О проблеме изучения микроэлементов в целях выявления корреляции эмиссионных спектров крови

За последние 50 лет накоплен обширный материал по статическому и динамическому распределению микроэлементов в организмах.

Ведущая роль эмиссионного спектрального анализа в анализе микроэлементов обусловлена объективностью, высокой чувствительностью, доказательностью и экономичностью этой методики, безупречно документирующей на одной фотопластинке результаты многочисленных исследований многих элементов.

В отечественной судебной медицине спектральное исследование микроэлементов развилось в самостоятельное и перспективное направ- , ление, тесно связанное с решением важных и разнообразных экспертных вопросов, таких, как диагностика огнестрельной, транспортной и электрической травмы, повреждений, причиненных металлическими и окрашенными предметами; установление вида смерти при утоплении

в воде, некоторых отравлениях и т. д.; контроль лекарственных препаратов; выявление озоленных тканей человека и животных; экспертиза спермы, волос, костей и крови и, наконец, решение задачи идентификации некоторых объектов экспертизы.

Изучение перечисленных и некоторых других вопросов вполне доступно экспертным спектральным лабораториям, организованным в Москве, Горьком, Харькове, Хабаровске и ряде других городов. Создание таких лабораторий не представляет особых трудностей.

Перспективность дальнейшего изучения путей использования микроэлементов в судебномедицинской диагностике мы иллюстрируем на предварительных данных по выявлению возможности установления индивидуальности спектров крови человека. Этот вопрос, по нашему мнению, имеет серьезное теоретическое и практическое значение. Его экспериментальное разрешение мы осуществляли общепринятым в судебной экспертизе относительным количественным эмиссионным анализом с последующей статистической обработкой полученных результатов.

Суммируя литературные данные, удалось установить, что из 43 элементов, открытых в настоящее время в крови, 29 можно определить путем исследования эмиссионных спектров: Ag, Al, As, Ва, Са, Cd, Со, Сг, Си, Fe, Ge, Hg, К, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Rb, S, Si, Sn, Sr, Ti, U, Zn.

В качестве объектов исследования брали вырезки из сухого пятна крови на хлопчатобумажной материи (мадаполам, марля), которые помещали в кратер нижнего электрода без предварительного озо- ления. Для заполнения кратера (диаметр 3 мм, высота 4 мм) требовался участок пятна размером 4 X 30 мм. В качестве контроля служила та же ткань. Режим дуги переменного тока был следующий: при 2,5А—1 /2 минуты; при 3,5А — 3 минуты; при 7А—11 /2 минуты. В течение 5 минут происходило выгорание пробы. Спектры фотографировали при помощи кварцевого спектрографа ИСП-28 при щели размером 0,01 X 0,6 мм на репродукционных штриховых изоортохроматических пластинках чувствительностью 1,2 единицы ГОСТ 2817–50.

В полученных спектрах обнаруживались линии 20 химических элементов.

Степень почернения линий на фотопластинке измеряли микрофотометрами (МФ-2 или МФ-4) в относительных единицах логарифмической шкалы. При фотометрировании использовали следующие линии: As — 2349,84; В —2497,73, Si —2519,21; Р —2554,93; Fe — 2585,88; Pb — 2802,00; Mg —2802,69; Mn —2939,3; Al —3082,15; V —3102,30; Са — 3158,87; Си —3247,54; Ag —3280,68; Na — 3302,32; Zn — 3302,59; Ti — 3372,80; Co — 3405,12. Прочие элементы были представлены либо очень слабыми линиями в виде теней, либо в условиях опыта не определялись.

Предварительные наблюдения показали, что при сопоставлении эмиссионных спектров крови в качестве элемента сравнения удобно использовать фосфор. Лишь в отдельных исследованиях, в случаях малого количества материала, элементом сравнения служили кремний или медь.

Полученные в процессе анализов результаты выражали неименованными числами, находящимися в пределах от 0,37 (относительно коэффициента К — для As/P) до 49,44 (К — для Mg/P). При оценке этих данных подтвердилось хорошо известное положение о возможности довольно легко отличить вещество пятна крови от вещества предмета носителя (табл. 1).

Таблица 1

Различие соотношений химических элементов в пятне крови и в материале чистого предмета-носителя

Принимая во внимание, что элементы, используемые в описанном случае, хорошо сохраняются при обугливании пятен крови и почти не участвуют в образовании гнилостных газов, допустимо применять метод спектрографического выявления их соотношений при установлении наличия обгоревших, разрушенных и измененных гниением пятен крови.

В целях распознавания индивидуальной принадлежности пятна мы попытались сопоставить элементарный состав крови различных лиц. В качестве рабочей гипотезы было принято предположение о том, что состав крови как внутренней среды организма не может не отражать индивидуальных особенностей обмена веществ, связанного с условиями существования, питания и конкретными проявлениями воздействия внешней среды на человека.

Вместе с тем мы отчетливо представляли, что между кровью различных лиц должно проявляться вполне определенное сходство обще- видового характера. Первые же наши эксперименты подтвердили существование такого сходства по 8 коэффициентам (Fe/P, Al/Р, Са/Р, Cu/P, Ag/P, Ti/P, Si/P). Графическое изображение этих данных особенно удобно и наглядно. На этом фоне выявление индивидуальных особенностей по существу должно заключаться в установлении достоверного количественного выражения большего или меньшего сходства между исследуемыми объектами. Решить эту задачу мы попытались подбором большого экспериментального материала с последующей его обработкой при помощи приемов математической статистики.

В качестве приема оценки степени сходства состава пятен крови был использован метод вычисления и сравнения коэффициента корреляции (г) средних показателей по каждому из определяемых макро- и микроэлементов. Этот коэффициент представляет собой число, показывающее тесноту связей каких-либо явлений. В судебномедицинской экспертизе пятен крови он может рассматриваться как числовой показатель степени сходства между двумя исследуемыми объектами. В этом случае его величина может колебаться от 1 до 0. Высокая степень корреляции обозначается дробью, близкой к единице; ноль отражает отсутствие корреляции.

Примерный порядок сравнения пятен крови представлен следующим расчетом.

Дано: следствием установлено, что пятно крови Y может происходить от 2 женщин — А., 23 лет, и Б., 21 года, с одинаковой (А II) группой крови. Эксперту представлены сухие пятна крови X и Z, принадлежащие лицам А. и Б., и сравниваемое пятно Y:

Для упрощения рассуждений мы рассматриваем частные условия экспертизы, в которой все 3 пятна располагаются на одинаковой чистой хлопчатобумажной ткани, произошли одновременно и не имеют загрязнений.

Требуется установить, кому из названных лиц может принадлежать пятно крови Y.

Сделано по 20 спектрограмм каждого пятна крови, обнаружены и профотометрированы аналитические линии Si, Р, Fe, Mg, Al, V, Са, Си, AgJ Na, Ti. Результаты фотометрических данных всех 3 пятен занесены в таблицы. В каждом случае подсчитано среднее арифметическое (М) из 20 наблюдений (п), соответствующее каждому элементу. Затем определен коэффициент отношения каждого обнаруженного элемента к фосфору, принятому за элемент сравнения (Эл./Р).

Из этих данных составляем для объектов X, Y, Z статистические ряды (табл. 2), которые и обрабатываем с целью получения коэффицентов корреляции. Суммируем каждый столбец (2) и вычисляем его среднее арифметическое (Mi). Столбцы dx , dy и dz представляют собой отклонения отдельных показателей от средних величин (соответственно х, у, г). Их вычисляем как разность между числами столбцов X, Y и Z и соответствующими средними арифметическими. Указанные отклонения возводим в квадрат и получаем столбцы dx2 , dy2 и dz2 . Последние 2 столбца таблицы являются произведениями от парного умножения (dx-dy) и (dy-dz). Числа последних 5 столбцов суммируем. Полученные суммы квадратов отклонений попарно перемножаем. Дальнейшее вычисление ведем по указанным в таблице формулам.

Вычисляем коэффициент корреляции (г') между соотношениями элементов пятен X и Y, который равен 0,9964. Коэффициент корреляции для объектов Y и Z равен 0,9838. Оба коэффициента указывют на высокую степень связи объектов, что вполне естественно при сравнении однородного материала — крови одного вида и группы. Однако корреляция (или степень сходства) между X и Y выше, чем между Y и Z.

К настоящему времени нами проведено сравнение пятен крови 36 доноров, а также образцов крови трупов и расшифровано свыше 900 спектрограмм, в результате чего подтверждено, что состав крови отражает индивидуальные особенности организма в момент проведения исследования.

Анализ литературных источников в совокупности с результатами произведенных экспериментов показывает, что определение качественного и количественного состава элементов и в особенности выявление их соотношений с последующей графической и статистической обработкой результатов позволяет объективно фиксировать весьма тонкие различия и изменения в биологических объектах. Так, в эксперименте при достаточном количестве исследуемого материала на основании вычисления корреляции между соотношениями элементов можно судить о величине сходства вещества анализируемого пятна крови с веществом пятен крови известных лиц.

Таблица 2

Сравнительные данные пятен крови от двух женщин - А. и Б.

Примечание. Обозначения в тексте.