A kontúzió színének időbeli változásainak mérése koloriméterrel

A kontúzió színének időbeli változásainak mérése koloriméterrel

Cél: A kontúzió bőrszínváltozásának mintázatának feltárása, és megfelelő mutatók megtalálása a kontúzió kialakulásának idejére és kezdeti fokára való következtetés céljából. Módszerek Negatív nyomású szívás segítségével 41 önkéntes medialis alkarján kétoldali, különböző fokú bőrkontúziós területeket szimuláltunk. A méréseket a következő eszközökkel végeztük koloriméter 0,5 naponként a sérülést követő első 3 napban, majd 3 nap után 1 naponként, amíg a kontúziós terület színkülönbsége szabad szemmel megkülönböztethetetlenné nem vált. Görbeillesztést végeztünk a hat színkülönbség-mutatóra ΔL*, Δa*, Δb*, ΔE*_ab, ΔC* és Δh. Az öt jellemző időmutatóra, t_{egy csúcs}, t_{b negatív}, t_{b csúcs}, t_{C csúcs}, és t_összesen, a Mann-Whitney U-tesztet a nemek közötti különbségek összehasonlítására, a párosított mintás t-tesztet pedig a zúzódás mértékében mutatkozó különbségek elemzésére használták. Eredmények: A Δh mutató regressziós egyenlete illeszkedett a legjobban (R²=0.6395). t_{egy csúcs}, t_{b negatív}, t_{b csúcs}, t_{C csúcs}, és t_összesen 5 mutató nem függött össze a nemmel (P>0,05), 3 mutató a t_{egy csúcs}, t_{b csúcs}, és t_összesen, és a színváltozási sebesség (ΔE*_ab az illesztett görbe meredeksége) korreláltak a kontúzió mértékével (P<0,05), de a 2 mutató t_{b negatív} és t_{C csúcs} nem befolyásolta a kontúzió mértéke (P0,05). t_{b negatív} 1,72±0,90 d-nél jelent meg, azaz a Δb* 19 óra után pozitív volt. Következtetés A Δh és Δb* értékek felhasználhatók a kontúzió kialakulásának idejére és kezdeti kiterjedésére való következtetésre, a pozitív és negatív Δb* értékek pedig meghatározhatják, hogy a kontúzió 19 órán belül alakult-e ki.

Mi az zúzódás?

A zúzódás (zúzódás) olyan sérülés, amelyet elsősorban bőrön belüli és bőr alatti vérzés jellemez, és amely a leggyakoribb a különböző típusú erőszakos cselekmények során. Különösen a családon belüli erőszak, a szexuális támadás, valamint a gyermek- és időskori bántalmazás eseteiben fontos következtetéseket levonni a zúzódás kialakulásának idejére vonatkozóan. A kontúzió kialakulásának és fejlődési mechanizmusának kutatása segít az erőszak helyének és idejének elemzésében, annak meghatározásában, hogy a sérülés egyidejűleg alakult-e ki, vagy a halál időpontjának és a sérülés utáni túlélési időnek az elemzésében az eset rekonstruálásához és helyreállításához. A törvényszéki orvosok mindig is a vizuális megfigyelésre és az empirikus elemzésre támaszkodtak a kontúzió kialakulási idejének meghatározásában. Ezt a modellt azonban korlátozza az igazságügyi orvosszakértők tapasztalata és képességeinek szintje; nagy hibák vannak, és a különböző egyéneknek különböző szubjektív érzései vannak ugyanarról a színről. Ezért nem megbízható a kontúzió idejére következtetni látás útján, és a színt számszerűsítenünk kell, és a színváltozást műszerekkel digitalizálnunk kell.

Mi az koloriméter?

A koloriméter egy olyan műszer, amelyet a színeltérés mérésére terveztek az emberi szembe jutó fény folyamatának szimulálásával. Meghatározott fényforráskörülmények között képes mérni a színjelet, a szoftver pedig kiszámítja a különböző színterek színértékeit. Jelenleg nagyon kevés olyan hazai tanulmány létezik, amely a kriminalisztika területén kolorimétereket használ. Mégis, a koloriméterek és spektrofotométers külföldön tanulmányozta a bőrkontúzió színváltozását, és kvantitatív módon vizsgálta a törvényszéki tudományban előforduló egyéb színváltozásokat, például a nekrotikus foltokat és a holttestek vérének színét. Általánosságban azonban kevesebb ilyen vizsgálat van, hiányoznak az ázsiai sárga felnőttekre vonatkozó adatok, és ezen a területen hiányosság van, különösen a hazai vizsgálatokban.

1. Anyagok és módszerek

1.1 Anyagok

1.1.1.1 Hangszerek

Fő hangszerek: CS-410 hordozható spektrális koloriméter (Hangzhou CHNSpec Technológia Co., Ltd.); 5. számú (külső átmérő 3,7 cm, belső átmérő 2,5 cm) spirálvákuum-elvonó (Shuangjin Health Care Instrument Factory); Canon EOS M50 fényképezőgép; Philips MASTER TL-D90 Graphica36W/965 lámpa.

1.1.2 Tárgyak

41 önkéntest (18 férfit és 23 nőt) vettek fel, akik 19-42 évesek voltak, átlagéletkoruk 23,27±4,06 év. Az önkéntesek felvételi kritériumai:

• (1) Nincs véralvadási rendszer rendellenesség, beleértve azt is, hogy 2 hónapon belül nem szednek véralvadásgátlót, trombocita- és gyulladáscsökkentőt, valamint szteroidokat;
• (2) 6 hónapon belül nem szenvedett nagyobb traumát vagy műtétet, és nem adott vért vagy vérkészítményeket;
• (3) Nincs nyilvánvaló pigmentáció vagy heg az alkarok belső oldalán kétoldalt;
• (4) Nincsenek fontos szervi rendellenességek, például szív-, máj-, vese- stb. rendellenességek, vagy a sérülésből való felépülést befolyásoló egyéb betegségek.

Minden önkéntes megismerte a kísérlet tartalmát és a lehetséges következményeket, és aláírta a beleegyező nyilatkozatot.

1.2 Módszerek

1.2.1 Kontúziós modell

Az alany belső alkarjának egyik oldalán, a könyökhajlat közelében egy spirális vákuumrézzel 7 percig negatív nyomást alkalmaztak. Ezzel szemben a másik oldalon 15 percig ugyanannyi fordulatot alkalmaztak. A negatív nyomás megszüntetése után egy körülbelül 3 cm átmérőjű, kör alakú kontúziós terület alakult ki.

1.2.2 Mérés

A szívás befejezése után 1 órán át maradjon nyugton, és az első mérést a kitágult és zúzódott hajszálerek teljes helyreállása után végezze el. Állítsa be a műszer paramétereit SCE üzemmódra (a színméréshez a tükrösen visszavert fény kizárásával), 10°-os látószögre, D65 fényforrás állapotra, és 5 egymást követő mérés után automatikusan vegye fel az átlagértéket. Vegyünk 5 hasonló bőrszínnel rendelkező pozíciót a kontúzió körül 2 cm-en belül (8 mm-es mérőnyílás) a méréshez, és a kapott értéket állítottuk be kontrollértéknek. A kontúzió helyének mérését még 5 alkalommal megismételtük, és a kapott érték volt a kísérleti érték. A mintavételi hiba minimalizálása érdekében a kísérleteket ugyanaz a mérő végezte. Néhány kontúziós terület színe nem volt egységes; a kör alakú terület egyik oldalának színe sötétebb, a másik oldalé világosabb volt, vagy a helyi terület színe sötétebb volt, és a nehezebb színű területet vettük mérési pontnak. A sérülést követő első 3 napban 0,5 naponként, majd 3 nap után 1 naponként végeztünk méréseket, amíg a kontúziós terület színkülönbségét szabad szemmel nehéz volt megkülönböztetni. Közvetlenül minden mérés után a kontúziós területet lefényképeztük olyan körülmények között, hogy a fényforrás 85 cm magasan volt, a kamera magassága 45 cm volt, és a kamera 15°-os szögben állt a célponthoz képest, a kamera paraméterei rögzítettek voltak.

1.2.3 Színjelzők

A CIE Lab színteret (más néven L*a*b*) a Nemzetközi Megvilágítási Bizottság (CIE) 1976-ban adta ki. A tudományos kutatásokban használják a leggyakrabban, mivel ez tartalmazza a legtöbb színt, és a fény és a berendezések nem befolyásolják. Az L* érték a világos és a sötét csatornát jelöli. Az értéktartomány 0-100 (0 a legsötétebb, 100 a legvilágosabb); az a* érték a vörös-zöld csatornát jelzi, az értéktartomány -128-127, (-128 a sötétzöld, 0 a szürke, 127 a világos rózsaszín); a b* érték a sárga-kék csatornát jelzi, az értéktartomány -128-127, (-128 a sötétkék, 0 a szürke, 127 a sárga). Az l* érték az LCh színtérben megegyezik azzal, hogy az L* érték az LCh színtérben megegyezik a CIE Lab színtér L* értékével, a C* a telítettség értékét (0-100), a h pedig a színárnyalat szögértékét (0-360) jelöli. Az LCh-érték teljes mértékben átalakítható a CIE Lab-értékből, de a kifejezése szorosabban kapcsolódik az élet gyakorlati alkalmazásaihoz. Ezért a CIE Lab és az LCh két színtérértékét választjuk ki a vizsgálathoz, és a szoftver a megfelelő színértékek exportálására van beállítva.

1.2.4 Színkülönbség képlet

A színkülönbség értékek kiszámításához használja a műszerhez mellékelt Color QC2 szoftvert (verzió: V1.0.2.15), a képletek a következők.

Megjegyzés: (1=kísérleti érték; 2=kontrollérték)

1.2.5 Adatelemzés

A nyers adatokat a Color QC2 szoftverből exportáltuk, és az Excel szoftvert használtuk az egyes jellemző értékek megjelenési idejének előzetes statisztikájához. A Graph Pad Prism szoftvert grafikonok készítésére, a különböző mutatók tendenciájának elemzésére, valamint az összes minta és az egyes minták regressziós görbéjének illesztésére használtuk, hogy megkapjuk a regressziós egyenletet. Az SPSS 26.0 szoftvert használták a sajátmutatók és a meredekségek megjelenésének statisztikai leírására, és a sajátmutatók megjelenési idejét x+s értékkel fejezték ki. Az egyoldalú adatváltozásokat a Mann-Whitney U-teszttel (Mann-Whitney U-teszt) hasonlítottuk össze a nemek közötti különbségek tekintetében, a kétoldalú összehasonlításokat pedig a párosított minták átlagának t-tesztjével (párosított teszt) végeztük. A vizsgálati szint α = 0,05.

2. Eredmények

A 41 eset közül 7 esetben a 6. napon, 1 esetben pedig az 5. és 6. napon maradt el a mérés, és ezeket a hiányzó adatokat üres adatokként rögzítették. Mivel voltak olyan esetek, amikor a negatív nyomás alatti szívás tényleges hatása nem függött a negatív nyomás alatti szívás időtartamától, a nagyobb ΔE*_ab az első alkalommal mért értéket "nehéz oldal"-ként, a másik oldalt pedig "könnyű oldal"-ként jegyezték fel. Ennek okait a vita részben elemezzük.

2.1 Általános tendenciák

A hat mutató általános tendenciáját az 1. táblázat mutatja be. A ΔC* kezdeti értéke pozitív vagy negatív lehet a kontúzió mértékétől függően, és a Δh trendje lelassul, ha az érték eltérő, így nem lineárisan csökken. A "nehéz oldal" adataihoz a Graph Pad Prism szoftverrel szórásdiagramokat és regressziós görbéket készítettünk, és az eredményeket az 1. ábra mutatja.
1. táblázat A 6 paramétermutató tendenciái és tartományai

Paramétermutatók	Pozitív és negatív értékek	Változó tendenciák	Szélsőséges tartomány
			Minimális érték	Maximális érték
AL*	Negatív	Lineáris növekedés	-21.93 ~ -3.74	-
Aa*	Pozitív érték	Lineáris csökkentés	-	2.03 ~ 13.08
Ab*	A negatívból a pozitívba	Először növelni, majd csökkenteni	-10.02 ~ -0.08	0.77 ~ 6.64
AE*ab	Pozitív érték	Lineáris csökkentés	-	4.73 ~ 25.35
AC*	A negatívból a pozitívba	Először növelni, majd csökkenteni	-6.07 ~ 1.74	1.10 ~ 7.67
Ah	Negatív	Nonline csökkentés	-	-35.98 ~ -2.78

Megjegyzés: A "-" azt jelenti, hogy az érték 0-ra hajlik.

1. ábra A "nehéz oldal" 6 színmutatójának szórásdiagramja és regressziós görbéje
Megjegyzés: A 6 mutató értékének változása 7d alatt.
Ugyanazt az önkéntest rögzített körülmények között fényképezték a kontúziós terület mindkét oldalán, és a 0, 1, 3, 5 és 7d időpontokat választották ki az összehasonlításhoz, és az eredményeket a 2. ábra mutatja.

2. ábra Színváltozások a kontúziós régió mindkét oldalán 7d alatt

2.2 Jellemző időpontok

Vannak olyan időpontok, amikor a Δb* értéke pozitívról negatívra változik, az utolsó negatív érték időpontját t_{b negatív}, a Δb* érték legmagasabb csúcsértékének időpontját t_{b csúcs}, és a ΔC* érték legmagasabb csúcsértékének időpontját t_{C csúcs}. Ezen kívül a görbék elemzésével minden esetben megállapították, hogy a Δa*-nak a lineáris változás alapján kisebb csúcsa volt, és a megjelenésének idejét t_{egy csúcs}. A mérés során a kiválasztott pont helyének mintavételi hibája miatt az adatok relatív hibája nagyobb volt, amikor a kontúzió világosabb színű volt, és nem volt könnyű megkülönböztetni a színkülönbséget szabad szemmel, az első ΔE *_ab értéket <3 a kontúzió eltűnésének időpontjaként jelölték meg, t_összesen. Az egyes időpontok átlagát és szórását SPSS szoftverrel számoltuk, és az eredményeket a 2. táblázat tartalmazza.
2. táblázat A jellemző időmutatók átlagos megjelenési ideje (d)

	tegy csúcs	tb negatív	tb csúcs	tc csúcs	tösszesen
Nehéz oldal	2.11±0.88	1.82±0.86	4.22±1.45	3.82±1.36	7.95±3.22
Világos oldal	1.80±0.68	1.61±0.95	3.76±1.40	3.63±1.35	6.95±3.19
Összességében mindkét oldalon	1.96±0.80	1.72±0.90	4.00±1.44	3.73±1.35	7.47±3.22

2.3 A regressziós görbe illesztése

Az egyes zúzódások eltűnésének időpontja szerint a 7d-en belüli adatokat elemeztük az egyes indexek esetében, és a "nehéz oldal" és a "könnyű oldal" adatait külön-külön dolgoztuk fel. Mivel a minta "világos oldali" részének kezdeti értéke túl alacsony volt, az adatok relatív hibája nagy volt, ezért a 41 minta "nehéz oldali" adatait illesztették be. A 6 index regressziós egyenletei a 3. táblázatban láthatók, a legjobb illeszkedés a Δh (R²=0,6395), a legrosszabb illeszkedés Δh (R²=0,6395), és a legjobb illeszkedés Δh (R²=0,6395), és a legrosszabb illeszkedés Δh (R²=0.6395). A legjobb illeszkedés ΔC* (R²=0,3451), a legrosszabb pedig a ΔC* (R²=0.3451). A negatív nyomású szívás során a kontúzió szimulációs hatása közötti nagy különbség miatt a kezdeti értékek nagymértékben eltértek egymástól, és a kezdeti érték és a mintavételi hiba által okozott hatás csökkenthető, ha az azonos időpontban mért összes adatot átlagoljuk. Az átlagérték felvétele után az időbeli változás törvénye szerinti színértékek nyilvánvalóak, és a regressziós egyenlet kiváló illeszkedési jósággal rendelkezik; a legjobb illeszkedés Δh(R²=0,9980), a legrosszabb illeszkedés pedig ΔC*(R²=0.9089).
ΔE*_ab a teljes színkülönbséget jelenti, a regressziós egyenlet meredeksége pedig a színváltozás sebességét jelzi, így a regressziós egyenlet meredeksége a ΔE*_ab jelző jelezheti a színváltás sebességének mértékét. Minden minta ΔE*_ab maxima <5 és egy esetben a szubkután vérzés, amely befolyásolta az adatok stabilitását, kizárásra került, és a regressziós egyenletek meredekségei a ΔE*_ab az összes fennmaradó egyed (40 eset a "nehéz oldalon" és 35 eset a "könnyű oldalon") esetében megszámoltuk, hogy elemezzük a kontúzió két oldala közötti színváltozás különbségeit. A kontúzió színváltozásának különbségei.
táblázat Regressziós egyenletek a hat index össz- és átlagértékeire a "nehéz oldal" esetében

Színkülönbség index	Általános		Átlagérték
	Regressziós egyenlet	R2	Regressziós egyenlet	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

Note: x denotes time, and y denotes color difference values.

2.4 Nemek közötti különbségek

Because the variance of the 5 indicators of t_{egy csúcs}, t_{b negatív}, t_{b csúcs}, t_{C csúcs}, és t_összesen were not homogeneous between men and women of the 41 cases of the heavier side, comparisons were made using the Mann-Whitney U-test. P-values were all >0.05, i.e., there was no significant gender difference in the appearance of these characteristics at the time.

2.5 Fokozati különbségek

Excluding the samples with ΔE*_ab maximum <5 on the “light side” and one case of subcutaneous hemorrhage on the “heavy side”, the paired t-test was used to compare the t_{egy csúcs}, t_{b minus}, t_{b csúcs}, t_{C csúcs}, és t_összesen on both sides of the remaining 35 samples. t_{egy csúcs}, t_{b minus}, t_{b csúcs}, t_{C csúcs}, t_összesen, t_{b csúcs}, t_összesen 3 indicators P value <0.05, the time of appearance of the three indicators and the degree of contusion significantly correlated. t_{b negatív}, t_{C peak,} P value >0.05, the correlation between these two indicators and the degree of contusion is insignificant. ΔE * ab slope P value <0.05, that is, the degree of contusion and the speed of color change are significantly correlated, and the greater the degree of contusion, the faster the speed of change.

3. Megbeszélés

3.1 Az egyes indexek jelentősége

After erythrocytes escape from blood vessels to subcutaneous or intradermal, the skin at the contusion site will change color due to the inflammatory reaction and the metabolic process of hemoglobin. The color of the early contusion site depends mainly on the number of escaped erythrocytes and the depth of the erythrocyte site from the skin. Hemoglobin near the skin’s surface will appear red, but the skin will appear blue when the escaped blood goes deeper into the tissue. This phenomenon is caused by a combination of Rayleigh scattering, the light absorption coefficient of the skin, and our visual system. After a contusion occurs, although neutrophils are the first inflammatory cells to arrive, they do not degrade hemoglobin. Mononuclear phagocytes phagocytose erythrocytes contain the enzyme heme oxygenase that breaks down hemoglobin into biliverdin and releases carbon monoxide and iron. Biliverdin is a green pigment rapidly converted to bilirubin by the enzyme biliverdin reductase. Free iron combines with ferritin to form ferric hemoflavin, and bilirubin can also accumulate locally to form yellow bilirubin crystals.

The ΔL* value showed a negative value after injury, that is, the color of the contusion site deepened by the naked eye, and the color gradually became lighter during the recovery process. The Δa* value reflects the red-green index, that is, the hemoglobin is degraded while the green biliverdin is generated, so the Δa* value gradually decreases with time. The appearance of t_{egy csúcs} may be related to the rate of biliverdin production and the rate of bilirubin conversion, but the specific mechanism is unclear. The Δb* value represents the yellow-blue axis. When the contusion occurs, the hemoglobin in the deeper part appears blue. Therefore, the Δb* value is negative after contusion, and the Δb* value becomes larger as these hemoglobins are degraded. Subsequently, due to the formation of hemosiderin and bilirubin, the contusion site gradually showed yellow visible to the naked eye. Negative tb does not mean the time when hemosiderin and bilirubin begin to be produced. It should be understood as the time when the yellow value can cover the blue value of deep hemoglobin, that is, the amount of hemosiderin and bilirubin accumulated to a certain extent. The t_{b csúcs} appears because the decomposition of iron-containing blood yellow and bilirubin exceeds its formation rate. ΔE*_ab represents the total color difference, reflecting the color of the contusion area from the initial abnormality to the final and the surrounding normal skin color is basically the same. ΔC* and Δh can be transformed from CIE Lab color space, so the meaning represented by their values is more complex and difficult to be explained by a single material change.

3.2 A kontúzió idejére és mértékére való következtetés

This experiment verifies that gender does not affect the color elimination speed or the appearance of characteristic time points of contusion. In contrast, the 3 indicators of t_{egy csúcs}, t_{b csúcs}, és t_összesen and the color difference elimination speed are related to the degree of contusion, and the 2 indicators of t_{b negatív} és t_{C csúcs} are not affected by the degree of contusion. Among them, the process of Δb* value from negative to positive appeared in 1.72±0.90d, so Δb* turned positive at least after 19h. t_{C csúcs} appeared in 3.73±1.35d, but it requires several measurements to determine, which is difficult to apply in practice. The time at which the Δb* value turns negative to positive is recommended as the primary indicator of the newness of the contusion.
The goodness of fit of each color difference index of the “heavy side” is the best with Δh (R²=0.6395). Still, in the application process, many software does not support the LCh color mode and need to be converted to get, and h represents the hue angle of beginners is more difficult to understand, so it is only recommended to use it when the conditions allow. Δb* regression curve of R² = 0.6203 also has a high degree of fit, and Δb* represents a clear change in the specific substance, so Δb* is more suitable for the precise inference of the damage time.
The generally low goodness of fit of the “heavy side” fitting curves was mainly due to the different initial damage degrees, and fitting all the data at the same time after averaging could eliminate the differences in damage degrees between individuals and reflect the rate of change of each color difference index. The goodness of fit of all six color difference indicators for the mean values was >0.9, indicating a significant correlation between the rate of change of contusion color and time.
Because both the initial degree of contusion and the time of contusion affect contusion color, the precise time of contusion can be inferred only from photographs taken a short time after the presence of a contusion, or the initial degree of contusion if the time of contusion is determined.

3.3 A kontúziós modellek értékelése

Common contusion models include negative pressure suction, paintball gun strikes, artificial compression, and subcutaneous injection. Although the degree of negative pressure attraction is controllable and the time of action is controllable, it was found during the experiment that the effect of contusion is still different for different individuals. This may be due to the richness of blood vessels in the medial forearm and the differences in distribution between individuals, so the final effect is different. In addition, the sebum thickness of the medial forearm was greater in the volunteers with smaller initial contusions, which was not favorable for negative pressure suction, consistent with the fact that contusions are less likely to occur in real-life scenarios with greater sebum thickness. Therefore, the experimental model needs to be improved by avoiding superficial veins as much as possible and controlling the appropriate pressure for suction.

4. Következtetés

In summary, the color change of contusions is not related to gender but to the initial degree of contusion. The color data can be quantified by measuring the color index of the contusion using a colorimeter to determine the degree of newness of the contusion, i.e., the Δb* value turned positive at least 19h after the occurrence of the contusion. Both Δh and Δb* values can be used when inferring the time of contusion formation and initial degree.
In this study, we only examined the color change of contusions by gender and degree of contusion and did not consider age, sebum thickness, and contusion site. We need to study further the effects of these factors on contusion, as well as continue to expand the sample size and search for new color indicators to make the method more accurate.
Author: Yao Zewei