Roma, 21-25 settembre 2015
Micro-Imaging in Risonanza Magnetica Nucleare
di denti fossili.
S. Capuani*, L. Bondioli°, L. Mancini#, R. Macchiarelli$, A. Coppa^
*CNR -ISC, Laboratorio NMR, Dipartimento di Fisica “Sapienza” Università di Roma
°Sezione di Antropologia, Soprintendenza Speciale al Museo Nazionale Preistorico
Etnografico di Roma
#Elettra-Sincrotrone Trieste S.C.p.A., SYRMEP Group, Basovizza, Italy
$Département Géosciences, Université de Poitiers, France
^Dipartimento di Biologia Animale e dell'Uomo "Sapienza" Università di Roma
[email protected]
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Introduzione
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Scopo del lavoro
Esame istologico
Risonanza Magnetica Nucleare?
Tecnica non invasiva, non distruttiva
rivela il segnale dagli spin protonici in
sistemi liquidi (acqua!)
Micro TC
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Materiale: denti fossili
un canino superiore destro
di adulto dal
neolitico sahariano
un incisivo superiore destro
gravettiano
un incisivo inferiore Homo
Erectus ( 1 M AC)
Ciascun dente è stato immerso in acqua contenuta nei capillari porta campione
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Metodo
Spettrometro NMR con magnete verticale a 9.4T
Probe per microimaging con bore di accesso di
12x12x15 mm
Intensità massima dei gradienti (raffreddati ad
acqua) 1200mT/m ; tempo di salita 100 μs.
Risoluzione delle immagini (dipende dai parametri
NMR!) minima: 20 μm
Termostato. Range di temperatura da -80° a 210°
XWINNMR® and ParaVision® 3.0 software
Protocollo:
Sequenza MSME con TE=4.6ms o 6.6ms
TR=250, 450 o 1200 ms, ns=512,
matrice 256x256 e 512x512
FOV=1.5x1.5 cm2, spessore della fetta
400 µm, risoluzione in piano=60µm
(256x256) o 30µm (512x512). T=18°
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Risultati
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Risultati
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Risultati
MCT
MCT (black = low
dentine density;
white = high
dentine density)
Conventional
Microtomography
28.99 m3 voxel size
Sagittal slice
STH=28.99 m
Micro MRI 60 m2
pixel size,
STH =300 m
Sagittal slice
T1 weighted image
Water
Air
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
MRI (black = high
dentine density; white
= low dentine density)
Micro MRI
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Linee di accrescimento della dentina
Andresen growth lines in dentine
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Microtubuli
Sono maggiormente visibili
nell’immagine NMR
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
MRI evidenza molto bene i micro-damages
Contrasto MRI
superiore nelle
immagini assiali
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
MRI: si evidenziano meglio i microtubuli di
diametro maggiore in corrispondenza di un
danno ( foro nello smalto) e zone di dentina
a diverse densità
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
UA 369 Buia Eritrea
A) UA 369 (lower left I1). μMRI labiolingual slice (pixel size,
58.6 μm; slice thickness, 200 μm) through the centre of the root.
Scale bar, 500 μm. (B) Root length (in μm) is plotted against root
formation time (in years). The grey filled circles represent 44
modern human incisor roots. The blue filled circles represent the
buccal and lingual plots for UA 369 calculated to be 80 days
apart (2.5 μm per day over 200 μm of dentine formation). The
red filled triangles represent the labial and lingual plots for UA
369 calculated to be 90 days apart (2.3 μm per day over 200 μm
of dentine formation). All roots are plotted as if zero root height
occurred at zero formation time.
L’andamento nel tempo della crescita delle radici è molto simile a quella delle
radici degli uomini moderni. Viceversa la crescita delle radici nelle scimmie si
verifica a ritmo superiore rispetto a quelle dei Sapiens (C. Dean 2009, 2013)
101° Congresso della SIF. Roma, 21-25 settembre 2015
Conclusioni
Sono state presentate le prime immagini di micro-imaging NMR
ottenute da denti umani fossili
I risultati preliminari dimostrano le grandi potenzialità della tecnica nel
ricavare informazioni microstrutturali complementari rispetto alla MCT
Il metodo sembra particolarmente promettente per un’ analisi quantitativa
delle linee di accrescimento della dentina mediante le quali è possibile stabilire
sia la cronologia di formazione delle radici sia quella degli eventuali episodi
di stress aspecifico sofferti dall’individuo
Grazie per l‘ attenzione
[email protected]
