Capitolo 1 Ricostruzione Facciale

La prima parte di questo capitolo riguarda la ricostruzione facciale “manuale” e si rifa’ principalmente al testo di Neave e Pratt [Neave], nel seguito viene presentato lo schema proposto per la ricostruzione facciale “assistita dal calcolatore”.

1.1 Introduzione Storica

In questo paragrafo verrà fatto un breve escursus sulle tappe fondamentali, gli obbiettivi, le tecniche, e i risultati raggiunti nell’ambito della disciplina della ricostruzione facciale prima dell’introduzione dell’uso del calcolatore.

Prime apparizioni nelle storia

L’idea di ricostruire un volto modellandolo direttamente sopra il cranio compare già in epoche remote, scavi eseguiti nel 1953 presso la città di Gerico nella valle del Giordano documentano che una simile usanza era praticata presso le popolazioni locali nel periodo del neolitico (7500 – 5500 a.c.) , furono rinvenuti 9 teschi sui quali applicando del materiale quale la creta era stato ricostruito il volto, e nelle orbite erano state inserite delle conchiglie a simulare gli occhi.

Il primo artista ad usare il calco di un volto come punto di partenza per un ritratto scultoreo sembra essere, secondo quanto riporta Plinio, Lisistrato nel IV secolo a.c.

1883 - Prima catalogazione degli spessori dei tessuti molli

Nel 1883 lo studioso Welker, eseguendo degli studi sulla relazione tra la superficie del volto e la sottostante struttura ossea, ha per primo l’idea di raccogliere e catalogare informazioni relative agli spessori dei tessuti molli del volto in corrispondenza ad un insieme fissato di punti.

Le misure vengono eseguite mediante un ago su diversi cadaveri, i dati ricavati sono poi mediati statisticamente e classificati a seconda della razza, del sesso e dello stato nutrizionale del soggetto. Quasi tutti gli studiosi che seguiranno estenderanno questa prima raccolta con misure eseguite su un numero sempre crescente di individui.

Figura 1‑1: un insieme di punti usati per la misura degli spessori dei tessuti

1884 – Ricostruzioni bidimensionali

Sfruttando le misure degli spessori Welker sviluppa un metodo di validazione dell’attribuzione di resti umani a personaggi famosi. Usando tecniche bidimensionali dal disegno del teschio si passa al disegno della silhouette del volto e questa viene poi sovrapposta ai vari ritratti del personaggio che sono disponibili.

Questi lavori hanno portato alla positiva identificazione dei resti del poeta e musicista tedesco Shiller e del pittore del rinascimento italiano Raffaello.

1894 – Ricostruzioni tridimensionali

Il primo lavoro di ricostruzione tridimensionale scientificamente documentato è dovuto ancora a Welker che insieme all’anatomista His contribuì al riconoscimento dei resti di Johan Sebastian Bach.

His organizza Il lavoro in due fasi: L’anatomista produce un calco del cranio e su questo posiziona una serie di pioli aventi gli spessori desiderati, di seguito un artista modella il volto badando di rispettare questi spessori. Il busto che fu prodotto venne poi positivamente confrontato con i diversi ritratti di Bach.

1908 - La ricostruzione facciale di reperti archeologici

Con la comparsa dei primi reperti archeologici di uomini del neolitico e dell’eta della pietra, la ricostruzione facciale trova un altro possibile impiego, quello di rendere visivamente l’aspetto di un essere che non si era mai visto prima

Questi nuovi lavori vedono tra i primi protagonisti Kollman e Buckly, entrambi svizzeri, erano uno anatomista e l’altro scultore. Essi raffinano le tecniche di His e descrivono una precisa metodologia da seguire nelle ricostruzioni, che diviene presto molto conosciuta ed applicata.

Figura 1‑2: Posizionamento dei pioli su di un cranio

1910 – Critiche alla metodologia

Un reperto in particolare riceveva molti interessi, era il teschio di un Neanderthal scoperto presso La Chapelle-aux-Saints in Francia nel 1908. Questo teschio era molto ben conservato e venne preso come soggetto per diverse ricostruzioni eseguite da antropologi americani, russi, polacchi e di altri paesi. Le ricostruzioni eseguite dai diversi team però risultarono estremamente diverse l’una dall’altra e questo fece nascere i primi dubbi sulla effettiva affidabilità della metodologia.

Tra i detrattori della ricostruzione facciale spicca poi il professor Eggelin, anatomista dell’Universita di Jena, il quale preparò un famoso contro-test :

Eggelin consegnò a due diversi artisti due copie dello stesso teschio accompagnate da uguali indicazioni riguardo gli spessori, e fece eseguire le due ricostruzioni separatamente. il risultato fu che le due ricostruzioni non si assomigliavano tra loro e nemmeno assomigliavano al soggetto originale.

Questo episodio di fatto arrestò tutti le successive ricerche in questo ambito, almeno per quanto riguarda i lavori svolti in Europa

1924 - Il metodo Russo

Attorno al 1920 il paleontologo russo Mikhail Gerasimov (1907-1970), pur conoscendo quanto dichiarato da Eggelin, sviluppa una propria metodologia che piu tardi sarà conosciuta come “Il Metodo Russo”.

Il Metodo Russo poggia soprattutto sull’anatomia, le tabelle degli spessori diventano un elemento di secondaria importanza in favore di una attenta ricostruzione dell’intera muscolatura della testa e del collo.

Il lavoro di Gerasimov ha successo, nel corso della sua carriera sviluppa più di duecento modelli tra reperti archologici e personaggi famosi, inoltre affronta con successo anche i primi casi di ricostruzione nell’ambito della medicina legale.

Il laboratorio fondato da Gerasimov, oggi si chiama “Laboratory of Anthropological Reconstruction at the Insitute of Ethnography and Antropology of the Russian Academy in Moskow” ed ha ancora una parte importante in questo settore.

1946 – la scuola americana

Nonostante le controversie ancora presenti in europa, in America Krogman esegue altri esperimenti che lo convincono che la tecnica è in grado di produrre modelli somiglianti, e che in particolare questo metodo può essere utilmente applicato nell’ambito della medicina legale quale mezzo per identificare resti di un individuo.

Il documento che Krogman pubblica su “FBI Law Enforcement Bullettin” nel 1946 rappresenta il manifesto della “Scuola Americana” della ricostruzione facciale.

A differenza del metodo russo quello americano prevede ancora l’uso dei pioli, ma specifica che questi vanno congiunti tra loro mediante strisce di argilla .

Sia Krogman che Gerasimov sono d’accordo sul fatto che gli artisti impiegati nella “Contro-Prova di Heggelin” avevano posto poca attenzione alle indicazioni fornite dagli spessori e si erano lasciati trasportare troppo dai rispettivi talenti artistici. E infatti come si vede le innovazioni introdotte sia nella scuola Russa che in quella Americana tendono entrambe a limitare la libertà dell’esecutore.

Sono poi da menzionare Gatliff e Clyde, oggi stimati collaboratori dei circoli forensi americani, dove i loro lavori hanno portato ad identificazioni positive nel 72% dei casi.

1970 - Introduzione delle moderne tecnologie

Galina Lebedinskaya, della scuola di Gerasimov, ottiene oggi gli spessori da soggetti vivi utilizzando i raggi X.. Nel 1970 ha raccolto i dati relativi a 1700 individui di diverse razze.

Mediante le macchine T.A.C. e i dispositivi di prototipazione rapida è possibile ottenere una copia di un cranio senza la necessità di avere accesso al reperto originale. Questa possibilita’ permette ad esempio di eseguire la ricostruzione di antiche mummie senza il bisogno di svolgerne i bendaggi.

1973 - La scuola di Manchester

Dal 1973 John Prag e Richard Neave dell’ Università di Manchester hanno eseguite numerosi lavori di ricostruzione facciale: la metodologia da loro descritta ed impiegata è nota come Il protocollo di Manchester.

Tale metodologia conserva della scuola americana l’uso dei pioli degli spessori e dalla scuola russa la modellazione del volto attraverso la ricostruzione dei tessuti muscolari. Questa ultima scelta non è tanto dettata dal desiderio di aderenza all’ anatomia , quanto dal fatto che questo modo di procedere è sistematico e quindi impedisce all’esecutore di esercitare una eccessiva liberta’ artistica e di conseguenza produce risultati che sono ripetibili.

Grande enfasi viene posta sul fatto che a monte di ogni ricostruzione vengono eseguiti una serie di studi che coinvolgono specialisti di diverse discipline in modo da raccogliere quante più informazioni sia possibile riguardo al reperto, e come tutte queste informazioni, oltre a quelle degli spessori, vengano poi integrate nella produzione del risultato finale.

Figura 1‑3Ricostruzione della muscolatura

1992 – International Association for Craniofacial Identification

Dal 1989 si riunisce il Craniofacial International Group, divenuto poi I.A.C.I. che rappresenta un forum di scambio delle esperienze e conoscenze nei vari argomenti in cui la ricostruzione facciale è coinvolta.

1.2 Obbiettivi e ambiti di applicazione della F.R.

Da quanto esposto nel paragrafo precedente osserviamo che la ricostruzione facciale trova applicazione nei seguenti ambiti.

· Storico:
Validazione dell’attribuzione di resti umani a personaggi illustri del passato.

· Archeologico/antropologico:
Visualizzazione dell’aspetto di un individuo sconosciuto.

· Medicina legale
Identificazione della salma di un individuo deceduto in seguito ad un incidente o ad un delitto e non altrimenti riconoscibile.

· Chirurgia plastica
Simulazione del nuovo aspetto di un paziente in seguito ad un intervento chirurgico.

1.3 Osservazioni

Nonostante la disciplina della ricostruzione facciale possa vantare ormai più di un secolo di storia, osserviamo che la metodologia difinitiva non è ancora stata individuata e probabilmente non lo sarà mai. Come ci si poteva aspettare ognuna delle tecniche citate combina una parte di lavoro “scientifico” cioè basato su dati e conoscenze oggettivi, con una parte euristica o artistica volta a colmare la mancanza di un insieme di informazioni completo.

Nella parte scientifica ha un ruolo centrale l’uso delle tabelle degli spessori, nato dall’intuizione di Welker e mai completamente abbandonato. Un altro contributo è dato dalla ricostruzione della muscolatura, ma va notato che sebbene questa poggi sulle solide conoscenze dell’anatomia non può produrre risultati esatti, basti pensare che molti dei muscoli della faccia non lasciano nessuna impronta sulle ossa da cui si possa dedurre l’originale punto di ancoraggio.

Altre indicazioni con base scientifica possono venire dall’individuazione del ceppo razziale dell’individuo, dallo studio dello stato nutrizionale e dalla rilevazione delle eventuali patologie. La disponibilità di queste ultime informazioni però varia da soggetto a soggetto e quindi non possono essere utilizzate per descrivere un metodo di ricostruzione generalmente applicabile.

Come modo per valutare la bontà dei metodi oggi impiegati possiamo rifarci alle due domande poste nel 1984 dal professor Richard Helmer :

1) Partendo dallo stesso teschio , è possibile che i volti ricostruiti da due diversi esperti si assomiglino ?

2) Quanto può essere fedele la somiglianza del volto ricostruito con il soggetto originale ?

Restando a quanto dichiarato da Richard Neave, oggi si può certamente rispondere di si alla prima domanda, non è invece altrettanto facile rispondere alla seconda per il fatto che il concetto di somiglianza è inerentemente soggettivo. Comunque, sempre secondo Neave, disponendo di un teschio in buono stato di conservazione e di buone informazioni addizionali le somiglianze che si possono ottenere sono molto significative.

Riassumiamo i principali vantaggi e svantaggi della ricostruzione facciale manuale rispetto a quella assistita dal calcolatore:

Vantaggi:

· possibilita di lavorare partendo da teschi in cattivo stato di conservazione, cioè reperti frammentati,deformati o mancanti di alcune parti.

· facilità nell’Integrazione di informazioni addizionali.

· Livello di rifinitura delle ricostruzioni molto buono.

Svantaggi:

· Gli esperti del settore sono pochi, è difficile accedere ai servizi che questi possono fornire.

1.4 Ricostruzione facciale assistita dal calcolatore

Mentre la disciplina della F.R. ha ormai una storia abbastanza lunga, le applicazioni del calcolatore in questo ambito sono agli esordi. L'approccio che è stato proposto prevede diverse fasi, come illustrato nel seguente diagrammma.

Abbiamo due fasi preliminari.

Le analisi mediche e antropologiche sono volte a dedurre informazioni quali la stima dell'età del soggetto, il ceppo etnico, lo stato nutrizionale e la presenza di traumi o patologie che possano influire sull'aspetto del volto.

L'analisi radiologica (T.A.C.) produce una sequenza di immagini tomografiche, cioè sezioni assiali dalle quali e’ possibile ottenere con l’impiego del calcolatore il modello tridimensionale del cranio.

Nella ricostruzione dei tessuti molli si sfruttano il modello del cranio, le tabelle degli spessori dei tessuti e si tengono in considerazione le informazioni addizionali per produrre il modello tridimensionale del volto.

Nella fase di applicazione delle texture si sfruttano ancora le informazioni addizionali per completare il modello del volto con le caratteristiche delle superfici quali il colore della pelle e il tipo dei capelli.

Descriviamo brevemente la fase che riguarda i tessuti molli che riteniamo la piu’ interessante, per i particolari si rimanda al capitolo dedicato.

Va premesso che i tessuti molli del reperto sono in generale talmente degradati da dover essere completamente ricostruiti. La metodologia proposta in questa tesi prevede un approccio di tipo ibrido: da un lato e’ stata implementata una versione del cosiddetto “protocollo di Manchester” in modo da controllare lo spessore dei tessuti in corrispondenza di un insieme di punti caratteristici in accordo con le tabelle di Rhine e Moore indicate nell’appendice B.

Dall’altro lato l’uso di tecniche di “warping” permette di integrare il modello della mummia con i dati completi provenienti da un’altra serie di dati T.A.C. relativi ad un altro individuo ritenuto compatibile in base agli studi antropologici e assunto come “modello di riferimento”.

L’idea e’ quella di ottenere una perfetta corrispondenza tra i tessuti duri dei due soggetti in in modo che poi i tessuti molli del modello di riferimento possano rappresentare una buona approssimazione di quelli del reperto.

I vantaggi derivanti dall'introduzione dell'uso del calcolatore sono diversi, la diminuzione degli interventi manuali richiesti comporta una maggiore sistematicita’ e ripetibilita’ delle ricostruzioni, non si ha piu’ la necessita di ricorrere ai pochi specialisti del settore, quindi la ricostruzione facciale diventa disponibile ad un insieme piu’ vasto di studiosi. Il fatto di disporre del modello in forma elettronica ne facilita la trasmissione e la condivisione tra gli interessati ed eventualmente la divulgazione su internet. La visualizzazione tridimensionale interattiva del modello finito non richiede particolari risorse in termini di workstation.

1.5 Lavori correlati

L’analisi mediante T.A.C. di reperti archeologici e’ molto diffusa, ma la massima parte di questi lavori si limita alla sola ricostruzione dei tessuti duri. Tra le poche esperienze che riguardano la ricostruzione dei tessuti molli quella che piu’ si avvicina al nostro lavoro riguarda la mummia di “Hermione” esibito presso la mostra “Ancient Faces” al British Museum ed eseguito da parte della dott. Joyce Filer [JF].

Il volto di questa mummia e’ stato ricostruito combinando il modello tridimensionale del cranio con dati relativi alla faccia di una ragazza, quest’ultimo e’ stato posizionato ed adattato al cranio facendo combinare 54 punti caratteristici. Il ritratto di Hermione che accompagnava la mummia e’ stato poi proiettato sulla superficie cosi’ottenuta.

L'aspetto innovativo del nostro lavoro rispetto a quello descritto riguarda la modellazione dei tessuti molli: mentre per la mummia di Hermione si è manipolata la superficie rappresentativa del volto della ragazza, nel nostro caso si è preferito affrontare il problema dal punto di vista volumetrico ottenendo una ricostruzione comprensiva delle strutture interne.

1.6 Il caso di studio

Nel corso della tesi, quale mezzo per la verifica della funzionalita’ dei programmi e’ stato condotto un particolare caso di studio che ha come soggetto una mummia conservata al Museo Archeologico di Firenze di cui si dispone solamente della testa.

La mummia in ottimo stato di conservazione e' pervenuta al Museo grazie a una donazione privata nel 1893. Data l’esiguità d’informazioni si è proceduto a una serie di studi sul reperto quali:

· l’analisi della tecnica di imbalsamazione utilizzata;

· l’analisi antropologica: diagnosi di etnia, eta' presunta;

· l’analisi paleopatologica: stato di salute, dentatura, tipo di nutrizione, presenza di eventuali traumi;

· la datazione mediante C 14;

· l’analisi chimica del composto resinoso utilizzato per l'imbalsamazione;

· l’analisi TAC;

Figura 1‑4: La mummia usata nel caso di studio

L'analisi radiologica è stata eseguita presso l'ospedale di Careggi di Firenze usando apparecchiature Siemens Somatom Plus 4, i dati ottenuti sono poi stati trasmessi in forma elettronica al laboratorio di visualizzazione scientifica “VISIT” del CINECA.

La datazione mediante il metodo del carbonio C14 ne ha suggerito l'appartenenza al periodo compreso tra il 339 e il 201 a.c.

L'analisi antropologica ha individuato caratteristiche somatiche di tipo berberoide ed una eta’ presunta di circa 35 anni. L'ottima conservazione della testa denota una esecuzione delle procedure di imbalsamazione particolarmente attenta. Queste ultime due osservazioni potrebbero far supporre di trovarci dinanzi alla testa di un alto personaggio delle dinastie libiche. Tuttavia, considerata la forte componente multirazziale della popolazione egiziana in quasi tutte le epoche, l'osservazione non e' da considerarsi piu' che un'ipotesi interpretativa.

Altre informazioni circa l’aspetto generale del soggetto sono state dedotte su base storica consultando la statuaria e l’iconografia dell’epoca.