豚の頭蓋骨がえさを食べてる3Dアニメーション(動画)

    

骨の動きをリアルにシミュレートする技術Part2です。

以前ご紹介した、CTXイメージング覚えていますか? 今回は、スローモーションで豚の頭蓋骨がえさを食べているところです。X線映像からだんだん3Dアニメーションなっていきます。

CTXイメージは、動物のCTスキャンをとり、高速連射でX線撮影を行い、極めて正確な骨格の撮る方法を掛け合わせるというユニークな技術を使っています。私達は、Brown大学の環境と進化生物学を研究しているElizabeth Brainerd博士と話をしてきました。

このプロジェクトについて、もっと知りたい人は「続きを読む」のあとにElizabeth Brainerd博士とのインタビューを掲載しているのでクリックしてください。

Gizmodo編集部(以下G) : 私達は、何をみているのでしょうか?

Brainerd博士(以下B) : これは、スローモーションで豚がエサをたべているところで、実際の速度の1/4の速さです。豚は地面から食べ物を集めて、何回かのサイクルで噛んでから、また次のエサを口にいれるということが、わかります。まずは、このX線ムービーをお見せして、つぎに3Dが遺骨とCTのスーパーポーズで顎の正確な骨の配列がみられます。

G : どんな方法で、こういったイメージングを創り出しているのですか?

B : 小さい金属のビーズを上顎と下顎と歯に手術でインプラントします。3DのモデルのCTスキャンは頭蓋骨と顎から構成されています。X 線透視ビデオで物を食べている様子を高速で撮影し、X線ビデオでCTモデルの中のマーカーを正確な骨の位置に調整する作業を行っています。

豚の頭蓋骨がえさを食べてる3Dアニメーション(動画) 1G : 断層撮影からはじまり、最終的なアニメーションになるまで、どのぐらいの時間がかかりますか?

B : 動物のトレーニング、骨格に金属の球体をインプラントして、回復するまでに、1~2週間かかります。そして、1日でCTスキャンデータをとり、1日でX線画像のデータを集めて処理することができます。1つの動作の一連の動きをとるのに、2つのビデオでとった映像を使って金属の球体の3D座標を抜き出すのに3~4時間かかります。そして、動きの座標をアニメーションプログラムMayaをつかったCTスキャンの3Dモデルを合体させるのに、3時間ぐらいかかります。つまり、データを集収集と処理に3日間かかります。私達は、ソフトウエアの開発をちょうどはじめようとしていて、将来的に、これらのステップのいくつかが、より早く、自動化できることを期待しています。

G : 将来的に、リアルタイムで行うことを計画していますか? また、それは可能ですか?

B : リアルタイムはできると思います。骨格に、放射線不透過性の金属球体を手術でインプラントすることでしょう。実験動物だけですが(人間はNGです)。ただ、現在のところ、リアルタイムCTXイメージングを開発する計画はありません。なぜなら、このテクノロジーの開発は、科学的な研究のために築いているのであって、リアルタイムイメージングへの適用のためのアプリケーションとしてはみていないからです。リアルタイムには、娯楽価値もあるかもしれません。もちろん動物の骨格の中身の画像をリアルタイムでみるのは、自分がものを透視する眼をもっているみたいで、楽しいと思います。

 

 

G : 商用のアプリケーションの可能性はありますか?

B : 将来的には、医学の分野、特に、整形外科、顎顔面の外科および恐らく歯列矯正術の分野で、適用があるかもしれません。治療の前後骨格や歯の動きをみることによって、個々の患者のニーズにあわせた効能的な治療を行うためのプランをたてるのに役立つかもしれません。Brown大学では、3つの整形外科生体工学学部をCTX調査チーム、デトロイトのHenry Ford病院および、ピッツバーグ大学に研究グループがあり、人体研究に使用することができる、マーカーのいらないシステムの開発に向けて大きな進歩を続けています。Brown大学でも、マーカーのいらないCTXシステムを研究中ですが、現在は、骨格に小さな金属の球体(1 mm以下)を外科的手術でインプラントする方法を実施するまでにとどまっています。

G : 他の科学学術団体にこの技術をライセンスすることを計画していますか。それとも、公開プロジェクトで誰でも利用可能ですか?

B : これは、公開プロジェクトです。現在、私達はいくつかのソフトウェアをダウンロードできたり、どこで購入するか? や必要なハードウェアの構築方法などの情報を掲載するウェブサイトを作成中です。

G : おおっ!それはすごいですね。誰がこの素晴らしい装置の資金をだしているのですか?

B : 資金は、W.M.Keck財団および全国科学基金によってブラウンのこのCTX開発計画に提供されます。

Brainerd博士、お時間をさいていただき、また、ビデオを提供していただきありがとうございました

- Jesus Diaz (訳:JUN )

[All videos by E.L. Brainerd, K. Metzger and D.B. Baier]

Bones in Motion: Brown Scientists To Create New 3-D X-ray System [Brown University]

Project page [Brown University]

CTX Imaging Shows 3D Bones In Fast Motion, Total Recall Style [Gizmodo]

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