Cranial and facial asymmetry in early childhood

Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Programme Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in the Markku Larmas auditorium (H1091) in Dentopolis (Aapistie 3), on 5 June 2026, at 12 noon

Abstract

Cranial and facial asymmetry can already be observed in early childhood, but the amount, direction, and development of facial asymmetry, as well as its relationship to cranial asymmetry, are not well understood. This thesis investigated the occurrence and development of cranial and facial asymmetry in early childhood, using three-dimensional (3D) soft tissue imaging.

The study was a longitudinal, population-based cohort study conducted at the University of Oulu. Cranial asymmetry was examined in 34 preterm and 34 full-term children at approximately three, six, and 12 months, and at three years of age. Facial asymmetry was assessed in a cohort of 102 full-term children at 12 months, three years, and six years of age.

Cranial shape was measured using standard measurements (oblique cranial length ratio and cephalic index), and supplemented with newer 3D surface-based measures (weighted asymmetry score and flatness score). Facial asymmetry was evaluated using both landmark-based measurements (linear distances, 3D angles, and left–right side ratios) and landmark-independent, surface-based methods (symmetry percentage and average distance between original and mirrored facial surfaces).

Deformational plagiocephaly (DP) was found to be equally common in preterm and full-term children, and cranial asymmetry decreased in both groups after three months of age. Occipital flattening was more pronounced among preterm children. Facial asymmetry with a slight directional tendency was already present in early childhood, and facial symmetry improved throughout the first years of life. Although the effect of cranial asymmetry on the face showed a tendency to diminish with age, its influence remained observable at the end of the follow-up. A history of DP, sleep position, and earlier facial asymmetry were associated with facial asymmetry at the age of six years.

In conclusion, preterm birth does not appear to increase the risk or severity of cranial asymmetry compared to full-term birth. Facial symmetry improves significantly during the first years of life. However, early cranial asymmetry remains a potential predictor for facial asymmetry in early childhood.Tiivistelmä

Pään ja kasvojen epäsymmetriaa on havaittavissa jo varhaislapsuudessa, mutta kasvojen epäsymmetrian määrä, suunta ja kehitys sekä yhteys pään epäsymmetrioihin tunnetaan puutteellisesti. Tässä väitöskirjassa tutkittiin kasvojen ja kallon epäsymmetrian yleisyyttä ja muutosta varhaislapsuudessa kasvojen kolmiulotteisen pehmytkudoskuvantamisen avulla.

Tutkimus oli pitkittäinen, väestöpohjainen kohorttitutkimus, joka toteutettiin Oulun yliopistossa. Kallon epäsymmetriaa tutkittiin 34:llä ennenaikaisesti syntyneellä lapsella ja yhtä monella täysiaikaisena syntyneellä verrokilla noin 3, 6 ja 12 kuukauden sekä 3 vuoden iässä. Kasvojen epäsymmetriaa arvioitiin 102:n täysiaikaisesti syntyneen lapsen kohortista 12 kuukauden, 3 vuoden ja 6 vuoden iässä.

Kallon muotoa mitattiin käyttämällä yleisesti käytettyjä mittausmenetelmiä sekä uudempia, kolmiulotteisen pinnan analysointiin tarkoitettuja menetelmiä. Kasvojen epäsymmetriaa arvioitiin käyttämällä kasvokuviin merkittyihin pisteisiin perustuvia lineaarisia mittauksia, kulmia ja pisteiden etäisyyttä kasvojen keskiviivasta. Lisäksi kasvoja analysoitiin pisteistä riippumattomilla menetelmillä muodostamalla kasvokuvalle peilikuva ja mittaamalla alkuperäisen kuvan ja peilikuvan välisiä etäisyyksiä.

Vinokalloisuuden havaittiin olevan yhtä yleistä ennenaikaisesti ja täysiaikaisesti syntyneillä, ja kallon epäsymmetria väheni molemmissa ryhmissä kolmen kuukauden iän jälkeen. Ennenaikaisesti syntyneillä takaraivon litistyminen oli voimakkaampaa. Kasvojen epäsymmetriaa, jossa ilmeni lievää suuntautumista, oli havaittavissa jo varhain ja kasvojen symmetria parani ensimmäisten elinvuosien aikana. Vaikka kallon epäsymmetrian vaikutus kasvoihin näytti vähenevän kasvun myötä, sen vaikutus pysyi havaittavana seurantajakson lopussa. Aikaisempi vinokalloisuus, nukkuma-asento ja aikaisempi kasvoepäsymmetria olivat yhteydessä kuusivuotiaana todettuun kasvojen epäsymmetriaan.

Yhteenvetona ennenaikainen syntymä ei näytä lisäävän kallon epäsymmetrian riskiä tai vaikeusastetta täysiaikaiseen syntymään verrattuna. Kasvojen symmetria paranee merkittävästi ensimmäisten elinvuosien aikana. Varhaisvaiheen kallon epäsymmetria pysyy kuitenkin mahdollisena ennustetekijänä varhaislapsuuden kasvojen epäsymmetrialle.