal bone, and nasal cavity.

3. The anteroposterior and inferosuperior position of pronasale showed statistically significant correlation with the measurements of nasal bone and nasal cavity.

4. The anteroposterior and inferosuperior position of subnasale showed statistically significant correlation with the measurements of nasal bone and nasal cavity.

5. The anteroposterior, mediolateral, and inferosuperior position of ala showed statistically significant correlation with the measurements of nasal bone and nasal cavity.

6. The mediolateral and inferosuperior position of the cheilion showed statistically significant correlation with the measurements of nasal bone, nasal cavity, and upper intercanine width.

The results of the present study indicate that hard and soft tissue relation data obtained from CBCT can be used as a useful reference for the forensic facial reconstruction.

콘빔CT 영상을 이용한

안면 경조직과 연조직 관계에 관한 3차원적 연구

이 경 민

전남대학교 대학원 치의학과

(지도교수 : 황 현 식)

(국문초록)

성공적인 악안면 재건 술식이나 법의학적 얼굴 복원을 위해서는 안면 경조직과 연조직의 공간학적 관계에 대한 정확한 자료가 필요한 반면 그에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구는 콘빔CT영상을 이용하여 안면 경조직과 연조직의 공간학적 관계 규명을 통해 얼굴 복원 및 재건을 위한 기초자료를 구축하기 위해 시행되었다.

성인 정상교합자 남, 여 각각 30명을 연구대상으로 하여 콘빔 CT영상을 촬영하고 컴퓨터 프로그램(InVivo 5TM, version 5.1, Anatomage, San Jose, Calif)을 이용하여 3차원 입체 영상을 재구성한 후 프로그램의 영상조절기능을 이용하여 기준평면을 설정하고 이를 기준으로 영상을 절단시켜가며 얼굴 복원 및 재건과 관련한 6개의 연조직 구조(안구, 안각, 비첨, 비익, 비저, 구각)의 경조직 구조(안와, 비골, 비강, 상악 견치)로부터의 3차원적인 위치를 측정하고 경조직 구조와 연조직 구조간의 상관분석을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 연조직 안구의 전후방 및 수평 위치는 각각 상악 견치간 폭경과 안와의 장경과 유의한 상관성을 보였으나 안구의 수직 위치는 본 연구에서 사용된 어느 경조직 계측항목과 유의한 상관성을 보이지 않았다.

2. 연조직 안각의 전후방, 수평 및 수직 위치 모두 경조직 안와와 비골 그리고 비강 관련 계측항목들과 유의한 상관성을 보였다.

3. 연조직 비첨의 전후방 및 수직 위치 모두 경조직 비골과 비강 관련 계측항목 들과 유의한 상관성을 보였다.

4. 연조직 비저의 전후방 및 수직 위치 모두 경조직 비골과 비강 관련 계측항목 들과 유의한 상관성을 보였다.

5. 연조직 비익의 전후방, 수평 및 수직 위치 모두 경조직 비골과 비강 관련 계측 항목들과 유의한 상관성을 보였다.

6. 연조직 구각의 수평 및 수직 위치는 비골과 비강 관련 계측항목들 그리고 상악 견치간 폭경과 유의한 상관성을 보였다.

이상의 연구결과 안면의 경조직과 연조직의 공간학적 위치관계에 관한 기초 자료를 바탕으로 악안면성형 재건이나 법의학적 얼굴복원 시 이를 이용할 수 있음을 알 수 있었다.