Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Museums für Naturkunde Berlin und Mediziner stellen sich neuen Herausforderungen und testen in einer Studie Workflow und Bildqualität klinischer Computertomographie im Vergleich zur Photogrammetrie am Schädel des Tyrannosaurus rex Tristan Otto. Die bildgebenden Verfahren eignen sich um pathologische Studien zu betreiben und Krankheitsbilder besser zu erkennen.
Bildgebungsverfahren sind heute entscheidend bei der Sammlung wissenschaftlicher Daten in der Paläontologie. Photogrammetrie ist derzeit eine häufig verwendete Technik zur Oberflächenabbildung, die hochwertige 3D-Oberflächendaten liefert. Klinische Computertomographen (CT) sind für die paläontologische Forschung aufgrund ihrer in der Regel hohen Verfügbarkeit und dem Potenzial, neben der Oberfläche auch innere Strukturen abzubilden, bedeutend.
Die vorliegende Studie unter Beteiligung der Paläontologin Daniela Schwarz und des Paläontologen Oliver Hampe vom Museum für Naturkunde Berlin untersucht den technischen Aufwand, den Workflow und die Bildqualität der klinischen Computertomographie im Vergleich zur Photogrammetrie. Als ausgezeichnetes Beispiel stand der Schädel von Tristan Otto zur Verfügung, dem Tyrannosaurus rex aus der Oberkreide von Montana/USA, von dem 47 Knochenelemente erhalten sind.
Ermöglicht wurde die Untersuchung durch die gute Erhaltung der Schädelknochen in einzelnen Knochenelementen. Denn im Gegensatz zu vielen anderen Tyrannosaurus-Schädeln wurden die Schädelknochen von Tristan Otto einzeln gefunden und erst später zu einem Schädel montiert. So konnten die einzelnen Knochen individuell mit beiden Techniken untersucht werden – eine Untersuchung des vollständigen montierten Schädels wäre wegen der Größe und des Gewichtes nicht machbar gewesen. Im Folgenden wurden sowohl aus CT- als auch auch Photogrammetrie-Daten 3D-Modelle erstellt. Verglichen wurden Abtastzeiten, Datenvolumina, die Gesamtstrahlungsbelastung und die Kosten für die unterschiedlichen Verfahren. Die Studie zeigt, dass mit einem klinischen CT-Scanner auch große paläontologische Objekte mit hoher Dichte abgebildet werden können. Der Datenerfassungsaufwand der Photogrammetrie ist im Vergleich zum CT abhängig von der Größe des Objektes und der Komplexität ihrer Form. Jene Faktoren beeinflussen das Photogrammetrie-basierte 3D-Modell in der Qualität seiner Details, während CT-Scans weitgehend frei von diesen Variablen sind. Im Gegensatz zur den schwankenden Erfassungs- und Berechnungszeit in der Photogrammetrie ist die CT-Scanzeit für große und kleine Objekte etwa gleich, da dieses Verfahren unabhängig von Form und Komplexität der Probe ist.
Da die räumliche Auflösung in der Computertomographie deutlich geringer ist als in der Photogrammetrie, aber letztere nicht in der Lage ist, innere Strukturen zu erkennen, kann keine der beiden Techniken die andere ersetzen. Im Gegenteil: CT-Scanning und Photogrammetrie ergänzen sich gegenseitig und können somit für eine Vielzahl von Forschungsfragen eingesetzt werden. Darüber hinaus zeigt die Anwendung der Techniken ihr Potential für eine umfassende klinische Bildgebung wie die 3D-Simulation in der rekonstruktiven plastischen Chirurgie.
Hamm, C.A., Mallison, H., Hampe, O., Schwarz, D., Mews, J., Blobel, J., Issever A.S. & Asbach, P. (2018): Efficiency, workflow and image quality of clinical computed tomography scanning compared to photogrammetry using a Tyrannosaurus rex skull from the Maastrichtian of Montana, U.S.A. – Journal of Paleontological Techniques, 21: 1-13.