Wenn das Gehirn glüht

Langsam dreht sich das Gehirn auf dem Bildschirm und lässt sich aus allen Blickwinkeln inspizieren. Plötzlich glüht es an bestimmten Stellen auf: Die Bilder veranschaulichen, welche Hirnareale beim Sehen, Sprechen, Hören und Tasten aktiv werden. Entwickelt wurde das neue Verfahren am Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin Mevis in Bremen. Es verwendet die moderne Visualisierungstechnik Physically Based Rendering in Kombination mit medizinischen Bilddaten, angereichert um klinisch relevante Zusatzinformationen.

Physically Based Rendering simuliert, wie sich einzelne Lichtstrahlen in einer Szenerie ausbreiten. Auf der Basis von medizinischen Daten wie CT- oder MRT-Bildern erstellen die Fachleute von Fraunhofer Mevis damit dreidimensionale Bewegtbilder, die sie mit weiteren medizinischen Informationen anreichern.

Softwaresysteme, die medizinische Bilddaten aus CT- oder MR-Scannern zu dreidimensionalen Bildern verarbeiten, gibt es schon länger. „Wir haben diese anatomischen Aufnahmen um eine Ebene erweitert, nämlich um fotorealistisch dargestellte, klinisch relevante Zusatzinformationen, die man mit Hilfe spezieller Software aus medizinischen Daten herausziehen kann“, erklärt Alexander Köhn, Softwarearchitekt bei Fraunhofer Mevis: „Diese Zusatzinformation wird mit der Anatomie verschmolzen.“

Ein Beispiel für diesen „Meta-realistic Medical Moving Images“-Ansatz ist eine interaktive Bildsequenz, die die Funktionsweise des Gehirns veranschaulicht. Zunächst wurde mit einem MR-Scanner eine anatomische 3D-Aufnahme gemacht. Anschließend ließen die Forscher Testpersonen im Scanner Texte lesen, Gedichte rezitieren, Musik hören und Bilder betrachten. Dabei schalteten sie den Scanner in einen Modus, bei dem er mit hoher zeitlicher Auflösung den Effekt der Blutversorgung im Gehirn erfasst. Aus diesen Aufnahmen ermitteln statistische Verfahren die Intensität, mit der ein Hirnareal an einer Aufgabe beteiligt ist. Je höher diese ist, umso heller ist das Bildvolumen.