О возможности использования рентгенфлуоресцентного спектрального анализа костей черепа в идентификационных целях (предварительное сообщение)

Publication in electronic media: 02.02.2013 under http://journal.forens-lit.ru/node/826
Publication in print media: Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики, Барнаул-Новосибирск 2012 Вып. 18

г. Барнаул

Актуальность

В 70-80-е годы XX века для решения вопроса о микроэлементном составе биологических тканей, проводились исследования с использованием спектрального анализа для выявления количественного и качественного микроэлементного состава в различных тканях (в том числе и костной) организма человека и животных. При этом учитывалось влияние на показатели пола, возраста, а также воздействия на ткань физических (электромагнитные волны) и биологических (заболевания) факторов (Тихомиров П.Е., 1967; Овсянников В.Н., 1967; Шадрукова Н.И., Шабанова Т.М., 1967; Колосова В.М., 1967; Журавлев В.С., Жданова С.А., 1967; Дмитриев И.Б., 1967; Лопатин В.А., Володин С.А., 1982; Звягин В.Н., Иванов В.К., Куликов А.Ю., 1996 и др.).

Следует отметить, что метод эмиссионного спектрального анализа (ЭСА) в настоящее время практически не используется, но всё большее распространение приобретает рентгеноспектральный (рентгенофлуоресцентный спектральный) анализ (РСФА), используемый в промышленности, научных лабораториях. Благодаря простоте, возможности экспресс-анализа, точности результатов, отсутствию сложной пробоподготовки, сферы его применения продолжают расширяться.

РСФА - один из современных спектроскопических методов исследования вещества с целью изучения его элементного состава. С его помощью возможен анализ различных химических элементов - от бериллия (Be) до урана (U). Метод основан на сборе и последующем анализе спектра, полученного воздействием рентгеновского излучения на исследуемый материал.

Одной из решаемых при использовании спектрального анализа задач, является определение привнесения металлических частиц на биологическую ткань (кожу), а также на материалы, используемые в быту, для последующей идентификации травмирующего объекта (тупые, острые, огнестрельное оружие).

Выбор костной ткани как объекта исследования объясняется тем, что она наименее подвержена воздействию факторов внешней среды.

В связи с отсутствием данных об использовании костного материала для рентгеноспектрального анализа, нами исследована нативная костная ткань для решения вопроса о допустимости и необходимости использования кости при подобных исследованиях.

Цель исследования

Выявление возможностей РСФА для установления идентификационной пригодности костей свода черепа при судебно-медицинских исследованиях.

Задачи

1. Определить наличие химических элементов с относительно стабильной концентрацией в костях свода черепа.
2. Установить некоторые закономерности изменения содержания химических элементов в костях свода черепа в зависимости от пола и возраста.

Материалы

Проведенными исследованиями (Шадымов А.Б., Воронкин К.И., Пивоваров А.В., Васькин П.А., Романенко А.П., 2011) по определению процентного химического состава костей свода черепа (плоская часть теменной кости, теменной бугор, плоская часть лобной кости, лобный бугор, височная линия, венечный шов, сагиттальный шов), было выявлено 20 химических элементов, и только 10 из них (Zn, Co, Cu, I, Cd, Fe, Hg, Pb, Cr, W) в силу своей большей удельной емкости, были взяты для получения промежуточных данных. В результате была рассчитана их суммарная массовая доля по отношению к нативной кости в разных слоях, что составило от 0,27% (16 лет) до 3,84% (46 лет). В настоящее время, для наиболее объективной оценки вариации количественного содержания химических элементов в костях, нами использованы 13 элементов. Всего было исследовано 140 костных объектов (10 черепов лиц обоего пола в возрасте от 16 до 83 лет).

Рис 1. Распределение химических элементов на внутренней компактной пластинке одной области всех исследуемых сводов черепов.

Проведенными исследованиями получены импульсные значения химических элементов (имп/сек), которые были пересчитаны на мг/1гр костного вещества (рис. 1).

Результаты

Среди данных, полученных при подсчете количественного содержания химических элементов, обращает на себя внимание относительно стабильная концентрация йода во всех отделах исследуемых сводов черепов, как на наружной компактной пластинке, так и на внутренней. Полученные средние показатели концентрации йода из 7-и областей всех исследованных сводов (рис. 2.) варьировали от 3,22 мг/г до 3,62 мг/г (среднее – 3,43 мг/г).

Рис 2. Содержание йода в НКП и ВКП исследуемых образцов

Необходимо указать, что в литературе есть сведения о стабильной концентрации йода в организме человека (10–5...10–6 %), так называемое йодное зеркало крови (Международная общественная организация «Наука и техника», 2003). Полученные нами результаты по концентрации йода доказывают постоянство содержания этого элемента в костном веществе, что может играть существенную роль при видовой идентификации кости.

Также было установлено количественное содержание свинца и ртути, обладающие способностью накапливаться в органах и тканях. В отличие от йода, у женщин в костях свода черепа эти элементы находились в большей концентрации. Кроме того, в отличие от мужчин в костной ткани сводов лиц женского пола отмечается пропорциональное повышение количественного содержания тяжелых металлов с увеличением возраста. Так, концентрация свинца в различных отделах свода черепа девушки 16 лет колебалась от 0,44 мг/г до 3,88 мг/г, у женщины 46 лет – от 6,1 мг/г до 9,9 мг/г (рис. 3.);

Рис 3. Содержание свинца на ВКП всех исследуемых женских образцов

Концентрация ртути у девушки 16 лет колебалась от 0,25 мг/г до 2,9 мг/г, у женщины 46 лет – от 5,37 мг/г до 7,66 мг/г (рис. 4.). Выявление факта увеличения концентрации тяжелых металлов с возрастом требует дальнейшего исследования.

Рис 4. Содержание ртути на ВКП всех исследуемых женских образцов

Резюме

В ходе нашего исследования получены промежуточные данные, демонстрирующие количественное постоянство некоторых химических элементов независимо от исследуемой области свода черепа. Кроме того, отмечен закономерный рост отдельных элементов в зависимости от биологического возраста индивидуума.

Следует полагать, что дальнейшие исследования в этом направлении позволят использовать этот метод для проведения идентификационных экспертиз как в отношении установления пола, возраста, так и личности. Однако, для утверждения во мнении о возможностях использования рентгенофлуоресцентного спектрального анализа в идентификационных целях необходимо расширение исследований в этом направлении с привлечением статистических методов оценки достоверности полученных результатов.

Список литературы

1. Дмитриев И.Б. Судебно-медицинские возможности спектрального анализа твердых тканей зубов человека // Материалы к научной конференции по теме: Спектрографические методы исследования в биологии и медицине. – Горький, 1967. - С. 139-140.
2. Журавлев В.С., Жданова С.А. Спектрографическое определение количественного содержания железа и меди в костях человека // Материалы к научной конференции по теме: Спектрографические методы исследования в биологии и медицине. – Горький, 1967. - С. 111-114.
3. Звягин В.Н., Иванов В.К., Куликов А.Ю. К вопросу установления видовой принадлежности костных останков эмиссионным спектральным анализом // Судебно-медицинская экспертиза. – М., 1974. - №3. - С. 13-14.
4. Колосова В.М. Изучение микроэлементов, входящих в состав костной ткани человека, с целью установления возрастных и половых характеристик // Сборник трудов по судебной медицине и судебной химии. – Пермь, 1969. - №3. - С. 383-392.
5. Лопатин В.А., Володин С.А. К установлению видовой принадлежности костей по содержанию макро-микроэлементов // Совершенствование организации и методик лабора-торных исследований в судебной медицине: Сборник научных трудов. – Ярославль, 1982. - С. 36-42.
6. Овсянников В.Н. К методике спектрографического исследования костей в судебно-медицинском отношении. Материалы к научной конференции по теме «спектрографические методы исследования в биологии и медицине». – Горький, 1967. - С. 20-22.
7. Тихомиров П.Е. Материалы к изучению микроэлементного состава костной ткани методом спектрографии в эксперименте. Материалы к научной конференции по теме: Спектрографические методы исследования в биологии и медицине. – Горький, 1967. - С. 39-42.
8. Шадрукова Н.И., Шабанова Т.М. Определение содержания кальция в стремечке методом спектрального анализа. Материалы к научной конференции по теме: Спектрографические методы исследования в биологии и медицине. – Горький, 1967. - С. 76.