3D Gehirn - Das Making-Of

Für die Produktioin der Website www.dasGehirn.info beauftragte uns die Agentur 3deluxe motion, ein detailliertes und anatomisch korrektes 3D-Modell eines Gehirns anzufertigen.

Auf dieser Seite wollen wir einen kleinen Einblick in unseren Prozess und unsere Lösungsansätze geben.

Ein komplexes Gebilde wie das menschliche Gehirn dreidimensional zu modellieren, setzt eine außerordentlich detaillierte Vorlage voraus. Unsere Referenz zur Anatomie war der „Prometheus - Kopf, Hals- und Neuroanatomie“. Doch dessen Illustrationen vermittelten nur bedingt einen körperlichen Charakter. Außerdem musste unser Modell homogen sein, durch die vielen Teilabbildungen des Prometheus stießen wir hier auf die Grenzen der 2-dimensionalen Darstellung.

Der Scan

Deshalb entschlossen wir uns, eine MRT-Aufnahme als Basis für die räumliche Abgrenzung der einzelnen Funktionsbereiche des Gehirns zu verwenden. Die erste Anlaufstelle war natürlich das Internet, wo wir aber keine geeigneten Aufnahmen in ausreichender Qualität fanden.

Mit der freundlicher Unterstützung von den Spezialisten der „Medizinische Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg“ (Dr. Patrick Heiler, Dr. Frank Zöllner, Prof. Dr. rer. nat. Lothar R. Schad) konnten wir eine Reihe von MRT-Scans mit einem 3-Tesla MRT-Scanner durchführen. Hier wurden verschiedene Verfahren zur Unterscheidung unterschiedlich dichter Gewebe im Gehirn angewandt.

Die Scans in Form von DICOM-Daten bekamen wir für die Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. Hier kam uns die große Auswahl von Radiologie-Software zugute, mit deren Hilfe man die volumetrischen Daten anzeigen, bearbeiten und verwerten konnte.

Die Segmentierung

Mittels verschiedener Programme versuchten wir uns an einer automatischen Segmentierung des MRT-Scans, ihn also in einzelne anatomisch relevante Bereiche zu zerlegen. Vor allem für die Großhirnrinde (Kortex) wäre ein robuster Algorithmus, der die einzelnen Windungen fehlerfrei von einander zu trennen weiß, enorm von Vorteil gewesen. Erfolge stellen sich auf diesem Weg aber nur teilweise ein, was vermutlich für viele medizinische Zwecke vollkommen ausgereicht hätte. Doch unser Modell musste komplett sein und so war es nötig, dass wir manuell die automatische Segmentierung verbesserten.

Die so entstandene Segmentierung lag nun als eindeutiges 3D-Volumen vor, was im Grunde nichts anderes ist, als ein dreidimensionaler Block aus vielen kleinen Voxeln. Diese ließen wir von einer weiteren Software in ein geglättetes 3D-Gittermodell übersetzen, welches wir dann in 3ds max weiter bearbeiteten. Hier wurden vor allem noch kleine Fehler in Form von Brücken zwischen den einzelnen Windungen herausgelöscht. Auch mussten wir hier noch Bereiche, die im Scan verrauscht waren, wieder deutlich herausmodellieren.

Der Zusammenbau

Das Modell wurde so lange bearbeitet, bis alle anatomischen Details einmodelliert waren. Zum Schluss kamen alle anatomisch separierten Einzelteile unseres Modells zusammen und mussten noch ein wenig aufeinander abgestimmt werden. Jedes Objekt bekam einen wissenschaftlich korrekten Namen und wurde hierarchisch so angeordnet, dass 3deluxe die Daten weiter verwenden konnte.

Grafiken und Animationen, die mit unserem Modell entstanden sind, können Sie unter www.dasGehirn.info ansehen und darüber hinaus noch Vieles mehr über unsere Sinne erfahren.