Paleoradiologie - Paleoradiology

Peruánská dětská mumie byla umístěna na CT přístroj pro zobrazování

Paleoradiologie (starověká radiologie) je studium archeologický zůstává používáním rentgenový techniky, jako např rentgen, CT (počítačová tomografie) a mikro-CT skenuje.[1] Používají jej převážně archeologové a antropologové zkoumat mumifikovaný zůstává kvůli své neinvazivní povaze.[2] Paleoradiologové mohou objevit posmrtné poškození těla nebo jakékoli artefakty pohřbené s nimi, a přitom zachovat zbytky nedotčené. Radiologické snímky mohou také přispět důkazy o životě člověka, jako je jeho věk a příčina smrti. První zaznamenané použití paleoradiologie (i když ne pod tímto jménem) bylo v roce 1896, jen rok poté, co byl poprvé vyroben rentgenový snímek Röntgen.[3] Ačkoli je tato metoda prohlížení starověkých pozůstatků výhodná díky neinvazivnímu způsobu, mnoho radiologů nemá znalosti v archeologii a jen velmi málo radiologů dokáže identifikovat starodávná onemocnění, která se mohou vyskytovat.[4]

Techniky

CT

Hlavní článek: CT vyšetření

CT vyšetření se nejčastěji používají v paleoradiologických studiích, protože mohou vytvářet obrazy měkkých tkání, orgánů a tělních dutin mumifikovaných pozůstatků bez provedení invazivní a škodlivé pitvy.[5] To umožňuje archeologům a antropologům digitálně rozbalit pozůstatky a odhalit, co obsahují. CT skenery vytvářejí tyto obrazy pořizováním několika rentgenových rovin (nebo řezů) těla v různých úhlech, což zaznamenává vrstvy různých struktur ve zbytcích. To se liší od typického rentgenové snímky (Rentgenové záření), kde jsou všechny strukturní vrstvy dokumentovány v jednom snímku, což může vytvářet stíny a omezovat tak jejich přesnost.[6][7]

Při zobrazování CT se používá několik hlavních zobrazovacích technik.[8]

  • Axiální zobrazování: snímky pořízené z příčných rovin, které prořezávají tělo. To poskytuje informace o hrudníku, břichu a pánevní oblasti těla a také o lebce.
  • Sagitální zobrazování: snímky pořízené z levé nebo pravé strany těla. To dává větší indikaci délky zlomenin nalezených na pozůstatcích. Spolu s axiálním zobrazováním může vytvořit větší hloubku vizuálního porozumění vnitřku těla.
  • Koronální zobrazování: snímky jsou pořizovány zezadu do přední části těla. To může poskytnout přesnější indikaci přítomnosti orgánů v hrudní dutině (např. Srdce).[5]
3D obraz lebky incké mumie

Po získání těchto různých pohledů na pozůstatky je možné vytvořit trojrozměrnou rekonstrukci těla. Tím se dostanou do středu pozornosti detaily, které mohly při osovém představování chybět. Algoritmus k vytváření rotačních 3D obrazů se používá manipulace.[6][5] V paleoradiologii poskytují 3D obrazy lepší porozumění samotným ostatkům. Například v roce 2002 studie devíti egyptských mumií zjistila, že pomocí 3D rekonstrukcí mohou vidět zachování měkkých tkání, jako je penis na jednom mužském těle a spletené vlasy na ženských pozůstatcích. 3D modelování také ilustrovalo nesrovnalosti mezi ostatky, protože některým byly odstraněny vnitřní orgány, zatímco jiným ne.[5]

Díky své schopnosti přijmout více rovin pozůstatků jsou CT skeny schopny virtuálně „preletět“ tělem a posoudit vnitřní složení a dutiny.[2] Tyto techniky se běžně používají pro diagnostické skenování, jako je kolonoskopie a bronchoskopie a stejná metoda se použije i na starověké pozůstatky.[5] To vědcům umožňuje digitálně prohlédnout zbytky shora dolů, jako by sledovali krátké videozáznamy z vnitřku těla. Tato technika představuje pozorovatelná data z dutých dutin v oblasti hrudníku a břicha. Může prokázat, zda jsou přítomny vnitřní orgány, nebo zda bylo v případě egyptských mumií zabaleno prádlo, aby se zachoval tvar těla pozůstatků.[5]

Micro-CT

Hlavní článek: Micro-CT

Micro-CT je specializovaná forma CT skenování používaná k vytváření obrazů s pixely v mikrometrech. Tyto obrázky se často používají pro vyšetření kostní denzity a vytvářejí více detailů pro obrázky kostních struktur. Tato radiologická technika se často používá ke zkoumání zubů z mumifikovaných pozůstatků.[6][9]

Předčasné použití (1895–1970)

Dvě mumifikované egyptské kočky s rentgenovým snímkem kočky vlevo

Rentgenové snímky nebo rentgenové paprsky se používají ke studiu a pozorování starodávných pozůstatků od jejich objevu Wilhelm Röntgen v roce 1895. Tato časná forma rentgenového záření, někdy známá jako Röntgenograms, byla okamžitě použita fyziky, antropology, anatomy a archeology, jak je uvedeno níže.[3][6]

  • 1896; Carl Georg Walter Koenig, německý fyzik, pořídil snímky egyptské dětské mumie i egyptské mumifikované kočky. Čtrnáct snímků bylo pořízeno pomocí velmi rané formy rentgenového záření, o které si Koenig uvědomil, že může být použita nejen pro lékařské účely.[3][7]
  • 1897; Albert Londe, francouzský fyzik, pořídil rentgenové snímky egyptské mumie. Z těchto obrazů dokázal určit přítomnost artefaktů umístěných v obalech mumie, jako jsou ozdobné šperky na těle (např. Prsteny), a také přibližný věk kostí pozůstatků zkoumáním růstových destiček. Londeho důkladné prozkoumání obrázků prokázalo, jak lze studovat starověké pozůstatky, aniž by došlo k poškození obalů a těla.[3][6]
  • 1898; Charles Lester Leonard a Stewart Culin provedli rentgenologické vyšetření a Mochická mumie (Peruánská mumie). Mumie byla pevně zabalená a byla ponechána neotevřená, aby byla zachována její celistvost. Leonard zjistil, že tělo bylo dítěte, které bylo před pohřbem ozdobeno korálky.[3]
  • 1901–1902; Karl Gorjanovic-Kramberger pořídil snímky paleolitických koster nalezených v Chorvatsku. Porovnáním rentgenových paprsků čelisti těchto pozůstatků s rentgenovými paprsky moderního člověka dokázal určit rozdíly mezi těmito dvěma. K měření délky zubů byl také použit rentgen paleolitické čelisti.[3]
Rentgen Tutanchamonovy lebky, šipka ukazuje na možnou příčinu smrti
  • 1905; Heinrich Ernst Albers-Schoenberg použil rentgenovou metodu k prozkoumání egyptské mumie. Zjistil, že v hrudníku a pánvi byla látka, která tam byla s největší pravděpodobností umístěna pro účely mumifikace. Byl také schopen určit vytrvalost měkkých tkání kolem nosu a úst, stejně jako podrobnosti v lebce a stav páteře, který byl zcela neporušený.[3]
  • 1912; Sir Grafton Elliot Smith zkoumala mumii egyptského faraóna Thutmosis IV a dokázal z těchto obrázků navrhnout přibližný věk kostí. Ve své publikaci o mumii doporučil, aby použití radiologie dokázalo v budoucnu poskytnout podrobnější informace o studiu pozůstatků.[6][3][2]
  • 1921; F. Salomon studoval peruánskou mumii pomocí rentgenových paprsků a určoval kostní věk a kostní strukturu ostatků. Zjistil, že pozůstatky byly z dítěte ve věku přibližně 2–3 roky a struktura kostí byla pro tento věk v normální vývojové fázi.[3]
  • 1933; Rentgenové zobrazování bylo použito u egyptského faraóna Amenhotep I. Douglas Derry objevit věk smrti. Bylo to přibližně 40–50 na základě opotřebení a stavu zubů. Derry také poznamenal posmrtné poškození těla, které bylo přičítáno lupičům hrobů, stejně jako amulety a korálky používané k zdobení pozůstatků během mumifikace.[6]
  • 1968; K vyšetření mumie byl použit přenosný rentgenový přístroj Tutanchamon v jeho hrobce v Údolí králů výzkumník R. G. Harrison. Tyto snímky naznačovaly věk úmrtí kolem 18–20 let na základě kostního věku ze studie délky končetin a analýzy zubů. Během této studie byla rovněž vyloučena údajná příčina úmrtí na tuberkulózu. Byla vytvořena nová hypotéza, že Tutanchamon zemřel kvůli poranění hlavy tupou silou v důsledku depresivní zlomeniny nalezené na lebce.[6]

Současné využití v archeologii

CT skeny jsou nejběžnější radiologickou technikou používanou v moderní archeologii kvůli jejich schopnosti poskytovat podrobnější informace o starověkých pozůstatcích (jako jsou měkké tkáně a krevní cévy) a vytvářet 3D obrazy pořizováním vrstev různých úhlů. Archeologové jsou schopni sbírat data, jako je věk, pohlaví, příčina smrti, socioekonomický stav, mumifikace a pohřební postupy, analýzou CT snímků. Snímky mohou také odhalit, zda pozůstatky byly vystaveny starodávným chorobám nebo poškozením po smrti.[9] Ačkoli se na zachovaných pozůstatcích, jako jsou evropské, používají paleoradiologické postupy bažinová těla a zmrzlá těla z Vysokých And, jsou častěji dokumentována v analýze egyptských mumifikovaných pozůstatků.[4]

egyptologie

Socha Paramess (později známá jako Ramesse I.), faraon Egypta během 20. dynastie Nové říše Egypta

CT snímky se používají v egyptologie získat vhled do mumifikovaných těl, aniž by hrozilo poškození integrity pozůstatků. Hoffmanova nedávná studie devíti egyptských pozůstatků objevila nové informace týkající se mumifikačních praktik Egypťanů. Typický proces mumifikace, jak napsal Herodotus, zahrnuje odstranění čtyř hlavních vnitřních orgánů (játra, střeva, plíce a žaludek) a jejich umístění do čtyř kanopické sklenice. Srdce je odstraněno, zabalzamováno a vloženo zpět do těla, protože je to důležitý prvek na cestě k Egyptský posmrtný život. Hoffman však zjistil, že tomu tak není u všech mumií. Analýzou 3D obrazů vyrobených CT, technikou „průletu“ a kombinací axiálních a koronálních obrazů bylo zjištěno, že čtyřem ostatkům nebyly odstraněny vnitřní orgány a v dalších čtyřech nebylo možné identifikovat srdce .[5] Hoffman naznačuje, že to může být způsobeno socioekonomickými rozdíly mezi mumiemi v době, kdy žili. CT snímky byly dále použity v Hoffmanově studii k potenciální identifikaci jednoho ze zbytků jako Ramesse I., faraon během Nové království Egypt. Bylo zjištěno, že mumifikační postupy tohoto konkrétního těla byly ve spojení s těmi, které se obvykle používaly během období Nové říše, protože obrázky ukazovaly válcované prádlo umístěné uvnitř těla, aby se zachoval jeho tvar. Bylo také zjištěno, že paže mumie jsou umístěny přes hrudník jako symbol šlechty.[5]

Zobrazování provedené společností Rethy Chhem v roce 2004 dokázalo opravit diagnózu Ramesse II z rentgenového záření provedeného v roce 1976. Nesprávná diagnóza byla ankylozující spondylitida, forma artritidy. Chhem si však všiml, že faraon vlastně měl difúzní idiopatická skeletální hyperostóza, kalcifikace kloubů způsobující vazy k páteři.[6] CT snímky poskytly jasnější a podrobnější obraz páteře ve srovnání s časnými rentgenovými paprsky. To vědcům umožnilo poskytnout lepší pohled na nemoci nalezené ve starověkých pozůstatcích a dosáhnout přesnější diagnózy.

Nedávné CT vyšetření Tutanchamona v roce 2006 poskytlo důkazy proti „teorii vražd“.[2][6] Depresivní zlomenina zaznamenaná na lebce z rentgenových paprsků pořízených před 30 lety byla shledána spíše postmortálním zraněním než příčinou smrti.[6] Otvor v hlavě byl vytvořen s cílem pokračovat v procesu balzamování mumifikace.[10] Toto CT vyšetřování také dokázalo potvrdit Tutanchamonův věk smrti jako devatenáctiletého a vyvrátit myšlenku, že mladý faraon trpěl skolióza; spíše ohyb v jeho páteři byl kvůli dodatečnému posmrtnému poškození těla.[10]

Nevýhody

Přestože informace a důkazy shromážděné radiologickým zobrazováním starověkých pozůstatků byly do značné míry prospěšné pro oblasti archeologie a antropologie, ne všechny informace lze považovat za přesné kvůli nedostatku radiologů, kteří se specializují na paleopatologie. Místo toho, aby získal co nejvíce informací z CT nebo rentgenových snímků, musí se tým setkat, aby diskutoval o nálezech (např. Pro kosterní studium pozůstatků by se setkal ortopedický chirurg, kostní patolog a muskuloskeletální radiolog).[2][4] Další nevýhodou této techniky je nízké kontrastní rozlišení. Výzkumník nemusí být schopen určit rozdíl mezi měkkými tkáněmi a artefakty, které zbyly z procesu balzamování. Kvůli rozloženému stavu některých mumifikovaných pozůstatků může být také obtížné rozlišit vnitřní orgány kvůli smrštění a nedostatečné konzervaci. Postmortální poranění a poškození těla mohou také bránit schopnosti rentgenových snímků poskytovat vědcům přesné informace. Například ve zmrzlých zbytcích mohou být potíže při rozlišování, zda CT naznačuje, že tělo má plicní tkáň nafouknutou vzduchem nebo zda je v plicích zmrzlá tekutina.[4]

Paleoradiologie je informativní ve své schopnosti pomáhat při určování věku úmrtí ostatků, nicméně to není vždy úplně přesná nebo dostupná informace. Ve vzorku těl bažin nebylo 35% možné identifikovat u žádné věkové skupiny a 30% nebylo možné určit podle pohlaví. Radiologická studie ledovce byla schopna vyprodukovat pouze odhad 40–50 let ve věku smrti. Za účelem dosažení přesnějšího časového rámce by tělo muselo být podrobeno pitvě nebo podobnému fyzickému posouzení, které by nezvratně poškodilo pozůstatky.[4]

Další nevýhodou paleoradiologie je obtížnost při přepravě vybavení nebo artefaktu / pozůstatků do prostor, kde lze pořizovat snímky.[1][11] Například v roce 2005 byla mumie Tutanchamona zobrazena pomocí CT skeneru, který musel být přinesen z Muzeum v Káhiře na hrobka KV62 v Údolí králů.[10] Důvodem byl křehký stav pozůstatků, které se nepodařilo odstranit z klimaticky řízené hrobky. V této studii pocházelo financování z pětiletého grantu od Nejvyšší rada starožitností, kterému pomohlo darování CT CT skeneru Siemens National Geographic Society,[10] financování výzkumu však může být obvykle problematické, protože vybavení je nákladné a nemusí být dostatečný zájem na rychlé dárcovství.

Reference

  1. ^ A b Chhem, Rethy (2004). „Paleoradiologie: současný stav a budoucí výzvy“. Kanadská asociace radiologů Journal. 55 (4): 198–199. PMID  15362341. ProQuest  235996145.
  2. ^ A b C d E Cosmacini, P; Piacentini, P (2008). „Poznámky k historii radiologického studia egyptských mumií: od rentgenového záření po nové zobrazovací techniky“. La Radiologia Medica. 113 (5): 615–626. doi:10.1007 / s11547-008-0280-7. PMID  18523844. S2CID  371894.
  3. ^ A b C d E F G h i Boni, Thomas; Chhem, Rethy (2004). „Historie paleoradiologie: raně publikovaná literatura, 1896-1921“. Kanadská asociace radiologů Journal. 55 (4): 203–210. PMID  15362342. ProQuest  235982587.
  4. ^ A b C d E Boni, Thomas; Chhem, Rethy (2004). „Diagnostická paleoradiologie mumifikované tkáně: interpretace a úskalí“. Kanadská asociace radiologů Journal. 55 (4): 218–227. PMID  15362344. ProQuest  236112998.
  5. ^ A b C d E F G h Hoffman, Heidi; Torres, William E .; Ernst, Randy D. (2002). „Paleoradiology: Advanced CT in the Evaluation of Nine Egyptian Mummies“. RadioGrafika. 22 (2): 377–385. doi:10.1148 / radiographics.22.2.g02mr13377. ISSN  0271-5333. PMID  11896227.
  6. ^ A b C d E F G h i j k Brothwell, D; Chhem, R (2008). Paleoradiologie zobrazující mumie a fosilie. Springer. doi:10.1007/978-3-540-48833-0. ISBN  978-3-540-48832-3.
  7. ^ A b Beckett, Ronald G. (2014-02-28). "Paleoimaging: přehled aplikací a výzev". Forenzní věda, medicína a patologie. 10 (3): 423–436. doi:10.1007 / s12024-014-9541-z. ISSN  1547-769X. PMID  24682794. S2CID  5448680.
  8. ^ "Základy - neuroradiologie". sites.google.com. University of Wisconsin. 2018. Citováno 2018-09-30.
  9. ^ A b Chhem, Rethy K. (06.06.2006). "Paleoradiologie: zobrazovací choroba u mumií a starověkých koster". Kostní radiologie. 35 (11): 803–804. doi:10.1007 / s00256-006-0144-r. ISSN  0364-2348. PMID  16847646. S2CID  1692339.
  10. ^ A b C d Hawass, Zahi (2013). „Smrt Tutanchamona“. International Journal on Humanistic Ideology. 6 (1): 13–27. ProQuest  1469896500.
  11. ^ Eppenberger, Patrick E .; Čávka, Mislav; Habicht, Michael E .; Galassi, Francesco M .; Rühli, Frank (2018-06-20). „Radiologické nálezy ve staroegyptských kanopických nádobách: srovnání tří standardních klinických zobrazovacích metod (rentgenové záření, CT a MRI)“. European Radiology Experimental. 2 (1): 12. doi:10.1186 / s41747-018-0048-3. ISSN  2509-9280. PMC  6008346. PMID  29951641.