Фотоколориметрическая объективизация давности наступления смерти, основанная на динамике восстановления трупного пятна

Традиционные судебно-медицинские исследования, включающие наружный осмотр и секцию трупа, равно как и исследования мертвых тел с применением специальных методов, предусмотренных в настоящей работе, выполнены автором лично в рамках его практической деятельности в должности врача – специалиста в области судебной экспертизы (заведующего) Сосновского отдела Бюро судебно-медицинской экспертизы Челябинской области.
В период 2016-2019 гг. представляемым фотографическим колориметрическим способом исследованы 72 трупа мужчин и женщин, смерть которых наступила от различных заболеваний и внешних причин. Диапазон исследованных возрастом составил от 11 до 90 лет. Автором лич- но осуществлялись выезда в составе следственно-оперативной группы для участия в следствен- ном осмотре умерших и судебно-медицинская экспертиза/исследование их мертвых тел.
Основным исследовательским методом являлась дискретная цифровая фотоколоримет- рия, а непосредственным изучаемым явлением – скорость восстановления цвета трупного пят- на, после стандартизованного воздействия на него динамометром.
В связи с тем, что наилучшим индексом цветопередачи характеризуются вольфрамовые лампы (лампы накаливания), осветители на их основе использованы в ходе выполнения насто- ящей работы, с целью создания достаточной освещенности фотографируемых объектов. Стан- дартизованное давление на трупное пятно (2 кгс/см2 в течение 3-х секунд) производилось дина- мометром СМЭД-2 после запуска серийной фотосъемки и фиксации первоначального вида трупного пятна в кадре фотоаппарата. Для фотографирования объектов применен зеркальный фотоаппарат Canon EOS 1200 c штатным фотообъективом EF-S 18-55 mm. Фотоаппарат облада- ет хорошей матрицей (18 мегапикселей), снимает в высоком разрешении (до 5184х3456 pt), за- писывая изображения на карту памяти, как в формате jpeg, так и в несжатом виде (raw).
Фотоаппарат размещался на штативе, с целью избегания возможного смещения его по- ложения в процессе фотофиксации, на расстоянии около 50 см от фотографируемой поверхно- сти, под прямым к ней углом (Рис. 1).
Перед началом фотографирования рядом с трупным пятном (или на его фоне) распола- гался эталон белого цвета, в качестве которого рекомендуется использовать линейку с нанесен- ными делениями и квадратами черного и белого цветов, и выполнялось пробное фотографиро- вание. На полученных снимках оценивалась правильность баланса белого (черные цвета на фо- тографии эталона цвета должны иметь координаты 0;0;0, а белые 255;255;255 в цветовом про- странстве RGB). Убедившись в правильной балансировке фотоаппарата, производилась его настройка на серийную фотосъемку с частотой 1 кадр каждые 2 секунды (эталон цвета – изме- рительная линейка, при этом убирался из кадра) и запись снимков в формат jpeg, как наиболее распространенный.
Рис. 1. Расположение осветителя и фотоаппарата по отношению к объекту фотофиксации
После запуска серийной фотосъемки и фиксации первоначального вида трупного пятна (Рис. 2а) в кадре фотоаппарата производилось стандартизованное давление на трупное пятно (2 кгс/см2 3 секунды) динамометром СМЭД-2 (Рис. 2б).
а) Исходный вид трупного пятна
б) Вид трупного пятна через 1 сек.
в) Трупное пятно, визуально восстановившее свой вид
г) Регистрация цифровых характеристик трупного пятна
Рис. 2. Внешний вид трупного пятна на различных этапах исследования
Фотосьемка проводилась до полного восстановления первоначального вида трупного пятна, что оценивалось визуально и в течение 1-й минуты после этого. После чего процесс фо- тографирования останавливался. Серия фотографических изображений изучалась на компьюте- ре. На серии фотографий выбирались снимки – исходный вид пятна (Рисунок 2а), вид пятна че- рез 1 секунду после стандартизованного воздействия динамометром (Рисунок 2б), и конечный вид пятна, внешне визуально восстановившего первоначальный вид (Рисунок 2в).
На каждом фотографическом изображении трупных пятен в зоне проведенного надавли- вания динамометром (как до воздействия, так и после него) производилось определение коор- динат цвета участка в системе RGB. Нами использована программа ColorPix (Рисунок 2г), раз- решенная ее авторами к некоммерческому применению. Программа позволяет измерить цвет пикселя экрана в значениях координат пространства RGB в месте, на которое указывает курсор манипулятора – мыши. Для достижения наибольшей объективности указанная процедура вы- полнялась 3-5 раз. Координаты цвета фиксировались на бумаге с последующим внесением их в базу данных наряду с факторами, учитываемыми нами в работе.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Как указано выше, в работе производилась количественная фиксация изменений в обла- сти трупного пятна, через строго фиксированные интервалы времени между замерами (кадрами фотосъемки), с последующим описанием динамического процесса в цветовом пространстве RGB через изменения во времени компонент красного (R), зеленого (G), синего (B) цветов.
Примером служит следующее практическое наблюдение (Рис. 3).
Согласно обстоятельств дела, мужчина 1982 года рождения, совершил самоубийство пу- тем повешения 18.02.2017 г., в 19:00 час. Причина смерти – механическая странгуляционная асфиксия (повешение). Концентрация этилового спирта в крови умершего, определенная газо- хроматографическим исследованием, составила 3,5‰.
Исследование трупного пятна выполнено в поясничной области спины трупа. Дата и время начала исследования: 18.02.2017 г. в 23 часа 26 минут 54 секунды.
На первой фотографии представлены координаты цвета трупного пятна до воздействия на него (R-157; G-119; B-98). Через 2 секунды после начала диагностической процедуры (фото 2), в месте давления динамометром виден округлый участок изменившегося цвета (R-185; G- 161; B-121). В последующем на 36 секунде диагностической процедуры создается зрительное ощущение восстановления трупным пятном своего первоначального вида. Однако, фотоколо- риметрическая оценка цвета участка, на который производилось воздействие, показывает (фото 8), что такое восстановление еще не произошло (R-177; G-145; B-121) и полное восстановление (возврат к начальным координатам цвета трупного пятна) количественно регистрируется только к 48-ой секунде экспертной диагностической процедуры (фото 10).
Фото 1. Область трупного пятна до момента надавливания. Исходные данные (R-157; G-119; B-98)
Фото 3. Через 6 секунд после дозированного надавливания (R-186; G- 163; B-124).
Фото 5. Через 18 секунд после дозированного надавливания (R-181; G- 161; B-123).
Фото 7. Через 30 секунд после дозированного надавливания (R-183; G- 160; B-125).
Фото 9. Через 42 секунды после дозированного надавливания (R-172; G- 133; B-113).
Фото 2. Через 2 секунды после дозированного надавливания (R-185; G- 161; B-121).
Фото 4. Через 12 секунд после дозированного надавливания (R-186; G- 161; B-122).
Фото 6. Через 24 секунды после дозированного надавливания (R-186; G- 160; B-130).
Фото 8. Через 36 секунд после дозированного надавливания (R-177; G- 145; B-121).
Фото 10. Через 48 секунд после дозированного надавливания (R-157; G- 119; B-98).
Рис. 3. Динамика изменения вида трупного пятна на фотоснимках
Установлено, что цифровые параметры цвета трупного пятна, изучаемые в цветовом пространстве RGB, меняются в динамике его восстановления после дозированного воздействия,
и этот процесс с достаточно высокой степенью достоверности может быть аппроксимирован математическими выражениями – полином третьей степени (Рис. 4).
Рис. 4. Динамика изменения составляющих цвета трупного пятна после дозированного на него воздействия
В целом исследуемый процесс может быть формализован и в общем виде выражен ма- тематически уравнением (1).
Для установления возможности влияния на динамику восстановления первоначального вида трупного пятна после дозированного на него надавливания, было решено изучить зависи- мость указанных коэффициентов от ряда дополнительных факторов, учитываемых в работе (пол и возраст умершего, вариант танатогенеза, наличие этанола в крови умирающего. Анализ проведен с помощью методов ранговой статистики.
Таким образом было установлено:
а) паспортный возраст умершего человека можно не принимать во внимание, при анали- зе динамики восстановления первоначального вида трупного пятна, после дозированного на не- го надавливания, так как результаты корреляционной зависимости меньше установленного для медико-биологических исследований (95%).
14

б) половая принадлежность умершего человека в единичных случаях может повлиять на результаты исследования, что, хотя и не носит закономерный характер, требует разработки спо- соба анализа цвета трупного пятна, свободного от указанной зависимости.
в) при изучении влияния факта этанолэмии на процесс изменения цвета трупного пятна в ходе экспертной диагностической процедуры, выявлены единичные различия, не имеющие за- кономерный характер. Однако сам факт их выявления требует разработки способа анализа, сво- бодного от указанной зависимости, аналогично указанному в предыдущем пункте.
г) вариант танатогенеза влияет на динамику восстановления первоначального вида труп- ного пятна, восстанавливающего свой первоначальный вид после стандартизованного воздей- ствия на него динамометром, так как анализ всех коэффициентов цветовых составляющих RGB, показал множественные статистически значимые различия, имеющие закономерный характер.
Влияние варианта танатогенеза, объективно установленное нами, совершенно новым способом подтверждает зависимости, ранее изученные и доказанные работами Ф. Г. Джамшиди (1985); В.П. Подоляко (1998) и других авторов.
Исследования, проведенные с координатами цвета трупного пятна в цветовой системе RGB, показали их перспективность, однако продемонстрировали и ряд сложностей, обуслов- ленных необходимостью учета индивидуальных особенностей (пол, возраст индивида, вариант танатогенеза), что затруднительно осуществить в ходе работы профильного специалиста по су- дебной медицине в виду отсутствия соответствующих рекомендаций по учету этих влияний.
Научная работа, которую выполнил А.В. Литвинов (2015), показала, что с целью изуче- ния динамических процессов, которые связаны с изменениями цвета биологических объектов (автор изучал цвет кровоподтеков), наиболее перспективным является использование простран- ства YCrCb, яркостная (Y) и цветоразностные (Cr, Cb) компоненты которого хорошо аппрокси- мируются математическими уравнениями.
Чтобы зафиксировать степень восстановления трупного пятна, связанную с временем, прошедшим с момента смерти, мы использовали временной промежуток 30 сек, с начала дози- рованного надавливания на область трупного пятна, и при этом получили тренды, которые представлены на рисунке (Рис. 5.).
В течении 30 секунд восстановления первоначального вида трупного пятна после дози- рованного на него воздействия, компоненты Cr и Cb меняются очень сложным образом, в то время как, яркостная компонента Y, демонстрируя прямолинейный рост на начальном этапе тренда (после стандартизованного воздействия медицинским динамометром), в последующем достаточно равномерно снижается к исходным (начальным) значениям.
Это позволяет предположить, что именно яркостная компонента с высокой точностью может быть описана математически в динамике ее изменений, и именно ее изменения в первую
очередь необходимо использовать при создании способа расчета продолжительности постмор- тального периода на основе количественной регистрации изменений цвета трупного пятна.
Рис. 5. Динамика цвета трупного пятна в системе YCrCb
Действительно, как показал проведенный регрессионный анализ, изменения яркости трупного пятна хорошо описываются линейным уравнением, с уровнем достоверности аппрок- симации более 95% (Рис. 6).
180,0 175,0 170,0 165,0 160,0 155,0 150,0 145,0 140,0
y = -0,86x + 174,74
R2 = 0,97
0 2
4 6 8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Время, сек.
Рис. 6. Уравнение линейной регрессии, аппроксимирующее изменения яркостной компоненты трупного пятна в динамике ее восстановления после механического воздействия.
Яркость, Y

На основании изложенного выше, считаю, что в динамике восстановления трупного пят- на, наиболее закономерно восстанавливается яркость трупного пятна, а не его цвет, либо насы- щенность. Это означает, что в основу диагностики давности наступления смерти фотоколори- метрическим способом – необходимо положить яркостную компоненту в виде ее дифференци- ального показателя, а прочие цветоразностные компоненты (Cr, Cb), также учитывая как раз- ность между исходной величиной на начало исследования пятна (до воздействия на пятно) и через фиксированный интервал времени (30 секунд в настоящем исследовании) после дозиро- ванного надавливания (выражение 2), использовать в качестве дополнительных характеристик.
Следующим этапом была разработка математического выражения для расчета ДНС по степени восстановления первоначального вида трупного пятна.
Для того, чтобы установить наличие и характер зависимости между давностью наступ- ления смерти и дифференциальными характеристиками цвета трупного пятна, нами был произ- веден простой регрессионный анализ с использованием программы SPSS for Windows.
Коэффициенты линии наилучшего соответствия математического выражения предсказа- ния величины целевой характеристики (давность смерти) в зависимости от изменения величин предикторов (ΔY, ΔCr, ΔCb), рассчитанные в ходе анализа, представлены в таблице 1.
Таблица 1
При этом уравнение линии наилучшего соответствия (зависимости) между указанными величинами (регрессионное уравнение), с учетом коэффициентов из таблицы, следует предста- вить следующим образом:
По мнению автора работы, представленное уравнение следует использовать для расчета продолжительности времени (ДНС), предшествующего колориметрическому исследованию, разработанным способом по скорости восстановления цвета трупного пятна после стандартизо- ванного воздействия на пятно динамометром.
Традиционно разработка выражения, математически отражающего погрешность метода, осуществляется путем расчета по проверяемому уравнению случаев с заведомо известными ха- рактеристиками и проверки на совпадение расчетных и реальных значений целевой величины, с установлением максимальной абсолютной и относительной величины погрешности в границах доверительного интервала достоверности, принятого на начальных этапах работы. В настоящем исследовании уровень достоверности получаемых результатов установлен автором как соответ- ствующий не менее чем 95% значимости.
Формирование неравенства, оценивающего точность разработанной математической мо- дели (выражение 3) произведено по алгоритму, представленному в научной литературе (Кули- ков А.В., Коновалов Е.А., Вавилов А.Ю., 2006):
Сформировано конечное неравенство (4), рекомендуемое для расчета границ точности выражения (3) в ходе его практической реализации колориметрическим методом по скорости восстановления цвета трупного пятна после стандартизованного воздействия на пятно:
В границах, устанавливаемых данным неравенством, находится давность смерти, вычис- ленная с погрешностью, не превышающей 5% результирующей величины (Рис. 7).
Для того, чтобы облегчить внедрение разработанного метода определения давности наступления смерти по динамике восстановления трупного пятна после дозированного на него воздействия, была создана компьютерная программа“Spot’s parameters 1.0” (Рис. 8), которая позволяет по ряду замеров параметров цветовых характеристик трупного пятна в системе цвет- ности RGB, провести расчет ДНС цифровым методом с указанием границ ее достоверности.
Проверка метода выполнена на материале трех практических наблюдений.
В первом наблюдении в ходе расчета времени смерти гражданина И.Ф.А. было установ- лено, что он умер в интервале от 11-и и до 12,6 часов до начала производства следственного
осмотра и проведения диагностической экспертной процедуры исследования трупных пятен, что полностью согласовывалось со следственными данными (давность смерти – 12 часов).
10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0
y = 1,090x – 0,108
y = 0,946x – 0,034
2,0 3,0 4,0
5,0 6,0 7,0 8,0
Реальная ДНС, час.
9,0 10,0
Рис. 7. Границы погрешности метода
Рис. 8. Рабочее окно программы «Spot’s parameters 1.0»
Во втором наблюдении рассчитано, что гражданин К.В.Ю. умер в интервале от 5-и до 5,7 часов до начала проведения диагностической процедуры, что также согласуется со следствен- ными данными (давность смерти – 5,5 часов).
В третьем наблюдении определено, что гражданин П.А.И. скончался в интервале от 5,1 до 5,8 часов до начала исследования, что также полностью согласуется с данными следствия (значение давности смерти – 5,5 часов).
Автор считает, что апробируемая модель доказала соответствие заявленным характери- стикам, позволяя объективизировать экспертную диагностическую процедуру исследования трупных пятен с одновременным повышением точности заключения эксперта.
Расчетная ДНС, час.

ВЫВОДЫ
1. Численные характеристики цвета трупного пятна, регистрируемые цифровым фо- токолориметрическим способом в цветовой системе RGB, в динамике восстановления после дозированного воздействия с высокой степенью достоверности (Р≥95%) описываются полино- миальным уравнением третьей степени. При этом коэффициенты полиномиального уравнения (условно обозначенные нами А, В, С, D), спорадически зависят от половой принадлежности, возраста умершего и факта присутствия этилового спирта в его крови на момент умирания. В тоже время установлено, что вариант танатогенеза оказывает значимое достоверное системати- ческое влияние на анализируемые параметры.
2. Переход в цветовое пространство YCrCb показал, что наиболее значимой харак- теристикой трупных пятен, наиболее закономерно изменяющейся во времени после дозирован- ного воздействия на пятно, является его яркость (Y), высоко достоверно (Р≥95%) описываемая простой линейной зависимостью, в то время как собственно цвет (Cb) и его насыщенность (Cr) изменяются более сложным образом, что требует их учета в комплексе изученных параметров трупных пятен.
3. Абсолютная величина дифференциальных значений цифровых характеристик цвета трупных пятен в цветовом пространстве YCrCb, вычисляемая как разность между изме- ренным параметром до стандартизованного воздействия и через 30 секунд после него (Y0-Y30, Cr0-Cr30, Cb0-Cb30), определяется продолжительностью времени, предшествующего диагности- ческой процедуре, математически описываясь регрессионным уравнением вида:
4. Проверка разработанной математической модели на материале «слепых опытов» (экспертных наблюдений динамики восстановления трупных пятен на мертвом теле с точно из- вестным временем смерти субъекта) показала возможность ее практического применения в хо- де использования предлагаемого объективного метода документальной (фотографической) фиксации. Для достоверного экспертного суждения о погрешности расчета созданы неравен- ства, ограничивающие и конкретизирующие ее границы.
5. Для облегчения практического внедрения и использования представленного ме- тода фотографической колориметрии в условиях бюро судебно-медицинской экспертизы апро- бирован алгоритм действий врача – судебно-медицинского эксперта при осмотре и изучении трупных пятен на мертвом теле. Создана компьютерная программа “Spot’s parameters 1.0”, ра-
ботающая на персональных компьютерах в среде Windows, с высокой точностью выполняя ру- тинные математические расчеты, предусмотренные представленным методом.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
В ходе производства экспертной диагностической процедуры по исследованию трупных пятен, рекомендуется следующий рабочий алгоритм:
I. Фотографическая регистрация цвета трупного пятна:
Для достижения наилучшего конечного результата необходимо непосредственно в са- мом начале исследования мертвого тела создать условия, способствующие получению фото- снимков максимального качества. Для этого требуется выполнить ряд условий:
1. Создать хорошее освещение объекта. Для этого использовать лампы накаливания (вольфрамовые) с мощностью около 100 Вт и цветовой температурой 2650-3400°К. Осветитель располагать на фиксированном расстоянии до объекта под углом около 45° к освещаемой по- верхности, стремясь избегать формирования на ней бликов или теней от других объектов. Если освещаемая поверхность влажная, допустимо предварительно осушить ее промокательными движениями мягкого хлопчатобумажного чистого материала.
2. Для фотографирования рекомендуется использовать фотоаппараты, относящиеся к классу зеркальных, имеющие разрешающую способность матрицы не менее 3,0 мегапикселей. Обязательным условием является способность фотоаппарата к серийной фотосьемке с интерва- лом в 2-3 секунды и наличие аппаратной балансировки белого цвета. Фотоаппарат размещается на штативе, с целью избегания возможного смещения его положения в процессе фотофиксации, на расстоянии около 50 см от фотографируемой поверхности. Рядом с фотографируемым труп- ным пятном располагается эталон белого цвета, в качестве которого рекомендуется использо- вать линейку с нанесенными делениями и квадратами черного и белого цветов, и выполняется пробное фотографирование. На полученных снимках оценивается правильность баланса белого (черные цвета на фотографии эталона цвета должны иметь координаты 0;0;0, а белые 255;255;255 в цветовом пространстве RGB). Убедившись в правильной балансировке фотоаппа- рата, его следует настроить на серийную фотосъемку с частотой 1 кадр каждые 2 (3) секунды (выбирается исходя из возможностей используемой аппаратуры) и запись снимков в формат jpeg или raw (при возможности).
3. После запуска серийной фотосъемки и фиксации первоначального вида трупного пятна в кадре фотоаппарата производится стандартизованное давление на трупное пятно (2 кгс/см2 3 секунды) динамометром СМЭД-2 или аналогичным. Воздействие иным предметом, не позволяющим жестко стандартизовать силу давления, например, пальцем, категорически не до-
пускается! Фотосьемка проводится не менее 35-40 секунд после воздействия на пятно, после чего процесс фотографирования останавливается.
4. Фиксируется время проведения фотографической процедуры для последующего указания его в «Акте судебно-медицинского исследования» или в «Заключении эксперта», а также модель использованного фотоаппарата и осветителей.
II. Определение координат цвета трупного пятна:
Серия полученных цифровых фотоизображений трупного пятна копируется в компьютер или на съемный носитель информации и изучается следующим образом:
1. Серия фотографических изображений, полученная на предыдущем шаге алгорит- ма, открывается программой для просмотра изображений, определяемой исходя из используе- мой на компьютере операционной системы (Windows, Unix, Linux, Mac OS и др.), а также из личных предпочтений исследователя. На серии фотографий выбираются два снимка – исход- ный вид пятна, и вид пятна через 30 секунд после стандартизованного воздействия динамомет- ром – конечный вид пятна.
2. На фотографическом изображении конечного вида трупного пятна зрительно вы- бирается участок наивысшей яркости в зоне проведенного надавливания и в этой области про- изводится определение координат цвета участка в системе RGB. Определение координат цвета может проводится силами программы, в которой осуществляется просмотр фотоизображений (при наличии технической возможности), либо специализированными средствами оценки цвета пикселя изображения. Для достижения наибольшей объективности рекомендуется выполнить указанную процедуру несколько раз (3-5 раз). Координаты цвета записываются на бумаге, либо фиксируются в компьютере. Аналогично оценивается цвет трупного пятна на фотоснимках его исходного состояния. Рекомендуется оценивать исходный цвет трупного пятна именно в той области, цвет которой регистрировался на конечном снимке!
III. Оценка давности наступления смерти
Указанный этап экспертной работы производится по алгоритму:
1. Перевод RGB-кодов цвета трупного пятна в цветовую модель YCrCb. Расчет вы- полняется для RGB-кодов исходного цвета трупного пятна и его измененного состояния на ко- нечном снимке.
2. Вычисление дифференциальных значений координат цвета модели YCrCb.
3. Расчет давности смерти по формуле (3). Полученное значение ДНС используется
на следующем шаге настоящих «Практических рекомендаций».
IV. Определение границ истинного значения давности смерти.
Значение давности смерти, определенное по выражению (3) являет собой «Расчетную ДНС», применять которую в официальных экспертных документах не рекомендуется, т.к. это всего лишь промежуточный результат вычислений, не соотнесенный с погрешностью метода.
Для определения границ истинного значения давности смерти следует использовать ма- тематический расчет по выражению (5).
Границы, определенные по выражению (5), используются на следующем шаге для фор- мирования экспертного суждения.
V. Включение в «Заключение эксперта» суждения о давности смерти субъекта, труп которого изучался фотоколориметрическим способом.
Экспертное заключение рекомендуется формировать суждением вида:
«Учитывая скорость восстановления первоначального вида трупных пятен, регистриру- емую объективным фотоколориметрическим методом, считаю, что смерть граждани- на/гражданки (ФИО) наступила не ранее (значение нижней границы вычисленного интервала ДНС) и не позднее (значение верхней границы вычисленного интервала ДНС) до момента про- ведения фотофиксации цвета кровоподтеков (указывается дата и время фотофиксации).
Для того, чтобы ускорить математический расчет и повысить удобство применения представленного способа рекомендуется использовать программу “Spot’s parameters 1.0”.