3D-Berechnung der Form des Gesichtsschädels mit nur einer Röntgenaufnahme

3D-Berechnung der Form des Gesichtsschädels mit nur einer Röntgenaufnahme
Prof. Dr. Ulrich Schwanecke, Leiter der Forschungsgruppe Computer Vision and Mixed Reality an der Hochschule RheinMain (©Hochschule RheinMain)

Ein neues Rechenmodell soll dazu beitragen, bei medizinischen Untersuchungen des Gesichtsschädels mit wenigen oder ganz ohne Röntgenaufnahmen auszukommen. Dasselbe Modell eignet sich auch, um anhand eines Schädels ein Gesicht zu rekonstruieren.

  • Datum:
    31.01.2019
  • Autor:
    K. Bracko (mh/ktg)
  • Quelle:
    Hochschule RheinMain

Nur eine Röntgenaufnahme in Verbindung mit einem Gesichtsscan

Im Verbundprojekt Kephalos der Hochschule RheinMain entwickeln Wissenschaftler eine neue Methode, um die Form des Gesichtsschädels auf Basis maximal einer Röntgenaufnahme in Verbindung mit einem Gesichtsscan zu berechnen. Damit ließe sich die Strahlungsdosis für bestimmte Untersuchungen reduzieren. „Ich gehe davon aus, dass wir auf Basis dieser Modelle zum Beispiel die Anzahl von Röntgenuntersuchungen bei kieferorthopädischen Behandlungen reduzieren können“, sagt Prof. Dr. Ulrich Schwanecke, Leiter der Forschungsgruppe Computer Vision and Mixed Reality. „In dem Projekt zeigte sich, dass die Berechnung des Gesichtsschädels schon alleine mit einem Gesichtsscan möglich ist. Dies hatten wir ursprünglich nicht erwartet“, so Schwaneckeweiter.

Ein Netz aus Dreiecken

Grundlage des präsentierten Verfahrens sind statistische Modelle, die die Variation von Gesichtern, Gesichtsschädeln sowie der Hautdicke im Gesicht beschreiben. Um die Modelle zu erhalten, analysierten die Forschenden dreidimensionale Aufnahmen von rund 40 Schädeln und 80 Gesichtern, die im Wesentlichen aus der Universitätsmedizin Mainz stammten.

Die Wissenschaftler entwickelten daraus ihre Modelle, die auf einer Menge von Messpunkten beruhen, die über Dreiecke miteinander verbunden sind und wie ein Netz mit dreieckigen Maschen ein Gesicht oder einen Schädel überziehen. Die genaue Lage der Eckpunkte dieser Dreiecke ist dabei für jedes Gesicht beziehungsweise jeden Schädel anders. Die entwickelten statistischen Modelle kodieren nun die statistische Verteilung der Eckpunkte zu den analysierten Schädel- oder Gesichtsaufnahmen. „Das Modell wird immer genauer, je mehr Daten wir zur Verfügung haben“, erklärt Botsch.

Modell lässt sich auch in der Forensik anwenden

„Unser erstes Ziel war es, den Schädel einer Person anhand ihrer Gesichtsform zu berechnen“, so Schwanecke.  Doch auch das Gegenteil funktioniert: Die Forschenden können rekonstruieren, wie ein Gesicht ausgesehen haben könnte, wenn ihnen ein Schädel vorliegt. „Das ist zum Beispiel für die Forensik interessant, oder auch für die Anthropologie.“