3D Gehirn Modell
Making-Of: Die Entstehung des 3D-Gehirnmodells
Für die Produktion der Website www.dasGehirn.info erhielten wir von der Agentur 3deluxe motion den Auftrag, ein anatomisch präzises und detailliertes 3D-Modell eines menschlichen Gehirns zu erstellen.
In diesem Abschnitt gewähren wir einen Einblick in unseren Arbeitsprozess und erläutern unsere Herangehensweise.
Die Herausforderung
Das menschliche Gehirn als komplexe Struktur dreidimensional abzubilden, erfordert eine exakte und detaillierte Vorlage. Als Grundlage diente uns der „Prometheus - Kopf, Hals- und Neuroanatomie“, dessen Illustrationen jedoch nur bedingt den plastischen Charakter der Anatomie vermittelten. Zudem brachte die Aufteilung in viele Teilabbildungen die Einschränkungen der zweidimensionalen Darstellung mit sich.
Der Ausgangspunkt: MRT-Scans
Um die räumliche Abgrenzung der verschiedenen Funktionsbereiche des Gehirns präzise zu erfassen, entschieden wir uns, auf MRT-Aufnahmen zurückzugreifen. Zunächst durchsuchten wir das Internet nach geeigneten Scans, fanden jedoch keine Aufnahmen in der notwendigen Qualität.
Dank der freundlichen Unterstützung von Spezialisten der „Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg“ (Dr. Patrick Heiler, Dr. Frank Zöllner, Prof. Dr. rer. nat. Lothar R. Schad) konnten wir schließlich mehrere MRT-Scans mit einem hochmodernen 3-Tesla-MRT-Scanner durchführen. Mithilfe unterschiedlicher Verfahren zur Unterscheidung von Gewebedichten erhielten wir detaillierte Aufnahmen des Gehirns.
Diese Scans wurden uns als DICOM-Daten zur Verfügung gestellt, die mit spezialisierter Radiologie-Software bearbeitet und visualisiert werden konnten.
Die Segmentierung: Vom Scan zum Modell
Mit verschiedenen Programmen versuchten wir, eine automatische Segmentierung der MRT-Daten vorzunehmen, um das Gehirn in seine anatomisch relevanten Bereiche zu unterteilen. Vor allem bei der Großhirnrinde (Kortex) wäre ein präziser Algorithmus, der die Windungen fehlerfrei trennt, ein großer Vorteil gewesen. Die Ergebnisse waren jedoch nur teilweise zufriedenstellend – für medizinische Zwecke oft ausreichend, aber nicht für unser vollständiges Modell.
Daher war eine manuelle Nachbearbeitung erforderlich, um die automatische Segmentierung zu optimieren. Das resultierende 3D-Volumen bestand aus unzähligen kleinen Voxeln, welche mithilfe einer weiteren Software in ein geglättetes 3D-Gittermodell umgewandelt wurden. In 3ds Max nahmen wir abschließend Feinarbeiten vor, korrigierten kleinere Unstimmigkeiten und modellierten im Scan verrauschte Bereiche detailgetreu nach.
Der Feinschliff: Zusammenbau des Modells
Nach sorgfältiger Bearbeitung aller anatomischen Details wurden die separaten Teile unseres Modells zusammengesetzt. Jedes Segment erhielt einen wissenschaftlich korrekten Namen und wurde hierarchisch so strukturiert, dass 3deluxe die Daten problemlos weiterverarbeiten konnte.
Die mit unserem Modell erstellten Grafiken und Animationen können Sie auf www.dasGehirn.info betrachten und dabei noch vieles mehr über das menschliche Gehirn und unsere Sinne erfahren.
