Проблема определения давности наступления смерти (ДНС) занимает одно из ведущих мест в судебной медицине. Решение ее на основе качественной оценки трупных явлений нередко оказывается затруднительным, особенно в позднем посмертном периоде [1—3]. Снизить вероятные погрешности в определении продолжительности посмертного интервала возможно с помощью дополнительных объективных методов, основанных на регистрации численных параметров.
В настоящее время установление дифференциально-диагностических критериев ДНС осуществляется преимущественно по двум направлениям — морфологическому и биофизическому. Для решения различных задач судебной медицины биофизические методы достаточно перспективны [4]. Основное достоинство этих методов — возможность определения процессов, происходящих в тканях на органном и клеточном уровнях в раннем и позднем посмертных периодах.
Цель исследования — оценка возможности использования импедансометрии для диагностики ДНС.
Решали следующие задачи:
1) изучить специальную литературу о возможности использования показателей динамики электропроводности тканей трупа, определенных с помощью импедансометрии, в раннем и позднем посмертных периодах для диагностики ДНС;
2) провести пробные измерения импеданса на трупах с различными диагностическими зонами (кожа, сухожилие и хрящ) в разные сроки посмертного периода для аргументации выбора диагностических зон для последующей экспериментальной работы.
Для решения первой задачи проанализировали специальную литературу. Импедансометрия основана на измерении полного электрического сопротивления (импеданс) биологической ткани. Для интерпретации результатов измерения импеданса используют представление об электрических свойствах биологических объектов. Наличие свободных ионов в клетках и межклеточном пространстве обусловливает электропроводимость этих объектов. Диэлектрические свойства биологических объектов определяются наличием структурных компонентов (мембраны) и явлениями поляризации. Проводящие свойства материалов количественно можно характеризовать активным сопротивлением, а диэлектрические — емкостным (реактивным). Импеданс биологического объекта, учитывающий и активное, и емкостное сопротивление, определенным образом зависит от частоты переменного тока (дисперсия импеданса). Известны эквивалентные электрические схемы биологических тканей, позволяющие интерпретировать экспериментальные результаты измерения импеданса и его дисперсии [4—6]. Характерным для всех схем является учет проводящих свойств цитоплазмы и межклеточного вещества и емкостных свойств мембран.
Метод измерения импеданса нашел широкое применение при изучении процессов, протекающих в биологических тканях при изменении их физиологического состояния. Анализ дисперсии импеданса биологической ткани позволяет оценить ее физиологическое состояние (в том числе изменение проницаемости мембран) [4—7]. Например, при действии повреждающих факторов степень дисперсии электрических параметров снижается, так как при отмирании ткани увеличивается проницаемость мембран [2, 4—9]. В 1975 г. А.И. Зорькин [10] отметил, что по динамике комплексной относительной диэлектрической проницаемости и проводимости различных тканей и органов организма при переменном токе можно установить ДНС в сроки до 22 сут. В таких случаях необходимо учитывать тип гниения, так как при влажном типе диэлектрическая проницаемость возрастает, а проводимость падает, при сухом типе — наоборот.
Использование импедансной плетизмографии для установления продолжительности постмортального интервала в раннем посмертном периоде позволяет оценить состояние клеточного и межклеточного компонентов мембран и судить об аутолитических процессах, так как процессам деструкции первоначально подвергаются клеточные мембраны. Ю.И. Пиголкин и соавт. [11] обосновали измерение сопротивления при накожном расположении электродов в трех позициях на трех частотах — 1 кГц (R1), 10 кГц (R2) и 200 кГц (R3). Авторы оценивали динамику относительных коэффициентов R1/R3, (R1—R2)/R3 и (R1—R2)/(R2—R3). Разница R1—R2 соответствует сопротивлению некробиотически измененных клеток, R2—R3 — сопротивлению клеток с неизмененной мембраной; R2 характеризует сопротивление всех клеточных форм и волокнистых структур, а R3 — преимущественно состояние межтканевой жидкости. При различных позициях накожного расположения электродов была установлена однотипная направленность показателей импеданса в определенные временные периоды после наступления смерти и сделан вывод о волнообразном характере аутолиза, когда периоды стабильности сменяются выраженными некробиотическими изменениями. М.С. Ковалева и соавт. [12] не установили зависимости сопротивления неповрежденной кожи от давности наступления смерти в период до 48 ч с момента смерти.
В работах А.Я. Никифорова [13—15] приведены особенности динамики величин импеданса биохимически активного органа (почки) и условно пассивной ткани (сухожилия). Исследования выполняли на трупном материале (образцы фиксированных размеров, хранящиеся в определенных условиях). Импедансометрию проводили в сроки посмертного периода на 1—7-е, 10-е, 14-е, 18-е, 22-е, 26-е, 28-е, 35-е, 42-е, 49-е и 56-е сутки для частот 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц, 100 кГц. Для анализа результатов использовали средние абсолютные значения величины импеданса образцов для каждой частоты тока. Установили наличие закономерных изменений импеданса сухожилия в позднем посмертном периоде (до 8 нед) с учетом температуры окружающей среды как фактора, определяющего динамику развития признака. Определили повторяемость величин импеданса (периоды нарастания и спада импеданса) для всех температурных режимов хранения материала. Выдвинуто предположение, что динамика импеданса исследуемой ткани обусловлена темпом и характером развивающихся в тканях аутолитических процессов и гниения.
Результат изучения особенностей электропроводящих свойств стекловидного тела в динамике посмертного периода представлен в работе И.А. Ледянкиной и соавт. [16]. Стекловидное тело получали путем пункции глазного яблока, измерения проводили в лабораторных условиях с помощью игольчатого датчика погружного типа на частотах 100 Гц и 100 кГц. Количественно величину поляризации оценивали по коэффициенту дисперсии, определяемому как безразмерная величина, равная отношению низкочастотного полного сопротивления к высокочастотному. По мнению авторов, исследование коэффициента дисперсии электропроводности позволяет более четко представить, что именно происходит с изучаемым объектом, каким конкретно образом количественно изменяется соотношение жидкость — белковые структуры с течением времени либо при иных воздействиях. Показано, что в постмортальном периоде коэффициент дисперсии электропроводности стекловидного тела увеличивается.
Таким образом, из данных литературы следует, что импедансометрический подход к определению продолжительности постмортального интервала базируется на фундаментальных биофизических процессах, которые протекают в биологических тканях и характер которых определяется биохимическим состоянием объекта. Метод имеет высокую чувствительность и позволяет строго объективно регистрировать результаты. Следует отметить такие достоинства метода, как доступность исследования и простота методики. Его можно применять в качестве средства экспресс-диагностики, подкрепляя инструментально данные визуальных исследований.
Приведенное в специальной литературе изучение временной динамики импеданса в большинстве случаев проводили на фрагментах различных тканей и органов. Полученные исследователями данные несколько противоречат друг другу. Считаем, что целесообразнее фиксировать изменения импеданса различных тканей непосредственно на трупе на протяжении длительного срока (несколько месяцев) с момента наступления смерти, так как продолжительность, суть процесса разложения целостного мертвого тела и изъятых из него частей существенно отличаются.
Следует отметить, что большое значение для использования импедансометрии в целях судебно-медицинской экспертизы, особенно в позднем посмертном периоде, имеет выбор диагностической зоны. К диагностической зоне прежде всего предъявляется требование стабильности, наименьшей подверженности влиянию факторов внешней и внутренней среды [14, 16, 17]. К числу подобных объектов можно отнести соединительную ткань, представленную крупными сухожилиями. Для этой ткани, помимо крайне низкой метаболической активности и как следствие высокой биохимической инертности и незначительных индивидуальных отличий, характерна относительная биохимическая и биофизическая изолированность. Следует аргументированно подходить и к выбору периодичности снятия показаний, частот переменного тока для измерения импеданса, электродов и способа их крепления, количественного показателя, используемого для характеристики степени происходящих аутолитических процессов (абсолютное значение импеданса или коэффициент, характеризующий степень дисперсии импеданса).
Материал и методы
Величину импеданса тканей изучали на 8 трупах лиц обоего пола в возрасте 30—50 лет, умерших от различных причин, с известной датой смерти. Импеданс измеряли прибором Keysight U1731 с двумя датчиками, представляющими собой иглы из нержавеющей стали диаметром 0,5 мм и длиной погружной части 5 мм. Выбор данного прибора обусловлен его портативностью, простотой в использовании.
Трупы постоянно находились в стандартизированных условиях: температура воздуха 4 °C, влажность 45%. Единые условия позволяют уменьшить влияние условий окружающей среды, индивидуальных особенностей тел на результаты исследования. Все эксперименты проводили с соблюдением соответствующих этических норм и правовых документов (заключение Комитета по медицинской этике при МЗ и СР РК и Петрозаводском государственном университете №43 от 21 мая 2019 г.).
Измерения проводили на 5 частотах (100 и 120 Гц; 1, 10 и 100 кГц) в сроки от 3 до 80 сут с момента наступления смерти с периодичностью 1—4 дня; всего более 900 измерений. Выбор частот определялся возможностями используемого прибора, а периодичность снятия показаний — анализом данных литературы [14], а также техническими условиями проведения эксперимента (в условиях холодильной камеры морга).
Для измерений выбрали три диагностические зоны: кожа, хрящевая часть III ребра и пяточное (ахиллово) сухожилие. При выборе диагностических зон руководствовались требованиями доступности ткани для исследования и максимального снижения влияния индивидуальных особенностей тел на измерение. Кроме того, выбор кожи обусловлен максимальной простотой измерения импеданса, хряща и сухожилия — в связи с их низкой метаболической активностью и незначительными индивидуальными отличиями.
Выбранные способ и условия проведения экспериментальной работы удовлетворяют следующим критериям: слабо выраженные индивидуальные изменчивость и устойчивость, позволяющие существовать объекту исследования в течение длительного времени. При установлении корреляции между продолжительностью постмортального периода и показателями электрического сопротивления именно простота и воспроизводимость методики, отсутствие дорогостоящего оборудования, его портативность и быстрое получение результата позволят применять данную методику на месте происшествия, подкрепляя традиционные судебно-медицинские способы определения давности наступления смерти.
Результаты и их обсуждение
Выполнили пробные измерения методического характера. Измерения проводили на 8 трупах в сроки посмертного периода до 80 дней. Диагностическими зонами являлись кожа, хрящевая ткань и сухожилие. Для измерения импеданса кожи игольчатые электроды прикладывали между фалангами указательного и большого пальцев обеих рук. Всего провели 75 измерений на пяти дискретных частотах: 100 Гц, 120 Гц, 1 кГц, 10 кГц, 100 кГц; получили 375 значений. При измерении игольчатыми электродами не удалось добиться постоянной величины площади контакта датчика с телом, вследствие чего получили недостаточно устойчивые значения. Также вследствие длительного хранения тела при контакте датчиков с кожей повреждался верхний слой кожи, поэтому кожа — менее перспективная диагностическая зона для проведения долгосрочных исследований.
Доступ к сухожилию обеспечивался путем вертикального разреза длиной 5 см в проекции пяточного сухожилия (tendo calcaneus). Надрез делали небольшой для минимального нарушения естественных процессов гниения. Иглы в сухожилие вводили на расстоянии 2,5 см друг от друга. Всего в течение 3 мес провели 38 измерений на 5 частотах; получили 190 значений. Результаты оказались вполне устойчивыми. Выбранное сухожилие удобно по расположению для проведения измерений, возможно избежать контакта игл с мышечной и жировой тканями, однако требуется выполнение кожного разреза и возникает контакт зоны исследования с внешней средой.
При измерениях импеданса хряща также требовался кожный разрез. Датчики вводили в ткань хряща путем проколов на расстоянии 1,5 см друг от друга. Всего провели 74 измерения на 5 частотах; получили 370 значений. Выбранная зона (хрящевая часть III ребра) имеет удобное расположение, легко исследуется, датчик при этом не задевает другие мышцы и органы, после снятия показаний хрящ легко закрывается кожей, позволяя избежать постоянного контакта диагностической зоны с внешней средой, его подсыхания и изменения процесса гниения. Для каждого нового измерения на сухожилии и хряще (по времени) иглы датчика вводили в проколы, оставшиеся от предыдущего измерения.
Полученные значения отражают наличие динамики импеданса хрящевой ткани и сухожилия в посмертном периоде. На основании результатов измерения разработаны методики, которые позволяют приступить к планомерному параллельному исследованию импеданса хрящевой ткани и сухожилий на трупах разного пола и возраста, умерших от различных причин. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение особенностей динамики импеданса тканей в различные сроки посмертного периода и получение статистически достоверных количественных результатов.
Выводы
1. Анализ специальной литературы о возможности использовании показателей динамики электропроводности тканей трупа в судебной медицине показал, что импедансометрия перспективна для целей судебно-медицинской диагностики ДНС именно в позднем посмертном периоде. Требуется проведение более тщательной экспериментальной работы для установления динамики изменения импеданса различных тканей всего трупа на протяжении длительного срока с момента наступления смерти.
2. Пробные серии опытов и отработанные оригинальные методические приемы исследования импеданса тканей на целостных трупах людей показали устойчивые результаты на хрящевой ткани и сухожилии. В дальнейшем планируется приступить к параллельному исследованию динамики импеданса кожно-мышечной, хрящевой тканей и сухожилий в течение длительного постмортального периода на целостных трупах людей разного пола и возраста, умерших от различных причин.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Работа выполнена в рамках Государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема №0752-2020-0007) и реализации Программы развития опорного университета ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет» на период 2017—2021 гг.