Innovare il campo dell'antropologia forense con gli scanner Artec 3D

27/09/2019

L'antropologo forense Dr. Dennis Dirkmaat, PhD, nel suo ufficio alla Mercyhurst University

Nella maggior parte dei paesi del mondo, quando la polizia trova un cadavere o uno scheletro, spesso lo impacchetta e se lo porta via. Quindi lo esamina nel suo laboratorio di medicina legale o nell'ufficio del coroner, e si cerca di determinare la causa e le circostanze della morte. Se si interrogasse un antropologo forense a tale proposito, direbbe che questo processo è come raccogliere una mela caduta da un albero, portarsela a casa, quindi studiarla per cercare di capire come è cresciuta, da dove proviene e anche per ottenere informazioni sul melo da cui è caduta.

Secondo le parole dell'antropologo forense Dr. Dennis Dirkmaat "quando si parla di indagini su un luogo del decesso all'aperto, il contesto è enormemente sottovalutato". Ha continuato: "sul luogo del rinvenimento del corpo possono essere trovate informazioni di importanza cruciale, che di solito vengono completamente ignorate dagli investigatori... tuttavia, se sai cosa cercare, quel luogo può darti informazioni che possono fare un’enorme differenza, facendoti capire se il corpo rinvenuto sia o meno la vittima di un omicidio... e se lo è, queste prove potrebbero rivelarsi la chiave di volta per risolvere un caso criminale."

Un luogo del decesso, prima del recupero delle prove archeologico forense

Da ormai oltre due decenni, il dottor Dirkmaat e i suoi studenti vengono chiamati per aiutare la polizia e i coroner su una media di 100 scene del crimine ogni anno. Una volta arrivati iniziano una meticolosa ricerca, rigirando ogni foglia e pietra, scrutando ogni macchia di terra e filo d'erba mentre individuano e segnano la distribuzione spaziale dei resti e di tutti i materiali associati attraverso mappe dettagliate.

Resti umani su una scena forense con i marcatori delle prove già posizionati, dopo la rimozione della vegetazione e prima della mappatura

In laboratorio, Dirkmaat è un esperto nell'esame delle ossa e nel capire quale tipo di trauma hanno vissuto, sia prima che dopo la morte. Trasmette le sue conoscenze ai suoi studenti che, nel corso dei mesi, imparano a capire se la persona è morta per cause naturali, è stata uccisa o si è tolta la vita. E nei casi in cui i resti vengono ritrovati sparpagliati, sepolti o bruciati, è possibile capire se le ossa e le prove sono state spostate da animali, acqua, vento, gravità o intenzionalmente da persone.

Quando si lavora su resti scheletrici umani, una fase essenziale dell'indagine di Dirkmaat include l'uso di uno scanner 3D portatile per catturare digitalmente le ossa. Il professore trasforma queste scansioni in modelli virtuali 3D a colori per un esame più dettagliato, nonché per archiviarle nella sua "Bone Encyclopedia", un database da poco creato che mira a diventare un punto di riferimento per gli investigatori di tutto il mondo, permettendo loro di cercare e analizzare visivamente una qualsiasi delle migliaia di ossa nelle sue caratteristiche e dettagli chiave, quindi confrontarle con ossa e resti nelle loro indagini.

Ossa ritrovate e scomparse da un luogo del decesso, con dettagli di traumi e attività di carnivori

In passato, Dirkmaat utilizzava uno scanner 3D NextEngine per creare i modelli 3D delle ossa. Sebbene lo scanner fosse molto economico , il processo di scansione era molto lungo, richiedeva un intero pomeriggio, se non di più, per scansionare un set standard di resti scheletrici. E spesso c'era una notevole quantità di rumore digitale nelle scansioni, richiedendo quotidianamente un'estesa post-elaborazione.

Cranio scansionato da una varietà di angolazioni, con trauma e ferite da arma da fuoco di entrata/uscita visibili

Dirkmaat sapeva che doveva esserci un modo migliore. Ha quindi contattato gli specialisti della scansione 3D di TriMech, rivenditore certificato Artec Gold, esperti in progettazione 3D e soluzioni ingegneristiche in una vasta gamma di settori. Sono stati loro a mostrargli Artec Space Spider, uno scanner 3D portatile ad altissima risoluzione che è da sempre la soluzione perfetta per catturare digitalmente oggetti di piccole dimensioni con geometrie complesse e alti livelli di dettaglio. Con una precisione di punto fino a 0,05 mm (50 micron), Space Spider offre alla medicina legale un livello di dettaglio che va ben oltre ciò che l'occhio umano può percepire.

Il Dott. Dennis Dirkmaat che scansiona con Artec Space Spider

Quando Dirkmaat si è reso conto di quanto fosse facile utilizzare Space Spider per catturare le ossa, decise di utilizzarlo. “In termini di scansione, sono rimasto sorpreso dalla rapidità con cui Space Spider ha catturato il set di ossa che stavamo scansionando. È stato tutto scansionato in un solo passaggio. E dopo, quando abbiamo esaminato le scansioni e abbiamo visto quanto fossero pulite e dettagliate, mi sono reso conto che la mia ricerca era finita, avevo trovato la soluzione che faceva al caso mio", ha detto. “Una volta iniziato ad usare il mio Space Spider, ho notato fin dal primo giorno che, anche se ero un principiante, le operazioni che di solito richiedevano un intero pomeriggio con il vecchio scanner ora si finivano in un'ora o meno. Dire che sono molto contento sarebbe un eufemismo."

Cranio con ferite da arma da fuoco di entrata e di uscita

Dopo la scansione, le scansioni 3D vengono elaborate in Artec Studio, il software per scanner per la registrazione e l'allineamento delle scansioni. Consente anche di esportare i modelli 3D in un'ampia varietà di formati, nonché direttamente nei più popolari sistemi CAD e in altre applicazioni.

Dirkmaat ritiene che Space Spider sia, secondo le sue parole, uno "strumento perfetto per il campo della tafonomia forense", lo studio dei molteplici processi (e dei cambiamenti da loro apportati) che influenzano i resti scheletrici a partire dal momento della morte proseguendo per giorni, settimane e persino anni. Alcuni dei cambiamenti sono visibili, altri invisibili (tranne che al microscopio). Tutto può essere osservato e interpretato da un investigatore esperto.

E la miriade di scenari così svelati possono spesso rivelare dettagli sconvolgenti sulle circostanze del decesso. "Space Spider è di grandissimo aiuto per l'investigatore forense", ha affermato Dirkmaat, "in quanto cattura rapidamente e facilmente le ossa, con precisione submillimetrica, il che significa che puoi raggiungere livelli elevatissimi di dettaglio e identificare con sicurezza cambiamenti di qualsiasi entità."

Come riferito da Dirkmaat, "Siamo solo all'inizio dell'uso della scansione 3D nella medicina legale, e nel mio campo di attenzione, l'antropologia forense... Vedremo presto la scansione 3D utilizzata per catturare l'intero luogo del decesso: tutto ciò che circonda le ossa, tutto il terreno, la vegetazione e qualsiasi altra cosa presente verrà catturata digitalmente, archiviandone l'esatta posizione e forma al momento del ritrovamento del corpo. In questo modo, anche dopo molti cambiamenti occorsi sul posto, a causa del tempo, delle intemperie e, naturalmente, dell'intervento umano, saremo ancora in grado di esaminare quella scena in cerca di quegli indizi rivelatori che possono svelarci ciò che è accaduto in quel luogo.”

Per raggiungere questo obiettivo, Dirkmaat ha recentemente iniziato la scansione con Artec Leo, uno scanner 3D palmare facile da usare totalmente wireless, che non necessita di essere collegato a un computer durante la scansione. Basta impugnarlo e accenderlo per scansionare al buio, alla luce del giorno o in qualsiasi altra condizione intermedia. Con un touchscreen incorporato per monitorare le scansioni in tempo reale, puoi vedere rapidamente se alcune aree necessitano di una nuova scansione. E con un frame rate di acquisizione digitale senza pari, insieme a un ampio campo visivo, Leo esegue la scansione velocemente, dando agli utenti risultati ad alta definizione e a colori di oggetti medio-grandi in pochi minuti.

Un altro scanner Artec con cui Dirkmaat ha iniziato a lavorare è Artec Ray, uno scanner laser 3D LiDAR metrologico a lungo raggio che cattura rapidamente oggetti di grandi dimensioni e persino intere scene e paesaggi, a una distanza massima di 110 m. Con una velocità di acquisizione dati di 208.000 punti / secondo, in pochi minuti, Ray è in grado di scansionare luoghi del decesso all'aperto (o al coperto) con precisione submillimetrica.

Con questo terzetto di Artec Space Spider, Artec Leo e Artec Ray, Dirkmaat ha trovato una soluzione efficace per catturare digitalmente un intero luogo del decesso con dettagli straordinari. Space Spider fornisce la precisione submillimetrica necessaria per catturare le geometrie organiche e le complessità delle ossa, Leo offre agli utenti il potere di scansionare rapidamente oggetti medio-grandi come una tomba, o persino un'auto, in colori ad alta risoluzione, e Artec Ray consente agli investigatori di scansionare rapidamente la scena della morte, dal corpo stesso fino a centinaia di metri in tutte le direzioni. Artec Studio consente agli utenti di unire facilmente le scansioni di tutti e tre gli scanner , dando vita a modelli 3D incredibilmente realistici.

Un'altra entusiasmante novità nel campo della medicina legale, per la quale Dirkmaat ritiene che gli scanner Artec siano l'ideale è quello della scansione applicata alla stampa 3D di copie realistiche di ossa. Molto spesso durante le vicende giudiziarie, per non parlare delle indagini in corso, la presenza delle ossa può essere un fattore decisivo nell'esito di un caso. Tuttavia, ciò può rivelarsi problematico, anche a causa dell'alto rischio di danneggiare le ossa e/o rovinare le prove.

La scansione 3D può cambiare tutto questo. Creando copie digitali perfettamente realistiche delle ossa, e quindi stampandole in 3D, sarà finalmente possibile ottenere repliche perfette delle ossa che costituiranno prove in tribunale e saranno strumenti vitali per gli investigatori. Per non parlare del fatto che la natura digitale del processo consente ai ricercatori e agli investigatori di tutto il mondo di sfruttare questo salto tecnologico.

Ad esempio, se la polizia in Francia desidera confrontare alcuni resti umani che mostrano segni di traumi difensivi trovati nelle Alpi francesi con ossa in condizioni simili trovate altrove in Europa o persino all'estero, ora possono richiedere modelli 3D di quelle ossa, e in un poche ore avranno a disposizione delle repliche realistiche per il confronto e l'esame.

“Artec ha davvero cambiato il volto dell'antropologia forense con Space Spider, Leo e Ray. Ho integrato le soluzioni di Artec nel mio lavoro quotidiano sul campo così come nelle mie lezioni regolari e speciali per investigatori, agenti delle forze dell'ordine e studenti universitari, e i risultati sono stati a dir poco spettacolari. I miei studenti imparano rapidamente il processo di scansione e i livelli di dettaglio che otteniamo ora, soprattutto considerando il poco tempo necessario per farlo, sono davvero notevoli", ha affermato Dirkmaat.

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