Кристаллография, 2020, T. 65, № 6, стр. 986-994

ВВЕДЕНИЕ

Открытие в конце XIX века уникальных свойств рентгеновских лучей позволило исследовать объекты, не разрушая их, проникать в глубину, видеть отдельные детали, дефекты и другие нюансы, недоступные с помощью ранее применявшихся методов. Это совершило переворот во многих областях науки. Рентгеновское излучение превратилось в универсальное средство изучения свойств материи, а развитие рентгеновских методов сыграло огромную роль в становлении материаловедения и формировании всей современной науки [1, 2]. Его уникальные свойства начали активно применяться не только в физике и химии, но и в биологии, медицине, а впоследствии стали актуальными и в гуманитарных науках [3].

Метод рентгеновской компьютерной томографии (КТ) в настоящее время – один из наиболее востребованных в исследовании объектов культурного наследия. Он основан на восстановлении трехмерного изображения внутренней структуры объекта в результате анализа набора двухмерных рентгеновских снимков (проекций), полученных в процессе вращения.

В сравнении с другими неинвазивными методами исследований возможности КТ по своим качественным и количественным характеристикам значительно их превосходят. Например, магнитно-резонансная томография: хотя она успешно применяется в целом ряде исследований, в случае с дегидрированными тканями уровень МР-сигнала оказывается ниже порога чувствительности [4, 5]. Также важным преимуществом КТ является ее сочетание с методами 3D-моделирования для последующего создания моделей исследуемых объектов. Эти свойства КТ нашли всестороннее применение не только в медицине, но и в археологии, научной реставрации, палеоантропологии и т.д. [6].

Одним из объектов культурного наследия, для которых исследования с помощью КТ весьма информативны, стали древнеегипетские мумии.

Мумии представляют собой уникальный исторический источник. Их всестороннее изучение в рамках междисциплинарного подхода, с применением естественно-научного и сравнительно-исторического методов, может дать бесценную информацию о людях, их жизни, здоровье, возможных причинах смерти, о технике и особенностях мумификации, ритуальном декоре, о развитии медицины в Древнем Египте.

Исследования мумий с помощью рентгеновской КТ успешно идут на протяжении пяти десятков лет, прежде всего в музеях, где их достаточно много – Каирском Египетском, Британском, Лувре [7–9]. В России самая большая древнеегипетская коллекция находится в Государственном музее изобразительных искусств им. А.С. Пушкина. Помимо произведений древнеегипетской скульптуры, живописи, художественного ремесла и др. она включает в себя десять целых мумий, возраст которых датируется временем от I тыс. до н.э. до I–III вв. н.э. По инициативе одного из авторов данной работы (М.В. Ковальчука) и директора ГМИИ им. А.С. Пушкина М.Д. Лошак в 2017 г. было начато междисциплинарное исследование египетских мумий из коллекции музея в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований офи_м “Комплексные исследования культурного наследия естественно-научными методами”.

Именно проведение рентгеновской КТ мумий в Курчатовском комплексе НБИКС-природоподобных технологий стало отправной точкой для дальнейшего комплекса исследований. На основании обработанных и проанализированных снимков КТ были определены пол, возраст, состояние скелетов и внутренних органов мумий, наличие внутри инородных предметов. Кроме того, исследованы бальзамирующие составы для тела и волос мумий, осуществлен анализ ДНК и изотопного состава костей некоторых из них. Подобное комплексное исследование древнеегипетских мумий проводилось в России впервые [10, 11].

В настоящей работе представлены результаты подробного анализа данных КТ одной из мумий коллекции ГМИИ (инв. № I,1а 1240). В рамках междисциплинарного исследования уже опубликованы данные антропологического и криминалистического анализа КТ этой мумии [12], а также проведена полная сегментация ее скелета с последующей 3D-печатью всех костных элементов с помощью стереолитографии [13].

Основной целью настоящего исследования является выявление на основе данных КТ особенностей внутренней структуры мумии, техники бальзамирования и ритуального декора.

ОПИСАНИЕ МУМИИ, АНТРОПОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Мумия спелената множеством бинтов, уложенных спереди в сложный объемный ромбический узор с “пуговицами” в центре каждого ромба. На лицевой части – позолоченная маска с инкрустированными камнем и/или стеклом глазами и ресницами, вырезанными из тонкой металлической полоски бронзового цвета. Сохранность пеленания хорошая, лишь в отдельных местах есть незначительные разрывы бинтов. В лобной части маски сквозное отверстие, ножной картонажный чехол разрушен практически полностью. Мумия была реставрирована в 2002 г.

Сведений о происхождении и истории приобретения мумии не сохранилось. Однако на основании многочисленных аналогий можно с уверенностью предположить, что она происходит из оазиса Фаюм.

Пол мумии, исходя из анатомо-морфологических признаков (вертикальная чешуя лобной кости, выраженные лобные бугры, слабо выраженные надбровья, широкий таз), был определен как женский. Судя по состоянию зубо-челюстного аппарата, возраст женщины на момент смерти составлял от 20 до 25 лет. Прижизненная длина тела была равна 153.3 см, что является средним ростом для той эпохи.

У мумии I,1а 1240 имеются признаки многоуровневой травмы позвоночника, а именно компрессионно-оскольчатый перелом верхнего кортикала тела 12-го грудного позвонка с миграцией отломка в позвоночный канал на 3 мм (рис. 1). Также на основании снимков КТ определен перелом крестца. Подобная травма, наиболее вероятно, является прижизненной и произошла в результате падения с высоты.

Рис. 1.

Результаты КТ нижнегрудного-поясничного отдела позвоночника.

Описанные краниологические характеристики, а именно мезокрания, грацильность, узколицесть, горизонтальная профилированность, относительно высокий и узкий нос, четко указывают на принадлежность женщины к одному из вариантов средиземноморского антропологического типа.

Также для нее были характерны довольно узкие плечи и очень широкий и низкий таз. Плечевые кости и ключицы – средне массивны, остальные кости и рук, и ног – грацильны. Результаты остеоскопии (описание степени развития костного рельефа для прикрепления некоторых наиболее важных мышц) [14] показали, что мышечный рельеф рук был развит слабо, за исключением структур, к которым прикрепляются мышцы-сгибатели локтевого сустава. Мышечный рельеф ног женщины выражен умеренно.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В НИЦ “Курчатовский институт” проведена рентгеновская КТ мумии на 40-срезовом ПЭТ-КТ томографе Siemens Biograph mCT40s с различными параметрами сканирования [10] и режимами реконструкции “необработанных” данных. В результате сформировано несколько пакетов DICOM-файлов с различными воксельными разрешениями (0.6–0.3 мм) и соответствующими режимами визуализации мягких и костных тканей.

Полученные данные анализировали в компьютерных программах для медицинского (Mimics, Inobitec Dicom) и научного (3D Slicer) анализа КТ-изображений. Для компьютерной обработки извлекаемых 3D-моделей использовали пакет программ для 3D-моделирования и скульптинга (Blender, 3ds Max).

Особенность анализа данных КТ мумий состоит в том, что он основывается на трех взаимосвязанных этапах.

Первый – это морфологический анализ формы и размеров объектов на различных уровнях визуализации в основном 3D-режиме визуализации. Такой анализ позволяет точно дифференцировать и описать все анатомические структуры (кости скелета, мумифицированные внутренние органы, сохранившийся кожный покров), а также элементы декора, инородные объекты, реставрационные вмешательства и т.д. С помощью морфологического анализа можно точно определить расположение имеющихся внутренних деталей мумии, провести краниологические, остеологические и палеопатологические измерения.

На следующем этапе рассматривается состав материала. Компьютерная томография дает возможность идентифицировать органические, минеральные и металлические материалы путем количественной оценки коэффициента рентгеновского ослабления в единицах измерения Хаунсфилда (HU) и анализа радиологической структуры томографических срезов. Полученные результаты сравниваются с известными историческими данными о материалах, традиционно используемых при мумификации. Такой комплексный подход позволяет различать как минимум группы материалов – органические, минеральные и металлические.

На третьем этапе определяются параметры плотности и структуры тканей. Такие показатели для тканей человека детально изучены в медицинской рентгенографии, однако применительно к мумиям эти аспекты остаются пока мало проработанными. Имеется лишь несколько публикаций, которые можно использовать для сравнения полученных результатов [15, 16].

В частности, плотность кости живого человека на медицинских КТ колеблется в диапазоне до +1500 HU; плотность дегидрированных костей мумий всегда выше, она может достигать +2500 HU. Это связано со значительным изменением состава костей на протяжении длительного периода хранения – уменьшением количества органических веществ в костной ткани, вплоть до их полного исчезновения.

Напротив, зубная эмаль живого человека и мумии имеют близкие значения по плотности. Для обожженной глины этот показатель находится примерно в одном диапазоне со многими минералами, но ее структура отличается своей пористостью, что отчетливо видно на томографическом срезе.

Основные значения коэффициента рентгеновского ослабления для различных объектов представлены в табл. 1. На рис. 2 дана схема расположения некоторых элементов в пространстве мумии.

Рис. 2.

Схема расположения и нумерация объектов в пространстве мумии – пояснение к таблице.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

Данные КТ позволяют полноценно описать положение мумифицированного тела относительно видимой поверхности, образованной пеленанием. Исследованное тело женщины асимметрично искривлено вдоль сагиттальной плоскости и незначительно повернуто в левую сторону относительно горизонтальной плоскости. Руки вытянуты вдоль тела, кисти лежат между бедер на уровне лонного сочленения параллельно друг другу, левая кисть раскрыта, пальцы правой согнуты в средних фалангах. Из-за повреждения тазовых костей левая нога длиннее правой, ступня левой лежит на правой. Стопы незначительно вытянуты. Голова повернута налево (рис. 3а).

Рис. 3.

Скелет и мумифицированные внутренние органы: а – положение скелета; б – остатки глазных яблок; в – мумифицированный головной мозг; г – ротовая полость; д, е – остатки внутренних органов.

Череп. Прежде всего отметим отсутствие каких-либо следов проникновения в черепную коробку – ни трансназально, ни со стороны основания черепа. Остатки головного мозга сосредоточены в затылочной части черепной коробки и образуют горизонтальную плоскость. Следовательно, в процессе десикации (высушивания) положение головы уже было таким, каким мы его наблюдаем (рис 3в).

В орбитах видны высохшие глазные яблоки, во рту – язык. Повреждений нижнечелюстного сустава не наблюдается. Нижняя челюсть расположена в правильном анатомическом положении. Инородные предметы во рту отсутствуют. Таким образом, не отмечено никаких признаков специализированных манипуляций в области головы (использования бальзамирующих веществ, наполнителей и т.п.) (рис. 3б, 3г).

Грудная клетка и брюшная полость. Грудная клетка сильно деформирована вследствие передне-задней компрессии: кости грудины сломаны (по линии синхондроза), тело грудины соприкасается с позвоночником, более половины ребер имеют переломы шейки и тела. Во внутреннем пространстве отчетливо визуализируются остатки внутренних органов, из которых морфологически точно определимы сердце и легкие (рис. 3д, 3е). Ниже, на уровне поясничных позвонков, визуализируется гетерогенная масса (от –500 до 200 HU), которая также является остатками внутренних органов, не поддающихся идентификации. Целостность и положение диафрагмы проследить не удалось вследствие компрессии и плохой сохранности.

Не до конца ясен вопрос об эвисцерации (извлечении внутренних органов) брюшной полости. С одной стороны, на абдоминальный (брюшной) тип эвисцерации может указывать дефект передней брюшной стенки в виде разреза длиной около 8–9 см, расположенный с левой стороны немного выше паховой области (рис. 4д). Однако сильно деформированная кожа затрудняет определение направления и локализации разреза. В нижней части брюшной полости нет никаких признаков остатков внутренних органов. Вероятно, кишечник и печень все же были удалены, но сохранившиеся органы определить затруднительно, так как на снимках они представлены гетерогенной массой практически одинаковой плотности. С другой стороны, форма разреза в виде щели со сведенными краями не находит аналогий в публикациях, где преобладают овоидные разрезы [17]. Кроме того, в местах, где удается визуализировать большие фрагменты кожи, наблюдается ее растрескивание на фрагменты, т.е. описываемый дефект вполне может быть результатом тафономических (посмертных) процессов.

Рис. 4.

Кольцевидный валик из ткани и поверхность мумифицированной кожи: а, б, в – расположение валика в пространстве мумии; г – состояние мумифицированной кожи на спине; д – предполагаемый разрез брюшной полости (вид с внутренней стороны).

Грудная и брюшная полости не имеют инородных заполнений – видимых следов бальзамирующего вещества или льняных свертков.

Кроме костей скелета и внутренних органов проанализирован кожный покров головы и туловища в двух- и трехмерных режимах визуализации. Основной задачей этой трудоемкой операции было получение информации о возможных дефектах кожи, указывающих на посмертные манипуляции с телом. К сожалению, слой мумифицированной кожи очень плохо сохранился, особенно на лицевой части головы и в грудном отделе, где его практически невозможно выявить. В некоторых местах, где удалось сегментировать большие участки мумифицированной кожи, обнаружилось несколько дефектов, но однозначно отнести их к искусственным вмешательствам невозможно из-за плохой сохранности.

Мумифицированная кожа, которая отчетливо визуализируется со стороны спины, имеет характерные растрескивания, напоминающие кракелюры (рис. 4г). Определить, стало ли это следствием применения недостаточного количества бальзамирующего вещества и/или неблагоприятных условий мумификации, затруднительно.

Позвоночник и таз. В грудно-поясничном отделе позвоночника заметно его легкое искривление, связанное с положением тела. Отмечаются повреждения позвонков Т4, Т11, Т12 и L2, костной пластины левой лопатки и костей таза. Учитывая передне-заднюю компрессию грудной клетки и множественные переломы ребер, этот комплекс повреждений, скорее всего, возник в результате посмертных манипуляций с телом. Однако многоуровневая травма позвоночника, а также перелом крестца, по мнению экспертов-криминалистов, могли быть прижизненными.

Таким образом, на основании КТ-изображений можно сделать вывод о сохранении головного мозга и некоторых органов внутри тела молодой женщины, а также отсутствии каких-либо специальных манипуляций в области головы (использования накладок, тампонов или других наполнителей) [8, 18].

Картонажные элементы³³

Отметим, что в данной работе впервые показаны возможности КТ для изучения декоративных картонажных элементов мумии. Как правило, аналогичные исследования ограничиваются лишь мумией и иногда пеленанием.

Маска. Маска в форме шлема состоит из двух слоев плотного материала (пропитанной гипсовым раствором льняной ткани), выполнена с моделированными чертами лица и ушами с серьгами. Ее максимальная длина 53.5 см, ширина нагрудной части 36.6 см. Края маски скрыты под пеленанием примерно на 4 см в центре и на 14 см по бокам (рис. 3в). Толщина около 3 мм на лице, 1.8 мм в нижней части, 5 мм на щеках и у основания шеи. Ушные раковины с внутренней стороны дополнительно закреплены гипсовым раствором. Важно отметить, что при изготовлении маски сразу были нанесены врезанные контуры изображений.

На мумии маска была закреплена по краям раствором гипса, что подтверждает отсутствие какого-либо смещения тела относительно накладных деталей после мумификации. Между маской и головой мумии осталось достаточно большое пространство, на затылке маска плотно прилегает к бинтам.

Инкрустированные глаза миндалевидной формы изготовлены из камня белого (тело глаза, ∼3050 ± 7 HU) и черного цвета (радужная оболочка, ~ 2540 ± 135 HU) (рис. 4а). Tехнически глаз выполнен исключительно сложно – с внешней стороны зрачок прорезан сверлами двух диаметров (рис. 4б, 4г). Все это должно было создать максимально правдоподобный эффект. Глаз закреплен с помощью раствора гипса с внутренней стороны маски (рис. 4в). Примечательная деталь, которая встречается нечасто и, несомненно, указывает на высокое качество работы, – вырезанные из узкой полоски металла бронзового цвета ресницы [24].

Рис. 5.

Инкрустированные глаза: а – внешний вид; б – 3D-модель тела глаза; в – монтаж глаз с внутренней стороны маски; г – мультипланарная реконструкция в горизонтальной плоскости по линии зрачков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный взаимодополняющий анализ КТ-данных и сравнительно-исторический метод выявили крайне важные особенности мумификации, пеленания и декора мумии женщины из коллекции ГМИИ им. А.С. Пушкина (I,1а 1240).

Мумия молодой женщины из коллекции ГМИИ им. А.С. Пушкина по характеру ромбического пеленания и стилю маски относится к эпохе римского владычества в Египте и датируется I – началом II в. Вероятнее всего, мумия происходит из Хавары – одного из греко-римских некрополей в Фаюмском оазисе. Внешнее оформление мумии отличается высоким качеством исполнения, однако традиционная мумификация с извлечением внутренних органов не была проведена или проведена лишь частично; тело было только высушено с использованием натрона и, возможно, бальзамирующих составов, нанесенных на его поверхность.

Дефекты кожного покрова могли быть вызваны недостаточным количеством бальзамирующих веществ. Повреждения позвонков, лопатки и таза могли быть прижизненными, но также вероятно, что они стали следствием посмертных манипуляций с телом в процессе бальзамирования.

Перечисленные качества мумификации довольно обычны для римской эпохи. В то же время мумию женщины из коллекции ГМИИ им. А.С. Пушкина (I,1а 1240) отличают детали, не имеющие аналогий в публикациях. Это уплотнение в виде усеченного конуса на макушке из пропитанных смолой собственных волос и твердых предметов, а также тугие локоны или косички, расположенные с определенным ритмом в лобно-височной области (возможно, воспроизведение прически). Примечательно также наличие на нижней части живота, под пеленанием, кольцевидного валика из ткани. Точная интерпретация этих деталей остается пока неясной.

Подобное углубленное исследование древнеегипетской мумии по результатам данных рентгеновской КТ в России проведено впервые. Показана несомненная эффективность метода КТ для весьма сложного и трудоемкого исследования внутреннего содержимого мумии без нарушения ее целостности. Результаты проведенной работы открывают новые перспективы для дальнейшего использования данного метода в развитии междисциплинарных исследований культурного наследия.

Работа выполнена в рамках междисциплинарного проекта с участием НИЦ “Курчатовский институт”, ГМИИ им. А.С. Пушкина, Института этнологии и антропологии РАН и других научных организаций при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 17-29-04144 офи_м).