Палеорадиология

Палеорадиология (древняя радиология) — это изучение археологических находок с помощью рентгенографических методов, таких как рентген , КТ (компьютерная томография) и микроКТ . ^[1] Он преимущественно используется археологами и антропологами для изучения мумифицированных останков из-за его неинвазивного характера. ^[2] Палеорадиологи могут обнаружить посмертные повреждения тела или любые артефакты, захороненные вместе с ними, сохраняя при этом останки нетронутыми. Радиологические изображения также могут предоставить данные о жизни человека, например, его возраст и причину смерти. Первое зарегистрированное использование палеорадиологии (хотя и не под таким названием) произошло в 1896 году, всего через год после того, как была впервые получена рентгенограмма Рентгена. ^[3] Хотя этот метод просмотра древних останков выгоден из-за его неинвазивности, многим рентгенологам не хватает опыта в археологии, и очень немногие рентгенологи могут идентифицировать древние заболевания, которые могут присутствовать. ^[4]

Техники

Коннектикут

КТ чаще всего используются в палеорадиологических исследованиях, поскольку с их помощью можно создавать изображения мягких тканей, органов и полостей тела мумифицированных останков без проведения инвазивного и повреждающего вскрытия. ^[5] Это позволяет археологам и антропологам развернуть останки в цифровой форме и выявить их содержание. КТ-сканеры создают эти изображения, снимая несколько рентгенографических плоскостей (или срезов) тела под разными углами, что фиксирует слои различных структур в останках. Это отличается от типичных рентгенографических сканирований (рентгеновских снимков), где все структурные слои документируются на одном изображении, что может создавать тени и, следовательно, ограничивать их точность. ^[6]^[7]

В компьютерной томографии используется несколько основных методов просмотра. ^[8]

Осевая визуализация: изображения, полученные в поперечных плоскостях, разрезающих тело. Это дает информацию о груди, животе и тазовой области тела, а также о черепе.
Сагиттальная визуализация: изображения, полученные с левой или правой стороны тела. Это дает большее представление о длине переломов, обнаруженных на останках. Вместе с аксиальной визуализацией это может обеспечить большую глубину визуального понимания внутренней части тела.
Корональная визуализация: изображения делаются от задней части тела к передней. Это может обеспечить более точную информацию о наличии органов в грудной полости (например, сердца). ^[5]

После того, как были получены эти разные виды останков, можно создать трехмерную реконструкцию тела. Это позволяет сосредоточить внимание на деталях, которые могли быть упущены при аксиальном изображении. Алгоритм манипуляции используется для создания вращающихся 3D-изображений. ^[6]^[5] В палеорадиологии трехмерные изображения позволяют лучше понять сами останки. Например, в 2002 году исследование девяти египетских мумий показало, что с помощью 3D-реконструкций можно увидеть сохранение мягких тканей, таких как пенис на одном мужском теле и заплетенные волосы на женских останках. 3D-моделирование также продемонстрировало различия между останками, поскольку у некоторых были удалены внутренние органы, а у других — нет. ^[5]

Благодаря своей способности снимать останки в нескольких плоскостях, компьютерная томография может практически «пролетать» через тело, чтобы оценить внутренний состав и полости. ^[2] Эти методы обычно используются для диагностических исследований, таких как колоноскопия и бронхоскопия , и тот же метод применяется к древним останкам. ^[5] Это позволяет исследователям просматривать останки в цифровом формате сверху вниз, как если бы они просматривали короткое видео, снятое изнутри тела. Методика представляет наблюдаемые данные из полых полостей в области грудной клетки и живота. Он может продемонстрировать наличие внутренних органов или, как в случае с египетскими мумиями, льняное полотно было упаковано для сохранения формы тела останков. ^[5]

МикроКТ

МикроКТ — это специализированная форма компьютерной томографии, используемая для создания изображений с пикселями в микрометрах. Эти изображения часто используются для исследования плотности костей и обеспечивают более подробную детализацию изображений костных структур. Этот радиологический метод часто используется для исследования зубов мумифицированных останков. ^[6]^[9]

Раннее использование (1895–1970)

Рентгенограммы, или рентгеновские лучи, использовались для изучения и наблюдения древних останков с момента их изобретения Вильгельмом Рентгеном в 1895 году. Эта ранняя форма рентгеновского излучения, иногда известная как рентгенограммы, сразу же начала использоваться физиками, антропологами, анатомами и археологами в качестве показано ниже. ^[3]^[6]

1896 г.; Карл Георг Вальтер Кениг, немецкий физик, сфотографировал мумию египетского ребенка, а также египетскую мумифицированную кошку. Четырнадцать изображений были сделаны с использованием очень ранней формы рентгеновского излучения, которую, как понял Кениг, можно использовать не только в медицинских целях. ^[3]^[7]
1897 г.; Альберт Лонд , французский физик, сделал радиографические снимки египетской мумии. По этим изображениям он смог определить наличие артефактов, помещенных в обертки мумии, таких как декоративные украшения на теле (например, кольца), а также приблизительный костный возраст останков, исследуя пластинки роста. Тщательное изучение фотографий Лонде продемонстрировало, как можно изучать древние останки, не повреждая обертки и тело. ^[3]^[6]
1898 г.; Чарльз Лестер Леонард и Стюарт Кулин провели рентгенографическое исследование мумии Мочика (перуанской мумии). Мумия была плотно завернута и не открывалась, чтобы сохранить целостность. Леонард определил, что тело принадлежало ребенку, которого перед захоронением украсили бусами. ^[3]
1901–1902; Карл Горьянович-Крамбергер сделал снимки палеолитических скелетов, найденных в Хорватии. Сравнивая рентгеновские снимки челюсти этих останков с рентгеновскими снимками современного человека, он смог определить различия между ними. Рентген палеолитической челюсти также использовался для измерения длины зубов. ^[3]

Рентген черепа Тутанхамона, стрелка указывает на возможную причину смерти.

1905 год; Генрих Эрнст Альберс-Шенберг использовал радиологический метод для исследования египетской мумии. Он обнаружил, что в грудной клетке и тазу было вещество, которое, скорее всего, было помещено туда с целью мумификации. Ему также удалось определить персеверацию мягких тканей вокруг носа и рта, а также детали черепа и состояние позвоночника, который был полностью неповрежденным. ^[3]
1912 год; Сэр Графтон Эллиот Смит исследовал мумию египетского фараона Тутмоса IV и на основании этих изображений смог предположить приблизительный костный возраст. В своей публикации о мумии он рекомендовал, чтобы использование радиологии могло обеспечить более детальное изучение останков в будущем. ^[6]^[3]^[2]
1921 год; Ф. Саломон изучил перуанскую мумию с помощью рентгеновских лучей, определив костный возраст и костную структуру останков. Он обнаружил, что останки принадлежали ребенку примерно 2–3 лет, а структура костей находилась на нормальной для этого возраста стадии развития. ^[3]
1933 год; Дуглас Дерри использовал рентгеновские снимки египетского фараона Аменхотепа I, чтобы определить возраст смерти. Приблизительно оно составляло 40–50 в зависимости от износа и состояния зубов. Дерри также отметил посмертные повреждения тела, которые приписывают грабителям могил, а также амулеты и бусы, использованные для украшения останков во время мумификации. ^[6]
1968 год; Портативный рентгеновский аппарат использовался для исследования мумии Тутанхамона в его гробнице в Долине царей исследователем Р.Г. Харрисоном. На этих изображениях указан возраст смерти около 18–20 лет, основанный на костном возрасте, полученном на основе изучения длины конечностей, а также анализа зубов. В ходе этого исследования также была исключена предполагаемая причина смерти от туберкулеза. Была сформирована новая гипотеза, что Тутанхамон умер из-за тупой травмы головы, вследствие обнаруженного на черепе вдавленного перелома. ^[6]

Текущее использование в археологии

КТ является наиболее распространенным радиологическим методом, используемым в современной археологии, благодаря его способности предоставлять более подробную информацию о древних останках (например, мягких тканях и кровеносных сосудах) и создавать трехмерные изображения путем съемки слоев изображений под разными углами. Анализируя компьютерные изображения, археологи могут собирать такие данные, как возраст, пол, причина смерти, социально-экономический статус, практика мумификации и захоронения. Изображения также могут показать, были ли останки подвержены древним болезням или посмертным повреждениям. ^[9] Хотя методы палеорадиологии используются для изучения сохранившихся останков, таких как европейские болотные тела и замороженные тела из Высоких Анд, они чаще документируются при анализе египетских мумифицированных останков. ^[4]

египтология

КТ используются в египтологии, чтобы получить представление о мумифицированных телах без риска повредить целостность останков. Недавнее исследование Хоффманом девяти египетских останков позволило получить новую информацию о практике мумификации египтян. Типичный процесс мумификации , как писал Геродот , включает удаление четырех основных внутренних органов (печени, кишечника, легких и желудка) и помещение их в четыре канопы . Сердце извлекают, бальзамируют и помещают обратно в тело, поскольку оно является важным элементом путешествия в загробную жизнь Египта . Однако Хоффман обнаружил, что это наблюдалось не у всех мумий. Путем анализа 3D-изображений, полученных с помощью компьютерной томографии, техники «пролета» и комбинации аксиальных и корональных изображений было обнаружено, что у четырех останков не были удалены внутренние органы, а еще у четырех останков не удалось идентифицировать сердце. . ^[5] Хоффман предполагает, что это может быть связано с социально-экономическими различиями между мумиями в то время, когда они были живы. Компьютерная томография в дальнейшем использовалась в исследовании Хоффмана, чтобы потенциально идентифицировать один из останков как Рамсеса I , фараона времен Нового царства Египта . Было обнаружено, что практики мумификации этого конкретного тела сочетались с теми, которые обычно использовались в период Нового царства, поскольку на изображениях было показано свернутое белье, помещенное внутрь тела, чтобы сохранить его форму. Также было обнаружено, что руки мумии были положены на грудь как символ благородства. ^[5]

Визуализация, сделанная Рети Чхемом в 2004 году, позволила исправить диагноз Рамсеса II на основании рентгеновских снимков, сделанных в 1976 году. Неправильный диагноз был анкилозирующий спондилит , форма артрита. Однако Чхем понял, что у фараона на самом деле был диффузный идиопатический гиперостоз скелета — кальциноз суставов, приводящий к прикреплению связок к позвоночнику. ^[6] КТ-изображения давали более четкое и детальное изображение позвоночника по сравнению с ранними рентгеновскими снимками. Это позволило исследователям лучше понять болезни, обнаруженные в древних останках, и поставить более точный диагноз.

Недавняя компьютерная томография Тутанхамона в 2006 году смогла предоставить доказательства против «теории убийства». ^[2]^[6] Вдавленный перелом черепа, обнаруженный на рентгеновских снимках, сделанных 30 лет назад, оказался посмертной травмой, а не причиной смерти. ^[6] Отверстие в голове было сделано для того, чтобы продолжить процесс бальзамирования мумификации. ^[10] Это КТ-исследование также смогло подтвердить возраст смерти Тутанхамона — девятнадцать лет и опровергнуть идею о том, что молодой фараон страдал сколиозом ; скорее, искривление его позвоночника произошло в результате дополнительных посмертных повреждений тела. ^[10]

Недостатки

Хотя информация и доказательства, собранные с помощью радиологической визуализации древних останков, были в значительной степени полезны для областей археологии и антропологии, не всю информацию можно считать точной из-за нехватки радиологов, специализирующихся на палеопатологии . Вместо этого, чтобы получить как можно больше информации с помощью компьютерной томографии или рентгеновских изображений, группа должна встретиться для обсуждения результатов (например, для исследования скелета останков должны встретиться хирург-ортопед, патологоанатом и скелетно-мышечный рентгенолог). ^[2]^[4] Еще одним недостатком этого метода является низкое контрастное разрешение. Исследователь может быть не в состоянии определить разницу между мягкими тканями и артефактами, оставшимися в результате процесса бальзамирования. Из-за разложившегося состояния некоторых мумифицированных останков отличить внутренние органы также может быть сложно из-за усадки и недостаточной сохранности. Посмертные травмы и повреждения тела также могут препятствовать возможности радиологического сканирования предоставить исследователям точную информацию. Например, в случае замороженных останков могут возникнуть трудности с различением того, предполагает ли КТ наличие в организме раздутой воздухом легочной ткани или наличие замороженной жидкости в легких. ^[4]

Палеорадиология информативна в своей способности помочь в определении возраста гибели останков, однако это не всегда вполне точная и доступная информация. В выборке болотных тел 35% не удалось отнести к какой-либо возрастной группе, а у 30% не удалось определить пол. Радиологическое исследование ледяного человека позволило оценить возраст смерти только в 40–50 лет. Для установления более точных временных рамок тело придется подвергнуть вскрытию или аналогичной физической оценке, что приведет к необратимому повреждению останков. ^[4]

Еще одним недостатком палеорадиологии является сложность транспортировки оборудования или артефактов/останков в места, где можно сделать снимки. ^[1]^[11] Например, в 2005 году с помощью компьютерного томографа была сделана фотография мумии Тутанхамона, которую пришлось привезти из Каирского музея в гробницу КВ62 в Долине царей . ^[10] Это произошло из-за хрупкого состояния останков, которые невозможно было вынести из гробницы с климат-контролем. Финансирование этого исследования было получено за счет пятилетнего гранта Верховного совета по древностям , чему способствовал пожертвование компьютерного томографа Siemens от Национального географического общества . ^[10] однако обычно финансирование исследований может быть проблематичным, поскольку оборудование дорогое, а интерес к ним может отсутствовать, чтобы стимулировать пожертвования.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Чхем, Рети (2004). «Палеорадиология: современное состояние и будущие проблемы». Журнал Канадской ассоциации радиологов . 55 (4): 198–199. ПМИД 15362341 . ПроКвест 235996145 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Космачини, П; Пьячентини, П. (2008). «Заметки по истории радиологического исследования египетских мумий: от рентгеновских лучей к новым методам визуализации». Медицинская радиология . 113 (5): 615–626. дои : 10.1007/s11547-008-0280-7 . ПМИД 18523844 . S2CID 371894 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Бони, Томас; Чхем, Рети (2004). «История палеорадиологии: ранняя опубликованная литература, 1896–1921». Журнал Канадской ассоциации радиологов . 55 (4): 203–210. ПМИД 15362342 . ПроКвест 235982587 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Бони, Томас; Чхем, Рети (2004). «Диагностическая палеорадиология мумифицированных тканей: интерпретация и подводные камни». Журнал Канадской ассоциации радиологов . 55 (4): 218–227. ПМИД 15362344 . ПроКвест 236112998 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Хоффман, Хайди; Торрес, Уильям Э.; Эрнст, Рэнди Д. (2002). «Палеорадиология: расширенная компьютерная томография в оценке девяти египетских мумий». Радиографика . 22 (2): 377–385. doi : 10.1148/radiographics.22.2.g02mr13377 . ISSN 0271-5333 . ПМИД 11896227 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Бротуэлл, Д; Чхем, Р. (2008). Палеорадиологические изображения мумий и окаменелостей . Спрингер. дои : 10.1007/978-3-540-48833-0 . ISBN 978-3-540-48832-3 .
^ Jump up to: ^а ^б Беккет, Рональд Г. (28 февраля 2014 г.). «Палеотизуализация: обзор приложений и проблем». Судебная медицина, медицина и патология . 10 (3): 423–436. дои : 10.1007/s12024-014-9541-z . ISSN 1547-769X . ПМИД 24682794 . S2CID 5448680 .
^ «Основы – нейрорадиология» . сайты.google.com . Университет Висконсина. 2018 . Проверено 30 сентября 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б Чхем, Рети К. (8 июня 2006 г.). «Палеорадиология: визуализация заболеваний мумий и древних скелетов». Скелетная радиология . 35 (11): 803–804. дои : 10.1007/s00256-006-0144-y . ISSN 0364-2348 . ПМИД 16847646 . S2CID 1692339 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Хавасс, Захи (2013). «Смерть Тутанхамона». Международный журнал гуманистической идеологии . 6 (1): 13–27. ПроКвест 1469896500 .
^ Эппенбергер, Патрик Э.; Цавка, Мислав; Хабихт, Майкл Э.; Галасси, Франческо М.; Рюли, Франк (20 июня 2018 г.). «Радиологические данные в древнеегипетских канопах: сравнение трех стандартных методов клинической визуализации (рентген, КТ и МРТ)» . Европейская экспериментальная радиология . 2 (1): 12. дои : 10.1186/s41747-018-0048-3 . ISSN 2509-9280 . ПМК 6008346 . ПМИД 29951641 .

[:7-1] Jump up to: ^а ^б Чхем, Рети (2004). «Палеорадиология: современное состояние и будущие проблемы». Журнал Канадской ассоциации радиологов . 55 (4): 198–199. ПМИД 15362341 . ПроКвест 235996145 .

[:5-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Космачини, П; Пьячентини, П. (2008). «Заметки по истории радиологического исследования египетских мумий: от рентгеновских лучей к новым методам визуализации». Медицинская радиология . 113 (5): 615–626. дои : 10.1007/s11547-008-0280-7 . ПМИД 18523844 . S2CID 371894 .

[:2-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Бони, Томас; Чхем, Рети (2004). «История палеорадиологии: ранняя опубликованная литература, 1896–1921». Журнал Канадской ассоциации радиологов . 55 (4): 203–210. ПМИД 15362342 . ПроКвест 235982587 .

[:4-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Бони, Томас; Чхем, Рети (2004). «Диагностическая палеорадиология мумифицированных тканей: интерпретация и подводные камни». Журнал Канадской ассоциации радиологов . 55 (4): 218–227. ПМИД 15362344 . ПроКвест 236112998 .

[:0-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Хоффман, Хайди; Торрес, Уильям Э.; Эрнст, Рэнди Д. (2002). «Палеорадиология: расширенная компьютерная томография в оценке девяти египетских мумий». Радиографика . 22 (2): 377–385. doi : 10.1148/radiographics.22.2.g02mr13377 . ISSN 0271-5333 . ПМИД 11896227 .

[:1-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Бротуэлл, Д; Чхем, Р. (2008). Палеорадиологические изображения мумий и окаменелостей . Спрингер. дои : 10.1007/978-3-540-48833-0 . ISBN 978-3-540-48832-3 .

[:8-7] Jump up to: ^а ^б Беккет, Рональд Г. (28 февраля 2014 г.). «Палеотизуализация: обзор приложений и проблем». Судебная медицина, медицина и патология . 10 (3): 423–436. дои : 10.1007/s12024-014-9541-z . ISSN 1547-769X . ПМИД 24682794 . S2CID 5448680 .

[8] «Основы – нейрорадиология» . сайты.google.com . Университет Висконсина. 2018 . Проверено 30 сентября 2018 г.

[:3-9] Jump up to: ^а ^б Чхем, Рети К. (8 июня 2006 г.). «Палеорадиология: визуализация заболеваний мумий и древних скелетов». Скелетная радиология . 35 (11): 803–804. дои : 10.1007/s00256-006-0144-y . ISSN 0364-2348 . ПМИД 16847646 . S2CID 1692339 .

[:6-10] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Хавасс, Захи (2013). «Смерть Тутанхамона». Международный журнал гуманистической идеологии . 6 (1): 13–27. ПроКвест 1469896500 .

[11] Эппенбергер, Патрик Э.; Цавка, Мислав; Хабихт, Майкл Э.; Галасси, Франческо М.; Рюли, Франк (20 июня 2018 г.). «Радиологические данные в древнеегипетских канопах: сравнение трех стандартных методов клинической визуализации (рентген, КТ и МРТ)» . Европейская экспериментальная радиология . 2 (1): 12. дои : 10.1186/s41747-018-0048-3 . ISSN 2509-9280 . ПМК 6008346 . ПМИД 29951641 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]