Forensische Untersuchung von Wasserlebewesen in Hongkong und Großchina mit Artec Ray und Leo

Wenn es um Forensik und Autopsien geht, verbinden das die meisten von uns mit menschlichen Körpern, Krankenhäusern, Leichenhallen und Laboren. In der wissenschaftlichen Welt reichen diese Begriffe jedoch viel weiter – und sie gelten auch für andere Säugetiere, von denen viele im Meer leben und extrem groß werden können. Für ein Team in Hongkong werden 3D-Technologie und die forensische Untersuchung von Wassertieren kombiniert: Es entstehen 3D-Scans von allem, von Tierverletzungen bis hin zu den Schiffen, die den Schaden verursacht haben könnten.

Ein toter Delfin wird mit Artec Leo gescannt

„Unsere wichtigsten Forschungsobjekte sind Wassertiere, die in Hongkong und angrenzenden Gewässern gestrandet sind – Tiere, die den Lebensraum der Küstengewässer entlang des Südchinesischen Meeres nutzen“, sagt Prof. Brian Kot, Assistant Professor und Veterinary Imaging Researcher am Aquatic Animal Virtopsy Lab der City University of Hong Kong.

Das Ziel seiner Forschung ist ehrgeizig: Es geht darum, über virtuell durch virtuell durchgeführte Autopsien (engl. Virtopsy) wissenschaftliche und präzise Beweise für natürliche und anthropogene Auswirkungen auf Wassertiere zu liefern. Konkret geht es hier um die 3D-Dokumentation von gestrandeten Kadavern und mutmaßlich verletzungsverursachenden Geräten sowie postmortale CT-/MRT-/Ultraschalluntersuchung der toten Tiere. Die vollständigen 3D-Abbildungen werden zur Ermittlung der Todesursache, Matching-Analysen und virtuelle Unfallortrekonstruktionen genutzt. Kurz gesagt ist das Ziel, verletzte oder umgekommene Wassertiere zu erfassen, zu untersuchen, wie und warum sie umgekommen sind, und zu überlegen, wie solche Vorfälle in Zukunft verhindert werden können.

Ein Delphin wird mit Artec Space Spider gescannt

„Der Präsenz mit Schiffen ist eine der größten anthropogenen Bedrohungen für die hier ansässigen Wale“, erklärte Prof. Kot. „Im Jahr 2018 wurden bei 19 von 38 gestrandeten Walen, die wir antrafen, Anzeichen scharfer oder stumpfer Gewalteinwirkung beobachtet werden, was auf Kontakt mit einem Schiff hindeutet.“ Obwohl der geringere Schiffsverkehr nach der COVID-19-Pandemie im Jahr 2020 zu weniger Kontakten führte, gibt es noch eine Reihe anderer Bedrohungen. Im Jahr 2023 wurden bei 15 von 25 gestrandeten Walen, die gemeldet wurden, Anzeichen einer Verstrickung in Fischernetzen oder einer akuten Einklemmung unter Wasser festgestellt.

Panzer und Körper einer Meeresschildkröte werden gescannt

„Wir möchten unsere Untersuchungen auf das Ziel des Meeresschutzes und auch des Schutzes von Delfinen und Meeresschildkröten ausrichten, um wissenschaftlich fundierte Diskussionen und politische Entscheidungen zu ermöglichen. Dies ermöglicht es uns, Wassertiere als Wächter der Gesundheit von Ökosystemen einzusetzen und auf das Ideal ‚One Ocean – One Health‘ hinzuarbeiten“, fasst Henry Tsui, leitender Forschungsassistent und Manager des Aquatic Animal Virtopsy Lab der City University of Hong Kong, zusammen. „Und sollte es zu Gerichtsverfahren kommen, könnten diese Ergebnisse weitaus genauere und zuverlässigere Beweise bringen als fotografische 2D-Bilder.“

Erweiterung der Flotte

Das Team nutzte zunächst konventionelle Methoden wie Fotografie und Photogrammetrie, um den äußeren Zustand der Tiere zu erfassen, doch reichten diese Mittel bald nicht mehr aus.

„Das Fotografieren selbst hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Beleuchtung der Umgebung, die Entfernung und viele andere Dinge“, sagt Prof. Kot. „Deshalb brauchten wir 3D-Modelle, um Hauterkrankungen, Wunden und Verletzungen und vielleicht auch das, wovon sie verursacht wurden, zu visualisieren.“

Nachdem das Team verschiedene 3D-Scanner ausprobiert hatte, fand es schließlich mit Artec 3D die passende Lösung.

Eine Meeresschildkröte wurde nach dem Fund in hochauflösendem 3D aufgenommen

„Wir haben uns zunächst für Artec 3D entschieden, weil uns Farbe extrem wichtig ist. Wenn wir Verletzungen und Wunden untersuchen, liefert uns die Textur tatsächlich viel mehr Informationen: ob es sich bei den Wunden um frische Verletzungen handelt, ob es sich um heilende Wunden handelt oder ob noch andere Spuren zu finden sind.“

Das Team begann mit Artec Eva, einer vielseitigen Lösung für die Erfassung mittelgroßer Objekte, sowie Space Spider, einem Branchenliebling für die Erfassung feiner Details mit extrem hoher Genauigkeit. Bald beschloss die Spezialisten aber, ihr Repertoire zu erweitern: „Wir verwendeten Eva zum Scannen des gesamten Tierkörpers und Space Spider für wichtige Bereiche wie Kopf, Rückenflosse, Genitalschlitz und Wunden oder Hautläsionen. Die Datenerfassung dauert normalerweise etwa 20 bis 30 Minuten“, sagt Prof. Kot. „Wir verwenden auch Artec Leo, und das Scannen eines Delfins oder Schweinswals dauert nur etwa 5 bis 10 Minuten.“

Mit dem kabellosen Artec Leo einem Wal ganz nah kommen

Artec Leo ist kabellos, KI-gestützt, unglaublich nutzerfreundlich und wurde genau für ungewöhnliche Anwendungen entwickelt: Er bewegt sich auf einer großen Oberfläche, erfasst schnell und präzise, und das ohne störende Drähte oder Kabel.

Wichtige Dokumentation

Da das Ziel darin besteht, nicht nur das Äußere, sondern auch das Innere des Tieres zu scannen und zu untersuchen, muss das Scannen sorgfältig und mit größter Sorgfalt durchgeführt werden.

„Unser Hauptziel ist es, sowohl externe als auch interne Daten zu kombinieren, um ein ganzheitliches 3D-Modell des gesamten Körpers zu erhalten, richtig?“, erklärte Prof. Kot. „Wir legen die Tiere also auf den CT-Scan-Tisch und scannen sie systematisch: Vorder- und Rückseite, die Seitenansicht und auch eine Draufsicht sowie die Unterseite.“

Zur Erhaltung eines vollständigen Datensatzes werden die Tiere in CT und 3D gescannt

Nach einem gründlichen Scan der Außenseite des Kadavers wird das Tier für einen Scan des Inneren geöffnet. Aufgrund der wechselnden Position des Tieres wird eine Kombination aus externen 3D-Scans sowie internen volumetrischen CT-Daten verwendet, um vollständige Modelle zu erstellen und mit moderner Rendering-Software wie Blender Analysen durchzuführen.

Diese umfassende Ganzkörperdokumentation hat sich für das Team als äußerst hilfreich erwiesen, zumal von Anfang an vieles für dauerhaft verfügbare und detaillierte Beweisstücke gesprochen hatte. „Wenn wir den Körper öffnen, können wir ihn nicht mehr zunähen, und das ist nach der Autopsie, nach der Sektion – es gibt keinen Weg zurück“, sagte Prof. Kot. „Dank der 3D-Daten und -Modelle können wir mehrere Untersuchungsrunden durchführen – nicht nur lokal, sondern auch international, da sie auch für weitere Untersuchungen an verschiedene Expertengruppen weltweit weitergegeben werden können.“

Artec Ray wird zum Erfassen von Booten, Schiffen und Oberflächen, die möglicherweise zur Verletzung oder zum Tod des Tieres geführt haben, verwendet

So scannen Sie in 10 Minuten einen Wal

Bei großen Objekten wie Walen und Booten kann Artec Ray  glänzen. „Bei großen Walen entsteht ein riesiger Datensatz, deshalb verwenden wir Ray, um sie zu erfassen“, sagt Dr. Tabris Chung, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Koordinator im Aquatic Animal Virtopsy Lab der City University of Hong Kong. Mithilfe der Photogrammetrie kann das Team dann Farben in das 3D-Modell einbringen und einen hochdetaillierten, genauen Scan erhalten – selbst beim größten Säugetier der Welt.

Dieselben Daten können auch im Rahmen anderer Untersuchungen und Projekte des Teams genutzt werden. So können beispielsweise Schiffskollisionen als Bedrohung für die in diesen Gewässern lebenden Delfine untersucht werden.

Tragischerweise sind die Meerestiere oft schon tot, wenn sie gefunden werden. Hier wurde ein ganzer Wal mit Artec Leo aufgenommen

„Wir können herausfinden, wo die Brennpunkte dieser Unfälle liegen und welche Schiffstypen in den Gewässern auftauchen“, sagte Dr. Chung. „Dann gehen wir in die Werften und sehen uns alle Arten von Schiffen an. Mit Artec Ray scannen wir die Böden der Schiffe.“

Nachdem alle Daten erfolgreich in hochauflösendem 3D erfasst worden sind, werden Analysen und Szenenrekonstruktionen durchgeführt.

Auch Boots- und Schiffsteile werden als Beweismittel gesammelt

„Das Wichtigste ist, dass die Menschen dadurch verstehen, wie die Schiffe mit den gefährdeten Delfinen kollidieren. Gleichzeitig können sie aber auch verstehen, wie diese Verletzungen verhindert werden könnten“, sagte Dr. Chung. „Das ist wichtig und der Grund, warum wir bei fast allem, was wir uns anschauen, unsere Artec 3D-Scanner verwenden.“

Werkzeuge teilen

Während das Team weiterhin hart daran arbeitet, Wissen über die Wassertiere zu sammeln, zu präsentieren und zu analysieren, hat es auch die Zukunft im Blick. Bisher hat es jedes Jahr im Rahmen eines Workshops zum Thema Obduktionen einen Exkurs 3D-Scan veranstaltet, um lokalen, regionalen und globalen Teilnehmern beizubringen, wie 3D-Scans und CT-Scans bei Obduktionen eingesetzt werden.

Für die Untersuchungen bleibt es jedoch wichtig, sich nicht nur auf Todesursachen zu konzentrieren, sondern auch die Umwelt und das allgemeine Wohlergehen der wunderbaren Meeresgeschöpfe im Auge zu behalten.

Es werden Workshops abgehalten, um den Nutzen und die Leistungsfähigkeit des 3D-Scannens zu demonstrieren

„Es ist sehr wichtig, dass wir die gesundheitlichen Probleme der Tiere ganzheitlich betrachten und nicht nur die Todesursache“, sagte Prof. Kot. „Bei Walen sind Infektionskrankheiten, die die Mobilität aufgrund von Lungenentzündungen oder Erkrankungen des Bewegungsapparats beeinträchtigen können, weit verbreitet. Seh- oder Höreinschränkungen können auch zu einer verringerten Fähigkeit zur Nahrungsaufnahme und einer schlechteren Reaktion auf die Umgebung sowie einem höheren Risiko von Kollisionen mit Schiffen führen.“

„Wenn wir präzise Schutzmaßnahmen für unsere gefährdete Wasserfauna ergreifen wollen, können wir nicht einfach die Schuld den Booten zuschieben“, rät Prof. Kot. „Vielmehr sollten wir uns mehr darum bemühen, die biologische Gesundheit dieser Tiere zu verstehen und versuchen, die mit natürlichen und anthropogenen Einflüssen verbundenen Risiken zu mindern.“