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Handels, Heinz; Säring, Dennis; Färber, Matthias: Computergestützte Rekonstruktion der Moorleiche "Moora" mit Virtual-Reality-Techniken - erste Ergebnisse der Schädelrekonstruktion
DOI Page / Citation link:https://doi.org/10.11588/diglit.69460#0115
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Heinz Handels, Dennis Säring und Matthias Färber
Abb. 5 CT-Schichtbild aus dem Schädelbereich (A) und die in dieser Schicht segmentierten Knochenteile (B),
die durch unterschiedliche Farben markiert sind
Abb. 6 A) Ausgedünntes Drahtgittermodell eines Schädelknochens bestehend aus aneinander gefügten
Dreiecken. B) Realitätsnahe 3D-Visualisierung des Drahtgittermodells
Abgrenzung der einzelnen Knochenteile im CT-
Bilddatenvolumen notwendig. Die Segmentie-
rung wird halbautomatisch mit Hilfe von Volu-
me-Growing-Algorithmen durchgeführt (Han-
dels 2000). Durch dieses Verfahren werden die
einzelnen Knochenteile separiert, denen nun ein
Name zugeordnet werden kann. Eine Darstel-
lung der Segmentierungsergebnisse in einer CT-
Schicht ist in Abb. 5B zu sehen. Die Bildpunkte
der verschiedenen segmentierten Knochenteile
sind mit unterschiedlichen Farben dargestellt.
Nachdem die Schädelknochen der Moorleiche
in den CT-Bilddaten separiert und einzelne Kno-
chenteile im Rechner benannt worden sind, wer-
den auf der Grundlage der Segmentierung drei-
dimensionale Modelle der Knochenstrukturen
generiert. Es werden oberflächenbasierte 3D-
Modelle, auch Drahtgittermodelle genannt, er-
zeugt, die aus einer Aneinanderreihung von Drei-
ecken bestehen und die Objektoberfläche dreidi-
mensional repräsentieren. Das Drahtgittermodell
eines Knochenteils des Schädels ist exemplarisch
in Abb. 6A dargestellt. Um die Dreiecksstruktur
der 3D-Modelle sichtbar zu machen, wurde die
Anzahl der Dreiecke im Drahtgittermodell durch
Ausdünnung reduziert. Auf der Grundlage dieser
3D-Modelle werden nachfolgende hochqualita-
tive, realitätsnahe 3D-Darstellungen der Kno-
chenteile generiert. Hierbei werden physikalische
Effekte wie die diffuse und diffus gerichtete
Reflexion des Lichts einer künstlichen Licht-
quelle am Knochenmodell im Rechner unter Be-
rücksichtung physikalischer Beleuchtungs- und
Schattierungsmodelle simuliert (Abb. 6B).
Computergestützte Rekonstruktion
des Schädels
Die Vorverarbeitung wurde für alle Knochenteile
des Schädels durchgeführt, die nunmehr als 3D-
Modelle rechnerintern vorliegen, so dass die drei-
dimensionalen Knochenteile in dem Softwaresy-
stem REMODEL-VR interaktiv weiterverarbeitet
werden können.
Eine wichtige Funktion dieses Systems ist die
benutzergesteuerte Verschiebung und Rotation
einzelner Knochenmodelle. Hierdurch wird es
möglich, Knochenteile im Rechner zu repositio-
nieren und somit eine Rekonstruktion des Ske-
letts durch anatomisch korrekte Anordnung der
Knochenteile zu erzielen. Die interaktive Positio-
nierung der Knochenteile erfordert detaillierte
anatomische Kenntnisse. Der Prozess der Repo-
sitionierung zweier Knochenteile aus dem Schä-
delbereich ist in der in Abb. 7 dargestellten Bild-
folge illustriert.
Neben der interaktiven Positionierung kön-
nen Knochenteile auch virtuell zerteilt werden.
Diese Technik kann beispielsweise genutzt wer-
den, um stark deformierte Anteile von den gut
erhaltenen Strukturen zu separieren. So wird in
Heinz Handels, Dennis Säring und Matthias Färber
Abb. 5 CT-Schichtbild aus dem Schädelbereich (A) und die in dieser Schicht segmentierten Knochenteile (B),
die durch unterschiedliche Farben markiert sind
Abb. 6 A) Ausgedünntes Drahtgittermodell eines Schädelknochens bestehend aus aneinander gefügten
Dreiecken. B) Realitätsnahe 3D-Visualisierung des Drahtgittermodells
Abgrenzung der einzelnen Knochenteile im CT-
Bilddatenvolumen notwendig. Die Segmentie-
rung wird halbautomatisch mit Hilfe von Volu-
me-Growing-Algorithmen durchgeführt (Han-
dels 2000). Durch dieses Verfahren werden die
einzelnen Knochenteile separiert, denen nun ein
Name zugeordnet werden kann. Eine Darstel-
lung der Segmentierungsergebnisse in einer CT-
Schicht ist in Abb. 5B zu sehen. Die Bildpunkte
der verschiedenen segmentierten Knochenteile
sind mit unterschiedlichen Farben dargestellt.
Nachdem die Schädelknochen der Moorleiche
in den CT-Bilddaten separiert und einzelne Kno-
chenteile im Rechner benannt worden sind, wer-
den auf der Grundlage der Segmentierung drei-
dimensionale Modelle der Knochenstrukturen
generiert. Es werden oberflächenbasierte 3D-
Modelle, auch Drahtgittermodelle genannt, er-
zeugt, die aus einer Aneinanderreihung von Drei-
ecken bestehen und die Objektoberfläche dreidi-
mensional repräsentieren. Das Drahtgittermodell
eines Knochenteils des Schädels ist exemplarisch
in Abb. 6A dargestellt. Um die Dreiecksstruktur
der 3D-Modelle sichtbar zu machen, wurde die
Anzahl der Dreiecke im Drahtgittermodell durch
Ausdünnung reduziert. Auf der Grundlage dieser
3D-Modelle werden nachfolgende hochqualita-
tive, realitätsnahe 3D-Darstellungen der Kno-
chenteile generiert. Hierbei werden physikalische
Effekte wie die diffuse und diffus gerichtete
Reflexion des Lichts einer künstlichen Licht-
quelle am Knochenmodell im Rechner unter Be-
rücksichtung physikalischer Beleuchtungs- und
Schattierungsmodelle simuliert (Abb. 6B).
Computergestützte Rekonstruktion
des Schädels
Die Vorverarbeitung wurde für alle Knochenteile
des Schädels durchgeführt, die nunmehr als 3D-
Modelle rechnerintern vorliegen, so dass die drei-
dimensionalen Knochenteile in dem Softwaresy-
stem REMODEL-VR interaktiv weiterverarbeitet
werden können.
Eine wichtige Funktion dieses Systems ist die
benutzergesteuerte Verschiebung und Rotation
einzelner Knochenmodelle. Hierdurch wird es
möglich, Knochenteile im Rechner zu repositio-
nieren und somit eine Rekonstruktion des Ske-
letts durch anatomisch korrekte Anordnung der
Knochenteile zu erzielen. Die interaktive Positio-
nierung der Knochenteile erfordert detaillierte
anatomische Kenntnisse. Der Prozess der Repo-
sitionierung zweier Knochenteile aus dem Schä-
delbereich ist in der in Abb. 7 dargestellten Bild-
folge illustriert.
Neben der interaktiven Positionierung kön-
nen Knochenteile auch virtuell zerteilt werden.
Diese Technik kann beispielsweise genutzt wer-
den, um stark deformierte Anteile von den gut
erhaltenen Strukturen zu separieren. So wird in