DOI Artikel:
Handels, Heinz; Säring, Dennis; Färber, Matthias: Computergestützte Rekonstruktion der Moorleiche "Moora" mit Virtual-Reality-Techniken - erste Ergebnisse der Schädelrekonstruktion
DOI Seite / Zitierlink:https://doi.org/10.11588/diglit.69460#0113
110
Heinz Handels, Dennis Säring und Matthias Färber
Abb. 1 3D-Visualisierungsbeispiele aus dem Kopf-, Lungen- und Hüftbereich aus verschiedenen Forschungsprojekten des
Instituts für Medizinische Informatik
den in der Computertomographie überlagerungs-
freie Schichtbilder von räumlich benachbarten
Körperschichten generiert. Diese bildgebende
Technik wurde in der Klinik für Diagnostische
und Interventionelle Radiologie am Universitäts-
klinikum Hamburg-Eppendorf genutzt, um die
Knochenteile der Moorleiche weitergehend zu
untersuchen (Püschel et al. 2006). Diese so er-
haltenen hochaufgelösten räumlichen CT-Bild-
folgen bilden die Grundlage für die computerge-
stützte 3D-Visualisierung und virtuelle Rekons-
truktion. Über die 3D-Darstellung der in den
CT-Daten erfassten Knochenstrukturen hinaus
besteht bei der Moorleiche die besondere Heraus-
forderung darin, die einzelnen Knochenfrag-
mente des virtuellen Skeletts interaktiv im Rech-
ner zusammenzusetzen. Hierzu werden dreidi-
mensionale Modelle der einzelnen Knochenteile
im Rechner erstellt, die ein virtuelles Abbild der
Realität in einem virtuellen Körper bilden. Dabei
werden moderne Methoden der Computergrafik
und Virtual Reality eingesetzt (Handels 2000).
Mit der Rekonstruktion und dreidimensiona-
len Darstellung virtueller Körper aus räumlichen
medizinischen Bildfolgen verfügt das Institut für
Medizinische Informatik, dessen Forschungs-
schwerpunkt im Bereich der Medizinischen Bild-
verarbeitung, 3D-Visualisierung und Virtual Re-
ality liegt, über viel Erfahrung (Abb. 1). Diese
Techniken wurden vorrangig für die computer-
gestützte Planung und Simulation von Operatio-
nen entwickelt und können nun in der Archäo-
logie und Rechtsmedizin auch zur 3D-Visuali-
sierung von Leichen und Mumien eingesetzt
werden.
Im Vergleich zur computergestützten 3D-
Visualisierung des Inneren einer Mumie ist die
Anforderung bei der computergestützten Verar-
beitung des Skeletts von „Moora“ deutlich
anspruchsvoller, da über die 3D-Visualisierung
hinaus das fragmentierte, unvollständige und
teilweise verformte Skelett der Moorleiche reali-
tätsnah rekonstruiert werden soll. Hierzu wurde
am Institut für Medizinische Informatik das Soft-
waresystem REMODEL-VR (System for Recons-
truction and Modeling of Virtual Bodies with
Virtual Reality Techniques) entwickelt, das inter-
aktiv nutzbare Funktionen zur computergestütz-
ten Rekonstruktion virtueller Körper zur Verfü-
gung stellt.
Die computergestützte Verarbeitung der Bild-
daten der Moorleiche mit dem Softwaresystem
REMODEL-VR ermöglicht neben der räum-
lichen Darstellung der in CT-Bildern erfassten
Strukturen die Möglichkeit, diese im Rechner
anatomisch anzuordnen, fehlende Knochenteile
sinnvoll zu ergänzen sowie die Fragmentierungen
des Skeletts zu kompensieren. Die verwendeten
Methoden und Techniken der 3D-Bildverarbei-
tung, Visualisierung und Virtual Reality, eröff-
nen somit die Möglichkeit, eine realitätsnahe
Moorleichenrekonstruktion im Rechner zu er-
zeugen - die virtuelle „Moora“.
Nachfolgend werden Möglichkeiten der com-
putergestützten 3D-Visualisierung und 3D-Inter-
aktion in virtuellen Körpern dargestellt und am
Beispiel der Rekonstruktion des Schädels der
Moorleiche illustriert.
Computergestützte 3D -Visualisierung
der Moorleiche „Moora“
In einem ersten Vorverarbeitungsschritt wird das
Bildvolumen mit den Moorleichenknochen von
dem Teilbildvolumen der CT-Bildfolge getrennt,
die das Brett, auf dem die untersuchten Knochen
aufgebracht waren, sowie die Liegeauflagen des
Computertomographen umfassen (Abb. 2). Hier-
durch wird eine sinnvolle Reduktion des Daten-
volumens erzielt, bei der Bildinformationen über
die Moorleichenknochen vollständig erhalten
bleiben.
Einen ersten Eindruck von der in der CT-Bild-
folge enthaltenen räumlichen Information über
die Moorleiche erhält man in der so genannten
Orthoview-Ansicht (Abb. 3). Hierbei werden aus
dem erfassten Datenvolumen die Schichtbildin-
Heinz Handels, Dennis Säring und Matthias Färber
Abb. 1 3D-Visualisierungsbeispiele aus dem Kopf-, Lungen- und Hüftbereich aus verschiedenen Forschungsprojekten des
Instituts für Medizinische Informatik
den in der Computertomographie überlagerungs-
freie Schichtbilder von räumlich benachbarten
Körperschichten generiert. Diese bildgebende
Technik wurde in der Klinik für Diagnostische
und Interventionelle Radiologie am Universitäts-
klinikum Hamburg-Eppendorf genutzt, um die
Knochenteile der Moorleiche weitergehend zu
untersuchen (Püschel et al. 2006). Diese so er-
haltenen hochaufgelösten räumlichen CT-Bild-
folgen bilden die Grundlage für die computerge-
stützte 3D-Visualisierung und virtuelle Rekons-
truktion. Über die 3D-Darstellung der in den
CT-Daten erfassten Knochenstrukturen hinaus
besteht bei der Moorleiche die besondere Heraus-
forderung darin, die einzelnen Knochenfrag-
mente des virtuellen Skeletts interaktiv im Rech-
ner zusammenzusetzen. Hierzu werden dreidi-
mensionale Modelle der einzelnen Knochenteile
im Rechner erstellt, die ein virtuelles Abbild der
Realität in einem virtuellen Körper bilden. Dabei
werden moderne Methoden der Computergrafik
und Virtual Reality eingesetzt (Handels 2000).
Mit der Rekonstruktion und dreidimensiona-
len Darstellung virtueller Körper aus räumlichen
medizinischen Bildfolgen verfügt das Institut für
Medizinische Informatik, dessen Forschungs-
schwerpunkt im Bereich der Medizinischen Bild-
verarbeitung, 3D-Visualisierung und Virtual Re-
ality liegt, über viel Erfahrung (Abb. 1). Diese
Techniken wurden vorrangig für die computer-
gestützte Planung und Simulation von Operatio-
nen entwickelt und können nun in der Archäo-
logie und Rechtsmedizin auch zur 3D-Visuali-
sierung von Leichen und Mumien eingesetzt
werden.
Im Vergleich zur computergestützten 3D-
Visualisierung des Inneren einer Mumie ist die
Anforderung bei der computergestützten Verar-
beitung des Skeletts von „Moora“ deutlich
anspruchsvoller, da über die 3D-Visualisierung
hinaus das fragmentierte, unvollständige und
teilweise verformte Skelett der Moorleiche reali-
tätsnah rekonstruiert werden soll. Hierzu wurde
am Institut für Medizinische Informatik das Soft-
waresystem REMODEL-VR (System for Recons-
truction and Modeling of Virtual Bodies with
Virtual Reality Techniques) entwickelt, das inter-
aktiv nutzbare Funktionen zur computergestütz-
ten Rekonstruktion virtueller Körper zur Verfü-
gung stellt.
Die computergestützte Verarbeitung der Bild-
daten der Moorleiche mit dem Softwaresystem
REMODEL-VR ermöglicht neben der räum-
lichen Darstellung der in CT-Bildern erfassten
Strukturen die Möglichkeit, diese im Rechner
anatomisch anzuordnen, fehlende Knochenteile
sinnvoll zu ergänzen sowie die Fragmentierungen
des Skeletts zu kompensieren. Die verwendeten
Methoden und Techniken der 3D-Bildverarbei-
tung, Visualisierung und Virtual Reality, eröff-
nen somit die Möglichkeit, eine realitätsnahe
Moorleichenrekonstruktion im Rechner zu er-
zeugen - die virtuelle „Moora“.
Nachfolgend werden Möglichkeiten der com-
putergestützten 3D-Visualisierung und 3D-Inter-
aktion in virtuellen Körpern dargestellt und am
Beispiel der Rekonstruktion des Schädels der
Moorleiche illustriert.
Computergestützte 3D -Visualisierung
der Moorleiche „Moora“
In einem ersten Vorverarbeitungsschritt wird das
Bildvolumen mit den Moorleichenknochen von
dem Teilbildvolumen der CT-Bildfolge getrennt,
die das Brett, auf dem die untersuchten Knochen
aufgebracht waren, sowie die Liegeauflagen des
Computertomographen umfassen (Abb. 2). Hier-
durch wird eine sinnvolle Reduktion des Daten-
volumens erzielt, bei der Bildinformationen über
die Moorleichenknochen vollständig erhalten
bleiben.
Einen ersten Eindruck von der in der CT-Bild-
folge enthaltenen räumlichen Information über
die Moorleiche erhält man in der so genannten
Orthoview-Ansicht (Abb. 3). Hierbei werden aus
dem erfassten Datenvolumen die Schichtbildin-