Visualización 3D automática: Escaneando huesos para reconstruir la apariencia de personas y animales

Una reciente adición al kit de la reconstrucción forense en la Universidad de Dundee es el escáner 3D de Artec, el Eva, el cual ayuda a los científicos a adelantar sus investigaciones.

¿Qué tan parecidos a nosotros eran nuestros ancestros y las personas de la antigüedad? Esa es una pregunta que tanto los artistas y científicos como Caroline Erloin y el doctor Christopher Rynn de la Universidad de Dundee en Escocia están tratando de responder. Caroline y Christopher se especializan en visualización anatómica 3D y pueden reconstruir la apariencia de un humano fallecido basándose en su cráneo.

La reconstrucción facial arqueológica está en alta demanda entre museos y productores de películas. La cara del “Hombre de Thankerton” fue reconstruida para el Museo de Biggar y Upper Clydesdale en Escocia. Encontrado en una roca que servía de tumba en el pueblo escocés de Thankerton en 1970, el cráneo fue fechado con la técnica de radiocarbono entre el 2460 y 2140 AC y se cree que perteneció a un hombre de aproximadamente 18 a 25 años.

“Hombre de Thankerton”, reconstruido en la Universidad de Dundee. Imagen cortesía de BBC.

El trabajo de Caroline y Christopher no se limita a la reconstrucción facial. De hecho, están a cargo el MS en Arte Médico y Arte forense y reconocimiento facial en el Centro Universitario para la Identificación y Anatomía Humana (CAHID por sus siglas en inglés). Trabajan con los gestores de política y están involucrados en casos médicos y forenses así como en reconocimiento facial, suministrando así evidencia al sistema judicial criminar del Reino Unido.

Recientemente el Centro acudió a Patrick Thorn & Co., socio de Artec en el Reino Unido que ha alcanzado la categoría dorada, para adquirir el escáner 3D Eva de Artec junto con un paquete educacional, como parte del plan de mejora de los métodos para la obtención de imágenes del Centro.

El mismo Patrick instaló el sistema de Artec y realizó un curso de entrenamiento exhaustivo de un día acerca de éste y las capacidades de Artec Studio, el software de escaneo y pos procesamiento. Su visita a CAHID coincidió con la visita de uno de los miembros del equipo de BBC, quienes filmaron un episodio acerca de la reconstrucción facial con Christopher para el programa “Inside Out”, el cual cubre historias regionales a lo largo del Reino Unido.

EL Dr. Christopher Rynn dirigiéndose a la audiencia de “Inside Out” de BBC respecto del proceso de reconstrucción facial. Imagen cortesía de BBC.

“El escáner ha sido un hit con los estudiantes, quienes, además de otras cosas, están aprendiendo técnicas de reconstrucción facial forense que los ayudan en el reconocimiento de restos humanos inidentificados”, dice Caroline Erolin. “Los estudiantes practican sus competencias en moldes de cráneos en yeso tomados de datos tomografía computarizada de individuos vivos, y no de casos verdaderos. De todas maneras, ahora podemos escanear cráneos igualmente.”

El proceso de reconstrucción involucra la creación de la anatomía facial en el cráneo. Esto puede ser hecho con plastilina en el yeso o de manera digital moldeándolo en un escaneo en el computador. Caroline dice que hay varias ventajas al trabajar con el escaneo: no daña el cráneo mismo y una vez digitalizado, las capas de la reconstrucción puede ser vistas y moldeadas de manera independiente. Una vez completado, la reconstrucción facial final puede ser comparada con el rostro del individuo vivo.

Una parte del trabajo de la clase requiere de la reconstrucción en cera de músculos faciales para crear un modelo detallado y parecido al original. La pieza ayuda a los estudiantes a desarrollar habilidades referentes a la anatomía facial y la escultura antes de trabajar en la reconstrucción de los modelos mencionados anteriormente mencionados. Varios estudiantes han usado el Eva de Artec para escanear los modelos y crear versiones digitales que pueden ser compartidas y con las cuales se puede interactuar en línea con la página Viewshape de Artec y otras galerías 3D de modelos.

Escaneo de un estudiante del área de Arte Forense en MSc trabajando en Artec Studio (replicando un bostezo).

Otro proyecto en el cual el personal de CAHID está trabajando es la digitalización la colección de zoología de D’Arcy Thompson. El Museo de Zoología de la Universidad cuenta con varios especímenes fascinantes de alrededor del mundo. La colección puede ser consultada en línea. La mayoría de los especímenes fueron obtenidos por el celebrado Sir D’Arcy Wentworth Thompson, el primer profesor de biología en Dundee y el autor del influyente libro Respecto del Crecimiento y Forma.

La esperanza es hacer que la colección sea más asequible a todos, incluyendo el público en general y la población local, así como al personal y estudiantes de la universidad. Una vez escaneados, la idea es crear un museo virtual en línea en donde los modelos 3D de especímenes puedan ser vistos y se pueda interactuar con ellos. Algunos serán impresos en 3D para que puedan ser manipulados en ocasiones especiales y ser llevados a colegios.

Caroline escanea el esqueleto de un gorila en el Museo de Zoología D’Arcy Thompson.

“Muchos de los especímenes son bastante complejos y requieren de múltiples escaneos desde diferentes ángulos”, dice Caroline. “Por ejemplo un cráneo usualmente requiere de dos escaneos, uno para la superficie ‘superior’ y otra para la parte ‘inferior’. Puede haber más si la mandíbula se escanea por separado.”

Escaneo del cráneo de una morsa del Museo de Zoología de D’Arcy Thompson, realizado con el Eva de Artec.

“Los cráneos pueden ser objetos difíciles de escanear ya que pueden contener muchos detalles complejos y cavidades”, añade Caroline. Sin embargo, Eva parece poder capturar adecuadamente la mayoría de estos detalles. Ayuda el hecho que es portátil, así que puede ser llevado al museo para escanear allí junto con el paquete de batería de Artec y nuestro computador portátil. La captura de textura de Eva es excelente y exporta adecuadamente para ser empleado con otros software 3D, tal como lo es ZBrush.”

Mostrando a un grupo de estudiantes lo fácil que es usar la solución de Artec.

Luego de su exitosa experiencia con el Eva de Artec y la cooperación con Patrick Thorn, CAHID ha adquirido un Space Spider de Artec para permitir la captura de especímenes más pequeños y detallados. Además, emplear el Eva para los escaneos más grandes y el Space Spider para los detalles más finos es una solución perfecta para los especialistas del Centro.

“También nos permitirá a nosotros enseñarle a nuestros estudiantes una mayor variedad de técnicas de escaneo para especímenes grandes, tales como los cráneos de elefantes, hasta las pequeñas muestras de osteología juvenil”, dice Caroline. “Previamente usamos escáneres tipo láser más básicos que no capturaban el mismo nivel de detalle, color o textura, lo cual resultaba ser un factor limitante para nosotros. El escaneo 3D nunca ha sido más asequible y fácil de ejecutar.”

Un escaneo de un cráneo adulto hecho con el Eva de Artec el cual había sido sometido a un procedimiento de unión y que pertenece a la colección de CAHID.

CAHID planea continuar digitalizando su extensiva colección de cráneos, incluyendo la Colección Scheuer de osteología juvenil. Ésta es considerada como el único repositorio activo de restos óseos juveniles en el mundo. Consiste de los restos de más de 100 individuos juveniles, tomados de fuentes anatómicas arqueológicas e históricas. Muchos de estos especímenes son muy frágiles y manipularlos está altamente restringido. Al digitalizar la colección, se harán más asequibles a los estudiantes en línea y también se podrá imprimir especímenes en 3D para el uso en clase.