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Den Körper vermessen: Der 3D-Ganzkörperscan am Institut für Evolutionäre Medizin. ©Universität Zürich - Frank Brüderli
Anthropometrie – Vom Scheitel bis zur Sohle – Magdalena Seebauer – Universität Zürich – UZH
Ein 3D-Ganzkörperscan erzeugt innert Sekunden ein detailliertes Abbild der Körperoberfläche eines Menschen. Und liefert damit wichtige Informationen zur Verteilung von Fett und Muskelmasse im Körper – und zu möglichen Gesundheitsrisiken.
Es sieht aus wie eine Umkleidekabine. Doch hier geht es nicht um die Anprobe neuer Kleider, sondern um die Vermessung der Körperform. Im 3D-Ganzkörperscan am Institut für Evolutionäre Medizin tasten vier optische Laser die Körperoberfläche vom Scheitel bis zur Fusssohle ab. Innert Sekunden entsteht ein detailliertes Abbild, das aus mehreren Millionen Datenpunkten besteht. Eine Software extrahiert daraus 140 Standardmasse, von der Körpergrösse und dem Bauchumfang, bis zur Beinlänge und dem Oberschenkelvolumen.
Hauptziel dieser Forschung ist es, zu ermitteln, welche Parameter oder Kombinationen davon mit späteren gesundheitlichen Risiken – von Herz-Kreislaufkrankheiten über Diabetes bis zu Erkrankungen des Bewegungsapparats – verbunden sind.
Irreführender Body Mass Index
Bisher hat man sich dabei vor allem auf den sogenannten Body Mass Index (BMI) verlassen. Dieser wird aus Körpergewicht und Körpergrösse berechnet (kg/m2). Er unterscheidet jedoch nicht, ob das Körpergewicht durch Muskeln oder Fettmasse zustande kommt. So werden häufig muskulöse, sportliche Menschen fälschlicherweise als leicht übergewichtig taxiert. «Die Proportionen und die Form des Körpers als Ganzes sagen viel mehr aus als Grösse und Gewicht allein», sagt Kaspar Staub, Leiter der Anthropometrie-Gruppe am Institut für Evolutionäre Medizin der Universität Zürich.
Der nächste Schritt sei nun, die Informationen über die Körperform mit Daten über die tatsächliche Verteilung von Fett- und Muskelgewebe zu kombinieren. Dazu werden Staub und sein Team zusammen mit Radiologen des Universitätsspitals Zürich bei rund 200 Probanden die genaue Körperzusammensetzung im Magnetresonanztomographen (MRI) untersuchen und diese mit den aus den Oberflächenscans geschätzten Parametern abgleichen. Das Ziel ist, dass sich zukünftig mit dem Scanner alleine die Körperzusammensetzung zuverlässig abschätzen lässt.
«Wir wollen herausfinden, welche der berechneten Parameter die grösste Aussagekraft haben», sagt Staub. «Und je mehr Daten wir haben, umso besser werden wir die entsprechenden Algorithmen weiterentwickeln können.»
Körper im Wandel der Zeit
Ursprünglich stammt die 3D-Körperscan-Technologie aus der Bekleidungsindustrie. Dort will man die Passform der Kollektionen möglichst genau auf die Zielgruppe abstimmen. Grosse Reihenmessungen wurden durchgeführt und umfangreiche anthropometrische Datenbanken angelegt.
Inzwischen macht sich beispielsweise auch die Autoindustrie diese Daten zunutze, um die Ergonomie der Fahrzeuge zu optimieren. «Wenn in Zukunft Smartphones 3D-Bilder aufnehmen können, verfügt vielleicht bald jeder über die Punktewolke seiner Körperoberfläche», sagt Staub. Damit liessen sich nicht nur Kleider virtuell anprobieren und Massanzüge passgenau erstellen, sondern auch die Veränderungen des Körpers langfristig beobachten.
Denn nicht nur Momentaufnahmen, sondern ein umfassendes Bild über die Zeit hinweg zu haben, würde enorm spannende Forschungsfragen eröffnen, sagt Staub. Beispielsweise möchte er vergleichend untersuchen, wie sich die Körperform bei Frauen und Männern mit dem Älterwerden verändert. Oder wie sich die Körperproportionen eines Kindes im Lauf seines Wachstums verändern.
Spenderinnen und Spender gesucht
Der einzige Nachteil solcher Langzeituntersuchungen sei, dass «die Lebensarbeitszeit eines Forschers nicht ausreicht, um alle Resultate zu publizieren», schmunzelt Staub. Doch vorerst freut er sich darauf, nächstes Jahr jene 150 Personen, die er 2013 vermessen hat, wieder im Ganzkörperscanner zu haben. Die anthropometrischen Daten wird er in Zusammenhang mit zahlreichen anderen Parametern stellen, von Gesundheitszustand, Trainingsumfang, Ausbildung und Beruf bis zu Geschlecht und Wohnort. Das Ziel ist, Muster in den Daten zu finden. Dafür ist er auf Kollaborationen mit anderen Forschern angewiesen, beispielsweise mit Big Data-Experten oder mit grossen Kohortenstudien. Und natürlich auf Geld. Aktuell bemüht sich die UZH Foundation, für dieses Projekt Spendengelder einzuwerben.
Auch für die zukünftige Forschung könnten die mit dem 3D-Scanner gewonnenen Daten sehr wertvoll sein. Denn die Scans lassen sich am Computer später immer wieder nach neuen Gesichtspunkten vermessen. Und ermöglichen so umfassende Vergleiche der Körperform über mehrere Generationen hinweg. Denn die Punktewolke jedes Scans habe ein simples xyz-Format, sagt Staub. «Das wird man wohl auch in 100 Jahren noch lesen können.»
Unterstützung für Forschungsprojekte am Institut für Evolutionäre Medizin
Die UZH Foundation widmet sich der Wissenschaftsförderung. Sie sucht für ausgesuchte Projekte Donationen zur Finanzierung von Professuren, von Assistenzprofessuren, von Infrastrukur (Gebäude, Labors etc.) sowie zur Förderung von Talenten.
Neben dem oben vorgestellten Projekt «3D-Körperscanner» werden am Institut für Evolutionäre Medizin der UZH noch für zwei weitere interessante Forschungsprojekte Donationen gesucht: Es handelt sich um das Projekt «Mikrobiom» und das Projekt «Mumien».
Im Projekt «Mikrobiom: Wie modern sind unsere Bakterien?» wird erforscht, wie sich die Zusammensetzung der Bakterien und anderer Mikroorganismen im Darm und auf den Zähnen des Menschen in den letzten 4000 Jahren verändert hat. Die Evolution dieses so genannten Mikrobioms kann Hinweise darauf geben, wie die Prävention und Therapie von nicht-übertragbaren Krankheiten verbessert werden könnte.
Im Projekt «Mumien: Sind Zivilisationskrankheiten eine neue Erscheinung?» geht es um die Frage, mit welchen diagnostischen Mitteln bei antiken Mumien Zivilisationskrankheiten nachgewiesen werden können.
