Arqueología y técnicas forenses con radiaciones

Ya se ha hablado en muchas ocasiones en este blog del uso de las radiografías, de la tomografía computarizada (TC) y  de la resonancia magnética nuclear (RMN) para el diagnóstico de patologías. Pero en este post me centraré en algo menos conocido como es el uso de estos equipos en seres que vivieron hace tiempo. En particular existen varios procedimientos de adquisición de tomografía computarizada y de resonancia magnética que resultan de gran utilidad en el estudio de cadáveres y objetos, por lo que la aplicación de estos  equipos en arqueología y en medicina forense se está popularizando en los últimos años. La reconstrucción tridimensional, mediante el software asociado de dichos equipos, permite una visualización interactiva de gran utilidad, ya que permite discernir entre los distintos tejidos internos. Por otra parte, mediante la morfometría se determina la forma y las dimensiones de los órganos, y con la densitometría se calculan, por ejemplo, las densidades óseas.

Por ejemplo, para una adquisición de un TC de pelvis de un paciente, unos parámetros habituales son 130 kV y 130 mA·s. Para el caso de objetos y cadáveres el tiempo deja de ser una variable, ya que no hay que temer por irradiar más de lo reglamentado. Así que se puede ajustar los parámetros a fin de obtener mejor calidad, aunque ello suponga dar más dosis de lo que se haría con sujetos vivos.

Para obtener una buena calidad de imagen interesa que el efecto fotoeléctrico sea dominante, ya que se absorbe gran parte de la energía inicial. Este efecto depende del número atómico (Z) y la energía (E) como Z4/E3, es decir, es el efecto mayoritario a bajas energías. Pero en muchas ocasiones las radiaciones de baja energía no son suficientes para atravesar bien el material deseado. En tal caso, una opción es aumentar la energía de la fuente de radiación pero entonces, tal y como se muestra en la figura 1, entra en juego el efecto Compton que introduce fotones dispersos, lo que hace que la imagen pierda contraste.

Figura 1: Interacción radiación-materia según su densidad (número Atómico, Z) y energía (MeV). Fuente:

Figura 1: Interacción radiación-materia según su densidad (número Atómico, Z) y energía (MeV). Fuente: http://ocw.mit.edu/courses/nuclear-engineering/22-01-introduction-to-ionizing-radiation-fall-2006/lecture-notes/energy_dep_photo.pdf

En el supuesto de estar adquiriendo imágenes de personas, por el criterio ALARA, los niveles de radiación administrados deben ser tan bajos como razonablemente sean posibles. Sin embargo, cuando nos interesa adquirir imágenes de objetos o de cadáveres no hay preocupación por la dosis administrada. Por lo tanto, ¿cómo operan los equipos de radiología forense y arqueológica? El uso de una energía elevada produce imágenes reguleras, así que se ajustan unos altos tiempos de exposición (mA·s). Como decía más arriba, al no presentarse los problemas típicos en los pacientes como la respiración y la sobredosificación, no importa que la adquisición sea lenta. De esta forma es posible obtener una imagen muy bien contrastada en todas las densidades del cuerpo que se esté estudiando y además de muy alta resolución. El precio a pagar es un ligero aumento del ruido en las imágenes, así que lo normal es realizar varias adquisiciones.

Cualquier TC y RMN disponibles en un hospital son útiles para realizar estos estudios de imágenes. En el caso de los TC hay preferencia por usar los de doble fuente de RX con doble detector simultáneo. En el caso de las RMN cuanto más elevado sea el campo magnético mejor calidad imagen (preferiblemente ≥ 3T).

Una de las principales diferencias de las técnicas de imagen frente a otras técnicas es que no se manipula ni deteriora el cuerpo estudiado, pues las radiaciones no son invasivas. Esto es una gran ventaja, basta recordar los destrozos que se hicieron al desvendar  las momias egipcias para proceder a su estudio (o, lo que es más triste, en ocasiones por mera diversión). La más famosa de estas calamidades es la del faraón Tutankamon (Tut para los amigos, año 1311 a. C.), cuya momia está fracturada por todas sus articulaciones. Actualmente, gracias a los estudios TC y de RMN, tenemos una idea aproximada de qué aspecto tenía y también se han podido determinar otros muchos datos sobre su vida y su muerte. Por ejemplo, sabemos  que Tut murió a los 19 años, que no presentaba evidencias de desnutrición y que su estatura era de aproximandamente 1,70 m. También conocemos  las causas de su muerte, pero esto último no os lo cuento, sino que dejo para el que le interese un enlace en el que se hace una buena descripción.

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Fig. 2. Reconstrucción informática del rostro de Tut e imagen que evidencia su enfermedad de Kohler de tipo II

Fig. 2. Reconstrucción informática del rostro de Tut e imagen que evidencia su enfermedad de Kohler de tipo II

Precisamente es en el campo de la arqueología donde la radiología forense está experimentando  un gran desarrollo. Actualmente es posible ver imágenes obtenidas mediante estas técnicas en algunos museos e interaccionar con ellas, resultando una exposición muy didáctica. Como muestra os dejo un vídeo del British Museum de Londres donde se explica esta técnica aplicada a un caso que se exhibe actualmente en su colección egipcia (ver Figura 3). Por cierto, aprovecho también para recomendaros que vayáis a visitarlo, la entrada es gratuita y merece la pena.

Figura 3: Pantalla interactiva en la exposición de uno de los cadáveres momificados del British Museum.

Un caso muy curioso es el de una momia egipcia perteneciente a la dinastía Ptolemaica de unos 2250 años de antigüedad, del Museo Arqueológico Nacional de Lisboa. Ya de entrada se trata de una pieza única, pero su  importancia aumentó cuando el investigador Carlos Prates, le diagnosticó en 2011 cáncer de próstata al observar lesiones escleróticas en vértebras y pelvis, sugestivas de metástasis de dicho cáncer, ya en un estadio muy avanzado (ver Figura 4).

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Figura 4: Momia egipcia diagnosticada de cáncer de próstata por el equipo de Carlos Prates. Fuente: Instituto dos Museos e da Conservaçao, IP, Lisbon.

No es el único caso, también se diagnosticó cáncer en un cadáver de un rey ruso de hace 2700 años. Estos estudios ponen de manifiesto que el cáncer de próstata no es una enfermedad nueva derivada del estilo de vida o la polución modernas, sino genético.

Otro caso  curioso es el  de un  monje budista, de unos 1000 años de antigüedad, que tras ser momificado fue cubierto con  tanto pan de oro que parecía una escultura (Ver Figura 5). Por lo visto se hizo lo que el monje, en vida, dejó escrito en sus últimas voluntades, pero eso con el paso del tiempo se olvida y… menos mal que no les dio por rajar la escultura para comprobarlo, porque menudo susto se podrían haber llevado. Aunque hay quien dice que el monje no está muerto, sino sumido en un profundo sueño, así que quizás después de todo si deberían haberse preocupado de la dosis en este caso.

Figura 5: El curioso caso del monje budista.

https://www.youtube.com/watch?v=9fFVWLUxfXs&list=WL&index=5

También hay ocasiones en las que a los arqueólogos el TC les resulta muy útil para determinar las características así como las causas de la muerte de animales momificados. Por ejemplo, es famoso el caso de cierto elefante bebé que murió asfixiado al ingerir sedimentos. Posiblemente el pequeño elefante cayera en un pantano o en barrizal y no pudo salir. Este descubrimiento da información de la existencia de dicho humedal y, por tanto, de las características climáticas de esa época (ver Figura 6).

Figura 6: CT de la cría de elefante bebé muerto por asfixia.

https://www.youtube.com/watch?v=2GSgXjj1L74&index=2&list=WL

En resumen, la autopsia forense (conocida también como virtopsia) debe ser considerada no sólo como un procedimiento post-mortem (que complementa pero no sustituye a la autopsia tradicional), sino como un modo de examinar partes corporales de una manera interactiva. Resulta una técnica de gran utilidad cuando se requiere un examen anatómico forense reproducible, preciso y no invasivo. La principal aplicación radica en la patología forense (estudio de lesiones y causas de muerte, trayectorias de lesiones…), tanatología (estudio bioquímico con RMN, angiografía post-mortem con TC), identificación de restos esqueléticos y antropología forense (repasad lo que dan de sí las momias egipcias).

Bibliografía básica:

Links de interés con explicación genérica de la radiología forense/arqueológica:

Más info:

 

2 Respuestas a “Arqueología y técnicas forenses con radiaciones

  1. Este post demuestra una vez más como el ser humano es capaz de implementar las leyes de la naturaleza en la tecnología ( algo que a mí no deja de fascinarme día a día ), y optimizar los recursos para finalmente obtener los mejores resultados.
    Y por supuesto cabe destacar uno de los usos de las radiaciones, en este caso en el ámbito de la arqueología forense.
    Gracias una vez más por la labor divulgativa que se hace en este blog, y en particular a Xavier por este post.

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