Arcrekonstrukció: a szépművészeti egyik múmiájának „életre keltése”

A kutatókat és a laikusokat egyaránt érdekli egy-egy régi koponya láttán: vajon milyen lehetett az egykor eleven emberi arc? Bármely jó megtartású koponya tudományos szempontú rekonstrukciója elkészíthető. A múlt század derekán német anatómusok főleg olyan hírességek arcát rekonstruálták, akikről hiteles ábrázolás is maradt fent; Wilhelm His bázeli orvostanár Johann Sebastian Bach arcát (1895), August Froriep tübingeni anatómus Friedrich Schillerét (1913), Hermann Welcker hallei professzor pedig Raffaello arcmását rekonstruálta (1884). Welcker a koponya és a halotti maszk körvonalainak egymásra vetítésével megalapozta a szuperimpozíciós technikát (1883), amelyet azóta is sikeresen alkalmaznak igazságügyi személyazonosítási eljárásokban. Ezzel a módszerrel sikerült azonosítania Immanuel Kant koponyáját is. Mind Welcker, mind His számos mérést végeztek a koponya lágy részein, továbbá keresték az összefüggést a csont struktúrája és a rajta elhelyezkedő izmok külső megjelenési formája között. A legrégebbi koponyát, egy rézkori emberét Schaffhausen rekonstruálta (1884), Eickstedt pedig egy neandervölgyi ember koponyája alapján készített rekonstrukciót (1925). Magyarországon Hillebrand Jenő, Árpás Károly (1978), Skultéty Gyula (1990) és tanítványa, Kustár Ágnes (1996), továbbá Angyal Miklós és Vollmuth Krisztián (2002) készítettek arcrekonstrukciókat.

Az arcrekonstrukció módszerének alapelve Kollmann és Büchly (1898), valamint Geraszimov (1955, 1968) munkásságára épül. Lényege: a mimikai izmok visszaépítése a koponyacsontok struktúrája alapján. Az izmok vastagságát a Röhrer, Ertl és Helmer által az antropológiai pontokon mért átlagos lágyrész-vastagságok adatai alapján összeállított táblázat (1984) segítségével állapítjuk meg, az izomtapadási felszínek fejlettségétől függően.

A rekonstrukciót a koponya részletes antropológiai vizsgálata előzi meg. Becsüljük az egyén nemét és elhalálozási életkorát. Morfológiai és metrikus vizsgálatokat végzünk, megfigyeljük a koponya egyéni jellegzetességeit, esetleges rendellenességeit, betegségeit. A koponya arányai az arcon is láthatók, és ezt nem változtatják meg a rajta elhelyezkedő izmok sem. Az agykoponyán a lágy részek eloszlása egyenletes, az arckoponyán azonban a rágóizmok és a mimikai izmok eloszlása már nem az, és nagy az egyéni változatosság is. Általános szabály, hogy minél érdesebb, fejlettebb a csont izomtapadási felszíne, annál vastagabbak a rajta eredő, illetve tapadó izmok.

Az általunk elvégzett arcrekonstrukció menetét egy Kr. e. 300-ban élt fiatal egyiptomi nő koponyáján mutatjuk be (az Ahmim lelőhelyről), akinek neve, Hortesznaht is fennmaradt az utókorra. A fiatal nő testét a kor szokásának megfelelően mumifikálták. Az arcrekonstrukciót Kustár Ágnes és Vollmuth Krisztián készítették, az elkészült gipszfejet Máger Ágnes „festette életre”.

Első lépésként nem invazív, úgynevezett rapid prototyping (RP) eljárással másolatot készítettünk a múmia koponyájáról, hogy azon végezhessük a szobrászati arcrekonstrukciót. Ahhoz azonban, hogy a múmia koponyájának másolatát a kezünkbe vehessük, több munkafázison kellett végighaladnunk.

A Múmiák testközelben kiállítás leánymúmiája arcvonásainak előkészítő fázisaként a múmiáról CT-felvétel készült; ennek koponya-részét használtuk. A CT orvosi képalkotásra használt, térbeli adatokat megjelenítő eszköz, s beállítástól függően különböző szeletvastagságban biztosítja a modell keresztmetszeti képét. A CT a hagyományos röntgenfelvétel technikáján alapszik, az azonban csak egy irányból világítja át a tárgyat. A CT-felvételkor a „röntgen” forog a vizsgált tárgy vagy személy körül, a hossztengely mentén. A művelet végén részletesen megkapjuk az adott modell szeletének teljes keresztmetszetét. A kapott kétdimenziós képeket egy szoftver segítségével „összefűzzük”, s így szegmentálva lehet a különböző denzitású állományokat, a csontokat, a bőr- és izomtömeget elkülönítve megjeleníteni. A változó anyagsűrűséghez változó intenzitás tartozik, így elkülönítve tudjuk vizsgálni például egy múmia csontozatát anélkül, hogy a többi rész képe is megjelenne a felvételen. A tárgy a teljes szkennelés után háromdimenziós adat megjelenítésére képes, vagyis a test minden irányból vizsgálható. A CT-felvétel háromdimenziós modellje tetszőlegesen használható, így nincs akadálya annak, hogy a múmia fejének CT-felvételéből csak a csontrészeket (ami tulajdonképpen maga a koponya) kiválasszuk, és azokból egy digitális modellt létrehozzunk.

A rapid prototyping, vagyis a gyors prototípusgyártás a háromdimenziós képalkotás kézzelfogható eredményének előállítását jelenti, vagyis azt, amikor a tervező- vagy modellezőprogramban megrajzolt testek valamilyen háromdimenziós modellező technikával elkészülnek. Koponyamodellünk esetében egy erre kifejlesztett szoftver segítségével dolgoztunk, mivel a múmiák esetében a bőrfelület több helyen is nagyon szorosan rátapad a csontra, sokszor a denzitási értékük is megegyezik. Ezek a fals adatok csak manuálisan távolíthatók el. Múmiáknál többször is tapasztaltuk már, hogy a száradás miatt a koponyaüregbe hullottak a fogak, amelyeket kiemelve szintén nagyon körültekintően kell elemezni. A megmaradt és megtalált fogak fontos részét képezik az arcrekonstrukciós eljárásnak, ezeket nyomtatás után vissza lehet helyezni a fogínybe, mintegy implantátumként.

A megfogható modell előállításához többféle eljárás létezik, az egyik ezek közül a 3DP, vagyis a 3 Dimensional Printing, a háromdimenziós nyomtatás. Ennek keretében a gép nagyon finom szemcseméretű porból – ez lehet műanyag, elasztomer, kerámia – építi fel a tárgyakat. A port a nyomtatófej ragasztóval rögzíti a tálcán, oly módon, mintha éppen a tárgy egy szeletkontúrját rajzolná ki. A ragasztó adja meg a modell kezdeti szilárdságát. A ragasztóanyagot a tintasugaras nyomtatásban használt nyomtatófejekhez nagyon hasonló fúvókák viszik fel a porréteg felszínére.

Így épül fel a 3D-s nyomtatás során rétegről rétegre a kézzel fogható testmodell, amelyet a nyomtatási folyamat végén ki kell ásni a porréteget tartó teknőből. A következő fázisban a kész modell egy speciális hőkezelési eljárás során megkeményedik, majd ezt a lépést a végleges szilárdság elérése érdekében műgyantakezelés követi.

A folyamat részletesen a következőképpen zajlik: első lépésben a gép szoftvere a létrehozni kívánt test 3D-modelljét a gép paramétereinek megfelelően „szeletekre vágja”. Ez a szeletvastagság az egyiptomi lány múmiájának koponyrekonstrukciója esetében 0,089 mm volt. Az így létrejött szeletek lesznek a nyomtatás alapjai. Miután ezt a „feldarabolást” elvégeztük, jöhet a nyomtatás. A 3D térbeli nyomtató két kamrával rendelkezik: az egyikben tárolja a port, a másikban pedig a modell felépítése történik. Ezeknek a kamráknak a mélysége változtatható, a művelet során a tároló felfelé, az építő lefelé mozog. A tárolóba a folyamat elején elegendő mennyiségű, a kívánt végeredménynek megfelelő anyagminőségű port kerül. Az építő tartály ilyenkor üres, az alja a legfelső pozícióban van rögzítve.

Egy szelet nyomtatásának első lépéseként a tároló tartály alja egy rétegnyit megemelkedik. Ezt követően egy forgó henger a tároló tartályból egy rétegnek megfelelő vastagságú port terít át az építő tartály aljára. Ezután a szoftver beolvassa az előzőleg elkészített szeletek közül az elsőt, majd ezt a kontúrt az elterített porra nyomtatja. Ez a művelet az eszköz és a technika tekintetében is nagyon hasonlít a hagyományos kétdimenziós, tintasugaras nyomtatáshoz. Miután az első szelet rákerült a porrétegre, az építő tartály alja egy rétegnyit leereszkedik. Ezzel véget is ért a szelet elkészítése. A nyomtatás akkor fejeződik be, ha az összes szelet elkészül. Ez akár tíz óráig is eltarthat, mivel nem ritka az ezres szeletszám feletti nyomtatás sem. A nyomtatás befejezése után a kinyomtatott modellt ki kell emelni az építő tartályból. Eközben a por azon része, amelyre nem került ragasztó, könnyen eltávolítható (például porszívóval), és ez később újra felhasználható. A végeredmény a letisztított modell. Ennek szilárdsága már elég jó, de a tartósság érdekében további kezeléseket igényel.

A modellt ezek után hőkezelésnek vetik alá. Ennek időtartama az alapanyagtól függ, kettő-nyolc órát vesz igénybe. A hőkezelés 40 és 110 Celsius-fok között történik. A hevítés során a ragasztó eléri a végleges szilárdságát, és térhálósodik, valamint a porban lévő esetleges nedvesség távozik.

A hőkezelés után a befejező lépés a beitatás. A hőkezelt modelleket legtöbbször műgyantával itatják át. A test porózus, így a folyékony műgyanta átjárja a modell teljes vastagságát. A gyanta megköt, és a tárgy felveszi végleges mechanikai tulajdonságait. Ezekkel a technológiai lépésekkel készült el a Múmiák testközelben című kiállítás fiatal női múmiájának koponyamásolata is, amelyre aztán az arcrekonstrukció készült.

Miután a koponya másolata elkészült, a lágy részek vastagságának megfelelő méretű töviseket rögzítettünk az antropológiai mérőpontoknak megfelelő helyeken a műanyag koponyán. Ezek a mintázási folyamat során mindvégig tapinthatók maradtak. Azokat a pontokat, amelyek a szemzugokat, szájszögletet, a száj záródási vonalát és a száj kialakítása szempontjából lényeges izmok eredési helyét adják meg, hosszú tűkkel jelöltük. Az izmokat plasztilinből rekonstruáltuk, a szemeket megfelelő méretű üvegszemekkel pótoltuk, az orr porcos vázát pedig viaszból készítettük el.

A fejtartást a koponya vízszintes helyzetbe állításával adtuk meg. A nyakizmok fejlettségét és irányát a nyakszirti csontreliefjei határozzák meg. Az izmok közül elsőként a nyakizmokat, majd a rágóizmokat mintáztuk meg. Ezt követte a mimikai izmok rekonstrukciója. Ezek pontos megmintázása azért lényeges, mert irányuk, méretük és lefutásuk határozza meg a száj, valamint az áll formáját. Az izmok felépítését a rekonstrukció szobrászi fázisa követte, amelynek során az arc formáit megmintázva a lágy részeket bőrrel vontuk be.

Az orr rekonstrukciója összetett. Az orrcsúcsot geometriai háromszög módszerrel szerkesztettük meg, helyzetét az orrcsontokra fektetett érintő és az alsó orrtövis meghosszabbításának metszéspontja adta. Az orr szélességét az orrüreg alapján, az orrszárnyak magasságát az alsó orrkagylók helyzete szerint határoztuk meg. Az orrhát alakját az orrcsontok folytatásaként alakítottuk ki.

A szemgolyók mérete a szemüregek nagyságától és mélységétől függ. A belső szemzugot kissé a könnygödör közepe fölött, a külső szemzugot a szemhéjfüggesztő szalag tapadási pontjánál jelöltük meg a szemüreg peremén.

A száj formáját és teltségét több tényező együttes hatása alakítja ki. Meghatározói a fogmederi nyúlványok előreállása, a szájhoz vezető izmok iránya és tömege, a fogsorív formája és a fogak mérete. A száj záródási síkja a felső metszőfogak koronája harmadánál húzódik. A szájzugok az első kisőrlő fogak hátsó felszínével egy vonalban helyezkednek el. A szájformát a „harapási forma” is befolyásolja. A leggyakoribb „mély harapás” esetén a felső ajak előreállóbb, mint az alsó. Hortesznaht esetében a felső fogsor jóval előreállóbb volt az alsónál, így záródáskor teljesen elfedte az alsó fogsort. A nagyméretű metszőfogak zárt ajkak mellett is láthatók voltak.

A fülcimpák helyzete a külső hallójárat csontos nyílásának helyétől függ. A fül szélességi és hosszúsági méretei általában összefüggnek az orr hasonló méreteivel. Ha a külső hallónyílás csontos tölcsére körül erős csontreliefek látszanak, az azt jelenti, hogy a fülcimpa vaskos lehetett. A fül egyéni alakjának, formai karakterjegyeinek nyoma sajnos nem olvasható le a koponyáról, a fül formája és mérete azonban többnyire harmonizál a fej és az arc formáival és méreteivel.

A mimikai ráncok megjelenése és kifejezettsége a nemtől, az életkortól és a tápláltság mértékétől egyaránt függ. A tápláltsági állapotra egyelőre nem tudunk következtetni a koponyacsontokból, ezért a rekonstrukció elkészítése során közepes tápláltsági fokot feltételeztünk. A haj és szemöldök rekonstrukcióját a nem és az életkor függvényében a történelmi kor és etnikum divatjának megfelelően akár több variációban is elkészíthettük volna, mivel azonban Hortesznaht esetében nem találtunk az egyéni hajviselet jellegére utaló biztos kiindulópontot, a tudományos hitelesség érdekében nem készítettük el a haj rekonstrukcióját.

Az elkészült plasztilinmodellről végül szilikon-mintavétel után egy gipszöntvény készült, amelyet utolsó lépésként a bőrszín megfestésével Máger Ágnes festőművész tett életszerűvé.