Un vistazo al interior de los objetos de arte: un nuevo algoritmo hace que la tomografía computarizada sea más accesible

Un escáner de rayos X, unas pequeñas bolas de metal y un algoritmo de reciente desarrollo. Eso es todo lo que se necesita para crear un modelo 3D que permita ver el interior de las obras de arte sin desmontarlas. Gracias a la investigación de Francien Bossema (Centrum Wiskunde & Informatica y Leiden Institute of Advanced Computer Science), los museos pueden ahora utilizar los equipos de rayos X existentes como escáneres de tomografía computarizada, sin tener que comprar un dispositivo tan costoso y complicado.

¿Qué hay en el interior de una obra de arte? Para responder a esta pregunta, los expertos en arte pueden utilizar un aparato de rayos X. Algunos museos disponen de uno para inspeccionar sus objetos. Utilizan el aparato para ver si un objeto tiene carcoma, por ejemplo, y en qué medida. Pero este tipo de rayos X tienen inconvenientes.

Se ve todo superpuesto sin profundidad, por lo que nunca se puede hacer una sección transversal del objeto. Un escáner CT puede hacer eso, pero no muchos museos pueden permitirse uno. Bossema y su supervisor Joost Batenburg se preguntaron: ¿podemos hacer un mejor uso de lo que ya tenemos?

La máquina de rayos X se convierte en un aspirante a escáner CT

Un escáner CT es en realidad un escáner de rayos X que captura el objeto desde todos los ángulos. Por lo tanto, se toman cientos o miles de radiografías seguidas. Luego, se utiliza un algoritmo de reconstrucción para usar esas fotografías y crear un modelo 3D del objeto, que se puede cortar digitalmente en diferentes direcciones.

Con un escáner de TC profesional, como en un hospital, el conocimiento de la posición exacta de todas las partes está automatizado. Bossema ha desarrollado un algoritmo para recopilar ese conocimiento después de que se haya realizado el escaneo. De esta manera, un simple escáner de rayos X se convierte en un aspirante a escáner de TC.

Bolas de metal como marcadores de posición

Hemos oído hablar del escáner de rayos X y del algoritmo, pero ¿qué pasa con esas pequeñas bolas de metal? Bossema dijo: «Para hacer una tomografía computarizada, es necesario poder mover la máquina de rayos X alrededor del objeto. Para ello, hay que saber exactamente dónde estaba todo durante el escaneo. ¿Dónde está la fuente en relación con la plataforma giratoria? ¿Cuántos grados giramos entre dos rayos X? ¿Dónde está ubicado el detector? Todos estos lugares se deben conocer con mucha precisión. Por eso colocamos pequeñas bolas de metal junto al objeto».

Estas bolas tienen una densidad muy alta y se convierten en puntos negros gruesos en la foto de rayos X. «Buscamos puntos negros en esos rayos X, que se mueven naturalmente cuando giras el objeto. Con estos puntos de referencia, puedes calcular cuánto ha girado el objeto. Si sabes eso para todas las fotos, puedes construir una imagen 3D del objeto», agregó.

Construyendo puentes entre el mundo beta y el mundo del arte

Bossema probó el algoritmo en cuatro lugares diferentes, incluidos tres museos. En el Rijksmuseum de Ámsterdam y el Museo Británico de Londres, realizó las mediciones ella misma. En el Museo J. Paul Getty de Los Ángeles, dio instrucciones solo por correo electrónico y Zoom. Con esto, Bossema concluye que el método podría ser de aplicación general.

«Si conoces el lenguaje de programación Python, puedes usar básicamente mi software, pero para los expertos en arte, puede que sea demasiado», afirmó. Una interfaz de usuario más accesible podría ayudar, pero eso está más allá de la investigación de Bossema. Ella espera que alguien tenga el tiempo y el espacio para llevar el proyecto más allá.

A Bossema le atrae mucho la idea de tender puentes entre la ciencia y la investigación artística. «Mis investigaciones también tienen una aplicación práctica. No solo he escrito mis propios artículos sobre el algoritmo y la técnica que hay detrás, sino que también he colaborado con otros colegas en la redacción de artículos, ya que he colaborado con mi técnica en proyectos de otros investigadores del museo. Me gusta mucho que mis investigaciones, a su vez, faciliten el trabajo de mis colegas», explica.

Por ahora, Bossema no está lista para abandonar el mundo de los museos. Este verano, pasará diez semanas trabajando con tomografías computarizadas en el Getty de Los Ángeles y también es becaria postdoctoral en el Rijksmuseum de Ámsterdam.

Además de matemáticas, Bossema estudió comunicación científica, lo que le ayudó mucho durante su investigación de doctorado, afirma. «Este proyecto implica mucha comunicación porque trabajo con personas del museo que tienen una formación muy diferente a la mía. A menudo no saben qué es un algoritmo o qué puede hacer un escáner CT por su trabajo. Me parece muy divertido e importante entender lo que necesitan. No todo el mundo en matemáticas encuentra interesante este aspecto de la comunicación. Así que eso me hace única como investigadora».