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Improvement of novel imaging technologies to study anatomical and pathological morpholo-gy in ancient human remains: Terahertz Imaging and Spectroscopy and Magnetic Reso-nance Imaging

English title Improvement of novel imaging technologies to study anatomical and pathological morpholo-gy in ancient human remains: Terahertz Imaging and Spectroscopy and Magnetic Reso-nance Imaging
Applicant Rühli Frank
Number 161763
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für Evolutionäre Medizin IEM Medizinische Fakultät Universität Zürich
Institution of higher education University of Zurich - ZH
Main discipline Pathophysiology
Start/End 01.12.2015 - 31.05.2019
Approved amount 499'501.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Pathophysiology
Technical Physics

Keywords (5)

MRI; Mumien; Evolution von Krankheiten ; CT; Terahertz

Lay Summary (German)

Lead
Antike menschliche Gewebe sind sehr selten, darum ist eine nicht-zerstörerische wissenschaftliche Untersuchung besonders wünschenswert. Dieses interdisziplinäre multinationale Forschungsprojekt hat das Ziel neuartige Magnetresonanz-Bildgebungsstrategien und neue hardware für die Optimierung von Terahertz(THz)-Bildgebung und -Spektroskopie für solche Proben zu entwickeln. Es wird insbesondere angestrebt eine verbesserte Spezifität und Sensitivität für die Gewebeunterscheidung bei antiken Mumien zu erreichen. Es geht insbesondere darum die Möglichkeit der Darstellung von anatomischen Normvarianten und Pathologien mittels MRI und THz zu evaluieren, beispielsweise im Vergleich mit der etablierten Computertomographie. Ebenso soll beispielsweise Einbalsamierungssubstanzen (eingetrocknete Flüssigkeiten, kristallisierte Salze) entsprechend untersucht werden.
Lay summary
Antike menschliche Gewebe sind sehr selten, darum ist eine nicht-zerstörerische wissenschaftliche Untersuchung besonders wünschenswert. Dieses interdisziplinäre multinationale Forschungsprojekt hat das Ziel neuartige Magnetresonanz-Bildgebungsstrategien und neue hardware für die Optimierung von Terahertz(THz)-Bildgebung und -Spektroskopie für solche Proben zu entwickeln. Es wird insbesondere angestrebt eine verbesserte Spezifität und Sensitivität für die Gewebeunterscheidung bei antiken Mumien zu erreichen. Es geht insbesondere darum die Möglichkeit der Darstellung von anatomischen Normvarianten und Pathologien mittels MRI und THz zu evaluieren, beispielsweise im Vergleich mit der etablierten Computertomographie. Ebenso soll beispielsweise Einbalsamierungssubstanzen (eingetrocknete Flüssigkeiten, kristallisierte Salze) entsprechend untersucht werden.
Direct link to Lay Summary Last update: 24.11.2015

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Application of a robotic THz imaging system for sub-surface analysis of ancient human remains
Stübling Eva-Maria, Rehn Arno, Siebrecht Tabea, Bauckhage Yannick, Öhrström Lena, Eppenberger Patrick, Balzer Jan C., Rühli Frank, Koch Martin (2019), Application of a robotic THz imaging system for sub-surface analysis of ancient human remains, in Scientific Reports, 9(1), 3390-3390.
On the Potential of THz Time-Domain Spectroscopy to Identify Typical Ancient Egyptian Embalming Materials
Stübling E., Öhrström L., Eppenberger P., Habicht M., Rühli F., Koch M. (2019), On the Potential of THz Time-Domain Spectroscopy to Identify Typical Ancient Egyptian Embalming Materials, in Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 40(7), 763-769.
Kelte trifft Keltin. Zwei Bestattungen der Mittellatènezeit an der Kernstrasse in Zürich
BucherJulia, EppenbergerPatrick, KühnMarlu (2019), Kelte trifft Keltin. Zwei Bestattungen der Mittellatènezeit an der Kernstrasse in Zürich, in Jahrbuch Archäologie Schweiz, (102), 7-44.
Imaging in Human Remains
Eppenberger Patrick, Rühli Frank (2018), Imaging in Human Remains, in Lopez Valera Sandra L. (ed.), John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA, 1-8.

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
Extraordinary World Congress on Mummy Studies, 2018 Talk given at a conference Application of backscatter X-ray imaging for non-invasive paleoradiological investigations- with an outlook on possible future archeological applications 15.05.2018 Santa Cruz, Teneriffa, Spain Rühli Frank; Eppenberger Patrick;
12th International Meeting of the Society of Anthropology (GfA), 2017 Talk given at a conference Interdisciplinary research on novel imaging modalities for paleoradiological applications 18.09.2017 Geislingen an der Steige, Germany Eppenberger Patrick; Rühli Frank;
Swiss Congress of Radiology - SCR'17 Poster Application of a handheld backscatter X-ray imaging device to image ancient human specimens - with an outlook on possible future clinical applications 08.06.2017 Bern, Switzerland Rühli Frank; Eppenberger Patrick;


Patents

Title Date Number Inventor Owner
Portables Schienensystem zur Herstellung von Schnittbildaufnahmen mittels einer konventionellen Röntgenausrüstung 25.10.2018 Deutsches Patent und Markenamt: 2018102517355300DE

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
162803 The Canopic Jar Project: interdisciplinary analyses of ancient human soft tissues 01.12.2015 Interdisciplinary projects

Abstract

Ancient remains are very rare, thus any non-destructive depiction and characterization of these objects is desirable to preserve them for future generations. This joint research project aims at developing novel MR imaging strategies and novel hardware for optimizing the Terahertz Imaging and Spectroscopy systems for investigations of such samples. The following research objectives will be addressed in more detail to improve the diagnostic sensitivity and specificity of tissue discrimination in ancient mummies:Objective 1: In the context of Evolutionary Medicine, can the evolution of pathologies and anatomical variations (e.g. prevalence of soft tissue variants) been assessed by MRI and THz Imaging?Objective 2: What is the diagnostic sensitivity and specificity of MRI versus CT of specific pathological changes such as atherosclerotic lesions, intervertebral disc protrusion or degenerative cartilage damage?Objective 3: Can we further study morphological consequences of mummification such as dehydration effects on tissues and post mortem alterations?Objective 4: Can be embalming materials such as agglomerates of dried liquids, or crystallized salts in ancient Egyptian mummies further analyzed non-destructively by techniques such as MRI or Terahertz Spectroscopy?Objective 5: Is the spatial resolution high enough to select specific target positions for biopsies (for further histological or molecular analyses, such as DNA analyses) so that minimal damage is imposed on the valuable ancient remains?
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