Устранить зазор: связь утечки через неплотности маски с особенностями лица на основе трёхмерных морфируемых моделей лица

Введение: При правильном прилегании маски эффективно защищают население от инфекций, передающихся воздушным путём. Однако самодельные тканевые и хирургические маски часто прилегают неплотно, из-за чего вирусы могут проникать через зазоры.

Цель: Выявить связь между утечкой воздуха через неплотности маски, её конструкцией и особенностями лица человека.

Методы: Для систематической оценки прилегания масок на большом наборе моделей лиц использовали новую трёхмерную модель лица с возможностью локального изменения формы и модель размещения маски, основанную на минимизации энергии.

Результаты: Размер маски, коэффициент подворачивания, а также отдельные особенности лица — прежде всего высота носа и длина подбородка — влияют на локализацию и выраженность утечки. Представлена полиномиальная регрессионная модель оценки прилегания маски с учётом локальных особенностей лица.

Значимость: В исследовании разработан полный алгоритм для проверки различных масок на широком диапазоне типов лица с контролируемым изменением отдельных его областей. Такой подход сложно реализовать с участием людей. Полученные данные помогут улучшить конструкцию масок.

Практическое значение: От прилегания маски зависит её эффективность в предотвращении передачи инфекций воздушным путём. До настоящего времени прилегание масок изучали преимущественно экспериментально на небольшом числе участников. Ограниченный размер выборки затрудняет выявление статистической связи между прилеганием маски и особенностями лица в популяции. В этой работе для оценки прилегания масок при различных особенностях лица и вариантах конструкции использованы морфируемая модель лица и моделирование размещения маски. Предложенный метод — важный шаг к персонализированному подбору масок с максимальной эффективностью для населения.