Virtual Anatomy

Auf der Suche nach einer immersiven Umgebung zur Veranschaulichung der menschlichen Anatomie hat das Ars Electronica Futurelab in Zusammenarbeit mit Forscher*innen von Siemens Healthineers eine völlig neue Form der Visualisierung von anatomischen Messdaten entwickelt. Das Ergebnis ist Virtual Anatomy: Hier werden MRT- und CT-Daten von realen Patient*innen zu fotorealistischen dreidimensionalen Bildern der menschlichen Anatomie zusammengeführt. Organe, Blutgefäße, Muskeln, Sehnen und vieles mehr können überlebensgroß als dreidimensionale, gestochen scharfe Objekte aus allen Blickwinkeln betrachtet werden, wobei die Daten auf Knopfdruck ein- und ausgeblendet werden können.

Das Projekt war so erfolgreich, dass im Jahr 2021 ein weiterer Meilenstein gesetzt wurde: Studierende der Kepler Universität Linz können Virtual Anatomy nun im neuen JKU medSPACE erleben. Dies markiert auch den Übergang von der Prototypen-Phase zu einem vollwertigen Produkt, das vom Ars Electronica Futurelab weltweit angeboten wird.

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So funktioniert Virtual Anatomy

Mit Virtual Anatomy können Benutzer*innen nach Belieben durch anatomische Daten navigieren, nahtlos durch verschiedene Schichten wechseln, ein- und ausschneiden und in jeden Bereich und jeden Winkel zoomen. Erreicht wird dies durch die Kombination zweier Programme: Cinematic Rendering von Siemens Healthineers und Virtual Anatomy des Ars Electronica Futurelab arbeiten Hand in Hand. Virtual Anatomy basiert auf dem Cinematic Rendering SDK (Software Development Kit), das von Siemens Princeton entwickelt wurde.

Cinematic Rendering wird verwendet, um die MRT- und CT-Daten zu importieren, die Daten zu anonymisieren und die ersten Keyframes zu setzen. Außerdem werden Metadaten für die Visualisierung generiert. Virtual Anatomy verarbeitet die Daten weiter und fügt wichtige Informationen wie Positionierung, Skalierung und Rotation des 3D-Zeigers hinzu. Virtual Anatomy sorgt dann zudem für die Feinabstimmung und Darstellung der Daten.

Für die Visualisierung der Renderings verwendet Virtual Anatomy die Unreal Engine, die direkt mit dem SDK kommuniziert. Zusätzliche Einstellungen in der Engine ermöglichen ein optimiertes Stereorendering insbesondere für große Displays und Wände.

Der Entwicklungsprozess

Alles begann mit Künstler*innen und Forscher*innen, die nach Möglichkeiten suchten, die Kraft der Animation aus der Welt des Kinos auf jene der Medizin zu übertragen. Die bildbasierte Beleuchtungsberechnung, eine neue Methode, die es ermöglichte, CT- und MRT-Messdaten in eine plastische, fotorealistische Darstellung zu verwandeln, löste diese Revolution aus.

Die beeindruckenden Ergebnisse entfalteten 2015 im Deep Space 8K des Ars Electronica Center ihr volles Potenzial. Eine breite Öffentlichkeit konnte nun die dreidimensionale anatomische Welt in einer 16 mal 9 Meter großen 8K-Umgebung erleben. Von da an weitete sich das Programm stark aus: von regelmäßigen Vorlesungen für Studierende über eine neue Kommunikationsplattform für Spitzenmediziner*innen bis hin zu Livestreams von Operationen.

Das Programm in all seinen Formen war so erfolgreich, dass die Johannes Kepler Universität in Linz beschloss, es noch weiter auszubauen – durch den Bau eines eigenen Projektionsraums. Damit öffnete der JKU medSPACE seine Pforten: eine weltweit einzigartige Möglichkeit, Anatomie an einer Universität zu erleben. Alles über den JKU medSPACE können Sie auf unserer Projektseite nachlesen.

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Credits

Ars Electronica Futurelab: Roland Haring, Florian Berger, Friedrich Bachinger, Patrick Müller, Otto Naderer, Erwin Reitböck, Johannes Pöll, Kerstin Blätterbinder, Marianne Eisl, Andreas Pramböck

Medical-Scientific Director
: Prim. Univ. — Prof. Dr. Franz Fellner (AKH Linz/Department of Radiology)
PARTNER: Siemens Healthineers; Johannes Kepler Universität (JKU); Kepler Universitätsklinikum (KUK)

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