Controluce - Figure per descrivere
guardare dentro
L'immagine
Microarchitettura dell'osso trabecolare
Le immagini visualizzano due successivi ingrandimenti della struttura tridimensionale fine dell'osso trabecolare della spalla di maiale. Il cubo a sinistra rappresenta una porzione di osso di 3,15 mm di lato, quello di destra una porzione di 1,4 mm di lato.
Il tessuto osseo trabecolare (o spugnoso) costituisce la parte interna delle ossa più allungate. Caratterizzato da una bassa densità e da una vasta superficie interna, contiene vasi sanguigni e midollo osseo.
La particolare struttura dell'osso trabecolare si deve all'azione combinata di due tipi di cellule: osteoblasti e osteoclasti. Gli osteoblasti secernono la matrice che si calcifica e rende solido l'osso. Gli osteoclasti, invece, secernono gli enzimi che sono in grado di degradare la matrice ossea. Dall'equilibrio dell'azione di queste due popolazioni cellulari deriva la corretta distribuzione dei pieni e dei vuoti nell'osso, che garantisce il giusto rapporto tra peso, solidità ed elasticità dello scheletro. La visualizzazione della struttura tridimensionale fine dell'osso permette di definire le condizioni di queste caratteristiche e di determinare a che punto e in quali punti diventano più probabili fratture e cedimenti.
La tecnica
Ricostruzione 3D da dati µCT con luce di sincrotorone
La microtomografia (µCT) è una tecnica radiologica che risale agli anni '80 e si basa sullo stesso principio della CT (in italiano, TAC). La µCT infatti realizza a livello istologico e con una risoluzione dell'ordine dei micrometri ciò che la TAC compie a livello d'organo con una risoluzione dell'ordine dei millimetri. Viene utilizzata per ottenere ricostruzioni tridimensionali dell'interno di piccoli animali, espianti ossei, biopsie, organismi vegetali, microfossili, calcoli renali, diamanti...
Nella µCT convenzionale, un fascio di raggi X di forma conica attraversa il campione colpendolo da diverse angolature e proiettando una serie di "ombre" su un sistema di rivelatori. A seconda del modello di apparecchio, è il fascio a girare intorno al campione o è il campione a girare su se stesso, ma in ogni caso dalla sequenza di radiografie ottenute, mediante appositi algoritmi, si possono ricostruire immagini tomografiche del campione di spessore pari alla dimensione del pixel. Impilandole una sull’altra si ottiene poi la matrice volumetrica del coefficiente di attenuazione lineare del campione, cioè una mappa tridimensionale della sua densità.
Le immagini della microarchitettura dell'osso trabecolare derivano da dati raccolti presso la linea di luce SYRMEP (SYnchrotron Radiation for MEdical Physics), nell'ambito di una collaborazione con alcuni dipertimenti dell'Università di Trieste (Dipartimento di
Biochimica, Biofisica e Chimica delle Macromolecole, Dipartimento di
Fisica, e Dipartimento di Energetica dell'Università di Trieste).
Rispetto alla microtomografia convenzionale, la microtomografia con luce di sincrotrone (SR µCT) è avavntaggiata dall'estrema coerenza e monocromaticità della radiazione utilizzata. La luce di sincrotrone è una radiazione che viene prodotta da particelle cariche che viaggiano a una velocità prossima a quella della luce all'interno di un percorso curvo come quello costituito da un acceleratore di particelle. La linea di luce SYRMEPè stata progettata dalla Sincrotrone Trieste in collaborazione con l'INFN e l'Università di Trieste. L'ottica della linea è basata su un monocromatore costituito da un doppio cristallo di silicio, Si (111), che lavora tra gli 8 keV e i 35 keV e sintonizza la radiazione su una frequenza molto precisa nella banda degli X (nel nostro caso, la frequenza è quella del massimo assorbimento dell'osso).
A una distanza di circa 20 m dalla sorgente, il fascio di raggi ha un'area massima di 120 mm x 4 mm. A differenza della TAC e di alcuni apparecchi µCT, nella SR µCT il fascio rimane necessariamente fisso ed è quindi il campione a dover girare su se stesso. Le dimensioni del campione sono quindi condizionate da quelle della massima area illuminata dal fascio.
Cos'e' controluce
Controluce è una raccolta di immagini scientifiche provenienti dai laboratori di ricerca.
La scienza procede per modelli e anche per immagini. L'osservazione dei fenomeni, gli esperimenti di laboratorio, l'intuizione matematica, le simulazioni al computer utilizzano in molti casi la sintesi e la capacità evocativa di un'immagine. Sopratutto, le immagini sono un irrinunciablile ingrediente della comunicazione della scienza, sia interna che esterna a una certa disciplina.
Le immagini di Controluce vengono scelte e descritte da Ulisse con un lavoro di confronto e di dialogo con gli scienziati che le hanno prodotte. Si tratta di immagini che nascono direttamente dall'attività di ricerca, ma che hanno un alto potenziale comunicativo anche per un pubblico più ampio.
