Måling af tidsmæssige ændringer i kontusionsfarve med kolorimeter

Formål: At udforske mønsteret af hudfarveændringer ved kontusioner og at finde egnede indikatorer til at udlede tidspunktet for kontusionsdannelse og den oprindelige grad. Metoder Ved hjælp af undertrykssugning blev områder med hudkontusioner af forskellig grad simuleret bilateralt på 41 frivilliges mediale underarme. Målingerne blev foretaget ved hjælp af en farvemåler hver 0,5 dag i de første 3 dage efter skaden og hver 1 dag efter 3 dage, indtil farveforskellen i det konturerede område var umulig at skelne med det blotte øje. Kurvetilpasning blev udført for de seks indikatorer for farveforskel ΔL*, Δa*, Δb*, ΔE*ab, ΔC* og Δh. For de fem karakteristiske tidsindikatorer, ten top, tb negativ, tb top, tC-top, og tI altMann-Whitney U-testen blev brugt til at sammenligne kønsforskelle, og den gennemsnitlige t-test med parrede prøver blev brugt til at analysere forskelle i graden af kontusion. Resultater: Regressionsligningen for Δh-indikatoren havde den bedste tilpasning (R2=0.6395). ten top, tb negativ, tb top, tC-top, og tI alt 5 indikatorer var ikke relateret til køn (P>0,05), 3 indikatorer af ten top, tb top, og tI altog hastigheden for ændring af farven (ΔE*)ab hældningen af den tilpassede kurve) var korreleret med graden af kontusion (P<0,05), men de 2 indikatorer for tb negativ og tC-top var ikke påvirket af graden af kontusion (P0,05). tb negativ viste sig ved 1,72±0,90 d, dvs. at Δb* var positiv efter 19 timer. Konklusion Δh- og Δb*-værdier kan bruges til at udlede tidspunktet for kontusionsdannelse og indledende omfang, og de positive og negative Δb*-værdier kan afgøre, om kontusionen blev dannet inden for 19 timer.

Hvad er Kontusion?

Kontusion (blå mærke) er en skade, der hovedsageligt er karakteriseret ved intra- og subkutan blødning og er mest almindelig ved forskellige former for vold. Især i tilfælde af vold i hjemmet, seksuelle overgreb og mishandling af børn og ældre er det vigtigt at drage konklusioner om tidspunktet for kontusionens dannelse. Forskning i kontusionens dannelses- og udviklingsmekanisme hjælper os med at analysere stedet og tidspunktet for volden, afgøre, om skaden blev dannet samtidigt, eller analysere dødstidspunktet og overlevelsestiden efter skaden for at rekonstruere og genoprette sagen. Retsmedicinere har altid været afhængige af visuel observation og empirisk analyse for at bestemme tidspunktet for kontusionens dannelse. Denne model er dog begrænset af retsmedicinerens erfaring og kompetenceniveau; der er store fejl, og forskellige personer har forskellige subjektive følelser af den samme farve. Derfor er det upålideligt at udlede tidspunktet for kontusion gennem synet, og vi er nødt til at kvantificere farven og digitalisere farveændringen gennem instrumenter.

Hvad er et kolorimeter?

Et kolorimeter er et instrument, der er designet til at måle farveafvigelser ved at simulere den proces, hvor lyset kommer ind i det menneskelige øje. Det kan måle farvesignalet under de specificerede lyskildeforhold, og softwaren beregner farveværdierne i forskellige farverum. På nuværende tidspunkt er der meget få indenlandske undersøgelser, der bruger colorimetre inden for retsmedicinsk videnskab. Alligevel er brugen af kolorimetre og spektrofotometers I udlandet har man undersøgt farveskiftet ved hudkontusioner og kvantitativt udforsket andre farveskift inden for retsmedicin, såsom nekrotiske pletter og farven på kadaverblod. Men der er generelt færre af den slags studier, der mangler data om asiatiske gule voksne, og der er et hul på dette område, især i indenlandske studier.

1. Materialer og metoder

1.1 Materialer

1.1.1 Instrumenter

De vigtigste instrumenter: CS-410 bærbart spektralt kolorimeter (Hangzhou CHNSpec Teknologi Co, Ltd.); nr. 5 (ydre diameter 3,7 cm, indre diameter 2,5 cm) spiralvakuumextraktor (Shuangjin Health Care Instrument Factory); Canon EOS M50-kamera; Philips MASTER TL-D90 Graphica36W/965-lamper.

1.1.2 Emner

Der blev rekrutteret 41 frivillige (18 mænd og 23 kvinder) i alderen 19-42 år med en gennemsnitsalder på 23,27±4,06 år. Inklusionskriterier for frivillige:

  • (1) Ingen abnormitet i koagulationssystemet, herunder ingen antikoagulantia, trombocythæmmere, antiinflammatoriske lægemidler og steroider inden for 2 måneder;
  • (2) Ingen større traumer eller operationer inden for 6 måneder, og intet doneret blod eller blodprodukter;
  • (3) Ingen tydelig pigmentering eller ar på indersiden af underarmene bilateralt;
  • (4) Ingen vigtige organlidelser, såsom hjerte, lever, nyre osv., eller andre sygdomme, der påvirker helbredelse efter skade.

Alle frivillige var bekendt med eksperimentets indhold og de mulige konsekvenser og underskrev en informeret samtykkeerklæring.

1.2 Metoder

1.2.1 Kontusionsmodel

På den ene side af forsøgspersonens indre underarm nær albuehulen blev der anvendt et spiralformet vakuumkobber til at påføre negativt tryk i 7 minutter. På den anden side blev der derimod anvendt det samme antal rotationer i 15 minutter. Efter fjernelse af det negative tryk blev der dannet et cirkulært kontusionsområde med en diameter på ca. 3 cm.

1.2.2 Måling

Sid stille i 1 time efter endt sugning, og foretag den første måling, når de udvidede og beskadigede kapillærer er kommet sig helt. Indstil instrumentparametrene til SCE-tilstand (ekskl. spejlreflekteret lys til måling af farve), 10° synsfeltvinkel, lyskildetilstand D65, og tag automatisk gennemsnitsværdien efter 5 på hinanden følgende målinger. Tag 5 positioner med lignende hudfarve inden for 2 cm omkring kontusionen (måleåbning 8 mm) til måling, og den opnåede værdi blev indstillet som kontrolværdi. Målingen af kontusionsstedet blev gentaget yderligere 5 gange, og den opnåede værdi var den eksperimentelle værdi. For at minimere prøveudtagningsfejl blev eksperimenterne målt af den samme operatør. Farven på nogle kontusionsområder var ikke ensartet; farven på den ene side af det cirkulære område var mørkere, den anden side var lysere, eller farven på det lokale område var mørkere, og området med den tungere farve blev taget som målepunkt. Målingerne blev foretaget hver 0,5 d i de første 3 d efter skaden og hver 1 d efter 3 d, indtil farveforskellen i det smadrede område var svær at skelne med det blotte øje. Umiddelbart efter hver måling blev kontusionsområdet fotograferet under de forhold, at lyskilden var 85 cm høj, kamerahøjden var 45 cm, og kameraet var i en vinkel på 15° i forhold til målet med de faste kameraparametre.

1.2.3 Farveindikatorer

CIE Lab-farverummet (også skrevet som L*a*b*) blev udgivet af International Commission on Illumination (CIE) i 1976. Det bruges oftest i videnskabelig forskning, fordi det indeholder flest farver og er upåvirket af lys og udstyr. L*-værdien angiver de lyse og mørke kanaler. Værdiområdet er 0-100 (0 er den mørkeste, 100 er den lyseste); a*-værdien angiver den rød-grønne kanal, værdiområdet -128-127 (-128 er mørkegrøn, 0 er grå, 127 er lyserød); b*-værdien angiver den gul-blå kanal, værdiområdet -128-127, (-128 er mørkeblå, 0 er grå, 127 er gul). l*-værdien i LCh-farverummet er den samme som L*-værdien i LCh-farverummet er den samme som L* i CIE Lab-farverummet, C* repræsenterer mætningsværdien (0-100), og h repræsenterer nuancevinkelværdien (0-360). LCh-værdien kan konverteres fuldstændigt fra CIE Lab-værdien, men dens udtryk er tættere knyttet til de praktiske anvendelser i livet. Derfor er de to farverumsværdier for CIE Lab og LCh valgt til undersøgelse, og softwaren er indstillet til at eksportere de tilsvarende farveværdier.

1.2.4 Formel for farveforskel

Brug softwaren Color QC2 (version: V1.0.2.15), der følger med instrumentet, til at beregne farveforskelsværdierne, og de involverede formler er som følger.
20230829003514 83767 - Måling af tidsmæssige ændringer i kontusionsfarve med kolorimeter
Note: (1=eksperimentel værdi; 2=kontrolværdi)

1.2.5 Dataanalyse

De rå data blev eksporteret fra Color QC2-softwaren, og Excel-softwaren blev brugt til foreløbig statistik over fremkomsttiden for hver karakteristisk værdi. Graph Pad Prism-software blev brugt til at lave grafer, analysere tendensen for forskellige indikatorer og tilpasse regressionskurven for alle prøver og hver prøve for at få regressionsligningen. SPSS 26.0-software blev brugt til at beskrive fremkomsten af egenindikatorer og hældninger statistisk, og tidspunktet for fremkomsten af egenindikatorer blev udtrykt som x+s. Ensidige datavarianser blev sammenlignet for kønsforskelle ved hjælp af Mann-Whitney U-testen (Mann-Whitney U-test), og tosidige sammenligninger blev foretaget ved hjælp af den parrede prøves gennemsnitlige t-test (parret test). Testniveauet α = 0,05.

2. Resultater

Blandt de 41 tilfælde glemte 7 målingen på den 6. dag, og 1 glemte målingen på den 5. og 6. dag, og disse manglende data blev registreret som blanke data. Da der var tilfælde, hvor den faktiske effekt af undertrykssugningen ikke var relateret til varigheden af undertrykssugningen, blev den side med den største ΔE*ab der blev målt for første gang, blev registreret som den "tunge side", og den anden side blev registreret som den "lette side". Årsagerne til dette vil blive analyseret i diskussionsafsnittet.

2.1 Overordnede tendenser

Den overordnede tendens for de seks indikatorer er vist i tabel 1. Den oprindelige værdi af ΔC* kan være positiv eller negativ afhængigt af graden af kontusion, og tendensen for Δh sænkes, når værdien er anderledes, så den falder ikke-lineært. For dataene fra den "tunge side" blev Graph Pad Prism-softwaren brugt til at lave spredningsdiagrammer og regressionskurver, og resultaterne er vist i figur 1.
Tabel.1 Tendenser og intervaller for de 6 parameterindikatorer

Parameter-indikatorer Positive og negative værdier Skiftende tendenser Ekstrem rækkevidde
Minimumsværdi Maksimal værdi
AL* Negativ Lineær stigning -21.93 ~ -3.74 -
Aa* Positiv værdi Lineær reduktion - 2.03 ~ 13.08
Ab* Fra negativ til positiv Øg først og reducer derefter -10.02 ~ -0.08 0.77 ~ 6.64
AE*ab Positiv værdi Lineær reduktion - 4.73 ~ 25.35
AC* Fra negativ til positiv Øg først og reducer derefter -6.07 ~ 1.74 1.10 ~ 7.67
Ah Negativ Nonlinear reduktion - -35.98 ~ -2.78

Bemærk: "-" betyder, at værdien har tendens til at være 0.
20230829010502 79775 - Måling af tidsmæssige ændringer i kontusionsfarve med kolorimeter
Figur.1 Scatterplot og regressionskurve for 6 farveindikatorer for "tung side"
Note: Ændringer i værdierne for de 6 indikatorer over 7d.
Den samme frivillige blev fotograferet under faste forhold på begge sider af kontusionsområdet, og tidspunkterne 0, 1, 3, 5 og 7d blev valgt til sammenligning, og resultaterne er vist i fig. 2.
20230829010711 94154 - Måling af tidsmæssige ændringer i kontusionsfarve med kolorimeter
Figur.2 Farveændringer i begge sider af kontusionsområdet inden for 7d

2.2 Karakteristiske tidspunkter

Der er tidspunkter, hvor Δb*-værdien skifter fra positiv til negativ, og tidspunktet for den sidste negative værdi noteres som tb negativnoteres tidspunktet for den højeste top af Δb*-værdien som tb topog tidspunktet for den højeste top i ΔC*-værdien noteres som tC-top. Ved at analysere kurverne i hvert tilfælde blev det desuden konstateret, at Δa* havde en mindre top baseret på den lineære variation, og tidspunktet for dens fremkomst blev noteret som ten top. På grund af stikprøvefejlen i placeringen af det valgte punkt under målingen var den relative fejl i dataene større, når kontusionen var lysere i farven, og det var ikke let at skelne farveforskellen med det blotte øje, tidspunktet for den første ΔE*ab værdi <3 blev betegnet som det tidspunkt, hvor kontusionen forsvandt, tI alt. Gennemsnittet og standardafvigelsen for hver tid blev talt med SPSS-software, og resultaterne er vist i tabel 2.
Tabel.2 Gennemsnitlig fremkomsttid for karakteristiske tidsindikatorer (d)

ten top tb negativ tb top tc top tI alt
Tung side 2.11±0.88 1.82±0.86 4.22±1.45 3.82±1.36 7.95±3.22
Lys side 1.80±0.68 1.61±0.95 3.76±1.40 3.63±1.35 6.95±3.19
Samlet på begge sider 1.96±0.80 1.72±0.90 4.00±1.44 3.73±1.35 7.47±3.22

2.3 Tilpasning af regressionskurven

I henhold til tidspunktet for forsvinden af individuel kontusion blev dataene inden for 7d analyseret for hvert indeks, og dataene fra "den tunge side" og "den lette side" blev behandlet separat. Fordi den oprindelige værdi af den "lette side" af prøven var for lav, var den relative fejl i dataene stor, så dataene fra den "tunge side" af de 41 prøver blev tilpasset. Regressionsligningerne for de 6 indeks er vist i tabel 3, hvor den bedste tilpasning er Δh (R2=0,6395), og den dårligste tilpasning er Δh (R2=0,6395), og den bedste tilpasning er Δh (R2=0,6395), og den dårligste tilpasning er Δh (R2=0.6395). Den bedste tilpasning var ΔC* (R2=0,3451), og den værste var ΔC* (R2=0.3451). På grund af den store forskel i simuleringseffekten af kontusion under sugning med negativt tryk, var de oprindelige værdier meget forskellige, og effekten forårsaget af den oprindelige værdi og prøveudtagningsfejl kunne reduceres, hvis alle data på samme tidspunkt blev gennemsnitlig. Når man har taget middelværdien, er farveværdierne med tidsændringsloven tydelige, og regressionsligningen passer fremragende; den bedste pasform er Δh(R2=0,9980), og den dårligste tilpasning er ΔC*(R2=0.9089).
ΔE*ab repræsenterer den samlede farveforskel, og hældningen af regressionsligningen angiver hastigheden af farveændringen, så hældningen af regressionsligningen for ΔE*ab indikator kan indikere graden af hastighed for farveskift. Alle prøver med ΔE*ab maksima <5 og et tilfælde af subkutan blødning, der påvirkede stabiliteten af data, blev ekskluderet, og hældningerne af regressionsligningerne for ΔE*ab for alle resterende individer (40 tilfælde på den "tunge side" og 35 tilfælde på den "lette side") blev talt for at analysere forskellene i farveændring mellem de to sider af kontusionen. Forskelle i kontusionens farveændring.
Tabel.3 Regressionsligninger for de samlede og gennemsnitlige værdier af de seks indekser for den "tunge side".

Indeks for farveforskel Overordnet Gennemsnitlig værdi
Regressionsligning R2 Regressionsligning 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

Bemærk: x angiver tid, og y angiver farveforskelsværdier.

2.4 Kønsforskelle

Fordi variansen af de 5 indikatorer for ten top, tb negativ, tb top, tC-top, og tI alt ikke var homogene mellem mænd og kvinder i de 41 tilfælde på den tungere side, blev der foretaget sammenligninger ved hjælp af Mann-Whitney U-testen. P-værdierne var alle >0,05, dvs. at der ikke var nogen signifikant kønsforskel i udseendet af disse karakteristika på det tidspunkt.

2.5 Forskelle i grad

Eksklusive prøverne med ΔE*ab maksimum <5 på den "lette side" og ét tilfælde af subkutan blødning på den "tunge side", blev den parrede t-test brugt til at sammenligne ten top, tb minus, tb top, tC-top, og tI alt på begge sider af de resterende 35 prøver. ten top, tb minus, tb top, tC-top, tI alt, tb top, tI alt 3 indikatorer P-værdi <0,05, tidspunktet for fremkomsten af de tre indikatorer og graden af kontusion signifikant korreleret. tb negativ, tC-toppen, P-værdi >0,05, korrelationen mellem disse to indikatorer og graden af kontusion er insignifikant. ΔE * ab slope P-værdi <0,05, dvs. graden af kontusion og hastigheden af farveændring er signifikant korreleret, og jo større graden af kontusion er, jo hurtigere er hastigheden af ændringen.

3. Diskussion

3.1 Betydningen af hvert indeks

Når erythrocytter er undsluppet fra blodkar til subkutan eller intradermal, vil huden på kontusionsstedet ændre farve på grund af den inflammatoriske reaktion og den metaboliske proces af hæmoglobin. Farven på det tidlige kontusionssted afhænger hovedsageligt af antallet af undslupne erythrocytter og dybden af erythrocytstedet fra huden. Hæmoglobin nær hudens overflade vil se rødt ud, men huden vil se blå ud, når det undslupne blod går dybere ind i vævet. Dette fænomen er forårsaget af en kombination af Rayleigh-spredning, hudens lysabsorptionskoefficient og vores visuelle system. Selv om neutrofile celler er de første inflammatoriske celler, der ankommer efter en kontusion, nedbryder de ikke hæmoglobin. Mononukleære fagocytter, der fagocyterer erythrocytter, indeholder enzymet hemeoxygenase, som nedbryder hæmoglobin til biliverdin og frigiver kulilte og jern. Biliverdin er et grønt pigment, der hurtigt omdannes til bilirubin af enzymet biliverdinreduktase. Frit jern kombineres med ferritin og danner ferrisk hemoflavin, og bilirubin kan også ophobes lokalt og danne gule bilirubinkrystaller.

ΔL*-værdien viste en negativ værdi efter skaden, det vil sige, at farven på kontusionsstedet blev dybere med det blotte øje, og farven blev gradvist lysere under helingsprocessen. Δa*-værdien afspejler det rød-grønne indeks, det vil sige, at hæmoglobinet nedbrydes, mens det grønne biliverdin dannes, så Δa*-værdien falder gradvist med tiden. Udseendet af ten top kan være relateret til biliverdinproduktionens hastighed og bilirubinomdannelsens hastighed, men den specifikke mekanisme er uklar. Δb*-værdien repræsenterer den gul-blå akse. Når kontusionen opstår, ser hæmoglobinet i den dybere del blåt ud. Derfor er Δb*-værdien negativ efter kontusionen, og Δb*-værdien bliver større, efterhånden som disse hæmoglobiner nedbrydes. Efterfølgende, på grund af dannelsen af hæmosiderin og bilirubin, blev kontusionsstedet gradvist gult og synligt for det blotte øje. Negativ tb betyder ikke det tidspunkt, hvor hæmosiderin og bilirubin begynder at blive produceret. Det skal forstås som det tidspunkt, hvor den gule værdi kan dække den blå værdi af dybt hæmoglobin, det vil sige, at mængden af hæmosiderin og bilirubin er akkumuleret til en vis grad. Den tb top opstår, fordi nedbrydningen af jernholdigt blodgult og bilirubin overstiger dets dannelseshastighed. ΔE*ab repræsenterer den samlede farveforskel, der afspejler farven på kontusionsområdet fra den oprindelige abnormitet til den endelige, og den omgivende normale hudfarve er stort set den samme. ΔC* og Δh kan transformeres fra CIE Lab-farverummet, så betydningen af deres værdier er mere kompleks og vanskelig at forklare med en enkelt materialeændring.

3.2 Udledning af tidspunkt og grad af kvæstelse

Dette eksperiment bekræfter, at køn ikke påvirker hastigheden af farveeliminering eller udseendet af karakteristiske tidspunkter for kontusion. Derimod har de 3 indikatorer for ten top, tb top, og tI alt og hastigheden for eliminering af farveforskelle er relateret til graden af kontusion, og de 2 indikatorer for tb negativ og tC-top er ikke påvirket af graden af kontusion. Blandt dem gik Δb*-værdien fra negativ til positiv i 1,72±0,90d, så Δb* blev positiv i hvert fald efter 19 timer. tC-top viste sig i 3,73±1,35d, men det kræver flere målinger at bestemme, hvilket er svært at anvende i praksis. Det tidspunkt, hvor Δb*-værdien skifter fra negativ til positiv, anbefales som den primære indikator for, om kontusionen er ny.
Godheden af tilpasningen af hvert farveforskelsindeks for den "tunge side" er bedst med Δh (R2=0.6395). I ansøgningsprocessen understøtter mange programmer dog ikke LCh-farvetilstanden og skal konverteres for at få, og h repræsenterer farvetonevinklen for begyndere er sværere at forstå, så det anbefales kun at bruge det, når forholdene tillader det. Δb* regressionskurve for R2 = 0,6203 har også en høj grad af tilpasning, og Δb* repræsenterer en klar ændring i det specifikke stof, så Δb* er mere egnet til den præcise udledning af skadens tid.
Den generelt lave tilpasning af de "tunge side"-tilpasningskurver skyldtes hovedsageligt de forskellige indledende skadesgrader, og tilpasning af alle data på samme tid efter gennemsnitsberegning kunne eliminere forskellene i skadesgrader mellem individer og afspejle ændringshastigheden for hvert farveforskelsindeks. Godheden af tilpasningen af alle seks farveforskelsindikatorer for middelværdierne var >0,9, hvilket indikerer en signifikant korrelation mellem ændringshastigheden af kontusionsfarve og tid.
Da både den oprindelige kontusionsgrad og kontusionstidspunktet påvirker kontusionsfarven, kan det præcise kontusionstidspunkt kun udledes af fotografier taget kort tid efter tilstedeværelsen af en kontusion, eller den oprindelige kontusionsgrad, hvis kontusionstidspunktet er bestemt.

3.3 Evaluering af kontusionsmodeller

Almindelige kontusionsmodeller omfatter sugning med undertryk, slag med paintballgevær, kunstig kompression og subkutan injektion. Selvom graden af undertrykstiltrækning kan kontrolleres, og tidspunktet for virkningen kan kontrolleres, viste det sig under forsøget, at effekten af kontusion stadig er forskellig for forskellige personer. Dette kan skyldes de mange blodkar i den mediale underarm og forskellene i fordelingen mellem individer, så den endelige effekt er forskellig. Derudover var talgtykkelsen på den mediale underarm større hos de frivillige med mindre indledende kontusioner, hvilket ikke var gunstigt for undertrykssugning, hvilket stemmer overens med det faktum, at kontusioner er mindre tilbøjelige til at forekomme i virkelige scenarier med større talgtykkelse. Derfor skal den eksperimentelle model forbedres ved at undgå overfladiske vener så meget som muligt og kontrollere det passende sugetryk.

4. Konklusion

Sammenfattende er farveændringen af kontusioner ikke relateret til køn, men til den oprindelige grad af kontusion. Farvedataene kan kvantificeres ved at måle kontusionens farveindeks med et kolorimeter for at bestemme, hvor ny kontusionen er, dvs. at Δb*-værdien blev positiv mindst 19 timer efter kontusionens opståen. Både Δh- og Δb*-værdierne kan bruges til at udlede tidspunktet for kontusionens dannelse og begyndelsesgrad.
I dette studie undersøgte vi kun farveændringen af kontusioner efter køn og kontusionsgrad og tog ikke højde for alder, sebumtykkelse og kontusionssted. Vi er nødt til at undersøge effekten af disse faktorer på kontusion yderligere, samt fortsætte med at udvide prøvestørrelsen og søge efter nye farveindikatorer for at gøre metoden mere præcis.
Forfatter: Yao Zewei

Relaterede nyheder

  • * Ingen relaterede artikler
da_DKDansk