Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 8
1.1 Актуальность и перспективы научных исследований по проблеме определения давности наступления смерти в позднем посмертном периоде 8
1.2. Применение биофизических методов исследования 11
1.3. Использование стекловидного тела глаза в качестве объекта судебно-медицинского исследования 15
Глава 2. Материал и методы исследования 22
2.1. Характеристика исследованного материала 22
2.2. Этапы и методы исследования 26
2:3. Теоретические основы исследования электропроводности биологических сред 27
2.4. Характеристика методики специального исследования и используемых аппаратных средств 35
2.4. Методы обработки результатов исследования материала 40
Глава 3. Импеданс стекловидного тела при давности смерти менее 24 часов 45
3.1. Установление наличия ошибок определения импеданса стекловидного тела и проверка нормальности его распределения 45
3.2. Половозрастные характеристики электропроводности стекловидного тела 49
3.3. Влияние этанолэмии на электропроводящие свойства стекловидного тела 55
3.4. Влияние танатогенетических особенностей на величину импеданса стекловидного тела. 58
Глава 4. Поляризационные свойства стекловидного тела 63
4.1. Поляризационный эффект при исследовании электропроводности биологических сред: 63
4.2. Исследование половозрастных особенностей ; поляризационных характеристик стекловидного тела... 64
4.3. Влияние этанолэмии на коэффициент дисперсии электропроводности стекловидного тела 69
4;4. Влияние танатогенетических особенностей на коэффициент дисперсии электропроводности стекловидного тела: 72
Глава 5. Установление давности смерти по величине электрического сопротивления стекловидного тела 77
5.1 Динамика коэффициента дисперсии электропроводности стекловидного тела с течением времени. 77
5:2. Погрешность определения давности смерти по коэффициенту дисперсии электропроводности стекловидного тела 87
5.3. Проверка методики.определения ДНС по величине электрического сопротивления стекловидного тела («слепой эксперимент») 94
Заключение 99
Выводы 107
Практические рекомендации... 108
Список литературы..
- Применение биофизических методов исследования
- Теоретические основы исследования электропроводности биологических сред
- Половозрастные характеристики электропроводности стекловидного тела
- Влияние этанолэмии на коэффициент дисперсии электропроводности стекловидного тела
Введение к работе
Диагностика давности смерти — едва ли не самая обсуждаемая* судебными медиками проблема, не только в нашей стране, но и за рубежом, что объясняет: большое количество статей и монографий, посвященных ее решению (Пермяков А.В1, Витер В.ИІ, 2000).
В рамках раннего посмертного периода; наиболее хорошо изученного (Кильдюшов Е.М., 2002, Новиков П.И. и соавт., 2004), существующие математические подходы позволяют устанавливать время смерти с приемлемой точностью в абсолютном большинстве случаев1 (Вавилов АЛЮ? и соавт., 2004; Швед Е.Ф., 2006).
Значительно более сложным представляется решение данного вопроса1 при экспертизе загнивающего трупа; либо,' находящегося в состоянии выраженных! гнилостных измененийі Как правило, в подобных ситуациях решение вопроса'о.сроках наступления5 смерти принимается судебно-медицинским і экспертом достаточно субъективно - на'; основании комплекса макроскопических признаков; оцениваемых визуально.
Как показывает практика судебной/ медицины^ на сегодняшний день сравнительно мало разработано инструментальных, биофизических методов диагностики; применимых на: поздних сроках посмертного периода (Коршунов Н:В., 2007).
Вышеизложенное определило содержаниещредставленной.работы и позволило1 сформулировать цель и задачи исследования:
Цель исследования
Целью исследования явилось повышение качества, диагностики давности смерти; в поздние сроки посмертного периода на основании; динамики изменения способности стекловидного тела к его поляризации переменным электрическим током.
— 5 —
Задачи исследования
Достижение намеченной цели осуществлялось путем реализации следующих задач:
1. Разработать методику импедансометрического исследования
стекловидного тела, позволяющую оценить степень дисперсии электро
проводности; с возможностью применения ее на поздних сроках по-
стмортального периода.
Изучить особенности электропроводящих свойств стекловидного тела, полученных в результате исследования трупов, различающихся по полу, возрасту, причине смерти и факту алкогольной интоксикации на момент смерти.
Установив изменения коэффициента дисперсии электропроводности стекловидного.тела в динамике позднего'постмортального периода, разработать математические модели, адекватно описывающие данный процесс с учетом внешних температурных условий хранения объекта исследования.
Разработать алгоритм диагностики давности смерти по величине коэффициента дисперсии электропроводности стекловидного тела с возможностью использования его в практической деятельности.
Научная новизна
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые изучена электропроводность стекловидного тела на трупе.
Показаны особенности поляризации стекловидного тела переменным электрическим током - дисперсия электропроводности, путем расчета ее коэффициента.
На основании динамики коэффициента дисперсии электропроводности разработана методика объективного (количественного) расчета
— 6 —
давности смерти человека, проводимого на поздних сроках посмертного периода.
Практическая значимость
Практическая значимость работы заключается в повышении точности определения давности смерти человека в позднем постмортальном периоде, путем разработки методики расчета величины коэффициента дисперсии электропроводности стекловидного тела глаз.
Важным для практической деятельности является получение рекомендаций, исключающих учет тендерных данных и причины смерти.
Положения, выносимые на защиту
На защиту выносятся следующие положения:
1. Стекловидное тело человека является объектом с высокой ста
бильностью электропроводящих характеристик, что облегчает учет из
менений, выявляемых в процессе биофизического исследования;
2. Коэффициент поляризации (дисперсии электропроводности)
стекловидного тела зависит от возраста исследуемого лица, не завися в
тоже время от его пола, причины смерти и факта алкогольной интокси
кации;
В постмортальном периоде изменение коэффициента дисперсии электропроводности стекловидного тела происходит в сторону его увеличения по закону полиномиальной функции, что может быть положено в основу диагностики давности смерти;
Расчетное определение погрешности метода, для доверительного интервала достоверности 95%, позволяет рекомендовать его к практическому применению при нахождении объекта исследования в условиях внешних температур +4 - +20С, при которых достигается наибольшая точность.
— 7 —
Апробация диссертации
Результаты исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедр судебной медицины ГОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия Росздрава», ГОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия Росздрава».
Внедрение.
Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедр судебной медицины ГОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия Росздрава», ГОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия Росздрава», применяются в работе ГУЗ «Челябинское областное бюро судебно-медицинской экспертизы», ГУЗОТ «Пермское краевое бюро судебно-медицинской экспертизы», о чем имеются акты внедрения.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ. Из них 2 монографии и 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК России.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 129 листах. Состоит из введения, обзора литературы, главы о материале и методах исследования, 3-х глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 168 источников, в том числе 32 зарубежных. Диссертация содержит 26 рисунков и 37 таблиц. Приложение в виде сводных таблиц представлено на 16 страницах.
— 8 —
Применение биофизических методов исследования
В современной практике при работе судебно-медицинского эксперта на месте происшествия, в процессе секционного исследования трупа в качестве одного из ведущих методов фиксации посмертных изменений преимущественно используется органолептический метод (Вальтер А.В., 1957; Алисиёвич В.И. и соавт., 1988; Кононенко В.И., Дмитриенко Ю.А., Климов В.Б., 1986). Традиционные описательные подходы на современном: уровне развития науки уже не могут в полной мере удовлетворить запросы исследователя, вынуждая его к поиску новых путей оценки, в первую очередь - количественной; выявляемых им экспериментально изменений. делей, что значительно усиливает логику доказательств (ИиголкинТО ;№. и соавт., 2001). : Отличительной особенностью; биофизических методов исследова-нияшвляется йхвысокая чувствительность.обьективно регистрациишолученных. результатов) (ЖаровнВЖ, 1976;: Плак-син; В;0;. и,соавт;, .1994); что выгодно отличает их. от методовtкачествен- ной\ диагностики патологических, процессов; до? настоящего; времени широкоприменяемых В отечественной; судебно-медицинскойf наукеїи практике:(Крюков,В;Н: исоавт., 1975);
Достаточно, давно? у становлено; чтЬ! ткани человеческого, организт маг имеют собственные теплофизические показатели, поскольку отличные по своему фйзическому/ш химическому составу-материалы разли-чаютсяшо данным;признакам;(Касаточкин ВгИ;, Иасынский A.F., 1960; Луканин В-Щ-:ШатровіМЩ Камфер ЕіМІ шдр:; 1999); Тём;не;менее, до последнего времени особенности изменения?этих параметров; в .посмертном периоде, небылишпределеньг.
Вавилов АТО: (2000), применив?:: оригинальный1- программно-аппаратный комплексів установке использующешметод "плоского слоя" (Благодатских.. А.В;, 1999)- определил значения коэффициентов тепло проводности ряда тканей и органов человеческого тела, для использова ния их при определении давности наступления смерти тепловым мето дом. Показал зависимость коэффициента теплопроводности внутренних органовот рядавнешних и.внутренних факторов, а также установил, что на.величину данного5коэффициента оказывают влияние такие факторы, как концентрация: алкоголя«в кровисш возраст умерших.. Автор исследо вал изменения коэффициента теплопроводности, при аутолитических процессах, определив; что в -течение: 3-х. суток после момента;наступле ниям смерти; исследуемая величина является; константой; что» облегчает учет изменений теплофизйческих параметров тканей- трупам в указанный период.времени. Попытки? применения) для- данных- целей? электронного парамаг-нитного/резонанса; показав перспективность этого?метода исследования так: же не: отличались высокой степенью; точности и были, пригодны только; дляшспользования их в позднешпёриоде пришыраженноШгнило-стнойітрансформации-трупа: (Жаров В;В., 1998);
Определение-электрических свойств- биологических соединений на различных частотах электрическогО ТОкасвязано снекотЬрымиюбщими параметрами биологических систем (содержание воды; структура мак ромолекул белка, липидов / ш т.ш); Ш процессе гнилостного, распада этап компоненты биологических соединенийшретерпевают наиболее: сильные изменения. "
Томилина Л.А; (1979) изучала комплексную диэлектрическую относительную проницаемость.и,проводимость мягких тканей:частей расчлененных1 трупов; вс стадии; глубокого гниения для установления пожизненности повреждений; времени: наступления смерти и давности расчленения. Автор установила; что биофизические показатели-различных тканей индивидуальны и закономерно изменяются при; гнилостном разложении их в зависимости от некоторых патофизиологических состояний и условий внешней среды.
Теоретические основы исследования электропроводности биологических сред
Биологическим объектам присущи пассивные электрические свойства: сопротивление и емкость. Вещества, из которых состоят биологические ткани, не магнитны, и, следовательно, индуктивность их равна нулю. Изучение пассивных электрических свойств-биологических объектов имеет большое значение для понимания их структуры и физико-химических свойств.
При наложении внешней разности потенциалов в тканях возникает противоположно направленное электрическое поле, которое значительно уменьшает приложенное внешнее поле и обуславливает высокое удельное сопротивление постоянному току (порядка 10 - 10 Омхсм).
Более полную информацию о биологическом объекте можно получить только при измерении его электропроводности на переменном токе.
В поле переменного электрического тока измеряются пассивные электрические характеристики тканей в зависимости от его частоты. Термин «пассивные» подразумевает, что приложенное к биологической ткани электрическое воздействие не вызывает специфических биологических реакций (например, возникновение потенциала действия, мышечного сокращения и т.п.).
Поведение биологической ткани в поле переменного тока напоминает поведение диэлектрика, помещенного между пластин плоско — 28 — параллельного конденсатора. Электрические свойства такого вещества полностью характеризуются его емкостью С и проводимостью g.
Комплексная величина у = g + ixcoxC представляет собой полную проводимость (адмиттанс). Обратную адмиттансу величину - полное суммарное сопротивление - обычно называют импедансом (z). z = R + ixX (2.1) где і = V-1 — мнимая единица; R — активное сопротивление, Ом; X— реактивное сопротивление импеданса, равное 1/OJC.
Появление в данном случае символа «і» показывает, что колебания тока сдвинуты по отношению к колебаниям напряжения на некоторый угол - угол сдвига фаз.
Так как биологические системы способны накапливать электрические заряды при прохождении через них тока, то их электрические свойства недостаточно описывать только с помощью активного сопротивления R. Необходимо также учитывать наличие у тканей и реактивного, емкостного сопротивления Хс.
Для биологических объектов экспериментально доказано, что и активные и реактивные составляющие суммарного сопротивления, являются функциями частоты переменного тока — в определенном для данного биологического объекта диапазоне частот имеет место частотная зависимость суммы активной (омической) и реактивной (емкостной) составляющих импеданса биологической ткани. С формальной точки зрения наличие этой частотной зависимости можно вывести из чисто схемных соотношений сопротивлений и емкостей.
Импеданс живой ткани можно рассматривать как для последовательного, так и для параллельного соединения её элементов (Рис. 2.1).
При последовательном соединении (Рис. 2.1а) токи через элементы равны, общее приложенное напряжение будет векторной суммой напряжений на R и С элементах и формула импеданса последовательной цепи будет иметь вид: Z_ = R2+XC (2.2) где Z_ - импеданс последовательной цепи, Ом; R — активное сопротивление, Ом; Хс — ёмкостное сопротивление, Ом.
Как доказано экспериментально в ходе многочисленных исследований (Либерман Е. А., 1961; Newman Е., 1931; Fricke Н., 1953 и др.) последовательное соединение элементов непригодно для описания электропроводности биологических сред, из-за существования противоречий моделируемых и реальных процессов.
В самом первом приближении электрическая эквивалентная схема биологического объекта может быть представлена в виде параллельного соединения сопротивления и емкости (Рис. 2.16).
При параллельном соединении напряжения на R и С элементах равны, общий ток будет векторной суммой токов каждого элемента, а R — активное сопротивление, Ом; Хс — ёмкостное сопротивление, Ом. Z = Для такого соединения из уравнения (2.1) следует: R(l-io)xCR) Z = (1 + ico x CR) x (1 - ico x CR) R . coxCR2 \ + {ojxCRf l + (coxCRy (2.4) (2.5)
Из выражения (2.5) видно, что обе составляющие суммарного сопротивления Z - и активная и реактивная — действительно должны являться функциями частоты переменного тока.
При описании электрических свойств биологических сред наиболее часто руководствуются следующими эквивалентными схемами, обеспечивающими различную степень точности (Рис. 3.2).
Половозрастные характеристики электропроводности стекловидного тела
Было бы странным полагать, что мужчины и женщины имеют настолько глубокие отличия функционального и морфологического строения стекловидного тела, чтобы это могло обусловить различие электрических свойств изучаемого объекта. Тем не менее, принимая во внимание, что данный раздел является «стандартным разделом» медико-биологического исследования, мы не можем исключить его из работы, полностью игнорируя возможность существования такой зависимости.
В теории научного познания любая гипотеза не может считаться полностью исключенной; либо, наоборот, подтвержденной, до тех пор, пока не проведено соответствующее ее изучение и не получены результаты, позволяющие сделать однозначный вывод.
В связи с этим, проведем сравнительный анализ импеданса стекловидного тела в группах, сформированных по половому признаку.
Первоначально распределим все исследованные случаи в две выборки для каждой частоты тока исследования в отдельности. Средние значения импеданса исследованного биологического объекта, соотнесенные с ошибкой его определения, представлены на рисунке 3.2.
Для анализа был применен метод, основанный на использовании F-критерия (Глава 2).
Значения асимметрии и эксцесса, представленные для сформированных выборок в таблице 3.4 свидетельствуют, что в некоторых случаях распределение данных отличается от нормального.
Проверка равенства дисперсий сравниваемых пар, проведенная с использованием F-критерия (Таблица 3.5) так же сопровождалась получением результатов, затрудняющих использование стандартных методов пара метрического анализа.
В ряде случаев, вычисленные значения F-критерия превышали ее критическую величину (FKpHT=l,66), определяемую из условия Р 5.
Таким образом, наиболее целесообразно в данном случае воспользоваться методом сравнения средних рангов — метод Данна.
Проведя ранжирование всех случаев в порядке возрастания значения, что предусмотрено методикой (Гланц С, 1999), представим средние значения вычисленных рангов в таблице 3.6, соответственно для женской и мужской выборок.
Проведя в дальнейшем сравнение пар «Мужчины» - «Женщины» между собой (Таблица 3.7), можем констатировать, что во всех случаях наблюдений (на различных частотах тока исследования) достоверных различий между ними не существует.
Таким образом, полностью подтверждается наше предположение об отсутствии необходимости учета полового фактора при исследовании стекловидного тела.
Другим очень важным вопросом, подлежащим разрешению в ходе настоящей работы, является исследование влияния возраста на величину изучаемого нами параметра.
Полностью и однозначно исключить такое влияние, без предварительной проверки, мы не можем. Тем более что безусловное изменение многих других биофизических величин, обусловленных старением человеческого организма, уже неоднократно доказывалось в ходе многочисленных научных изысканий (Бабушкина КА., 2006).
Указывается, что старение, как неизбежно возникающий, постепенно и закономерно развивающийся процесс ограничения адаптационных возможностей организма, способствует развитию возрастной патологии и изменению в органах и тканях (Орди И.М., Шейд О.А.).
Тем не менее, изменения различных параметров организма в ходе индивидуального развития, в процессе старения не укладываются в жесткие рамки (Богомольцев А.А., 1939), что затрудняет создание единой универсальной периодизации возраста (Махинько ВЖ, Никитин В.Н., 1975), однозначно их характеризующей (ЯрыгшгВ.Н., 2003).
В связи с этим, мы сочли целесообразным не проводить деления исследованных нами случаев по возрастному критерию на группы с проведением их сравнения. Мы считаем, более-целесообразным исследование всей единой совокупности наблюдений с установлением1 общих тенденций изменения анализируемого признака.
Проведение такого исследования может быть выполнено только путем установления наличия корреляционных зависимостей между воз- растом исследуемых, лиц и интересующим нас параметром (электропроводность биологической среды) с последующей конкретизацией вида этой зависимости.
Использование коэффициента» корреляции Стьюдента, широко распространенного в статистических исследованиях, в нашем случае не применимо, т.к., как уже показывалось выше, распределение данных в исследовательских группах отличается от. нормального.
Более корректным является использование методов ранговой корреляции (Гланц С, 1999). Проводя анализхуществующих методов корреляционного анализа, нами был сделан выбор в пользу тау Кендалла, т.к. данный способ, по сравнению с аналогичным Спирмена более точен в исследовании статистических свойств анализируемых выборок (Айвазян С.А., Мхитарян B.C., 1998).
Влияние этанолэмии на коэффициент дисперсии электропроводности стекловидного тела
С увеличением возраста фиксируется рост величины КДЭ, о чем свидетельствует положительное значение тау Кендалла.
Естественно, что установление таковой зависимости вынуждает нас к установлению математического ее выражения, практическое применение которого могло бы снабдить нас информацией, обладая которой, мы могли бы прогнозировать величину КДЭ исходя из возраста исследуемого лица.
Наиболее объективным методом установления искомой математической зависимости является регрессионный анализ (Боровиков В., 2003). При этом, в абсолютном большинстве случаев достаточным является использование линейной регрессионной модели, хотя и несколько упрощающей представление искомого процесса, но обладающей достоинством в плане оперативности ее практического применения.
Представленные в таблицах 4.6-4.7 данные демонстрируют характеристики искомого уравнения линейной регрессии. Df — число степеней свободы (число независимых переменных в уравнении регрессии). F (F-критерий) - отношение среднего квадрата регрессии к среднему квадрату остатка. Значимость F изменения - вероятность того, что результат является случайным. Сумма квадратов - для регрессии это межгрупповая сумма квадратов, для остатка — внутригрупповая сумма квадратов в дисперсионном анализе.
Средний квадрат - отношение суммы квадратов к числу степеней свободы. Вопрос о причинах, обусловливающих увеличение КДЭ стекло ( видного тела, выходит за рамки настоящего исследования, в связи с чем, не изучался. Тем не менее, вполне корректным с научной точки зрения является гипотеза об относительном увеличении с возрастом количества белковых фракций в стекловидном теле, что, в целом, должно привести к росту его электрической поляризации.
Естественно, что для подтверждения данной гипотезы, либо отрицания ее как несостоятельной, необходимо детальное изучение морфологического и химического состава стекловидного тела в соотнесении с его токопроводящими свойствами, в том числе и в аспекте возрастных изменений.
В аспекте посмертной диагностики величины этанолэмии стекловидное тело уже исследовалось ранее (Горбачева Н.А., Саломатин Е.М., 1992). Полученные положительные результаты расширили возможности судебных медиков при установлении факта смертельного отравления этиловым алкоголем (Зороастров О.М., 2003, 2005), но отсутствие данных о влиянии этанолэмии на способность стекловидного тела к электрической поляризации, обусловливает необходимость настоящего исследования.
Распределив весь исследованный материал в группы по признаку наличия этилового спирта в крови трупа, вычислена величина КДЭ стекловидного тела, что представлено на рисунке 4.2.
Малое различие величины КДЭ групп наличия и отсутствия этанола в крови позволяет высказать предположение о наиболее вероятном отсутствии влияния этанолэмии на анализируемый параметр.
С целью подтверждения данной гипотезы изучим характер распределения данных в сформированных группах (Таблица 4.9).
Величина эксцесса в группе «Нет алкоголя» свидетельствует о резкой «плосковершинности» распределения, с величиной, исключающей его нормальность.
Естественно, что такие характеристики распределения исключают возможность использования методов параметрического сравнительного анализа (Гланц С, 1999), обусловливая предпочтительность методик, основанных на ранжировании численных данных (метод Данна).
Проведя таковое ранжирование и определив средний ранг каждой из сформированных групп, представим их табличным способом (Таблица 4.10).
Таким образом, можно сделать вывод, что поляризационная способность стекловидного тела, так же как и его электропроводящие свойства в целом, не зависят от факта этанолэмии.
Объяснение данного факта, хотя и лежит за рамками настоящей работы, тем не менее, вполне логично вытекает из особенностей функционального и морфологического состояния стекловидного тела при алкогольной интоксикации.
В доступной литературе по данному вопросу (Марченко Н.П., 1965,1966; Новоселов Ф.А., Шорохов А.Е., 1970; Зороастров О.М., 2003; Жакенов А.С., 1988; Капустин А.В., 2004; Новоселов В.П. и соавт., 2005) не встретилось указаний на значительное колебание химического состава стекловидного тела при алкогольной интоксикации. Более того, указывается, что химический состав стекловидного тела достаточно стабилен (Ермилов А.А., 1973; Шорохов А.Е. и соавт., 1973) и не зависит от концентрации алкоголя.
Проведенные нами исследования так же подтверждают факт стабильности стекловидного тела, инертности его характеристик к внешним воздействиям, еще раз подтверждая предпочтительность использования в качестве объекта диагностического изучения.
