Цифровой рентген: очищаем кости, зубы и иглы — не упустим ни одной детали

Микротомография зарекомендовала себя как универсальный инструмент для изучения самых разных материалов. В предыдущих публикациях на Habr («Археология и палеонтология» и «We need you username») мы лишь коснулись части возможностей этого метода. Сегодня вместе с Артемом Авакяном, мастером перевода научного языка на живой и понятный, погрузимся в наиболее интересные кейсы из сферы естественных наук.

Демонстрируем примеры работ, выполненных в течение последних пяти–шести лет, когда мы довели программные решения для реконструкции, визуализации и анализа томографических данных до высокого уровня. Внимание: далее встречаются изображения человеческих останков.


Кейс №1

Наш давний партнёр — Институт археологии РАН — передал нам для сканирования череп из могильника АЗАС-1 в Туве. Возраст находки превышает 3000 лет. Благодаря высокому качеству съёмки (порядка 40 ГБ необработанных проекций) мы получили детализированную модель черепа вместе с остатками головного убора из войлока, бересты и латуни.

Методом RFA-анализa установили точный состав сплава, что позволяет предположить географию добычи и маршруты доставки латунных блях. Тканым фрагментам повезло меньше — они сохранились хуже.

Антропологический анализ показал, что череп принадлежал мужчине 25–29 лет. Среди патологий — перелом носовой кости и вероятная бактериальная инфекция. В погребении только у этого человека были металлические элементы одежды, что намекает на высокий статус. Вероятнее всего, это представитель хунну — кочевого народа, противостоять которому строили Великую китайскую стену.

Фотография древнего черепа
Фотография черепа из могильника АЗАС-1 (Тува)
Томография черепа
Результат микротомографического сканирования
Детализация латунной бляхи
Фрагмент латунной бляхи головного убора

Кейс №2

Совместно с ИА РАН и МГУ мы исследовали «неведомый» объект, найденный в скифском кургане на Ставрополье (IV век до н. э.). В погребении аристократа обнаружился шаровидный белый предмет с неровным выступом сверху, обёрнутый в серебряный браслет с позолотой, который полностью разрушился.

Томография и микроскопический анализ показали, что основа — мелкозернистый минерал гиббсит, покрытый жидким гипсом и тонким слоем кальциевого сульфата со стружкой олова. Двухчастная «скульптура» находилась в кожаном мешочке, украшенном фаянсовыми бусинами. Учёные полагают, что это культовый объект, возможно, женский оберег или подношение умершему.

Артефакт из скифского кургана
Археологическая находка из кургана №1
Томографический срез артефакта
Визуализация внутренней структуры

Несмотря на детальное исследование, функции предмета остаются гипотетическими: туалетный набор, инструменты для татуажа или магический талисман. Лично я ожидал найти внутри коготь, но это лишь моя догадка.


Кейс №3

Сотрудничество с Институтом археологии и этнографии СО РАН привело к исследованию неолитических игольников из Восточной Сибири. Такие контейнеры для игл встречаются часто, но редко бывают доступны для детального анализа.

Уникальность находки состоит в том, что через кожаный игольник протягивалась длинная лента, позволяющая крепить его к одежде или поясу, а внутри — бусины. Томография позволила обнаружить и проследить расположение этих мелких элементов без распутывания швов.

Неолитический игольник в сборе
Игольник с бусинами внутри

Без томографического сканирования скрытые внутри игольника элементы остались бы незамеченными.


Кейс №4

На Тамани (IV–V век до н. э.) в погребении были обнаружены фрагменты алебастровых сосудов, выточенные из цельного куска породы — признак высокого статуса усопшего. Аналогичные предметы вручную вытачивали из диорита, как показывает видео «ваза из диорита» на канале «Антропогенез».

Рентгеновские и томографические методы позволили выявить включения внутри сосуда и создать виртуальную 3D-модель без физического контакта с хрупкими фрагментами.

Фрагменты алебастровых сосудов
Осколки алебастровых сосудов из некрополя «Волна 1»
Виртуальная 3D-модель сосуда
3D-модель и поперечный срез
Включения в теле алебастрового сосуда
Вкрапления и пустоты внутри сосуда

Кейс №5

НИИ и Музей антропологии МГУ предоставили нам фрагмент зуба денисовского человека — редчайшую находку. Задача: создать точную цифровую копию, разделить эмаль и дентин, измерить углы насечек.

Ископаемые останки денисовцев встречаются крайне редко, поэтому мировое сообщество активно обменивается 3D-моделями для печати и анализа. Сегодня они — неотъемлемая часть работы антропологов и палеонтологов.

Фрагмент зуба денисовского человека
Зуб мечты любого палеоантрополога
Томографический разрез зуба
Разделение эмали и дентина

Кейс №6

Палеонтологический институт им. А. А. Борисяка РАН прислал нам мумифицированного котёнка саблезубого тигра (Homotherium latidens) из вечной мерзлоты. Работу усложнял размер образца и необходимость сохранять температуру.

Съёмка проводилась в термоизолирующем контейнере из пенопласта. Томография подтвердила видовую принадлежность к саблезубым кошкам и позволила сравнить строение костей с современными львёнком.

Мумия котёнка саблезубого тигра
Образец перед сканированием
Томография саблезубого котёнка
Структура скелета под рентгеном
Детализация костей саблезубого котёнка
Трёхмерная реконструкция костной системы

Надеемся, эти примеры скрасили ваш рабочий день не меньше чашки хорошего кофе. Желаем новых увлекательных открытий!

Источники
  • Опыт комплексного междисциплинарного исследования черепа с головным убором из раскопок могильника АЗАС 1 в Туве
  • Загадочный предмет из кургана 1 скифского могильника Новозаведенное-III
  • From Neolithic to Modernity: Persistent Use Patterns of Needle Cases in Northeast Asia
  • Сосуды из алебастра из некрополя Волна 1: первые результаты аналитического исследования
  • Ожидаемая публикация по денисовскому зубу
  • Mummy of a juvenile sabre-toothed cat Homotherium latidens from the Upper Pleistocene of Siberia
 

Источник

Читайте также