Rekonstrukcja anatomiczna – skanowanie 3D kości 

Anatomiczna wizualizacja 3D: Skanowanie kości w celu rekonstrukcji wyglądu ludzi i zwierząt

Skanowanie 3D to najnowsza technologia wspomagająca sądowegy zestaw narzędzi rekonstrukcyjnych. Skaner 3D wykorzystywane są m. in. na Uniwersytecie Dundee: Eva i Space Spider pomagają naukowcom w rozwoju ich badań.

Jak bardzo podobni do nas byli nasi przodkowie i antyczni ludzie?

To pytanie, na które artyści i naukowcy, m.in. Caroline Erolin i Dr Christopher Rynn z Uniwersytety Dundee w Szkocji, próbują uzyskać odpowiedź. Badacze specjalizują się w anatomicznej wizualizacji 3D i potrafią zrekonstruować wygląd zmarłych ludzi na podstawie ich czaszki.

Skanowanie 3D – muzea i filmy dokumentalne

Na archeologiczną rekonstrukcję twarzy jest duże zapotrzebowanie wśród muzeów i producentów filmów dokumentalnych. Ostatnio zrekonstruowaną twarzą dla muzeum „Biggar and Upper Clydesdale” w Szkocji był „Thankerton Man”. Czaszka znaleziona w kamiennym grobowcu w szkockiej wiosce Thankerton w 1970 roku, została zdatowana metodą radiowęglową na 2460-2140 rok p.n.e i uznana za czaszkę mężczyzny w wieku od 18 do 25 lat.

Praca Caroline i Christopher nie ogranicza się tylko do rekonstrukcji archeologicznych twarzy. Właśnie rozpoczęli pracę magisterską w dziedzinie Medycyny i Sądownictwa oraz Identyfikacji Twarzy w „Uniwersyteckim Centrum Anatomii i Identyfikacji Ludzi” (CAHID). Współpracują z zarządem i aktywnie uczestniczą w prowadzonych sprawach medycznych, kryminalistycznych oraz identyfikacjach twarzy, dostarczając dowodów brytyjskim sądom karnym.

Artec Eva i pakiet edukacyjny

W ramach akcji modernizowania obecnych metod obrazowania Centrum zwróciło się ostatnio do brytyjskiej firmy Patrick Thorn &Co z zamiarem zakupu skanera 3D Artec Eva razem z pakietem edukacyjnym, Firma wdrożyła skanery 3D Artec i przeprowadziła kompleksowe szkolenie z obsługi i możliwości oprogramowania Artec Studio 3D. Atrec Studio to program do skanowania i pełnej obróbki skanów 3D. Jednocześnie w Centrum Anatomii ekipa BBC speców od filmów dokumentalnych kręciła jeden z odcinków programu „Inside Out” nt. rekonstrukcji twarzy z udziałem Christopher`a. „Inside Out” to program, który przedstawia lokalne historie oraz dochodzenia na terenie Wielkiej Brytanii.

„Skanowanie 3D stało się wielkim hitem dla studentów, którzy uczą się m.in. technik rekonstrukcji twarzy, w celu ułatwienia rozpoznawania niezidentyfikowanych ludzkich szczątek.” opowiada Caroline Erolin. „Studenci ćwiczą swoje umiejętności na odlewach czaszek osób żyjących,  podjętych z danych CT (Computed Tomography). Teraz również mamy możliwość skanowania kości czaszki”.

Proces rekonstrukcji

Proces rekonstrukcji polega na przebudowywaniu anatomii twarzy na czaszkę. Można to zrobić zarówno poprzez umieszczenie gliny na modelu gipsowym, jak i komputerową analizę modelu cyfrowego. Caroline twierdzi, że istnieje wiele zalet pracy na skanach 3D komputerowych: nie niszczą one prawdziwej czaszki i raz zeskanowane warstwy rekonstrukcji można przeglądać i modelować niezależnie od siebie. Po zakończeniu procesu odtworzoną twarz można porównać z rzeczywistą.

Część zajęć to rekonstrukcje mięśni twarzy w wosku, aby stworzyć szczegółowy model,  przypominający twarz żywej osoby. Pomaga to w nauce studentów zarówno anatomii twarzy, jak i  doskonaleniu zdolności rzeźbiarskich przydatnych w technikach opisanych wyżej. Grono studentów skorzystało ze skanera Artec Eva,  aby zeskanować swoje własne modele i przetworzyć je na wersje cyfrowe, które można udostępniać i mogą wchodzić w interakcje online przy pomocy Artec Viewshapesite lub innych galerii z modelami 3D.

Inny projekt, w który zespół CAHID jest zaangażowany to digitalizacja kolekcji zoologicznej D`Arcy Thompson. Uniwersyteckie Muzeum Zoologii mieści wiele kolekcji fascynujących gatunków z całego świata. Kolekcje zwierząt może być oglądane online. Większość z nich zostało zebranych przez Sir D`Arcy Wentworth Thompson`a, pierwszego profesora Biologii na Uniwersytecie Dundee i autora wpływowej książki z 1917 roku pod tytułem: „On Growth and Form”.

Inny projekt, w który zespół CAHID jest zaangażowany to digitalizacja kolekcji zoologicznej D`Arcy Thompson. Uniwersyteckie Muzeum Zoologii mieści wiele kolekcji fascynujących gatunków z całego świata. Kolekcje zwierząt może być oglądane online. Większość z nich zostało zebranych przez Sir D`Arcy Wentworth Thompson`a, pierwszego profesora Biologii na Uniwersytecie Dundee i autora wpływowej książki z 1917 roku pod tytułem: „On Growth and Form”

Muzeum online

Chodzi o to, aby kolekcja była bardziej dostępna dla każdego, dla przeciętnych ludzi, dla turystów, studentów oraz personel.  Głównym celem jest stworzenie wirtualnego muzeum online, w którym będzie można oglądać modele 3D, a różne okazy będą ze sobą integralne. Niektóre z nich zostaną również wydrukowane na drukarce 3D, więc będzie można je oglądać podczas dni otwartych lub nawet wypożyczać szkołom i uczelniom.

 „Niektóre okazy są bardzo złożone i wymagają wielu skanów pod różnymi kątami” Mówi Caroline. „Na przykład czaszka zwykle wymaga chociaż dwóch skanów. Jeden górnej powierzchni a drugi dolnej. Może być ich więcej jeśli na przykład skanujemy żuchwę oddzielnie”

Zalety skanera Eva

Skanowanie czaszki wymaga pewnej biegłości w posługiwaniu się skanerem 3D, ponieważ ma ona wiele form wklęsłych i różnego rodzaju zawiłości. – relacjonuje Caroline.

” Skaner 3D Eva jest w stanie dobrze uchwycić wszystkie te szczegóły. Znacznym ułatwieniem lekka waga skanera i fakt, że jest przenośny. Skaner może być zabrany do muzeum, aby skanować modele na miejscu, przy użyciu mobilnej baterii Artec i laptopa. Nałożenie tekstury za pomocą skanera Eva daje doskonałe efekty, a wyeksportowany plik jest kompatybilny również z innym oprogramowaniem 3D, np. programem ZBrush”.