Повреждения лазером трупа человека и текстильных тканей (Экспериментальное исследование)

Повреждения тканей и органов, которые могут возникнуть после случайного воздействия лазерных излучений, представляют судебномедицинский интерес. Весьма важно дифференцировать лазерные повреждения от термических, электрических и огнестрельных. Мы провели эксперименты по изучению морфологии лазерных повреждений тканей и органов трупа человека, а также повреждений текстильных тканей.

Известно, что лазерные повреждения могут произойти в результате воздействия непрерывного излучения одним импульсом. Повреждение связано с термическим и механическим действиями. Первое зависит от способности тканей поглощать энергию излучения. Так, например, кожа, богатая пигментом, подвержена повреждениям больше, чем при малом количестве пигмента. Механическое действие связано с мгновенным превращением твердых и жидких веществ в газ. Возникает своеобразный «взрыв».

Мы использовали лазер импульсного действия на неодимовом стекле, однократное импульсное излучение с расстояния в 70—100 мм направляли на ткани и органы. Выходная энергия импульса достигала 2700 Дж, а плотность энергии излучения на 1 см² — 337 500 Дж/см².

Объектами экспериментов были кожа, кости, легкие, селезенка, печень, почка. Срезы красили гематоксилином и эозином, хромотропом. Отмечены следующие изменения.

Кожа. Расстояние до объектива 100 мм. Круглые отверстия диаметром до 2 мм, в окружности отверстий ткань плотноватая, бледно-коричневая, в радиусе 5—6 мм эта зона окружена бледно-сероватым пояском шириной 1—2 мм (рис. 1). При расположении фокуса за собственно кожей повреждения были в основном сходными с возникавшими при расположении его на поверхности кожи. Гистологически: кратерообразное повреждение кожи, соответственно которому ткань некротична, коагулирована. По краям кратера надкожица утолщена, коагулирована, сотообразная. В базальном слое клетки вытянуты, местами напоминают «щетки» — картина напоминает изменения при электротравме.

Рис. 1. Кожа (описание в тексте).

Скелетные мышцы. Расстояние до объектива 100 мм. Округлое звездчатое повреждение диаметром 9 мм, глубиной 2 мм, коричневого цвета, плотноватое, фасции сморщены, образуя радиальные складки вокруг повреждения. На разрезе ткань уплотненная, коричневатая, структура неразличима. Аналогичную картину наблюдали, когда фокус располагался в глубине ткани. Гистологически: очаги коагуляционного некроза.

Трубчатые кости. Расстояние до объектива 100, 90 и 70 мм. На поверхности кости круглый дефект, проникающий в костный мозг, диаметр дефекта 10 мм, глубина 20 мм. Стенки канала пепельно-черные, в окружности дефекта скос костной пластинки, костная ткань темно-серочерноватая на участке диаметром 5 мм. Нефокусированный луч давал аналогичное повреждение.

Плоские кости черепа. Расстояние до объектива 100 мм. Дырчатые воронкообразные повреждения с выраженным скосом наружной костной пластинки. Диаметр отверстия 8 мм, ширина скоса до 3 мм (рис. 2). На внутренней костной пластинке диаметр отверстия до 3 мм, края ровные. Кость вокруг повреждения серовато-черноватая на участке диаметром до 3 мм. Цвет внутренней костной пластинки не изменен.

Рис. 2. Плоская кость. Входное отверстие. Виден скос наружной пластинки.

Легкие. Расстояние до объектива 100, 90 и 70 мм. Повреждение круглое (рис. 3), диаметром 14 мм, глубиной 5 мм, черно-коричневого цвета с признаками разрыхления и уплотнения ткани; края его в виде черновато-коричневого плотного ободка шириной 5 мм, плевра в виде звездчатых радиальных складок, отходящих от ободка. На разрезе ткань в окружности повреждения бесструктурная на участке до б мм. При фокусе за поверхностью легкого 10—30 мм возникали аналогичные повреждения. Гистологически: коагулированная ткань легкого, окруженная коагулированным транссудатом, на фоне которого видны стенки некротизированных сосудов. Плевра по краям повреждения утолщена, сотообразно вздута.

Рис. 3. Легкое (описание в тексте).

Печень. Расстояние до объектива 75—100 мм.

Повреждение имеет форму правильного круга глубиной до 15 мм с плотноватыми краями в виде возвышающегося коричнево-сероватого ободка шириной до 3 мм, дно повреждения и стенки темно-коричневые, разрыхленные, плотные.

При расположении фокуса за капсулой печени на глубине 15 мм возникало повреждение округлой формы размером 11X9мм, краснокоричневого цвета, без признаков возвышения, шириной до 3 мм, в окружности — зона разрыхления капсулы в радиусе до 9 мм, розоватого цвета, само повреждение в виде клиновидной трещины глубиной 10 мм, стенки плотноватые, пористые.

При расположении фокуса в глубине печени на 25 мм размер повреждения на поверхности возрастал до 17X11 мм, глубина их была до 10 мм. Гистологически: кратерообразное повреждение, соответственно которому ткань коагулирована, во многих участках, прилегающих к очагу воздействия импульса, ткань печени в разной степени некроза имеет вид островков, соединенных перемычками. Капсула печени по краям «кратера» утолщена, некротична, сотообразна вздута.

Селезенка. Расстояние до объектива 100, 90 и 70 мм. Повреждения круглой формы диаметром до 13 и глубиной до 10 мм, окруженные плотным, серовато-белесоватым ободком шириной 2—3 мм, от которого отходят радиально звездчатые складки капсулы (рис. 4). Дно повреждения плотное, красно-коричневое, несколько разрыхленное. На разрезе его видны коричневатые бесструктурные ткани. Гистологически: стенки кратера состоят из коагулированной ткани, капсула по краям его некротична, утолщена, сотообразно вздута. Клетки пульпы сморщены, некоторые вздуты.

Рис. 4. Селезенка. Видны звездчатые складки, отходящие от повреждений.

Почка. Расстояние до объектива 100, 90 и 80 мм. Повреждения круглой формы, диаметром 5—6 и глубиной 2—3 мм, дно красно-коричневатое, плотноватое, по краям темно-коричневый ободок шириной 1—2 мм. На разрезе ткань в окружности повреждения бесструктурная, розоватая на участке до 3—4 мм. Гистологически: стенки кратера образованы коагулированной тканью. Капсула коагулирована, сотообразно вздута, паренхима на значительных участках некротична.

Проводили эксперименты с льняной, полульняной, хлопчатобумажной, шерстяной, полушерстяной тканями и искусственным шелком. Материал облучали фокусированным лучом на неодимовом стекле одним импульсом с энергией излучения 20—265 Дж при плотности энергии 280— 11670 Дж/см². Учитывали, что степень поглощения лучей зависит в определенной мере от чувствительности их к цвету облучаемого объекта, повреждающими факторами являются термическое и механическое действия. Повреждения исследовали стереомикроскопически.

Льняные ткани (коричневые). Сквозные круглые дефекты с максимальным диаметром 1,5 мм с признаками обгорания по краям. Момент воспламенения ткани был хорошо заметен.

Полульняная ткань (лен + лавсан) темно-телесного цвета. Сквозные дефекты диаметром до 7 мм с признаками термического воздействия по краям — на обгоревших волокнах льна видна расплавившаяся застывшая масса лавсана.

Хлопчатобумажная бледно-серая ткань. Дефекты диаметром 4 мм с ровными коричневатыми краями, с темно-коричневым пояском шириной 1 мм. Стереомикроскопически выявлялись ровные края отверстия, признаки обгорания и механического разрыва. Соответственно пояску в окружности дефекта хорошо заметны признаки смещения нитей, механические и термические повреждения.

Искусственный шелк оказался довольно стойким. Исследовали 18 образцов разного цвета. Сквозной дефект возникал только на черной, зелено-малахитовой и зеленой тканях. На белой ткани никаких признаков повреждений не устанавливалось. На черной ткани возникали сквозные дефекты диаметром до 6 мм с признаками термического и механического воздействия по краям — видны хорошо (особенно стереомикроскопически) расплавленные, разорванные, выбитые и как бы «вздыбленные» ломаные коричневые волокна. В окружности дефектов поясок шириной до 0,5 мм. На обратной стороне ткани в окружности отверстия изменений не отмечалось.

Рис. 5. Искусственный шелк. Характерный белый поясок вокруг повреждения (описание в тексте).

Шерстяная ткань (синий драп). Дефекты диаметром 5 мм с неровными краями и темно-коричневым пояском шириной 4 мм. Стереомикроскопически видны неровные края дефекта, волокна расплавлены, образуют темно-коричневые конгломераты. Соответственно пояску в окружности дефекта — признаки обгорания. С изнанки диаметр дефекта 4 мм, края неровные, видны обгоревшие волокна.

Голубая шерстяная ткань оказалась более стойкой. Сквозных дефектов не возникало, появлялись только поверхностные повреждения с явными признаками термического действия.

Полушерстяные ткани (черная шерсть + вискоза, капрон). Сквозные дефекты диаметром до 4 мм, края их темно-коричневые, волокна в виде расплавленных, блестящих конгломератов, по краям дефекта волокна вздыблены, надломлены, приподняты, как иглы ежа. Со стороны изнанки диаметр отверстия 3 мм. Зеленые, голубовато-бледно-серые и оливково-желтые ткани: 2—3 сквозных дефекта диаметром до 1,5 мм. Дефекты располагались рядом. Видны признаки термического действия. Возникновение 2—3 небольших отверстий рядом свидетельствовало, видимо, о том, что луч рассеивался и не мог термическим и механическим действием вызвать один большой дефект. Здесь сказывалось значение цвета как фактора, усиливающего или понижающего действие луча лазера. Стойкими оказались и полушерстяные ткани на вискозе абрикосово-желтого цвета. На полушерстяных тканях, сочетающихся с капроном, возникал сквозной дефект диаметром 2—5 мм с темно-коричневым пояском шириной 1—2 мм. Стереомикроскопически по краям дефекта видны темно-коричневые и черные конгломераты расплавленных нитей капрона.

Кроме повреждений на отдельных образцах тканей, провели облучения одновременно 2—3 слоев шерстяных, хлопчатобумажных тканей и искусственного шелка. На оборотной стороне верхнего слоя ткани в окружности дефекта и на лицевой, подлежащей под ней ткани, появляется серовато-черноватый поясок шириной 10—20 мм. На тканях из искусственного шелка виден белый поясок шириной до 3 мм, в окружности его более темный поясок шириной 10—20 мм, окруженный участками с разной степенью обесцвечивания (рис. 5). Это возникает, по-видимому, в результате термического действия, характеризующегося своеобразным «взрывом» между слоями текстильных тканей. Такой вывод мы подтвердили, нанося повреждения на асбесте. Края отверстий были вывернуты наружу в обе стороны, разорванные, что могло образоваться только при условии действия повреждающей силы изнутри.

Выводы

1. Одноимпульсное воздействие лучом лазера мощностью свыше 1900 Дж выходной энергии причиняет своеобразные повреждения, которые могут служить экспертными критериями. При облучении кожи появляется отверстие до 2 мм диаметром, окруженное зоной термического действия радиусом до 5—6 мм с бледным пояском шириной 1—2 мм. Гистологически устанавливаются признаки коагуляционного некроза, сотообразное вздутие надкожицы, местами в базальном слое щеткообразные вытягивания ядер, напоминающие изменения при электротравме.
2. При повреждении легких и селезенки наблюдаются специфические изменения: круглой формы дефект глубиной до 10 мм, диаметром до 13 мм с плотным серовато-белесоватым ободком шириной 2—3 мм, с радиальными складками капсулы, отходящими от ободка. Гистологически отмечаются коагуляционный некроз пульпы селезенки, кратерообразная щель с некротическими стенками, капсула по краям ее сотообразная, некротичная. При повреждении других внутренних органов также характерны коагуляция и некроз: радиальных складок на серозных оболочках не возникает.
3. При повреждении плоских костей характерен воронкообразный округлый сквозной дефект со скосами наружной костной пластинки и с ровными краями на внутренней, диаметром отверстий: снаружи до 8 мм, на внутренней поверхности до 3 мм. Вокруг наружного отверстия специфично возникновение зоны серо-пепельного цвета на участке до 5—8 мм.
4. Повреждения на текстильных тканях в результате одноимпульсного облучения лазером в первую очередь характерны признаками термического действия и несколько менее механического. Образуются дефекты, которые могут напоминать огнестрельные. Существенное значение имеет цвет облучаемой ткани. Черный цвет характерен особой восприимчивостью лучей лазера.