Imeväisikäisten pään muodon analyysi ja kaksosten tsygositeetin tunnistus 3D-kuvantamisen ja parametrittomien funktion estimointimenetelmien avulla

Väitöskirjassa on kehitetty uusia matemaattisia mittausmenetelmiä ja työkaluja pään ja kasvojen rakenteiden tutkimiseen. Tutkimuksessa tarkastellaan pään ja kasvojen 3D-malleja, joiden analysointi voi olla matemaattisesti haastavaa. 3D-mallit ovat tarkkoja, ja kuvaus stereofotogrammetriaan perustuvalla laitteella on nopea ja helppo tilanne kuvattavalle.

Väitöstutkimuksen ensimmäisessä osiossa pyritään tunnistamaan 3D-kasvokuvien perusteella, onko kaksospari identtinen vai ei. Tutkimuksessa tutkittiin liettualaisten kaksosten 3D-kuvia ja luokitustuloksia verrattiin DNA-testituloksiin. Parhaimmillaan kasvojen 3D-kuvista tehty luokitus vastasi 90-prosenttisesti DNA-testejä.

Toisessa osiossa analysoidaan pään epämuodostumia imeväisikäisten päiden 3D-kuvista laskettujen pintanormaalivektorien suuntiin perustuvan jakauman avulla. Näiden jakaumien avulla voidaan mitata ja visualisoida päässä esiintyvää litteyttä ja epäsymmetriaa. Kehitettyä mittausmenetelmää verrattiin joihinkin aiemmin ehdotettuihin lähestymistapoihin mittaamalla kolmen kuukauden ikäisten imeväisten 3D-malleja ja tarkastelemalla asiantuntijoiden tekemiä kliinisiä pisteytyksiä. Uusi menetelmä toimi pääsääntöisesti paremmin kuin aiemmat tekniikat. Menetelmää sovellettiin myös kliiniseen pitkittäistutkimukseen, jossa tutkittiin pään epämuodostumien ja niihin liittyvien riskitekijöiden kehitystä kolmena eri ajankohtana otettujen 3D-kuvien perusteella.

Viimeisessä osiossa esitellään uusi tilastollinen estimointityökalu, jolla tutkitaan yksikköpallon tiheysfunktion rakenteita. Menetelmän toimivuutta testattiin käyttämällä mm. simuloitua ja imeväisikäisen pään 3D-kuvasta saatua dataa. Esimerkkien perusteella menetelmä toimi hyvin.