Возможности компьютерной томографии в судебно-медицинских исследованиях

В современной судебной медицине идет активное внедрение методов исследования с использованием компьютерной томографии (далее – КТ).

КТ – метод неразрушающего послойного исследования внутреннего строения объекта, который базируется на измерении и обработке разности поглощения рентгеновского излучения различными по плотности тканями.

В клинической практике при исследовании живых лиц это традиционный метод исследования, который применяется уже более 50 лет для визуализации различных повреждений, заболеваний и патологических состояний. При исследовании трупов КТ начала активно применятся с 90-х годов прошлого столетия за рубежом и только в настоящее время получает развитие в нашей стране. Исследование трупа с помощью КТ получило название «виртопсия» (от virtopsy – «виртуальный» + «вскрытие»). В большинстве своем выполненные при исследовании трупа снимки КТ используют для объективной визуализации повреждений. Вместе с тем, используя данные КТ-исследований, возможно решение и других задач судебно-медицинских исследований.

Для просмотра результатов КТ разработано большое количество специализированных компьютерных программ, используемых клиническими специалистами в повседневной практике. Все они объединены под общим названием DICOM-viewer, по названию форматов файлов КТ-исследований (диком-файл – отраслевой стандарт создания, хранения, передачи и визуализации цифровых медицинских изображений и документов – Digital Imaging Communications in Medicine).

В последние годы программы обработки результатов КТ стали оснащаться функцией построения (реконструкции) трехмерной модели части тела или органа, данные о которых отражены на послойных снимках. Метод подобной реконструкции основан на лофтинге – процессе получения объемных фигур из плоских объектов. В процессе создания трехмерного объекта из снимков КТ происходит последовательная расстановка полученных срезов, которые затем сливаются компьютерной программой по контурам размеченных на них объектов. Вот почему чем меньше интервал между срезами (шаг), тем более достоверной будет получаемая информация. В случае, когда пропущен большой участок исследования, информация на нем будет отсутствовать и особенности какого-либо повреждения, патологического изменения или заболевания оценить будет невозможно. Для визуализации линии перелома оптимальным шагом считается шаг 1,5 мм, выполненный в режиме соответствующей жесткости (bone). Для диагностики механизма образования перелома (в том числе и выявления признаков повторной травматизации) необходимо получение срезов с шагом 0,5 мм. Получив качественную трехмерную модель костных структур, возможно проведение идентификации травмирующего предмета по имеющимся особенностям переломов. С помощью трехмерной модели черепа возможно проведение краниофациальной идентификации, определение силы удара тупым твердым предметом в случае черепно-мозговой травмы (далее – ЧМТ). По трехмерной модели грудной клетки возможна оценка особенностей морфологии переломов и установление механизма травмы. Кроме этого, существует возможность объединения модели, полученной из снимков КТ с другой цифровой информацией о механизме травмы, повреждениях, обстоятельствах на месте происшествия (например, с фотограмметрическими цифровыми моделями).

Так, используя в экспертном исследовании трехмерную модель черепа живого лица, нами, помимо классических методов трасологического исследования, была проведена объективная идентификация травмирующего предмета – стеклянной бутылки. У потерпевшего имелся многооскольчатый краевой перелом среднелатеральной части надглазничного края левой лобной кости с переходом на левый скуловой отросток (до лобноскулового шва) и смещением отдельных костных фрагментов в полость орбиты до 2 мм, который четко визуализировался при КТ-исследовании (рис. 1 а). Особенности перелома на трехмерной модели, восстановленной из данных КТ, указывали на то, что повреждение образовалось в результате удара донышком бутылки (соответствовали форма и размерные характеристики). На основании цифровых фотографий представленной бутылки была создана ее трехмерная виртуальная копия, проведено компьютерное моделирование механизма травмы (рис. 1 б).

а

б

Рис. 1. Использование трехмерной модели черепа, созданной по данным КТ в судебно-медицинском исследовании: а – оригинальный перелом на модели; б – механизм травмирования вероятным следообразующим объектом

Исследование данных КТ в случае ЧМТ открывает большие возможности не только в плане визуализации линий переломов и внутричерепных повреждений, но и позволяет использовать математические методы расчета различных параметров для определения механизма травмы.

В случае определения силы, необходимой для образования перелома черепа, может быть использована методика С.А. Корсакова (1977). Для расчета из трехмерной модели может быть получен радиус кривизны черепа в двух взаимно перпендикулярных направлениях путем разбивки модели секущей плоскостью и восстановлением радиуса к области перелома. Здесь же, в месте повреждения, измеряется и толщина участка кости (рис. 2 а, б, в). Проводятся необходимые расчеты. На основании подобных измерений возможно и решение вопроса о наличии предшествующего ускорения при падении на плоскость по методике О.В. Сажаевой (2008).

а

б

в

Рис. 2. Проведение измерений по трехмерной модели черепа: а – разрез черепа в сагиттальной проекции; б – восстановление радиуса кривизны к области перелома в коронарной проекции; в – измерение толщины кости на уровне перелома

По методике С.А. Якунина (2004), возможна дифференциальная диагностика между повреждениями головы, образовавшимися в результате падения либо при ударах тупыми твердыми предметами. Раньше это было возможно только при исследовании трупа, путем тщательной фиксации всех повреждений и проведением точного их измерения (объема и размеров ушибов мозга, субдуральных и субарахноидальных кровоизлияний). Теперь подобные измерения возможно провести как по двумерным послойным КТ-снимкам, так по трехмерной модели.

На сегодняшний день разработаны компьютерные программы, позволяющие переводить трехмерную модель из формата DICOM в стандартные форматы трехмерных графических файлов, наиболее распространенные из которых OBJ, FBX, STL. Это позволяет поместить модель практически в любую программу – редактор трехмерной графики для последующей работы и изменений. Открываются возможности САПР-моделирования с прогнозированием разрушения в определенной точке поверхности от заданного травмирующего воздействия, а также возможность создания 4D-моделей с помощью BIM- технологии.

Суть BIM-технологии (building information modeling – технологии информационного моделирования) заключается в том, что на одной платформе создается модель, в которую вносятся данные, объединяющие различные информационные базы, полученные несколькими методами в режиме реального времени. Подобные технологии используются в строительстве для построения трехмерной модели с использованием архитектурно-планировочных, конструктивных, инженерных данных, что облегчает работу со сложными объектами и контроль над ними.

Осуществляя работу с трехмерными объектами в рамках решения практических задач, мы пришли к выводу, что использование BIM-технологий в судебно-медицинской экспертизе возможно: объединение данных BIM- технологий с другими экспертными и следственными данными обеспечивает возможность получения полноценной BIM-модели криминального события. Подобные технологии были использованы при реконструкции обстановки на месте происшествия при огнестрельной травме. С помощью моделирования удалось достоверно визуализировать траекторию движения огнестрельного снаряда, определить условия причинения повреждения, позу потерпевшего (рис. 3 а, б).

а

Рис. 3. Реконструкция обстоятельств на месте происшествия с применением ВIM-технологии: а – установленная поза потерпевшего при причинении повреждений; б – траектория движения пули с учетом повреждений черепа на его трехмерной модели, помещенной в модель трехмерной реконструкции места происшествия

Таким образом, применение КТ-исследований в судебной медицине позволяет не только обеспечить качественную визуализацию, но и проводить широкий круг исследований, которые ранее были доступны только при вскрытии трупа.