Методы проведения палеонтропологических исследований
Палеоантропология - это изучение происхождения человека.
На основе анализа скелетов древних людей, зубов и живых существ палеоантропологи выясняют различия в физических характеристиках человека и моделируют человеческое поведение, изучают филогенетические отношения.
Поскольку большинство окаменелостей гоминина являются неполными, искаженными или заполненными кальцинированными матрицами, трудно или часто невозможно очищать или восстанавливать образцы, не разрушая их.
Морфологические исследования часто ограничиваются особенностями внешней поверхности. Соответственно, традиционные методы ограничивают любые дальнейшие исследования окаменелостей гоминина.
Изобретение рентгенограммы
В 1895 г. немецкий физик Вильгельм Рентген первым показал, что рентгеновские лучи могут быть использованы для изображения внутренних структур.
Этот "новый свет" вскоре был использован для выявления переломов и обнаружения пуль в огнестрельных ранениях.
В 1905 году рентгеновские снимки были сделаны для неандертальской коллекции окаменелостей. Эти рентгенограммы дали несколько важных результатов:
- идентификацию одного из самых ранних доброкачественных заболеваний костных опухолей;
- возможно, у человека ампутировали руку хирургическим путем;
- признали, что у нескольких человек был остеоартрит.
Плюсы и минусы рентгеновских исследований
Рентген-технологии открыли новую эру в диагностике и лечении заболеваний. Однако использование обычной рентгенографии для изучения человеческих скелетов имеет ограничения.
Например, изображения, полученные рентгеновскими лучами, являются двумерными; все структуры на пути рентгеновских лучей наложены на изображение и не различаются.
Другая проблема заключается в том, что обычная рентгенография не может использоваться для обнаружения минерализации или присутствия осадочной матрицы из-за низкого разрешения. Кроме того, чрезмерное излучение представляет опасность для человеческого организма.
Изобретение компютерной томографии
Компьютерная томография (КТ) была изобретена в 1972 году британским инженером Годфри Хаунсфилдом. При компьютерной томографии несколько рентгеновских лучей и набор электронных детекторов вращаются вокруг объекта со всех сторон.
Это производит измерение серии изображений поперечного сечения, которые затем объединяются для создания виртуального представления объекта.
По сравнению с обычными рентгенограммами, компьютерная томография обеспечивает более высокое разрешение, четкость изображения поперечного сечения и 3D-изображения.
За 30 лет технология компьютерной томографии позволила улучшить разрешение изображения, упростить процесс сканирования, общую работу, а также повысить эффективность сканирования.
Существует несколько поколений компьютерных томографов, разработанных на основе оригинальной традиционной компьютерной томографии только для головы. Теперь они включают высокоскоростную спиральную томографию.
КТ и пелеонтропологические исследования
В 1984 году впервые компьютерная томография была применена к черепно-мозговым окаменелостям. КТ с высоким разрешением была использована для определения разницы плотности между полостями черепа, воздушными пространствами и костью.
Позже с помощью компьютерной томографии сканировали окаменелости гоминина. Гомининовые окаменелости встречаются очень редко и традиционные палеонтологические анализы основываются на внешней морфологии образцов.
Эти подходы ограничивали изучение эволюции человека. КТ может исследовать гомининовые окаменелости неинвазивными способами, превратив настоящую окаменелость в виртуальный объект, используя трехмерные цифровые технологии.
Таким образом КT сканеры являются мощными инструментами для изучения внутренних особенностей окаменелости гоминина. Для того, чтобы лучше понять применение КТ в палеоантропологических исследованиях, мы рассматриваем КТ исследования по ископаемым гомининам во всем мире.
