Computertomografie (CT) voor wetenschappelijk onderzoek en het digitaal bewaren van waarden De onderzoekers van de Eötvös Loránd Universiteit en het Hongaars Natuurhistorisch Museum werken samen met ZEISS Hungary om de waarden van het verleden en het heden te behouden met behulp van digitale technologieën.

Berkenmuizen in het CT-systeem

De heer Csaba Kiss, een promovendus van de Eötvös Loránd Universiteit, en Dr. Tamás Cserkész, een onderzoeker van het Hongaars Natuurhistorisch Museum en de projectbegeleider, zeiden: "De berkenmuizen die we bestuderen zijn kleine, muisachtige knaagdieren. Hun vroegste voorouders leefden waarschijnlijk zo'n 17 miljoen jaar geleden in het Himalaya plateau, daarna verspreidden ze zich naar de steppen van Noord-Amerika en Eurazië. Gedurende de lange miljoenen jaren is hun morfologie, net als de vorm van hun schedel, echter onveranderd gebleven, wat betekent dat we ze als een levend fossiel kunnen beschouwen". Hun vorm lijkt niet te zijn veranderd. De onderzoekers vonden echter wel aanzienlijke verschillen in hun genetisch materiaal, dat wil zeggen in de DNA-sequentie. De gereconstrueerde schedel, gecreëerd met de CT ZEISS METROTOM, is van grote hulp bij het begrijpen van deze schijnbare morfologische gefixeerdheid. De onderzoekers kregen aanzienlijke technische ondersteuning, niet alleen van hun eigen instituut, het Hongaars Natuurhistorisch Museum, maar ook van het Nationaal Natuurhistorisch Museum van de Nationale Academie van Wetenschappen van Oekraïne en het Smithsonian Institute of Washington, dat hun collecties ter beschikking stelde.

Bovendien stuurden ze de zorgvuldig verpakte monsters naar de onderzoekers in Boedapest. De collectie in Washington heeft echte zeldzaamheden, d.w.z. soorten waarvan geen enkel ander museum exemplaren heeft. Dat is de Kashmir Burch Mouse, die 100 jaar geleden werd beschreven (en waarvan ook enkele exemplaren werden verzameld). Maar niemand heeft ze sindsdien nog ontmoet.

 

Succesverhaal
Contact

ZEISS heeft zich altijd sterk gemaakt voor nieuwe oplossingen en de fabrikant was dan ook blij om deel te nemen aan een ongewoon onderzoeksproject". 

Maar waarom zijn deze kleine berkenmuizen belangrijk voor de Hongaarse onderzoekers?
Er bestaat een berkenmuizensoort in Hongarije, de Hongaarse berkenmuis (Sicista trizona), die een van de belangrijkste en kostbaarste juweeltjes is van de Hongaarse fauna en natuurbeschermingsactiviteiten. De Hongaarse onderzoekers bestudeerden deze soort eerst, daarna verzamelden ze vergelijkingsmateriaal uit de Oekraïne, Rusland en Kazachstan voor studies over de relevante taxonomie en evolutiebiologie; uiteindelijk bereikten ze het verste punt van het continent, Vladivostok, en nog verder, het eiland Sachalin.


Naast het verduidelijken van de situatie op het gebied van taxonomie en evolutiebiologie, kunnen de gegevens die met de computertomografie worden gegenereerd ook voor andere doeleinden worden gebruikt, aangezien de CT zeer nauwkeurige beelden kan genereren, niet alleen van de externe oppervlakken van de schedels, maar ook van hun binnenkant. "De vorm en de vorm van de hersenschedel stelt ons in staat om de ontwikkelingsgraad van elk hersengebied te bepalen, de totale hersenomvang en het hersenvolume, die in het geval van de mens in 3,5 miljoen jaar verdrievoudigd zijn. Aan het buitenoppervlak onthullen de inplantingen van de spieren en hun grootte ons informatie over de verschillende diëten van de muizen. De tanden zijn echter even informatief. De CT-beelden bieden daarom een bijna onuitputtelijke bron van gegevens, en we zijn er zeker van dat de studie van de berkenmuizen slechts de eerste stap was, en met de ZEISS METROTOM zullen we in de toekomst ook andere diergroepen analyseren".

Na het overleg tussen de onderzoekers en de ZEISS-professionals in de herfst van vorig jaar, werden de metingen gestart onder leiding van de heer Levente Huszár, een senior applicatie-ingenieur, in januari 2019. In het kader van de metingen genereerden de onderzoekers zeer nauwkeurige schedelreconstructiebeelden van de monsters door ze met het ZEISS METROTOM CT-systeem op röntgenfoto's te scannen. De procedure was bedoeld om het biologische monster te digitaliseren met een CT en er een uiterst nauwkeurig 3D virtueel model van te genereren. De meetbereiken en beeldvormingsmethodes van de CT zijn, wat betreft snelheid en nauwkeurigheid, verder dan alle vergelijkingen met conventionele meettechnieken. "Gezien het feit dat onze monsters zeer klein en ongelooflijk kwetsbaar zijn, hebben deze CT-analyses ons de mogelijkheid geboden om zelfs de kleinste delen van de schedels op een nauwkeurige en veilige manier te bestuderen. Bovendien konden we ook de interne, verborgen structuur van de monsters onderzoeken op een niet-destructieve en niet-schadelijke manier.


Vooruitzichten: Digitale stalen en museumcollecties
De meeste collecties van de natuurhistorische musea over de hele wereld zijn alleen beschikbaar voor onderzoekers. De zeldzame exemplaren die zij houden kunnen vaak alleen persoonlijk en met een vergunning worden bestudeerd of in speciale gevallen worden geleend. Maar wat moet er gedaan worden als het bestuderen ter plaatse niet mogelijk is of als het monster niet per post kan worden opgestuurd? Digitaal lenen, dat vandaag de dag in sommige instituten beschikbaar is, is een goede oplossing voor dergelijke problemen. De deelnemende musea zullen in de toekomst gebruik kunnen maken van de gegevens van de nu voorbereide digitale stalen. De Hongaarse "digitale databank" is echter nog steeds een experimenteel concept onder professionals. Als het werkelijkheid wordt, zou Hongarije zich ook bij dit internationale initiatief kunnen aansluiten. Originele, kostbare monsters zouden niet blootgesteld hoeven te worden aan de risico's van transport, en de mogelijke schade als gevolg van verhuizing zou ook vermeden worden. Digitale gegevens zouden niet alleen het werk van onderzoekers vereenvoudigen, maar zouden ook kunnen worden gebruikt in het onderwijs en de volkswetenschappen. Bovendien stellen de huidige technologieën ons in staat om deze monsters met een 3D-laserprinter na te maken, in een meervoudige vergroting van het oorspronkelijke formaat. De nieuwste technologische verworvenheden spelen dus een rol in de musea die de waarden van het verleden en het heden bewaren en tentoonstellen.

We zijn er zeker van dat het bestuderen van berkenmuizen slechts de eerste stap was, en met de ZEISS METROTOM zullen we in de toekomst ook andere diergroepen analyseren".

Gravera en zijn team meten de belangrijkste componenten van de versnellingsbak tijdens de productie: op het einde van dit proces wordt 100% van de versnellingsbak op de testbank gemeten. Ook de leverancierscomponenten worden eerst in de meetkamer aan een acceptatiecontrole onderworpen. Want als de 48 ronde tanden door de tanddrager glijden, is de hoogste precisie, in het bereik van een duizendste millimeter, vereist. En niet alleen daar: om ervoor te zorgen dat alles perfect vergrendelt, moeten alle onderdelen van de versnellingsbak met hoge precisie worden vervaardigd. Om aan deze precisie-eisen te voldoen, gebruikt Gravera's team ZEISS PRISMO ultra en een SURFCOM NEX voor metingen. Het coördinatenmeetapparaat heeft een lengtemeetfout van slechts 0,5 + L/500 micrometer. Om zulke precieze meetwaarden te kunnen leveren stelt het meetapparaat echter hoge eisen aan de omgevingsomstandigheden. Schommelende temperaturen zorgen ervoor dat materialen uitzetten of inkrimpen. Hoe nauwkeuriger een meetinstrument is, hoe meer rekening moet worden gehouden met temperatuurschommelingen. De meetreferentietemperatuur voor een ZEISS PRISMO ultra moet binnen een bereik van 20 - 22 °C worden gehouden, terwijl fouten per uur of per meter slechts binnen het bereik van 0,5 K zijn toegestaan.

Gravera wist dus van meet af aan dat de nieuwe meetkamer uitgerust zou moeten worden met een temperatuurbewakingssysteem. Met TEMPAR van ZEISS heeft Gravera een systeem gevonden dat veel meer kan dan alleen het meten van de temperatuur. "Het was heel belangrijk voor mij om een systeem te hebben dat de temperatuur 24 uur per dag, 7 dagen per week meet, bewaakt en vooral op een traceerbare manier registreert." Negen sensoren zijn gelijkmatig verdeeld over de coördinatenmeetmachine en registreren zelfs de kleinste temperatuurschommelingen. Gravera kan altijd alle waarden op één console visualiseren, inclusief de meetkamerklasse volgens de Duitse norm VDI/VDE 2627. "Ons doel is om ervoor te zorgen dat de meetkamer altijd voldoet aan de eisen voor kwaliteitsklasse 2", legt Gravera uit. "Al op mijn eerste studiebijeenkomst over metrologie vertelde de docent ons dat de temperatuur de grootste invloed heeft op het meetresultaat. Daarom is het voor mij op persoonlijk niveau erg belangrijk dat we deze parameter absoluut onder de knie hebben."

4 sep. 2018