Новые подходы к оценке рельефа поверхности кости в рамках установления биологического возраста

Publication in electronic media: 18.06.2013 under http://journal.forens-lit.ru/node/1021
Publication in print media: Актуальные вопросы медико-криминалистической экспертизы: современное состояние и перспективы развития. Материалы науч.-прак. конф., посв. 50-летию МКО БСМЭ Моск. обл., Москва 2013

ГБОУ ВПО ДВГМУ Минздрава России, г. Хабаровск

Актуальность и состояние вопроса

Для диагностики биологического (костного) возраста, с целью повышения качества экспертного исследования, необходимо использование как минимум двух методик, которые, по возможности должны быть основаны на анализе неоднородных инволютивных изменений. При этом оценка результатов в совокупности существенно повышает достоверности выводов.

Выбор методики в первую очередь зависит от количества и исходного состояния исследуемого костного материала, от технических возможностей экспертного учреждения и непосредственно от квалификации эксперта.

Современная судебно-медицинская остеология располагает достаточно широким спектром методик, распространяющихся практически на все отделы скелета. В зависимости от используемого набора исследуемых критериев возможно установление костного возраста с точностью от ±15 лет до ±2,5 года [1, 2, 3, 4, 5, 6].

Если речь идет об исследовании посткраниального скелета, то в повседневной практике наиболее часто используются методики, основанные на регистрации преимущественно остеопоротических изменений, либо изменений формы и рельефа кости.

Остеопороз нельзя в полной мере рассматривать, как функцию возраста, учитывая его полиэтиологический характер, что значительно ограничивает использование методик, где данный процесс поставлен во главу угла. Однако, ряд объективных подходов при оценке остеопоротических признаков, существенно повышает эффективность подобных методик [6].

Изменения формы и рельефа кости с возрастом, при визуальной оценке нативного препарата, лежит в основе большинства методик, наиболее часто употребляемых в экспертной практике, либо комбинированных методик, в основе которых лежат указанные изменения. К преимуществам таких методик относится простота исполнения, отсутствие дорогостоящего оборудования, однако, как правило, достоверность результата в большей степени обусловлена квалификацией эксперта, поскольку критерии оценки в той или иной степени весьма субъективны, точность результата зачастую укладывается в десятилетний интервал.

Во второй половине прошлого века появляются методики, оперирующие описательными понятиями, при оценке изменения рельефа кости (для длинных трубчатых костей): «поверхность неровная» «гребень грубый» «угловатость контуров» т.п., «поверхность шероховатость», определяемая мануально (Hansen 1954 г. и др.) [2]. Тем не менее, указанные методики широко и зачастую успешно применяются в современной практике особенно в руках опытных специалистов.

Более объективный подход при оценке формы и рельефа кости использовался для дистальных отделов конечностей в возрастном аспекте на основании изучения рентгенограмм и нативного материала. Составлены диагностические таблицы, где указаны возрастные интервалы, для каждого признака, в зависимости от степени его выраженности [2, 4, 7].

Значительно повышает объективность исследования бальная оценка степени выраженности того или иного признака на костях, участвующих в образовании лонного сочленения [8]. Данный подход значительно упрощает оценку признака и нашел достаточно широкое применение в практике.

Наибольшего развития объективный подход при оценке формы и рельефа кости для диагностики костного возраста находит в работе Неклюдова Ю.А. 1992 г.[5] Автором предпринимается попытка оценить очертания дистальной бугристости фаланг, путем светового контурирования, производится оценка индекса светового контура. Для более детальной оценке рельефа поверхности предпринята попытка профилографического исследования. Автор исследовал степень шероховатости вторых пястных костей вне мест прикрепления сухожилий и суставных капсул. Использовался модифицированный профилограф, собранный по схеме О.В. Филипчука (1975 г.) и промышленный профилограф-профилометр 201 пс. Оценка профилогамм производилась путем подсчета высоты отклонений точек профилограммы над каждым миллиметром базовой линии и количества пиков профилограммы. так же использовался способ оценки данных путём соотношения длины кривой к длине протяжки ленты профилографа. Показано отсутствие какой-либо возрастной закономерности каждого изучаемого показателя.

Стоит отметить отсутствие какой либо связи абсолютных размеров кости, и её элементов, в частности проксимального конца бедренной кости с паспортным возрастом индивидуума [9]

Обращаем внимание на некоторые понятия микрогеометрии поверхности. Все неровности на исследуемой поверхности разделяются на микрои макроотклонения. К макроотклонениям относятся единичные, регулярно не повторяющиеся отклонения реальной поверхности от номинальной (выпуклость, вогнутость, конусность). Понятие шероховатость достаточно относительно и определяется совокупностью неровностей, рассматриваемых в пределах стандартного участка, отклонения в пределах большего по размерам участка уже относится к отклонениям формы поверхности.

В отечественной промышленности (1928 г.) шероховатость была разделена на 4 группы. 1 – грубые поверхности с заметными на глаз следами обработки. 2 – относительно получистые с едва заметными на глаз следами обработки. 3 – относительно чистые поверхности. 4 – тонко обработанные поверхности [10]. В современном представлении для оценки шероховатости поверхности используется множество критериев, в том числе Rz – высота неровностей профиля (среднее расстояние между пятью высшими и пятью низшими точками профиля в пределах заданной длины). Таким образом, в зависимости от класса частоты Rz может варьировать от 320 мкм до 0,05 мкм

Таким образом, несмотря на обилие методик и их диагностические возможности, далеко не всегда удается добиться достоверного результата на основании объективных критериев оценки с минимальным разбегом возрастного интервала.

Мы считаем, что дальнейшие исследование в данной области должны быть направлены в первую очередь на детализацию инволютивных признаков на как можно большем количестве костей и отдельных их анатомических элементах. При этом добиваясь наиболее объективных критериев оценки.

Как уже показано многими исследованиями, с возрастом заметно изменяется форма кости, а так же её макро и микрогеометрия, в том числе в области апофизов, к примеру, таких как большой вертел бедренной кости.

Цель настоящего исследования заключается в изучении количественных характеристик микрои макрорельефа большого вертела бедренной кости в зависимости от возраста индивидуума.

Материалы и методы

Объектом для исследования был выбран большой вертел бедренной кости. Исключения составили образцы со следами патологических изменений, ранее перенесенных травм и диспластических процессов. Мы исследовали проксимальные концы 41 бедренной кости трупов мужчин в возрасте от 32 до 73 лет. В пределах интервала 30-39 лет – 13 костей, 40-49 лет – 7 костей, 50-59 лет – 11 костей, 60 лет и более – 10 костей.

На каждом образце размечали 2 анатомически детерминированные точки: №1. Самая передне-наружная точка на нижнем крае большого вертела; №2. Место пересечения линии, проведенной вдоль «переднего» края ягодичной бугристости с нижним краем большого вертела. Далее проводился перпендикуляр от точки №2 по наружной поверхности кости до уровня проекции точки 1. Полученный отрезок тремя продольно ориентированными трассами делился на четыре равные части. Полученный отрезок с точки зрения топографии расположен перпендикулярно на латеральной поверхности диафиза бедренной кости ниже места перехода проксимального эпифиза в диафиз. Данное место перехода соответствует месту прикрепления широкой латеральной мышцы бедра. Серединой для каждой измерительной трассы стала наиболее возвышающаяся точка на месте перехода проксимального эпифиза в диафиз бедренной кости, общая длина всех трех измеряемых трасс по 15 мм. Трассы обозначены как V1, V2, V3 в направлении спереди назад.

Измерения образцов производилось на японском прецизионном профилографе Surfcom 1800D. Прибор предназначен для получения профиля микрои макрогеометрии поверхности, щуп для получения макрорельефа позволяет регистрировать волнистость профиля.

Параметры микрорельефа не оценивались, так как выходили за пределы диапазона измерений. Исследуемые неровности на поверхности кости были отнесены к разряду волнистости. Поэтому в настоящем исследовании рассматриваются только макрорельеф и волнистость профиля.

Длина трасс V1, V2, V3 позволяет захватить часть поверхности большого вертела, верхнюю область перехода проксимального эпифиза в диафиз. Измерения данных трасс проводили при следующих параметрах профилографа: длина измерительной трассы 15 мм, шаг измерения 0,01 мм, скорость измерения 0,6 мм/с. Изучаемые параметры для каждой трассы оценивались в совокупности по результатам трехкратных измерений с различными углами отклонения от линии горизонта.

Результаты и обсуждения

В результате проведенных измерений получено и проанализировано 369 профилогамм (трехкратно измеренные по три профилограмы на каждой кости). Анализ конфигурации рельефа показывает, что наиболее достоверно и объективно удаётся зарегистрировать следующие параметры:

1. Волнистость профиля поверхности большого вертела, на основании определения минимального шага. Сущность метода заключается в следующем. На графическом изображении профиля поверхности кости (при условии, что начальная и конечная точка профиля находится на одной горизонтальной (базовой) линии), на интервале 12 точек, ищется точка, которая по оси Y выше нулевой точки не менее чем на 4 пикселя, если таковая находится, то регистрируется неровность, относительно найденной точки продолжается поиск отклонений профиля. Алгоритм позволяет регистрировать волны идущие как вниз (вогнутые), так и вверх (выпуклые). Если на шаге не найдены неровности, то начальная координата следующего шага будет смещена относительно начальной координаты предыдущего шага на 1 пиксель. Таким образом, в результате сканирования кривой происходит подсчет абсолютного количества неровностей.
2. Степень изгиба в области перехода проксимального эпифиза в диафиз. Сущность метода заключается в следующем. На графическом изображении профиля поверхности кости (при условии, что начальная и конечная точка профиля находится на одной горизонтальной (базовой) линии), находится наивысшая точка по оси Y. От указанной точки откладывается 200 точек вправо (в сторону дистального конца ости). В каждой точке рассчитывается коэффициент спада К = Ymax / Yxi.
   Где Ymax – (координата наивысшей точки (пика) по оси ординат), Yxi – (координата по оси ординат i-той точки, находящейся на расстоянии Хi от пика). Для каждой точки находится значение коэффициента К и выбирается наибольшее.

Все расчеты выполнялись на программном обеспечении, разработанном в среде программирования С++ Builder.

Используя предложенные параметры, определены граничные значения для каждого возрастного периода по отдельным трассам.

Таблица 1 Волнистость профиля (количество неровностей)

Примечание: Количество неровностей определялось по среднему значению при трехкратном исследовании одной и той же трассы.

Наименьше количество неровностей (4,3) зарегистрировано в интервале 30-39 лет, а наибольшее (18) в интервале 60 лет и более.

Значения средних величин волнистости профиля как по отдельно взятой трассе, так и по совокупной оценке всех трех трасс отдельно взятой кости позволяет объективно судить об увеличении количества неровностей с возрастом.

Таблица 2 Степень изгиба в области перехода проксимального эпифиза в диафиз (Коэффициент спада)

Степень изгиба определяет, насколько круто проксимальный эпифиз переходит в диафиз.

Для трассы V1 значительное увеличение коэффициента спада регистрировалось после 60 лет, для трассы V2 – после 50 лет. Для трассы V3 (наиболее кзади расположенная трасса на латеральной поверхности проксимального конца кости) получены противоречивые значения в различных возрастных группах.

Однако, несмотря на все достоинства предложенных объективных критерий оценки возрастных изменений, их регистрация невозможна без использования дорогостоящего, высокоточного оборудования.

Выводы

1. Разработанные методы разметки большого вертела анатомически детерминированы и могут быть использованы, в том числе, при проведении различных остеометрических исследований.
2. Предложены новые критерии для объективной оценки возрастных изменений рельефа и формы проксимального конца бедренной кости такие как волнистость профиля, выражающаяся количеством неровностей и степень изгиба в области перехода проксимального эпифиза в диафиз, выражающаяся коэффициентом спада.

Установлено что с возрастом волнистость профиля большого вертела изменяется, что выражается увеличением количества неровностей, а степень изгиба в области перехода проксимального эпифиза в диафиз становится круче, особенно в возрастных группах 50-59 лет и 60 лет и более.

Список литературы

1. Абрамов С.С., Гедыгушев И.А., Звягин В.Н. и др. Медико-криминалистическая идентификация: Настольная книга судебно-медицинского эксперта. – М.: Норма-Инфра, 2000. – 465 с.
2. Пашкова В.И. Очерки судебно-медицинской остеологии. – М.: Медицина, 1963. -153 с.
3. Добряк В.И. Судебно-медицинская экспертиза скелетированного трупа. Киев: Госмедиздат УССР, 1960. – 218 с.
4. Пиголкин Ю.И., Федулова М.В. Гончарова Н.Н. Судебно-медицинское определение возраста. – М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2006. – 224 с.
5. Найнис Й.-В.Й. Идентификация личности по проксимальным костям конечностей. – Вильнюс: Минтис, 1972. – 245 с.
6. Янковский В.Э., Пятчук С.В. Идентификация личности по длинным трубчатым костям человека. – Новосибирск: Сибирская издательская фирма РАН, 2005. – 234 с.
7. Ряховский М.А. Возрастная изменчивость морфологических показателей дистальных фалант стопы человека. Автореферат . Саратов, 2009. – 24 с.
8. Гармус А. –А.К. Определение возраста индивида по морфологическим признакам лонного сочленения // Судебно-медицинская экспертиза. – 1990.№2. – С. 22-24.
9. Авдеев А.И, Потеряйкин Е.С.. Вариационная характеристика остеометрических параметров проксимального конца бедренной кости // Медицинская экспертиза и право. – 2012. №3. – С. 24-26.
10. Халус А.П. Шероховатость поверхностей, теоретико-вероятностный подход. – М.: Наука, 1975. – 344 с.