Ultrafast holographic topometry of the face for medical applications

• Published in: Medical laser application 2006-04, Vol.21 (1), p.9-14
• Main Authors: Thelen, Andrea, Frey, Susanne, Hirsch, Sven, Ladrière, Natalie, Hering, Peter
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: 3D human face models; 3D topometry; 3D-Gesichtsmodelle; 3D-Vermessung; Focus detection; Fokusdetektion; Holografía, Tomografía de holograma, Topometría 3D, Determinación del tejido blando, Detección del focus, Modelos de la cara 3D, Cirugía maxilofacial; Hologram tomography; Hologramm-Tomographie; Holographie; Holography; Maxillofacial surgery; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie; Soft tissue depth estimation; Weichteilbestimmung
• ISSN: 1615-1615; 1878-3228
• DOI: 10.1016/j.mla.2005.11.004

For planning, simulation and documentation of interventions in maxillofacial surgery high resolving soft tissue information of the human face is needed. This information can be gained by holographic methods, which allow a recording of the whole face in an extremely short time period, so that no movement artefacts occur. In order to utilize the three-dimensional information stored in a hologram for medical applications, the hologram has to be optically reconstructed and digitized. Illumination of the hologram with the complex conjugate reference beam leads to a three-dimensional real image of the recorded face, which can be digitized into a set of two-dimensional projections and merged to a three-dimensional computer model. Für die Planung, Simulation und Dokumentation von Eingriffen in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ist hochaufgelöste 3D-Information der Gesichtsoberfläche einer Person vonnöten. Diese kann mittels gepulster holographischer Methoden gewonnen werden, die extrem kurze Aufnahmezeiten besitzen, und somit die Entstehung von Bewegungsartefakten verhindern. Um diese in digitaler Form für medizinische Anwendungen nutzbar zu machen, wird das Hologramm optisch rekonstruiert und digitalisiert. Durch Ausleuchtung des Hologramms mit dem phasenkonjugierten Referenzstrahl entsteht ein dreidimensionales reelles Bild, welches scheibenweise digitalisiert und zu einem Computermodell zusammengefügt wird. Para planear, simular y documentar intervenciones en la cirugía maxilofacial se necesita -información 3-D de alta resolución de la superficie de la cara. Se puede obtener esta información por medio de métodos pulsados holográficos que pueden conseguirse en un tiempo de toma extremamente corto y de esta manera evitar el desarrollo de artefactos de movimiento. Para utilizar esta información para aplicaciones médicas en forma digital, hay que reconstruir y digitalizar opticamente el holograma. Por iluminación del holograma con el rayo de referencia de complejo conjugado resulta una imágen tridimensional completa que se puede digitalizar en proyecciones bidimensionales y juntar en un modelo de ordenador tridimensional.