Deformasi Permukaan Laplacian 3D untuk Pemasangan Template pada Rekonstruksi Kraniofasial

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin
Ilustrasi oleh YouTube

Rekonstruksi Kraniofasial

Tujuan dilakukannya rekonstruksi kraniofasial adalah untuk membuat ulang bentuk wajah seseorang berdasarkan apa yang tersisa (tulang tengkorak). Rekonstruksi kraniofasial merupakan suatu proses yang memerlukan waktu dan keahlian khusus dari para ahli (dokter bedah, seniman, ahli anatomis morfologi). Proses ini sering kali memerlukan banyak waktu dan presisi tingkat tinggi. Hasil yg diharapkan merupakan estimasi morfologis yang semirip mungkin dengan bentuk yang sebenarnya.

Metode rekostruksi manual memerlukan keahlian anatomis dan seni sehingga sangat subjektif dan bergantung pada ahli. Interpretasi dari dua ahli atau seniman menghasilkan dua wajah yang berbeda dengan variasi perbedaan yang luas. Lebih lanjut, metode manual secara berurutan memakan banyak waktu dan menantang untuk diproses secara parallel.

Pada teknik yang dibantu dengan komputer untuk rekonstruksi wajah memiliki alur kerja model umum, prosesnya terinspirasi pada bagaimana pendekatan konvensional dilakukan: a) Pertama, tengkorang yang tersisa dianalisa oleh ahli untuk menentukan atribut dari spesimen, seperti jenis kelamin, usia, ras, atau etnik; b) atribut tersebut kemudian dihubungkan ke kopi digital dari tulang tengkorak yang didapatkan melalui gambar pemindaian CT atau modalitas lain. Kemudian c) model kraniofasial (CFM) dibuat yang formatnya dapat berbeda dari satu teknik ke teknik lainnya, dengan menekankan teknik yang digunakan. CFM harus memiliki semua potensi yang dibutuhkan oleh teknik, dan mampu memberikan informasi tentang tengkorak sehingga informasi dapat digali. CFM mewakili tengkorak dalam proses analisis dan rekonstruksi, karena para ahli menggunakan tengkorak asli. Mendefinisikan CFM adalah tahap paling penting dalam rekonstruksi kraniofasial. Pada tahap ini dibangun sebuah model, yang mana model tersebut harus mampu menyandikan informasi dan pengetahuan tentang tengkorak manusia dan bentuk wajah di atasnya yang terkait dengannya. Kemudian d) Identifikasi relasi kraniofasial pada representasi tengkorak merupakan langkah selanjutnya untuk e) mendapatkan properti yang dibutuhkan untuk proses rekonstruksi. Komponen terakhir adalah texturing dan rendering f) untuk menambah tampilan visual hasil akhir.

Proses rekonstruksi melibatkan proses deformasi dalam pencitraannya bagaimana bentuk wajah seseorang berdasarkan sifat-sifat yang didapat dari tahapan sebelumnya. Beberapa teknik dapat digunakan untuk melakukan rekonstruksi untuk identifikasi, seperti pencocokan bentuk, pencocokan tengara (Tampilan Tengkorak-Wajah), dan deformasi mata jaring. Namun, proses deformasi mengambil peran penting dalam menentukan bentuk hasil. Deformasi Laplacian volumetrik digunakan tetapi hanya sebagian di daerah hidung untuk rekonstruksi bedah kosmetik. Pekerjaan meskipun memberdayakan deformasi template, adalah proses pencocokan bentuk otomatis yang tidak memerlukan korespondensi tengara. Deformasi template wajah juga diterapkan, metode mereka menerapkan masing-masing deformasi Hermite Radial Basis Function (HRBF) dan moving least square (MLS).

Model Laplacian

Laplacian surface editing adalah teknik deformasi yang mempertahankan detail berdasarkan manipulasi koordinat diferensial pada beberapa titik, kemudian menentukan pengaruh perubahan posisi titik-titik tadi pada semua titik-titik lainnya. Karakteristik alami dan intuitif ini cocok untuk mensimulasikan deformasi permukaan elastis.

Deformasi permukaan Laplacian untuk rekonstruksi wajah dapat diimplementasikan dengan menggunakan dua model, pendekatan permukaan (surface) dan volumetrik. Keduanya menggunakan konsep yang sama tentang hubungan kedekatan tetapi berbeda dalam sifat bertetangga. Tetangga di permukaan (surface) Laplacian dibangun berdasarkan prinsip triangulasi titik permukaan terluar. Triangulasi tersebut membangun hubungan antara bidang planar dari tiga titik, bersama dengan bidang triangulasi lainnya untuk membentuk suatu permukaan. Berbeda dengan model permukaan, model volumetrik membentuk keterhubungan antara empat titik dengan tetrahedron (satuan volume terkecil yang terbentuk pada empat titik).

Model permukaan Laplacian dapat diaplikasikan dengan baik dalam deformasi wajah manusia untuk merekonstruksi bentuk wajah seseorang berdasarkan tulang tengkorak. Dalam rekonstruksi, template wajah dipasang ke landmark tengkorak yang bersesuaian. Kaitannya dengan penelitian ini adalah bahwa metode fitting yang digunakan dapat didekati dengan deformasi permukaan menggunakan model permukaan Laplacian. Model permukaan Laplacian dipilih dibandingkan dengan model volumetrik Laplacian karena memiliki akurasi yang lebih baik (dengan rata-rata 41% lebih baik). Hasil yang diperoleh dari percobaan menunjukkan bahwa model permukaan Laplacian dapat mempertahankan detil konstelasi bentuk wajah manusia. Rekonstruksi kraniofasial berdasarkan pengetahuan landmark dapat dengan mudah diterapkan dengan deformasi permukaan Laplacian. Mengingat peran landmark dalam analogi mirip dengan fungsi fixed-constrains pengguna, yang bertindak sebagai determinan dalam deformasi.

Penulis: Dr. Anggraini Dwi Sensusiati, dr., Sp.Rad(K)

Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:

https://dl.acm.org/doi/10.1145/3411174.3411175

Suputra, P.H. et al., 2020. 3D Laplacian Surface Deformation for Template Fitting on Craniofacial Reconstruction. In ACM International Conference Proceeding Series. Surabaya, 2020. Association for Computing Machinery (ACM).https://doi.org/10.1145/3411174.3411175

Berita Terkait

UNAIR News

UNAIR News

Media komunikasi dan informasi seputar kampus Universitas Airlangga (Unair).

Leave Reply

Close Menu