大阪大学大学院園学研究科　道、川林村治、若方荘村泰子There is few people who can make a natural smile in front of company or a camera, a lot of people cover their mouth and control their smile. Many books say "To make a good smile, it is important to have high self-esteem and improve themselves." In dentistry, it is often said that white and regular teeth is necessary to make a good expression (smile). In the previous studies, the smile was analyzed by static. But the smiling action was not static but dynamic, it is necessary to analyze the smiling action by dynamic for evaluate a smile. The aim of this study is to analyze the asymmetry of the smiling action by dynamic using the motion capture system. The smiling action of 7 female were taken by DV camera and analyzed by motion capture system. And the angle and speed of corners of mouth, the length of both sides of upper and lower lips were analyzed by mean CV of Asymmetry Index (AI). As a result, in all subjects except for one subject, mean CV of AI significantly decreased in at least one of four parameters after smile training. In one subject, all mean CVs significantly decreased. On the whole, the CV of AI decreased in all four parameters, especially the decrease was significant in the AI-UP. The asymmetry of the lip in the process of smiling action could be dynamically analyzed using a motion capture system. The study results suggest that the smile training could be an effective method to make symmetric smile.
1.緒　音
人前やカメラの前で自然な笑顔を作ることができる人は少なく、日本では多くの人が口（函）を隠し、笑いを抑えようとする。それはいい笑顔が作れず、顔が崩れてしまうためと考えられる。我々園科の分野において、白い歯やきれいな歯並びなどがいい表情を作るために必要であるといわれる。美しい笑顔では唇のあいだからこぽれる菌のライン（スマイルライン）が下昏に沿って美しいカーブを描いている。このいい表情（笑顔）を作るため、スマイルトレーニングや口替周囲の筋肉を鍛える装置などが紹介され、いくつかの報告も見られる1 ) 。しかし、これまでの研究は安静時と微笑時、もしくはトレーニング前後の写真で左右の非対称性などを分析した報告がほとんどであった。“笑う”という行動は“静止”しているものではなく、口督から目周囲の軟組織にわたる一連の“動作”である。最終的な形態が左右対称であっても、左右の動きが対称でなければ、美しい笑いであるとは言い難いと思われる。そのため、“笑う”という一連の動作を定量的に分析することがよい表情（笑顔）を得るために必要である。そこで本研究は、よりよい笑顔を得るための示唆を得るAnalysis of the Dynamic Change of Smiling Face before and after Smile Training using Motion Capture System Taiji Sohmura, Kazumichi Wakabayashi, Yoshiko Kawa Division of Oromaxillofacial Regeneration, Osaka University Graduate School of Dentistryため、スマイルトレーニングの効果について、モーションキャプチャーシステムを用いることにより、トレーニング前後における口昼周囲の形態的変化を動的な観点から分析を行った。
2.実験方法
2 – 1 .被験者被験者は本学園学部の職員より、研究の趣旨を説明し同意の得られた者の中から、顎顔面外傷の既往がない20歳代女性7名（平均26.4歳、SD3.8歳）を選択した。 2 – 2.スマイルトレーニングの方法スマイルトレーニングは以下の手順で行った。 ①鏡の前で人差し指を口唇の両端にかるくあて、ゆっくりと斜めに引き上げる。初めは少しだけ引き上げて5秒間保持後、元に戻す。 ②もう少し口替を引き上げて10秒間保持後、元に戻す。 ③大きく口唇を引き上げて10秒間保持後、元に戻す。 ④類骨に指をあてて、マッサージを行う。上記①〜①のスマイルトレーニングを一日に５セット行うように指示した（図１）。
2 – 3．計測方法
モーションキャプチャーで運動を追跡する標点には、絹田ら²’が考案した直径約10mmのラベル紙に円形のパターンを印刷した標点を用いた。被験者を椅子に座らせ、左右のキューピッドボウ項点（marker 1 、 2 ）および口角(marker 3 、4 )、下各の中央（marker 5 ）に標点を貼付した（図2 )。そして各標点の運動を被験者の前方1 mに設置した家庭用DVカメラ(DCR-TRV900、ソニー ;解像度： 1.鏡の前で人差し指を左右の口角にかるくあてる2.ゆっくりと口角を斜めに引き上げる3.もう少し口唇を引き上げて１０秒間保持後、元に戻す4.さらに口唇を引き上げて１０秒間保持後5.類骨に指をあてて、表情筋のマッサージを行う6.上記のトレーニングを１日５回行うスマイルトレーニングの方法図1 720×480ピクセル、毎秒30フレーム）で撮影した（図3 )。得られた動画データを、IEEE1394端子を経て32ピットPC（Pentium4 2.4GHz Dual、Windows XP（マイクロソフト)，Memory 1GB）に転送し、動画ファイル変換ソフトウェア（Motion Capture AVI、デジモ）およびモーションキャプチャー解析ソフトウェア（2D-PTV、デジモ）により、各標点の運動軌跡を得た（図４）。各被験者について、計測点の速度、加速度、口角部の角度のデータを取得した。被験者には、１日５回１ヶ月間のスマイルトレーニングを指示し、トレーニング前と、終了後の計2回測定を行った。一回の測定において、笑う運動を５回行わせた（図５)。
2 – 4 .分析方法
標点ならびに計測項目を図6に示す。計測項目はmarker １、３問の距離(line 1)、marker ２、４問の距離(line 2)、marker ３、５問の距離（line 3)、marker ４、５問の距肇（line 4）、marker  3 、4間の距離（line 5）、marker  3 、 4部の角度（angle 1、2）、marker 3、4の移動速度（speed 1、2）とした。左右非対称性の判定には非対称性指数（Asymmetry Index：以下AIと略す）を用いた。 AI（Asymmetry Index）=  {(R-L)  /  (R + L)}  ×100トレーニング前後において、被験者毎に以下の４項目についての分析を行った。 1）Line 1とLine 2のAI（AI-UP） 2 )  Line 3とLine 4のAI（AI-LW） 3） Angle 1とAngle2のAI（AI-Ang） 4） Speed 1とSpeed2のAI（AI-Vel）トレーニング前後において、10連続の笑顔の動作の中でmarker ３、４問の距離（line 5）が中央値をとる笑顔の動作を本実験のデータとして採用した。上記4つの分析項目について、AIの変異係数（CV）を5回の運動についてそれぞれ算出し、その平均値を求めた。そしてトレーニング前後における変異係数の変化をpaired Student's t-test ( α =0.05）にて検定を行った。
3.結果
トレーニング前後で比較を行った結果、被験者６を除くすべての被験者において、スマイルトレーニング後、４つのパラメーター (AI-UP、AI-LW、AI-Ang、AI-Vel)のうち少なくとも１つで、AIの変異係数（CV）の平均値は有意に減少した（表1 )。被験者３においてはすべての項目においてAIの変異係数（CV）の平均値は有意に減少した。特に、AI-UPにおいて大きく減少していた（図７)。被験者のうち1名は上顎犬歯の各側転位によりmarker 4の傾斜が強くなり、モーションキャプチャーによる計測が不可能であったため本実験から除外した。
4.考祭
4 – 1 .計測方法について
顔貌の対称性を検討する方法として、顔面正貌写真³¹やモアレトポグラフィー 4 · 5が多く用いられている。これらの方法では、主に笑う動作の最終状態において、顔面における特徴点間の距離などを分析している。しかし、写
真を使用した分析では笑う動作の途中における非対称性を分析することはできない。また、写真分析では笑顔を撮影する際、笑顔を維持するために表情筋が緊張しているため、自然な笑顔を得ることが極めて困難である。精神的にも緊張しており不自然な笑顔となっている写真が多い。これらの問題点を考慮し、本研究では自然な状態で笑顔の非対称性を動的に分析するため、DVカメラ使って動画を撮影し、モーションキャプチャーシステムを用いて計測を行った。その結果、自然な笑顔の経時的な変化について分析を行う
ことができた。
本実験に用いたDVカメラは1秒間に30枚の640×400ドット画像を撮影するものである。現在、ハイビジョン用カメラなどが安価に発売されるようになってきたため、このようなカメラを用いれば、より、精度の高い解析が可能となるものと考えられる。
4 – 2．被験者の選択について
被験者の選択については、スマイルトレーニングに対するモチベーションの強さが実験結果に影響を及ぼすものと考えられた。そのため、被験者には、１日の中で鏡を見る時間が長く、また口各周囲に関する関心が高いと考えられる、20代の女性歯科医師を選択した。 1名については、上顎犬菌の各側転位によりmarker 4の傾斜が強く、モーションキャプチャーによる計測が不可能であったため本実験から除外した。被験者には、犬歯、小臼歯部に菌列不正を有するものは除外する必要があるものと考えられた。
4 – 3．実験結果について
人の顔の表情は、精神活動の中でも特に感情状態を最も頭者に反映し、その感情の伝達に重要な役割を果たしている。とりわけ笑顔は相手に好意と安心を与える貴重な財産とされている。顔の表情における非対称性には左右の筋活動量の差などが考えられる。東らは「笑い」の表情が表出された時の表情筋の筋活動について評価を行った結果、表情の大きさと、下各下制筋、大類骨筋、口輪筋の筋活動量との間には、正の相関を示す傾向がみられたと報告している6 〉。我々は筋活動量を評価する代わりに、口替周囲の特徴点の速度や距離、角度の時間的変化に者目し、運動の評価を行った。AIは一連の運動の中で時間経過とともに変化しており、左右の非対称性を動的に分析することの必要性が示された。スマイルトレーニングの効果については、トレーニング前のAIの値が0ではないため、AIの変化でその効果を評価せず、変異係数を一連の運動中における筋活動のバランスとすることにより、評価した。被験者6を除く全ての被験者においてスマイルトレーニング後、４つのパラメーターのうち少なくとも１つでAIの変異係数（CV）の平均値が有意に減少した。被験者３においてはすべての項目においてAIの変異係数（CV）の平均値は、有意に減少した。必ずしもすべての項目においてCVの減少は認められなかったが、スマイルトレーニング前後において、左右の筋活動のバランスが安定するようになる傾向が認められた。 1名の複験者において、胸列の影響によりmarkerの追跡ができなかった。園列不正や顔の形態が口腎周囲の形態に影響を及ぼすものと考えられるため、画一的なスマイルトレーニング方法ではなく、個列や顔の形態を考慮したスマイルトレーニングの方法を検討する必要があるものと考えられた。
5.結論
モーションキャプチャーシステムにより、笑う過程における口唇周囲の非対称性を動的に分析することができた。また、本研究の結果よりスマイルトレーニングが左右対称的な笑顔をつくるための有効な方法であることが示唆された。
(参考文献)
1）松尾 通：大顔展図録, 78-79,読売新聞社, 1999. 2 )  Kinuta, S., Wakabayashi, K., Sohmura, T., Kojima, T., Nagao, M., Nakamura T. and Takahashi, J.: Simple system to record jaw movements by a home digital camcorder. Int. J. Prosthodont., 16, 563-568, 2003 3）大作武彦,李　団団,上田路和子,佐藤義孝,中村昌幸：顔（正貌）と咬合との研究正貌顔面規格写真の分析ベッグ矯正歯科ジャーナル, 8 , 47-51, 1997. 4 ）河相安彦：モアレトポグラフィーによる顔面形態に関する研究 咀嚼の習慣が顔面形態に及ぼす影響について、日大口腔科学18,  1-4,  1992. 5）北條健三：モアレ篇による顔面の対称性に関する研究.歯科学報, 81, 1203-1235, 1981. 6）東　和生、丸山刚郎：よい表情を生みだす筋肉　微笑みをあなたに，7，6，1995.