Visualizzazioni totali

Diagnostica senza bisturi: la Tomografia Computerizzata per Beni Culturali

 

Abbiamo già affrontato specifici casi studio in cui la Tomografia Computerizzata (CT) è stata applicata allo studio dei Beni Culturali, ma forse non conosciamo ancora bene la sua origine, il principio di funzionamento e le sue evoluzioni. Questa tecnica rappresenta un enorme passo in avanti nell’archeometria perché consente di esplorare l’interno dei manufatti in una modalità completamente non invasiva e tridimensionale
 Il termine Tomografia viene dal greco tomos e significa letteralmente “taglio/sezione” proprio perché permette, mediante algoritmi matematici, di ricostruire sezioni virtuali dell’oggetto investigato, comunemente dette slice, senza tagliare il campione. 
Il primo modello di tomografo fu costruito dall’ingegnere Premio Nobel inglese G. Hounsfield tra il 1967 e il 1971, presso i Laboratori di ricerca della Thorn EMI. Nei primi anni '80, invece, venne messo a punto il primo sistema microtomografico a raggi X da Jim Elliott. 
La Tomografia Computerizzata, così come la radiografia, sfrutta l’interazione dei raggi X con la materia al fine di ottenere informazioni riguardanti la composizione interna del campione. Tuttavia, la principale differenza tra la CT e la radiografia è che quest’ultima fornisce un’immagine bidimensionale dell’oggetto e non permette di dare interpretazioni di profondità sulla sua struttura, mentre invece la Tomografia Computerizzata consente la ricostruzione 3D del manufatto, tramite l’acquisizione di un certo numero di proiezioni radiografiche provenienti da diversi angoli di rotazione. 
 I principali componenti di un sistema tomografico sono essenzialmente due: la sorgente di raggi X (generalmente un tubo radiogeno) e un rivelatore digitale, capace di registrare la radiazione che non è stata assorbita dall’oggetto. La sorgente di raggi X può anche essere la radiazione di sincrotrone prodotta quando elettroni relativistici vengono accelerati da un campo magnetico. Utilizzando monocromatori, è possibile produrre bande energetiche molto strette, ottenendo un fascio a raggi X quasi monocromatico. 
 Tuttavia, quello che caratterizza i tomografi utilizzati per le applicazioni nei beni culturali rispetto alla TAC clinica, è il sistema di movimentazione per l’oggetto, rappresentato da un portacampione che ruota: ciò permette l'acquisizione delle immagini su diversi angoli del campione, mentre sistema sorgente-rivelatore resta fisso. 
 In base al sistema sorgente-rivelatore e alla distanza tra di essi si possono ottenere diverse geometrie:
  • Tomografia con fascio parallelo (Parallel Beam), dove la sorgente ed il rivelatore sono lineari; 
  • Tomografia con fascio a ventaglio (Fan Beam), dove la sorgente ha un fascio collimato ed il rivelatore è composto da una serie di rivelatori in linea;
  • Tomografia con fascio conico (Cone Beam), dove la sorgente, non collimata, ha fascio conico per irradiare un rivelatore bidimensionale. 
 Una volta terminata la scansione a diversi angoli, si può procedere con la ricostruzione del modello 3D attraverso l’elaborazione delle immagini con specifici software. In questa fase, si possono creare video oppure andare ad analizzare le immagini tomografiche di qualsiasi piano spaziale (frontale, sagittale e trasversale), in modo da evidenziare tutte le caratteristiche del campione che ci interessano sulle condizioni di manifattura, conservazione e di restauro. 
Uno dei modi per visualizzare le immagini consiste nella cosiddetta segmentazione, che permette di associare un colore a ogni fase riconosciuta oppure di renderla trasparente, in modo tale da evidenziare o separare i diversi contributi. 
Un’ultima precisazione riguarda il contrasto delle immagini, che dipende dall’interazione tra il materiale e i raggi X. Questi, infatti, cambiano sia l’intensità che la fase in accordo con l’indice di rifrazione, costituito da una parte immaginaria e una parte reale. Il contrasto di fase deriva dalla variazione della reale parte dell'indice di rifrazione che genera uno sfasamento nel fronte d'onda dei raggi X in propagazione, mentre la parte immaginaria descrive il contrasto di attenuazione. Il contrasto di fase è più adatto per i campioni che contengono materiali che si attenuano in modo simile (ad esempio, i tessuti molli), a differenza del contrasto di attenuazione, particolarmente adatto a materiali che hanno un numero atomico molto diverso. 
Se l’argomento vi ha interessato, vi consiglio di leggere altri articoli su diverse applicazioni: 


 Martina 
Bibliografia: 
Withers, Philip J., et al. "X-ray computed tomography." Nature Reviews Methods Primers 1.1 (2021): 1-21. https://agenda.infn.it/event/1962/contributions/38263/attachments/26547/30408/08_Morigi.pdf

Commenti

Etichette

Film&Art Archeologia Emanuele Dell'Aglio Metalli Conservazione Silvia Soncin Chimica Research for Cultural Heritage News from Diagnostic World Analisi Diagnostiche Colore Musei Restauro Degrado Diagnostica non invasiva Spettroscopia Raman Tecniche non invasive Resti Umani UNESCO Carta Spettroscopia Studi di provenienza Arte Contemporanea Ceramica Coloranti Datazione Elettrochimica Film Gemme Imaging Medioevo Van Gogh autori ospiti Archeometria Corrosione Dipinti Egitto Lapidei Pittura Pompei Spettrometria di Massa Spettrometro di Massa Vetro arte tecnica pittorica Alessadra Virga Artemisia Gentileschi Audiovisivi Bronzo ENEA Ercolano Laser Leonardo da Vinci Libri Luce Machine Learning Materiali Materiali di origine animale Microscopia Modeling 3D Museo NfDW Papiri Picasso Piombo Rame Sincrotrone Tecnologie Voltammetria di Microparticelle calce leganti libro tessuti vegetali ANEDbc ATR Adorazione dei Magi Alimenti Antropologia Archeoastronomia Biodeterioramento Cervello Chiara Lucarelli Cinema Colori Costantino D'Orazio DNA Dagherrotipia Data Science Diagnosta FT-IR Ferro Firenze Fotografia Gaia Piccardi Galleria degli Uffizi Gialli di cadmio Graphic Novel Inquinamento Atmosferico KHA Lacche Legno Leonardo Mass Spectrometry Materiali cartacei Materiali lapidei Memoria Michelangelo Microscopia elettronica ESEM Modelli tridimensionali Monitoraggio Musei Vaticani Musei virtuali Museo Egizio Nanomateriali Ottica Papiri carbonizzati Parchment Pellicole Prodotti innovativi Proteine Restauro digitale Rinascimento Roma SERS Storia del Restauro Strumenti musicali Termoluminescenza Tomografia Computerizzata (CT) Tomografia a Raggi X a Contrasto di Fase Vermeer Vesuvio Vincent Van Gogh ZooMS acceleratori adesivi biologia cancro del bronzo colla colorante dipinti ad olio doratura inchiostri isotopi stabili microtomografia Raggi X pietre preziose pulitura radiocarbonio raggi-X rosso supporto scrittorio ANEDbc racconta ANOVA Ablation Actinobatteri Adriana Iuliano Affresco Akhenaton Alabastro Alberto Angela Alessandro Guiccioli Amarna3D Project Ambiente Amedeo Modigliani Analisi 3D Analisi degli Isotopi Stabili Analysis of variance Annerimento Antico Egitto Anton Cechov Antonio Ligabue Antonio Stradivari Arazzi Archaeobotanica Archeologia Giudiziaria Archeologia Invisibile Archeologia subacquea Archeology Archeomafie Architettura Argento Arsenico Arte Povera Arte moderna Arte naif Artemisia Gentileschi pittrice guerriera Artista Assorbimento Atacama Attribuzione Autobiografia Avorio Azzurrite Beatrice Luzi Benedetta Vitale Benzotriazolo Bible Bioprodotto Biopulitura Birra Blu Blu Egizio Bolzano Book Brienne Collection British museum CERN CSGI Caffè Calchi Cammeo Campus Ravenna Cantiere Cappella Sansevero Cappella Scrovegni Caravaggio segreto Casa del Bicentenario Cemento Ceprano Chiara Manfriani Christie's Chrozophora tinctoria Ciclo pittorico Cile Cina Cinquecento Cioccolato Claudia Cricchio Claudia Moricca Cleaning Codice dei beni culturali Conservazione Preventiva Coppa di Licurgo Corallo Coronavirus Crimini contro il Patrimonio Culturale Cromatografia DESY DNA antico Danza Datazione U-Th Datazione al radiocarbonio Declorazione Diamanti Dieter Berner Diffrattometria Neutronica Dimorfismo Sessuale Dipinti su tavola Docu&Art Donatello Draka distribution ESRF Edmond de Belamy Egon Schiele Elementi in traccia Elio Giordano Emanuele Imbucci Enrico Lo Verso Erosione Esperto scientifico per i beni culturali Esposizione Espressionismo Eufronio Falsificazione Fata verde Fenici Figure Final Portrait Foro di Augusto Fossilizzazione Fotocatalizzatori Fotoemissione Fotoluminescenza Francesca Gherardi Frida Kahlo Fruizione Gaia Servadio George Byron Gesso Ghisa Giacometti Giallo di Napoli Gioacchino Rossini Gioconda Giorgio Diritti Golden Lilium Gallery Goujian Gran Sasso Heinrich Schliemann Howard Carter INFN IRMS Idrogel Nanostrutturato Il viaggio a Reims Illuminazione Imaging XRF Inibitori Biologici Insetti Internet of Things Intervista Io sono fuoco Isabella Otto Italia Ivano Marescotti Johannes Vermeer John Ruskin LAM LIF Laboratorio Laboratorio Arvedi di Diagnostica Non-Invasiva Lacca Lapislazzuli Laser Scanner Laura Parducci Layer Amplification Method Lazurite Leghe Letterlocking Louvre MIT MIUR Macchina di Antikythera Malte Marcatura ottica Margaret Keane Maria Bernadette Melis Marina Abramovic Marmo Matisse Maya Blu Mercurio Messaggi nascosti MiBACT Michelangelo Buonarroti Michelangelo infinito Microclima Microstruttura Mikhail Bulgakov Modigliani Modì Monetazione Romana Monna Lisa Mozia Muoni Murex Brandaris Museo Archeologico dell'Alto Adige Nanocellulosa Nanotecnologie Nasiergel Nastri magnetici Neandertal Nero Nopalgel Northumbria University Notre Dame de Paris Obvious Occhio Opera lirica Opera&Art Opere Policrome Opificio delle Pietre Dure Ossidiane Ossido di Zinco Ottica Non Lineare PIXE Padova Palazzo Guiccioli Palmira Percezione Performance Pergamena Perkin Peste Petrografia Philippe Daverio Physically Based Renderer Piogge acide PlayStation Podcast Porcellana Porpora Porpora di Tiro Potere Risolutivo Progetto Grande Rilevanza Italia - Messico RGB Rafael Parra Raggi X Realtà Virtuale Reazioni chimiche Reggia Rendering Repliche Research Riccardo Falcinelli Riflessione Risoluzione SEM-EDS Sacra Sindone Sali solubili Salvator Mundi Scientia ad Artem3 Secessione viennese Seconda Armonica Sheele Sindone Sistina Smaltino Smeraldo Sofia Podestà Solfatazione Sound and Vision The Hague Spettroscopia FTIR Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica Spolvero Sticky-Shed Syndrome Stonehenge Storia dell'arte Storie dell'arte Storie di Sant'Orsola Street art Strontium isotopes Strumenti ad arco Syrtos Syrtos a tre passi TEM TLS Tecnica EVA Tel el Amarna Teleri Teoria del Restauro Terahertz Terre rare Tessuti fossili The cleaner Titanio Tiziana Pasciuto. Turismo Tutankhamon Uffizi Università di Bologna Urina VIMP VMP Valentina Risdonne Vantablack Venaria Reale Venezia Verde Victoria and Albert Museum Videogiochi Vinegar Syndrome Vino Violini Viollet-le-Duc Visione Vittore Carpaccio Volevo nascondermi William Turner Workshop XPS XRF Zooarchaeology Zucchero affreschi alcool algoritmo ambra ametista art assenzio bagnabilità cattura del movimento celadonite cera ciclotrone cinabro cloro code colla animale colla di bue colla forte collanti colorante di sintesi cultural heritage dieta documentario escher foglia d'oro folle storia dell'arte follia formula chimica garavella giallo indiano i colori dell'anima idrogel il gesto dell'arte illusioni ottiche imprimiture liuteria malattia mentale manoscritti medievali marine reservoir effect mauveina minerali minio mosaico mostra nastri adesivi natura del materiale nerofumo oli siccativi origine animale origine vegetale oro paleodieta particelle patrimonio culturale immateriale pelle pietre processo fotossidativo proteomica protoni registri mortuari Milano rimozione ritratto rocce significato sintetici solubilità sostanze adesive spettro elettromagnetico statistica storia del papiro storico dell'arte tempere tempere polisaccaridiche tempere proteiche tempo di presa tintura tinture triangolo di Teas viola viscosità Ötzi
Mostra di più