头面部测量是人体测量(anthropometry)的重要组成部分,通过对人体头面的测量,探讨人体头面部的类型、特征和变异,对人类学、民族学等学科有重要指导意义,其测量结果也越来越广泛地应用于法医学、整形医学、头面器具设计等方面。随着工业生产的发展,安全防护产品如头部安全帽和呼吸防护用品的适配性受到关注,合适的尺寸不仅满足佩戴的舒适性,更是保护工人身体健康的需要【1】。呼吸防护用品作为保护工人健康的最后一道防线发挥着非常重要的意义。美国国家职业安全与卫生研究所(NIOSH)和劳动统计局2001年对全美使用呼吸防护用品的调查[6]结果表明:全美共有281776个企业(占企业总数4.5%),3303414名工人(占工人总数的3.1%)使用呼吸防护用品【2】。我国劳动人群数量巨大,专家估计接尘工人就超过2千万,虽然目前还缺乏呼吸防护用品使用情况的调查,但需要安全和呼吸防护用品的人群非常庞大,而我国目前设计头面产品的适配性测试依据仍使用美国1978年的分栏标准(Los Alamos National Laboratory,LANL),已不能满足头面防护用品设计的需要【3】。因此,有必要建立我国头面尺寸分栏,这就需要完善的成年人头面尺寸数据库。我国第一次大规模的头面资料收集始于1958年,调查了43,173名军人。1980年,北京劳动保护研究所和国家科学院开展了一次9392人的头面尺寸调查。根据这些数据颁布了《中国成年人头型系列》(GB2428-81),使用29项测量指标分别对男性和女性进行了头型特点描述和分型,包括13种头型【4-6】。1988年根据22,300中国成年人的调查建立了中国成年人人体尺寸数据库,其中包括头面尺寸7项:头全高、头矢状弧、头冠状弧、头最大宽、头最大长、头围和形态面长【7】。此后,通过小样本(393人)体头面尺寸数据的分析和统计技术构成了41个头面部项目的《成年人头面部尺寸》标准(GB/T2428-1998)【8】。不同国家和地区的人体尺寸存在差别,同一个地区的人体尺寸在不同时代也不相同。近20年来,随着经济水平的提高和营养状况的改善,人们的身高体重均发生了明显变化【9】,中国青少年每十年身高平均增长达到2cm【10】,体重平均3Kg【11】。对意大利人身高进行的研究发现近300年来身高基本呈线性增加。根据人体尺寸这种变化特点,即使在同一国家或地区,人体测量工作也要间隔一定时间重复进行。为了解中国汉族成年人头面部尺寸的变化情况,完善中国人头面数据库,构建适合我国人群特点的头面尺寸分栏框架,本文将分两部分进行研究。第一部分选择3000名不同地区,不同年龄、不同性别的中国汉族成年人,利用卡尺、卡钳、瞳孔计等测量工具对头面部尺寸进行测量,完善中国成年人头面数据库。分析头面的影响因素,并通过聚类分析对指标进行分类,最终获得5项代表性指标。第二部分利用测量的头面部数据,分析头面尺寸形态面长和面宽的二维分布,从而建立适合于中国人头面特点的分栏标准。第一部分:成年人头面测量采用《用于技术设计的人体测量基础项目》(ISO7250-1996)和《用于技术设计的人体测量基础项目》(GB/T5703-1999)定义的头面尺寸测量方法【12,13】,利用卡尺、卡钳、瞳孔计等测量工具,对不同地区、不同年龄的3000名成年人进行头面部尺寸测量,构建中国人头面数据库。通过独立样本t检验、方差分析研究影响中国汉族人头面尺寸的因素,结果发现男性头面尺寸明显大于女性,不同出生地区者头面尺寸差异明显,除头最大长、唇长和形态面长外东北华北区域的头面尺寸均明显大于西南区,体型偏肥胖者头面尺寸明显大于体型正常者,差异具有统计学意义(p<0.01),而年龄对头面部尺寸影响不明显。进一步与国内外资料进行比较,发现与以往相关报道相比,中国人的唇长、面宽和下颌角宽均有所增加;与美国2003年的调查比较显示中国人面部较宽较短、唇长较大而美国人面部则较窄较长、唇长较小。通过聚类分析和相关分析对头面指标进行分类,并筛选出形态面长、面宽、下颌角宽、唇长、鼻深5类头面代表性指标。第二部分:成年人头面分栏利用测量的中国汉族人头面部数据,分析形态面长和面宽的二维分布,计算分配比例,寻找中国人头面特点,结合构建我国人群头面尺寸的分栏框架,建立适合中国人头面的分栏。研究表明LANL分栏只能涵盖本次调查70.9%的人体头面尺寸信息,2003年NIOSH的分栏用于国人头面尺寸时,各栏的分布极不均匀,1/5的栏包含52.8%的人数,而1/5栏中包含人数不到1%。应用本次调查数据库,使用二维分布最终确定形态面长的范围为96mm-132mm,面宽的范围为128.5mm-158.5mm,根据尺寸大小形成10个不同型号。该分栏包含了本次测量人群头面96.9%的信息,并且尺寸在分栏中的分布非常均匀,每种型号都至少包含4.6%的中国人头面尺寸。从而为头面部产品特别是头面劳动保护用品的尺寸和生产数量提供基础指导数据,为我国人群头面尺寸标准和头面劳动保护产品标准的制定提供依据,为头面防护用品的工效学设计提供参数。结论:1、本次调查结果与1981和1998年标准比较,唇长、面宽、下颌角宽均有所增加,男性形态面长减少;女性形态面长处于两次标准之间,鼻深则较以往有所增加。说明随着经济水平的提高和营养状况的改善,人体头面尺寸也相应的发生了一定的变化。2、与美国职业安全与卫生研究所2003进行调查的头面资料进行比较,中国人唇长、面宽明显较大,形态面长和鼻深则较小。中国人头面尺寸表现出宽度较大,而长度较小的特点。3、头面尺寸大小受到很多因素的影响。性别、体型对头面影响非常现著,男性头面尺寸均大于女性,体型较胖者头面尺寸大于体型正常者。年龄的影响不是很明显。职业因素方面发现建筑行业和矿业工人的头面尺寸要低于平均水平,而卫生保健和制造业工人头面尺寸要高于平均水平。4、通过聚类分析获得5项头面代表性指标:形态面长、面宽、下颌角宽、唇长、鼻深,其中男性平均值分别为:117.3mm、147.5mm、119.0mm、52.2mm、18.9mm;女性平均值分别为:110.3mm、139.9mm、114.2mm、49.8mm、17.7mm。5、通过比较分析建立了新的适合于中国人头型特点的分栏,其中形态面长的范围为96mm-132mm,面宽的范围为128.5mm-158.5mm,根据二维分布确定了10个不同型号。发现96.9%的中国汉族人头面尺寸都包括在新的头面分栏内,并且尺寸在分栏中的分布非常均匀,每种型号都至少包含4.6%的中国人头面尺寸。