Indagini forensi sulla fauna acquatica a Hong Kong e nella Cina Continentale con Artec Ray & Leo

Quando si parla di medicina legale e autopsie, la maggior parte di noi potrebbe immaginare corpi umani, ospedali, obitori e laboratori. Ma nel mondo scientifico questi termini si estendono a altri campi e riguardano anche altri mammiferi, compresi quelli che abitano il mare e sono molto più grandi di noi. E per una squadra di ricercatori a Hong Kong, la tecnologia 3D e le indagini forensi sugli animali acquatici sono venute a incontrarsi: ora eseguono la scansione 3D delle lesioni degli animali e delle navi che le hanno causate.

Un delfino morto scansionato con Artec Leo

"I nostri principali soggetti di ricerca sono gli animali acquatici rinvenuti a Hong Kong e nelle acque adiacenti, animali che vivono negli habitat delle acque costiere lungo il Mar Cinese Meridionale", ha affermato il Prof. Brian Kot, Assistant Professor e Veterinary Imaging Researcher presso l'Aquatic Animal Virtopsy Lab, City University di Hong Kong.

Lo scopo di questa ricerca è molto ambizioso: fornire prove scientifiche e precise degli impatti naturali e antropogenici sugli animali acquatici attraverso un approccio di indagine postmortem guidato dalla virtopsia, la documentazione 3D di carcasse arenate e oggetti che si sospetta abbiano inflitto una lesione, e esame TC/RM/ecografia postmortem delle carcasse. Ciò produce copie elettroniche complete per l'indagine sulla morte, l'analisi delle corrispondenze e la ricostruzione virtuale della scena dell'incidente. In breve, documentare gli animali acquatici feriti o deceduti, indagare su come e perché è successo e considerare come prevenire tali incidenti in futuro.

Un delfino scansionato con Artec Space Spider

"Venire a contatto con le navi è una delle principali minacce antropogeniche per i cetacei del posto", ha spiegato il prof. Kot. "Nel 2018, in 19 dei 38 cetacei che abbiamo incontrato sono state osservate prove di traumi acuti o da corpo contundente indicativi di interazione con imbarcazioni". Nonostante il minor traffico marittimo a seguito della pandemia di COVID-19 nel 2020 abbia ridotto tali interazioni, ci sono altre minacce. Nel 2023, sono stati rilevati segni di impigliamento in attrezzi da pesca o intrappolamento subacqueo peracuto in 15 dei 25 cetacei esaminati.

Il guscio e il corpo di una tartaruga marina scansionati

"Il nostro obiettivo è far avanzare le nostre indagini sulla conservazione marina, e anche sulla conservazione dei delfini o delle tartarughe marine per facilitare la discussione scientifica e le decisioni politiche. Questo consente l'uso degli animali acquatici come sentinelle della salute dell'ecosistema, lavorando per un ideale di  'One Ocean-One Health'", ha riassunto Henry Tsui, Senior Research Assistant e Manager presso l'Aquatic Animal Virtopsy Lab, City University di Hong Kong. "E nel caso in cui ci sia un caso giudiziario, questi risultati potrebbero fungere da prova molto più accurata e affidabile delle immagini fotografiche 2D".

Costruire una flotta

Sebbene il team utilizzasse all'inizio metodi convenzionali come la fotografia e la fotogrammetria per catturare le condizioni esterne degli animali, queste opzioni non erano sufficienti.

"La fotografia è influenzata da molteplici parametri, tra cui l'illuminazione dell'ambiente, la distanza e molte altre cose", ha affermato il prof. Kot. "Quindi avevamo bisogno di modelli 3D per visualizzare le condizioni della pelle, ferite e lesioni e forse anche gli strumenti per infliggere".

Dopo aver provato varie alternative di scansione 3D, il team alla fine ha trovato una soluzione in Artec 3D.

Una tartaruga marina come è stata trovata, ora catturata in 3D ad alta risoluzione

"Abbiamo scelto Artec 3D innanzitutto perché il colore, che è estremamente importante per noi. Quando indaghiamo su ferite e lesioni, la texture ci fornisce molte informazioni: se le ferite sono nuove, se sono in via di guarigione, se ci sono altre informazioni e così via."

Iniziando con Artec Eva, una soluzione versatile per catturare oggetti di medie dimensioni, e Space Spider, uno dei preferiti del settore per catturare dettagli fini con altissima accuratezza, il team ha presto deciso di espandere il proprio set di strumenti. "Abbiamo utilizzato Eva per la scansione dell'intero corpo dell'animale e Space Spider per le regioni focali di interesse come la testa, la pinna dorsale, la fessura genitale e qualsiasi ferita o lesione cutanea. Di solito ci vogliono circa 20-30 minuti per l'acquisizione dei dati", ha detto il prof. Kot. "Utilizziamo anche Artec Leo e ci vogliono solo circa 5-10 minuti per scansionare un delfino o una focena."

Avvicinarsi alla balena utilizzando la tecnologia wireless Artec Leo

Oltre a delfini e focene, il team scansiona anche tartarughe marine. Wireless, basato sull'intelligenza artificiale e incredibilmente facile da usare, Artec Leo è stato progettato per casi come questo: muoversi intorno a una superficie ampia e catturarla rapidamente senza fili o cavi.

Documentazione essenziale

Poiché l'obiettivo è scansionare e ispezionare non solo l'esterno dell'animale, ma anche l'interno, la scansione deve essere eseguita con attenzione e in modo molto particolare.

"Il nostro obiettivo principale è combinare insieme dati esterni e interni per avere un modello 3D olistico di tutto il corpo, giusto?" ha spiegato il prof. Kot. "Quindi, mettiamo gli animali sopra il tavolo di scansione TAC e li scansioniamo in modo sistematico: di lato, dall'alto e dal basso".

Per un set di dati completo, gli animali vengono scansionati con la TAC e in 3D

Dopo una scansione approfondita dell'esterno della carcassa, l'animale viene quindi aperto per la scansione interna. A causa della posizione soggetta a spostamenti dell'animale, viene utilizzata una combinazione di scansioni 3D esterne e dati TAC volumetrici interni per creare modelli completi ed eseguire analisi utilizzando software di rendering avanzati come Blender.

La documentazione esaustiva di tutto il corpo si è dimostrata molto utile per il team, fornendo prove permanentemente disponibili e accuratamente dettagliate. "Quando apriamo il corpo non possiamo più ricucirlo, logicamente, e quindi dopo la necroscopia, dopo la dissezione, non c'è modo di tornare indietro", ha detto il prof. Kot. "Quindi, avere dati e modelli 3D ci consente di compiere più cicli di indagine, non solo a livello locale ma anche a livello internazionale, in quanto potrebbe essere condiviso tra diversi gruppi di esperti in tutto il mondo per ulteriori indagini".

Artec Ray viene utilizzato per catturare barche, navi e superfici che potrebbero aver portato alla lesione o alla morte dell'animale

Come scansionare una balena in 10 minuti

Quando si tratta di oggetti grandi come balene e barche, è il momento di Artec Ray. "Quando abbiamo a che fare con grandi balene, ne viene fuori un set di dati enorme, quindi usiamo Ray per scansionarle", ha affermato il dott. Tabris Chung, ricercatore e coordinatore scientifico presso l'Aquatic Animal Virtopsy Lab, City University di Hong Kong. Con la fotogrammetria, il team può quindi mappare il colore nel modello 3D e ottenere una scansione altamente dettagliata e accurata, anche quando si lavora con il mammifero più grande del mondo.

I dati possono essere utilizzati anche in collaborazione con altre indagini e progetti su cui il team sta lavorando. Ad esempio, affrontare la collisione delle navi come una minaccia per i delfini che risiedono in queste acque.

Tragicamente, queste creature marine sono spesso già morte quando vengono trovate. Qui, un'intera balena viene catturata con Artec Leo

"Siamo in grado di scoprire dove si trovano i luoghi più comuni per questi incidenti e anche quali tipi di navi li causano di solito", ha detto il dott. Chung. "Poi andiamo al porto, andiamo al cantiere navale e guardiamo tutti questi tipi di imbarcazioni. Con Artec Ray, ne scansioniamo lo scafo".

Una volta ottenuti con successo tutti i dati 3D ad alta risoluzione, vengono eseguite analisi e ricostruzione della scena.

Anche le parti di barche e navi vengono raccolte come prova

"Ancora più importante, in questo modo siamo in grado di aiutare le persone a capire come le navi marine si scontrano con questi delfini, ma allo stesso tempo consente alle persone di capire come si potrebbe prevenire l'infortunio", ha detto il dott. Chung. "Questi è molto importante, ed è il motivo per cui utilizziamo i nostri scanner Artec 3D su quasi tutto ciò che riceviamo".

Condividere i propri strumenti

Mentre il team continua a lavorare duramente per raccogliere, presentare e analizzare questi animali acquatici, pensa anche al futuro. Finora, ospitano annualmente un segmento dedicato alla scansione 3D in un seminario sulle indagini post-mortem, al fine di fornire ai partecipanti locali, regionali e globali lezioni su come la scansione 3D e le scansioni TAC vengono utilizzate per le indagini post-mortem.

Ma come per tutte le cose, è importante concentrarsi non solo sulla causa della morte, ma sull'ambiente e sul benessere generale di queste magnifiche creature marine.

Workshop per dimostrare l'uso e la potenza della scansione 3D

"È molto importante considerare le preoccupazioni per la salute degli animali in modo olistico piuttosto che solo la causa della morte", ha affermato il prof. Kot. "Le malattie infettive sono comuni nei cetacei, che potrebbero compromettere la mobilità a causa di polmonite parassitaria o malattie muscoloscheletriche. I deficit visivi o uditivi possono anche comportare una ridotta capacità di potersi nutrire e una risposta più scarsa all'ambiente circostante e un maggiore rischio di interazione con le imbarcazioni".

"Con l'obiettivo di stabilire precise misure di conservazione per la nostra fauna acquatica in via di estinzione, non possiamo semplicemente incolpare le barche", ha consigliato il Prof. Kot, "ma piuttosto dovremmo fare più sforzi per comprendere la salute biologica di questi animali e cercare di mitigare i rischi legati agli impatti naturali e antropogenici".