Simulation of facial expressions using person-specific sEMG signals controlling a biomechanical face model
Notice bibliographique
Résumé
Functional inoperability in advanced oral cancer is difficult to assess preoperatively. To assess functions of lips and tongue, biomechanical models are required. Apart from adjusting generic models to individual anatomy, muscle activation patterns (MAPs) driving patient-specific functional movements are necessary to predict remaining functional outcome. We aim to evaluate how volunteer-specific MAPs derived from surface electromyographic (sEMG) signals control a biomechanical face model. Muscle activity of seven facial muscles in six volunteers was measured bilaterally with sEMG. A triple camera set-up recorded 3D lip movement. The generic face model in ArtiSynth was adapted to our needs. We controlled the model using the volunteer-specific MAPs. Three activation strategies were tested: activating all muscles $$(\hbox {act}_\mathrm{all})$$ , selecting the three muscles showing highest muscle activity bilaterally $$(\hbox {act}_3)$$ —this was calculated by taking the mean of left and right muscles and then selecting the three with highest variance—and activating the muscles considered most relevant per instruction $$(\hbox {act}_\mathrm{rel})$$ , bilaterally. The model’s lip movement was compared to the actual lip movement performed by the volunteers, using 3D correlation coefficients $$(\rho )$$ . The correlation coefficient between simulations and measurements with $$\hbox {act}_\mathrm{rel}$$ resulted in a median $$\rho $$ of 0.77. $$\hbox {act}_3$$ had a median $$\rho $$ of 0.78, whereas with $$\hbox {act}_\mathrm{all}$$ the median $$\rho $$ decreased to 0.45. We demonstrated that MAPs derived from noninvasive sEMG measurements can control movement of the lips in a generic finite element face model with a median $$\rho $$ of 0.78. Ultimately, this is important to show the patient-specific residual movement using the patient’s own MAPs. When the required treatment tools and personalisation techniques for geometry and anatomy become available, this may enable surgeons to test the functional results of wedge excisions for lip cancer in a virtual environment and to weigh surgery versus organ-sparing radiotherapy or photodynamic therapy.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».