Pionierforschung klärt mit Artec 3D-Scanning den Namen der forensischen Untersuchung von Bissspuren

Forscherin Erika Franze beim Digitalisieren eines Zahnabdrucks mit Artec Space Spider. Bild mit freundlicher Genehmigung von Erika Franze

Es mag kein angenehmes Thema sein, doch stehen Bisswunden häufig oft im Mittelpunkt von Fällen sexueller Übergriffe, da sie in der Regel an den Brüsten, Beinen und Genitalien der Opfer sowie an den Angreifern selbst zurückbleiben.

Die Analyse von Bissmarken selbst ist jedoch ein kontroverses Thema. Aufgrund der schieren Variabilität und Komplexität des menschlichen Gebisses und Verzerrungen, die durch die Elastizität der Haut, Druck und Veränderungen nach dem Tod des Opfers bedingt werden, sind sie als Beweismittel noch unzureichend erforscht.

Ein weiteres Problem, das die Sache noch komplizierter macht, ist das Fehlen einer standardisierten Methode zur Dokumentation von Bissmarken. Dieser Mangel an Konsistenz öffnet Subjektivität und Voreingenommenheit bei der Interpretation von Bissmarken Tür und Tor und wirft einen Schatten auf die Verlässlichkeit der Untersuchungsergebnisse.

Im Laufe der Jahre war die Analyse von Bissmarken sogar in mehrere Fälle von Fehlurteilen, bei denen die Ergebnisse später durch DNA-Beweise widerlegt wurden, verwickelt. Aufgrund der ethischen und rechtlichen Auswirkungen von nicht übereinstimmenden Bissmarken ist es heute allgemein anerkannt, dass zahnmedizinische Beweise bestätigt werden müssen, um ihre gerichtliche Glaubwürdigkeit zu gewährleisten.

Was ist eine Bissmarkenanalyse?

Traditionell werden Bisswunden anhand einer Reihe von Fotos dokumentiert. Anschließend wird die Stelle mit einem Abstrich auf DNA-Spuren, die der Täter hinterlassen hat, untersucht. Bei Verdächtigen werden danach Abdrücke ihrer Zähne genommen, um zu prüfen, ob es eine Übereinstimmung gibt.

Bisswunden werden mit Space Spider 3D-gescannt, bevor sie mit Fotos verglichen werden. Bild mit freundlicher Genehmigung von Erika Franze

Allerdings verändern sich die Bisswunden je nach Zustand des Opfers. In einigen Fällen bedeutet dies, dass Gerichtsmediziner mit der Aufnahme von Fotos warten müssen, bis sich die Haut nach dem Tod verfärbt und Details besser sichtbar werden, was wiederum die Untersuchung verzögert.

Und dann ist da noch das Problem Konservierung. Bei verstorbenen Opfern können Silikonabdrücke von Bisswunden angefertigt und in einem Desinfektionsmittel aufbewahrt werden, um eine Zersetzung zu verhindern. Hat das Opfer überlebt, können die Bisswunden auch auf Acetatblätter übertragen werden, doch sind beide Verfahren sehr zeitaufwändig.

In Anbetracht dieser Nachteile und Zweifel könnte man sagen, dass die Forschung der angehenden Forensikerin Erika Franze einen Hoffnungsschimmer in das Gebiet gebracht hat.

Mit Hilfe von handgeführten 3D-Scans im Submillimeterbereich hat Franze eine Methode entwickelt, mit der jeder Winkel eines Zahns, der an der Entstehung eines Abdrucks beteiligt war, präzise erfasst werden kann. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Tiefe, Form und Größe genau messen, sondern auch Daten gewinnen, die in 3D-Modelle umgewandelt werden können, um sie später mit den Zahnabdrücken der Verdächtigen zu vergleichen.

Ein traditioneller 3D-Zahnabdruck. Bild mit freundlicher Genehmigung von Eugene Liscio

"Brillante" Scans in Sekundenschnelle

Das überarbeitete Verfahren von Franze, das zusammen mit der Professorin und renommierten Forensikerin Carol Ritter entwickelt wurde, stützt sich weitgehend auf 3D-Scans. Allerdings sind hierfür nicht alle Scanner gleich gut geeignet. Einige Geräte haben Schwierigkeiten, schwache, verzerrte oder verunreinigte Bisswunden zu erfassen, so dass sich aufgrund von Problemen bei Auflösung, Kalibrierung oder Ausrichtung Fehler oder Artefakte einschleichen können.

Glücklicherweise wurde Franze schon früh in ihrer Forschungsarbeit von Eugene Liscio, einer forensischen 3D-Analytikerin mit umfassender Erfahrung im Einsatz von 3D-Technologien in der forensischen Dokumentation, mit Artec Space Spider bekannt gemacht.

„Es gefällt mir sehr, dass ich nicht an einen bestimmten Ort gebunden bin“, erklärt Franze. „Er [der Scanner] ist so mobil, dass ich ihn mitnehmen kann, um die freiwilligen Probenehmer zu treffen, wo immer sie gerade sind. Außerdem macht es einfach Spaß, ihn zu benutzen.“

Die hohe Auflösung und die einfache Bedienung von Space Spider machen diesen Scanner zum perfekten Werkzeug, um einem kompletten Scan-Neuling dabei zu helfen, die oft übersehenen Details zu erfassen, wie sie für forensische Untersuchung entscheidend sind.

„Jedes aufgenommene Bild sieht brillant aus“, fügt Franze hinzu. „Für mich sehen die Scans wie Gebissabdrücke aus. Es gibt keine größeren Fehler, Unschärfen, Rauschen oder Spuren. Space Spider erfasst wirklich alles, wonach ich suche, bis hin zu den kleinsten Einzelheiten der Zähne.“

„Da ich neu war, musste ich das 3D-Scannen erst lernen, doch jetzt dauert das Scannen weniger als eine Minute - mit vollständiger Drehung der Zähne und allem.“

Forensische Zahnkunde neu denken

Dank der von Franze entwickelten berührungslosen Methode können 3D-Modelle von Bisswunden nahtlos mit Untersuchungspartnern ausgetauscht werden, ohne dass die Gefahr einer Infektion oder Kreuzkontamination besteht. Dadurch kann die Tiefe der Bisswunde besser visualisiert werden, um Form, Größe und Zahnabdruck zu vergleichen oder sogar verschiedene Biss-Szenarien zu simulieren.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Abdrücken, die physisch aufbewahrt werden müssen und bei der Benutzung anfällig für Risse und Beschädigungen sind, kommen derartige Probleme bei digitalen Modellen gar nicht erst auf.

Bei der Erfassung ist Artec Studio der Schlüssel zu einem in Sekundenschnelle abgeschlossenen Scanprozess. Franze hat festgestellt, dass der Autopilot-Modus der Software besonders nützlich ist, um die Ausrichtung der Scans zu vereinfachn und sicherzustellen, dass sie der tatsächlichen Größe und Ausrichtung einer Bissmarke entsprechen.

„Der automatisierte Modus von Artec Studio war angenehm und einfach zu bedienen und superschnell“, so Franze. „Ich habe zum Vergleich auch die manuelle Modellbearbeitung gelernt, doch es gab keinen großen Unterschied zwischen ihnen - das war beeindruckend!“

Ein Screenshot von Artec Studio, aufgenommen in der Mitte des 3D-Scanprozesses. Bild mit freundlicher Genehmigung von Erika Franze

Nach der Bereinigung werden die Scans in die Modellierungs-, Rendering- und Animationsplattform Autodesk 3ds Max exportiert, wo sie bei Bedarf in Kombination mit 2D-Bildern verwendet werden können, um einen „virtuellen Bissumriss“ zu erstellen. Das daraus resultierende Modell ist derart genau, dass es zum Vergleich von Unterschieden in der Textur und im Winkel zwischen den Zähnen verwendet werden kann, um letztendlich Personen als Verdächtige auszuschließen.

Forensisches 3D-Scannen: die Zukunft?

Der Ansatz von Franze, der in Versuchen bereits an 15 Freiwilligen, die genaue Zahnabdrücke und Abdrücke lieferten, getestet wurde, ist auf dem besten Weg, die forensische Zahnmedizin zu verändern.

„Zwei Dinge können gleich aussehen und doch sehr unterschiedlich sein. Um meine Forschung so objektiv wie möglich zu gestalten, nutze ich Statistiken, um meine Analysen zu untermauern“, so Franze. „Space Spider ist dabei eine große Hilfe - seine Scans sind so, als würde man etwas mit eigenen Augen sehen.“

Ein bearbeitetes dentales 3D-Modell. Bild mit freundlicher Genehmigung von Erika Franze

Während sich die Forschung nach wie vor auf den Vergleich von Gebissabdrücken mit Fotos konzentriert, hat die Einführung von Space Spider die Tür zu spannenden Ansätzen für die Modellierung von Bissmarken geöffnet. In der Tat möchte Franze nun eine neue Untersuchungsmethode entwickeln, indem sie nur die hochauflösenden Daten von Bissabdruck-Scans verwendet, was Präzision und Glaubwürdigkeit in ein kontroverses Feld bringen könnte.

„Wenn es einen Weg zur allgemeinen Akzeptanz der Bissmarkenanalyse gibt, wird er sehr wahrscheinlich über eine Form der 3D-Dokumentation und geometrischen Analyse fühen“, fügt Liscio hinzu. „3D-Scans können ein Tor zu mehr Objektivität sein. Viele dieser Methoden und Standards sind noch nicht etabliert. Doch dies ist definitiv der Ausgangspunkt und der zu beschreitende Weg.“