Измерване на временните промени в цвета на контузията с колориметър

Измерване на временните промени в цвета на контузията с колориметър

Цел: Да се проучи моделът на промяна на цвета на кожата при контузия и да се намерят подходящи показатели за определяне на времето на образуване на контузията и първоначалната степен. Методи С помощта на аспирация под отрицателно налягане бяха симулирани области на кожна контузия с различна степен двустранно върху медиалните предмишници на 41 доброволци. Измерванията бяха направени с помощта на колориметър на всеки 0,5 дни през първите 3 дни след нараняването и на всеки 1 ден след 3 дни, докато разликата в цвета на контузената област стане неразличима с просто око. Извършено е напасване на криви за шестте показателя за разлика в цветовете ΔL*, Δa*, Δb*, ΔE*_ab, ΔC* и Δh. За петте характерни показателя за време, t_връх, t_{б отрицателен}, t_{б пик}, t_{Върхът C}, и t_общо, за сравняване на разликите между половете е използван U-тестът на Ман-Уитни, а за анализиране на разликите в степента на контузия - t-тестът за средна стойност по двойки. Резултати: Регресионното уравнение за показателя Δh е с най-добро съответствие (R²=0.6395). t_връх, t_{б отрицателен}, t_{б пик}, t_{Върхът C}, и t_общо 5 индикатора не са свързани с пола (P>0,05), 3 индикатора от t_връх, t_{б пик}, и t_общои скоростта на промяна на цвета (ΔE*)._ab наклона на приложената крива) корелират със степента на контузия (P<0,05), но двата показателя t_{б отрицателен} и t_{Върхът C} не се влияят от степента на контузията (P0,05). t_{б отрицателен} се появява на 1,72±0,90 d, т.е. Δb* е положителен след 19 часа. Заключение Стойностите на Δh и Δb* могат да се използват за извод за времето на образуване на контузията и първоначалната ѝ степен, а положителните и отрицателните стойности на Δb* могат да определят дали контузията се е образувала в рамките на 19 часа.

Какво е контузия?

Контузията (натъртването) е нараняване, което се характеризира предимно с вътрешно и подкожно кръвотечение и се среща най-често при различни видове насилие. Особено при случаи на домашно насилие, сексуално посегателство и малтретиране на деца и възрастни хора е важно да се направи заключение за времето на образуване на контузията. Изследването на механизма на образуване и развитие на контузията ни помага да анализираме мястото и времето на насилието, да определим дали нараняването се е образувало едновременно или да анализираме времето на смъртта и времето на преживяемост след нараняването, за да реконструираме и възстановим случая. Съдебните лекари винаги са разчитали на визуално наблюдение и емпиричен анализ, за да определят времето на образуване на контузията. Този модел обаче е ограничен от опита и нивото на способностите на съдебномедицинските работници; съществуват големи грешки, а различните лица имат различни субективни усещания за един и същ цвят. Поради това е ненадеждно да се изведе времето на контузията чрез зрение и трябва да се определи количествено цветът и да се дигитализира промяната на цвета чрез инструменти.

Какво е колориметър?

Колориметърът е инструмент, предназначен за измерване на отклонението на цветовете чрез симулиране на процеса на навлизане на светлината в човешкото око. Той може да измерва цветовия сигнал при определени условия на източника на светлина, а софтуерът изчислява стойностите на цветовете в различни цветови пространства. Понастоящем има много малко местни проучвания, в които се използват колориметри в областта на криминалистиката. Все пак използването на колориметри и Спектрофотометърs в чужбина изследва промяната на цвета на контузия на кожата и количествено проучва други цветови промени в съдебната медицина, като например некротични петна и цвета на кръвта на трупа. Като цяло обаче подобни проучвания са по-малко, липсват данни за възрастни с жълт цвят от Азия и в тази област има празнота, особено в националните проучвания.

1. Материали и методи

1.1 Материали

1.1.1 Инструменти

Основни инструменти: Преносим спектрален колориметър CS-410 (Ханджоу CHNSpec Технология Co., Ltd.); спирален вакуумен екстрактор № 5 (външен диаметър 3,7 cm, вътрешен диаметър 2,5 cm) (Shuangjin Health Care Instrument Factory); фотоапарат Canon EOS M50; лампи Philips MASTER TL-D90 Graphica36W/965.

1.1.2 Субекти

Бяха набрани 41 доброволци (18 мъже и 23 жени) на възраст от 19 до 42 години, със средна възраст 23,27±4,06 години. Критерии за включване на доброволците:

• (1) Без отклонения в системата на кръвосъсирване, включително без прием на антикоагуланти, антитромбоцити, противовъзпалителни средства и стероиди в рамките на 2 месеца;
• (2) Да не са претърпели голяма травма или операция в рамките на 6 месеца и да не са дарявали кръв или кръвни продукти;
• (3) Без видима пигментация или белези от вътрешната страна на предмишниците двустранно;
• (4) Да няма заболявания на важни органи, като сърце, черен дроб, бъбреци и др., или други заболявания, които влияят на възстановяването след нараняване.

Всички доброволци бяха запознати със съдържанието на експеримента и възможните последствия и подписаха формуляр за информирано съгласие.

1.2 Методи

1.2.1 Модел на контузия

От едната страна на вътрешната страна на предмишницата на изследваното лице, близо до лакътната ямка, беше използвана спирална вакуумна медна пръчка за прилагане на отрицателно налягане в продължение на 7 минути. За разлика от това, от другата страна се прилагаше същият брой завъртания в продължение на 15 минути. След премахване на отрицателното налягане се образува кръгла контузна зона с диаметър около 3 cm.

1.2.2 Измерване

Останете неподвижни в продължение на 1 час след приключване на аспирацията и направете първото измерване, след като разширените и натъртени капиляри са се възстановили напълно. Задайте параметрите на уреда в режим SCE (с изключение на отразената светлина за измерване на цвета), ъгъл на зрителното поле 10°, състояние на светлинния източник D65 и автоматично вземете средната стойност след 5 последователни измервания. Вземете 5 позиции със сходен цвят на кожата в рамките на 2 cm около контузията (измервателна апертура 8 mm) за измерване и получената стойност беше определена като контролна стойност. Измерването на мястото на контузията се повтаря още 5 пъти, а получената стойност е експерименталната стойност. За да се сведе до минимум грешката при вземането на проби, експериментите бяха измервани от един и същ оператор. Цветът на някои зони на контузия не беше равномерен; цветът на едната страна на кръглата зона беше по-тъмен, а другата страна беше по-светла или цветът на местната зона беше по-тъмен и за точка на измерване се приемаше зоната с по-тежък цвят. Измерванията се правеха на всеки 0,5 d през първите 3 d след нараняването и на всеки 1 d след 3 d, докато разликата в цвета на контузената област не стане трудна за разграничаване с невъоръжено око. Непосредствено след всяко измерване контузената област беше фотографирана при условия, че източникът на светлина беше на височина 85 cm, височината на камерата беше 45 cm, а камерата беше под ъгъл 15° спрямо целта с фиксирани параметри на камерата.

1.2.3 Цветни индикатори

Цветовото пространство CIE Lab (изписвано също като L*a*b*) е публикувано от Международната комисия по осветление (CIE) през 1976 г. То се използва най-често в научните изследвания, тъй като съдържа най-много цветове и не се влияе от светлината и оборудването. Стойността на L* показва светлия и тъмния канал. Диапазонът на стойностите е 0-100 (0 е най-тъмният, 100 е най-светлият); стойността a* показва червено-зеления канал, диапазонът на стойностите е -128-127 (-128 е тъмнозелено, 0 е сиво, 127 е ярко розово); стойността b* показва жълто-синия канал, диапазонът на стойностите е -128-127, (-128 е тъмно синьо, 0 е сиво, 127 е жълто). Стойността l* в цветовото пространство LCh е същата като тази L* в цветовото пространство LCh е същата като L* в цветовото пространство CIE Lab, C* представлява стойността на наситеността (0-100), а h представлява стойността на ъгъла на оттенъка (0-360). Стойността на LCh може да бъде напълно преобразувана от стойността на CIE Lab, но нейното изразяване е по-тясно свързано с практическите приложения в живота. Следователно двете стойности на цветовото пространство CIE Lab и LCh са избрани за изследване и софтуерът е настроен да експортира съответните стойности на цветовете.

1.2.4 Формула за разлика в цветовете

За изчисляване на стойностите на цветовите разлики използвайте софтуера Color QC2 (версия: V1.0.2.15), който се доставя с уреда, а формулите са следните.

Забележка: (1=експериментална стойност; 2=контролна стойност)

1.2.5 Анализ на данните

Необработените данни бяха експортирани от софтуера Color QC2, а софтуерът Excel беше използван за предварителна статистика на времето за поява на всяка характерна стойност. Софтуерът Graph Pad Prism беше използван за изготвяне на графики, анализиране на тенденцията на различните показатели и напасване на регресионната крива на всички проби и на всяка проба, за да се получи уравнението на регресията. Софтуерът SPSS 26.0 беше използван за статистическо описание на появата на собствените показатели и наклоните, а времето на поява на собствените показатели беше изразено като x+s. Едностранните дисперсии на данните бяха сравнени за разлики между половете с помощта на U-теста на Ман-Уитни (Mann-Whitney U test), а двустранните сравнения бяха направени с помощта на t-теста за средната стойност на сдвоените извадки (paired-test). Тестовото ниво α = 0,05.

2. Резултати

Сред 41-те случая 7 пропуснаха измерването на 6-ия ден, а 1 пропусна измерването на 5-ия и 6-ия ден и тези липсващи данни бяха записани като празни данни. Тъй като е имало случаи, при които действителният ефект на аспирацията под отрицателно налягане не е бил свързан с продължителността на аспирацията под отрицателно налягане, страната с по-голям ΔE*_ab измерена за първи път, се записва като "тежка страна", а другата страна се записва като "лека страна". Причините за това ще бъдат анализирани в раздела за обсъждане.

2.1 Общи тенденции

Общата тенденция на шестте показателя е показана в таблица 1. Първоначалната стойност на ΔC* може да бъде положителна или отрицателна в зависимост от степента на контузия, а тенденцията на Δh се забавя, когато стойността е различна, така че тя намалява нелинейно. За данните за "тежката страна" беше използван софтуерът Graph Pad Prism, за да се направят графики на разсейване и регресионни криви, а резултатите са показани на фигура 1.
Таблица.1 Тенденции и диапазони на показателите на 6-те параметъра

Показатели на параметрите	Положителни и отрицателни стойности	Променящи се тенденции	Екстремен обхват
			Минимална стойност	Максимална стойност
AL*	Отрицателен	Линейно увеличение	-21.93 ~ -3.74	-
Aa*	Положителна стойност	Линейно намаляване	-	2.03 ~ 13.08
Ab*	От отрицателен към положителен	Първо увеличете, а след това намалете	-10.02 ~ -0.08	0.77 ~ 6.64
AE*ab	Положителна стойност	Линейно намаляване	-	4.73 ~ 25.35
AC*	От отрицателен към положителен	Първо увеличете, а след това намалете	-6.07 ~ 1.74	1.10 ~ 7.67
Ah	Отрицателен	Nонлайн намаляване	-	-35.98 ~ -2.78

Забележка: "-" означава, че стойността клони към 0.

Фигура.1 Диаграма на разсейване и регресионна крива на 6 цветни индикатора на "тежката страна"
Бележка: Промени в стойностите на 6-те показателя през 7г.
Един и същ доброволец е сниман при фиксирани условия от двете страни на контузията, като за сравнение са избрани времевите точки 0, 1, 3, 5 и 7d, а резултатите са показани на фиг.2.

Фигура.2 Промени в цвета от двете страни на областта на контузията в рамките на 7d

2.2 Характерни моменти

Има моменти, в които стойността на Δb* се променя от положителна към отрицателна, като моментът на последната отрицателна стойност се отбелязва като t_{б отрицателен}, времето на най-високия връх на стойността на Δb* се отбелязва като t_{б пик}, а времето на най-високия пик на стойността на ΔC* се отбелязва като t_{Върхът C}. Освен това чрез анализ на кривите във всеки случай беше установено, че Δa* има по-малък връх въз основа на линейното изменение, а времето на появата му беше отбелязано като t_връх. Поради грешката на извадката в местоположението на избраната точка по време на измерването, относителната грешка на данните е по-голяма, когато контузията е по-светла на цвят и не е лесно да се различи разликата в цвета с просто око, времето на първото ΔE*_ab <3 е определена като времето на изчезване на контузията, t_общо. Средната стойност и стандартното отклонение за всеки момент бяха отчетени с помощта на софтуера SPSS, а резултатите са показани в таблица 2.
Таблица.2 Средно време за поява на характерните показатели за време (d)

	tвръх	tб отрицателен	tб пик	tв пик	tобщо
Тежка страна	2.11±0.88	1.82±0.86	4.22±1.45	3.82±1.36	7.95±3.22
Светла страна	1.80±0.68	1.61±0.95	3.76±1.40	3.63±1.35	6.95±3.19
Цялостно от двете страни	1.96±0.80	1.72±0.90	4.00±1.44	3.73±1.35	7.47±3.22

2.3 Приспособяване на регресионната крива

Според времето на изчезване на отделните контузии данните в рамките на 7d бяха анализирани за всеки индекс, а данните за "тежката страна" и "леката страна" бяха обработени поотделно. Тъй като първоначалната стойност на частта от пробата "светла страна" беше твърде ниска, относителната грешка на данните беше голяма, така че данните за "тежката страна" на 41 проби бяха пригодени. Регресионните уравнения на 6-те индекса са показани в таблица 3, като най-добре се вписва Δh (R²=0,6395), като най-лошото съответствие е Δh (R²=0,6395), а най-добре прилягащата стойност е Δh (R²=0,6395), а най-лошото съответствие е Δh (R²=0.6395). Най-доброто прилягане е ΔC* (R²=0,3451), а най-лошото е ΔC* (R²=0.3451). Поради голямата разлика в ефекта от симулацията на контузия по време на засмукване с отрицателно налягане началните стойности се различават значително и ефектът, причинен от началната стойност и грешката на извадката, може да бъде намален, ако всички данни в един и същи момент се осреднят. След като се вземе средната стойност, стойностите на цвета със закона за промяна на времето са очевидни, а регресионното уравнение има отлична годност; най-добрата годност е Δh(R²=0,9980), а най-лошото съответствие е ΔC*(R²=0.9089).
ΔE*_ab представлява общата разлика в цвета, а наклонът на регресионното уравнение показва скоростта на промяна на цвета, така че наклонът на регресионното уравнение за ΔE*_ab индикатор може да показва степента на скоростта на промяна на цвета. Всички проби с ΔE*_ab максимални стойности <5 и един случай на подкожен кръвоизлив, който е повлиял на стабилността на данните, бяха изключени, а наклоните на регресионните уравнения на ΔE*_ab за всички останали индивиди (40 случая от "тежката страна" и 35 случая от "светлата страна") бяха преброени, за да се анализират разликите в промяната на цвета между двете страни на контузията. Разлики в промяната на цвета на контузията.
Таблица.3 Регресионни уравнения за общите и средните стойности на шестте индекса за "тежката страна

Индекс на разликата в цветовете	Общо		Средна стойност
	Регресионно уравнение	R2	Регресионно уравнение	R2
Aa*	y=-0,7203x+6,259	0.4188	y=-0,7153x+6,25	0.9753
Ab*	y=-0,2898x2+2.989x-5.062	0.6203	y=-0,2912x2+2.9932x-5.0628	0.984
AE*ab	y=-1,660x+14,60	0.4468	y=-1,634x+14,554	0.9813
AC*	y=-0,207x2+1.85x-0.8552	0.3451	y=-0.2095x2+1.8616x-0.8618	0.9089
Ah	y=-0,464x2+6.291x-23.6	0.6395	y=-0,4604x2+6.277x-23.591	0.998

Забележка: x означава време, а y - стойности на разликата в цветовете.

2.4 Различия между половете

Тъй като дисперсията на 5-те показателя на t_връх, t_{б отрицателен}, t_{б пик}, t_{Върхът C}, и t_общо не са били хомогенни между мъжете и жените от 41-те случая на по-тежката страна, сравненията бяха направени с помощта на U-теста на Ман-Уитни. Всички Р-стойности бяха >0,05, т.е. нямаше значителна разлика между половете при появата на тези характеристики по това време.

2.5 Разлики в степента

Като се изключат образците с ΔE*_ab максимум <5 в "леката страна" и един случай на подкожен кръвоизлив в "тежката страна", беше използван чифтният t-тест за сравняване на t_връх, t_{б минус}, t_{б пик}, t_{Върхът C}, и t_общо от двете страни на останалите 35 проби. t_връх, t_{б минус}, t_{б пик}, t_{Върхът C}, t_общо, t_{б пик}, t_общо 3 индикатора P стойност <0,05, времето на поява на трите индикатора и степента на контузията корелират значително. t_{б отрицателен}, t_{Върхът C,} P стойност >0,05, корелацията между тези два показателя и степента на контузия е незначителна. ΔE * ab slope P стойност <0,05, т.е. степента на контузия и скоростта на промяна на цвета са значително свързани и колкото по-голяма е степента на контузия, толкова по-бърза е скоростта на промяна.

3. Дискусия

3.1 Значение на всеки индекс

След като еритроцитите излязат от кръвоносните съдове и попаднат подкожно или интрадермално, кожата на мястото на контузията ще промени цвета си поради възпалителната реакция и метаболитния процес на хемоглобина. Цветът на мястото на ранната контузия зависи главно от броя на избягалите еритроцити и дълбочината на мястото на еритроцитите от кожата. Хемоглобинът в близост до повърхността на кожата ще изглежда червен, но кожата ще изглежда синя, когато избягалата кръв навлезе по-дълбоко в тъканта. Това явление се дължи на комбинацията от разсейване на Рейли, коефициента на поглъщане на светлината от кожата и нашата зрителна система. След настъпване на контузия, въпреки че неутрофилите са първите възпалителни клетки, които пристигат, те не разграждат хемоглобина. Мононуклеарните фагоцити, които фагоцитират еритроцитите, съдържат ензима хем оксигеназа, който разгражда хемоглобина до биливердин и освобождава въглероден оксид и желязо. Биливердинът е зелен пигмент, който бързо се превръща в билирубин с помощта на ензима биливердин редуктаза. Свободното желязо се комбинира с феритин, за да образува железен хемофлавин, а билирубинът може също да се натрупва локално, за да образува жълти билирубинови кристали.

Стойността на ΔL* показва отрицателна стойност след нараняването, т.е. цветът на мястото на контузията се задълбочава с просто око, а по време на процеса на възстановяване цветът постепенно става по-светъл. Стойността на Δa* отразява червено-зеления индекс, т.е. хемоглобинът се разгражда, а зеленият биливердин се генерира, така че стойността на Δa* постепенно намалява с времето. Появата на t_връх може да е свързана със скоростта на производство на биливердин и скоростта на превръщане на билирубина, но конкретният механизъм не е ясен. Стойността на Δb* представлява жълто-синята ос. Когато се получи контузия, хемоглобинът в по-дълбоката част изглежда син. Следователно стойността на Δb* е отрицателна след контузията и стойността на Δb* става по-голяма, тъй като тези хемоглобини се разграждат. Впоследствие, поради образуването на хемосидерин и билирубин, мястото на контузията постепенно става жълто, видимо с невъоръжено око. Отрицателният tb не означава времето, когато започват да се образуват хемосидерин и билирубин. То трябва да се разбира като момента, в който жълтата стойност може да покрие синята стойност на дълбокия хемоглобин, т.е. количеството на хемосидерина и билирубина се е натрупало до известна степен. Т_{б пик} се появява, тъй като разграждането на съдържащите желязо жълта кръв и билирубин надвишава скоростта на образуването му. ΔE*_ab Представлява общата разлика в цвета, отразяваща цвета на зоната на контузия от първоначалната аномалия до крайната и околния нормален цвят на кожата, който е основно един и същ. ΔC* и Δh могат да бъдат трансформирани от цветовото пространство CIE Lab, така че значението, представено от техните стойности, е по-сложно и трудно може да бъде обяснено с една-единствена промяна на материала.

3.2 Извод за времето и степента на контузия

Този експеримент потвърждава, че полът не влияе върху скоростта на елиминиране на цветовете или появата на характерни времеви точки на контузия. За разлика от това, 3-те показателя на t_връх, t_{б пик}, и t_общо и скоростта на елиминиране на цветовата разлика са свързани със степента на контузия, а 2-те показателя t_{б отрицателен} и t_{Върхът C} не се влияят от степента на контузия. Сред тях процесът на промяна на стойността на Δb* от отрицателна към положителна се появява след 1,72±0,90d, така че Δb* става положителна поне след 19h._{Върхът C} се появява след 3,73±1,35d, но за определянето му са необходими няколко измервания, което е трудно за прилагане в практиката. Времето, в което стойността на Δb* се превръща от отрицателна в положителна, се препоръчва като основен показател за новостта на контузията.
Доброто прилягане на всеки индекс на разликата в цветовете на "тежката страна" е най-добро с Δh (R²=0.6395). Все пак в процеса на прилагане много софтуери не поддържат цветовия режим LCh и трябва да бъдат преобразувани, за да се получи, а h представлява ъгълът на оттенъка на начинаещите е по-труден за разбиране, така че се препоръчва да се използва само когато условията позволяват. Δb* регресионна крива на R² = 0,6203 също има висока степен на прилягане, а Δb* представлява ясна промяна в специфичното вещество, така че Δb* е по-подходящ за прецизно определяне на времето на повреда.
Като цяло ниската степен на прилягане на кривите за прилягане на "тежката страна" се дължи главно на различните начални степени на увреждане, а прилягането на всички данни едновременно след осредняване може да елиминира разликите в степените на увреждане между индивидите и да отрази скоростта на промяна на всеки индекс на цветовата разлика. Доброто прилягане на всичките шест показателя за разлика в цветовете за средните стойности е >0,9, което показва значителна корелация между скоростта на промяна на цвета на контузията и времето.
Тъй като както първоначалната степен на контузия, така и времето на контузия влияят върху цвета на контузията, точното време на контузия може да се определи само от снимки, направени малко след появата на контузия, или от първоначалната степен на контузия, ако времето на контузия е определено.

3.3 Оценка на моделите на контузия

Често срещаните модели на контузия включват засмукване под отрицателно налягане, удари с пейнтбол пистолет, изкуствено притискане и подкожно инжектиране. Въпреки че степента на привличане на отрицателно налягане е контролируема и времето на действие е контролируемо, по време на експеримента е установено, че ефектът от контузията все пак е различен за различните хора. Това може да се дължи на богатството на кръвоносните съдове в медиалната част на предмишницата и на разликите в разпределението между отделните индивиди, поради което крайният ефект е различен. Освен това дебелината на себума на медиалната предмишница е била по-голяма при доброволците с по-малки първоначални контузии, което не е било благоприятно за засмукването под отрицателно налягане, което съответства на факта, че е по-малко вероятно да се появят контузии в реални сценарии с по-голяма дебелина на себума. Следователно експерименталният модел трябва да се подобри, като се избягват максимално повърхностните вени и се контролира подходящото налягане за засмукване.

4. Заключение

В обобщение, промяната на цвета на контузиите не е свързана с пола, а с първоначалната степен на контузия. Данните за цвета могат да се определят количествено чрез измерване на цветовия индекс на контузията с помощта на колориметър, за да се определи степента на новост на контузията, т.е. стойността на Δb* да е станала положителна поне 19 часа след появата на контузията. Както стойностите Δh, така и Δb* могат да се използват при определяне на времето на образуване на контузията и нейната начална степен.
В това проучване изследвахме само промяната на цвета на контузиите по пол и степен на контузия и не взехме предвид възрастта, дебелината на себума и мястото на контузията. Необходимо е да продължим да проучваме влиянието на тези фактори върху контузията, както и да продължим да увеличаваме размера на извадката и да търсим нови цветови индикатори, за да направим метода по-точен.
Автор: Yao Zewei