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      用SEM EDS檢測皮膚刺傷的金屬殘留物:一項初步研究

      用SEM  EDS檢測皮膚刺傷的金屬殘留物:一項初步研究

      摘要:對刺傷的形態分析往往不夠準確,無法將其與傷人武器的類型聯系起來,但可以通過尋找金屬殘留物進行進一步的評估 在儀器和皮膚接觸期間離開。 本研究將掃描電子顯微鏡-能量色散光譜(SEM-EDS)應用于尸體刺傷的研究 由鐵、鉻和鎳組成的菜刀形成,以驗證傷口邊緣是否存在金屬殘留物。 選取兩組10具尸體:A組,包括v組  刺傷受害者和對照組B(死于自然原因)。 對A組的病變和完整區域進行采樣,而B組的采樣是在不暴露的情況下進行的 完整的皮膚。 然后用光學顯微鏡和SEM-EDS對樣品進行分析。 在A組中,光學顯微鏡分析顯示存在重要出血浸潤,而SEM-EDS顯示出滲出  微觀金屬痕跡的NCE,分離或聚集,由鐵、鉻和鎳組成。 此外,在兩種情況下,鈣和磷酸鹽的有機殘留物被檢測到,作為b的可能跡象  一個病變。 對照樣品(完整區域的A組和B組),在光學顯微鏡和SEM-EDS中尋找外源材料時為陰性。 結果表明了該方法的實用性和可行性 陽離子的SEMEDS在識別金屬殘留物從尖銳武器在皮膚上。

      1. 引言

       刺傷的宏觀和微觀特征在法醫案件中至關重要,以區分不同類型的傷害機制,并識別c  傷人武器的特點及生產[1]方法。 在對皮膚刺傷的分析中,傷人的武器可能很難識別,特別是當甚至是“嫌疑人”武器i時  在犯罪現場發現的。 此外,如果武器(或可疑武器)存在,在工具和傷口之間的兼容性方面,如果評估僅限于宏觀評估 皮膚損傷和傷害武器之間的匹配可以是強硬的,并且只能用“兼容性”來表示”

      由于這些原因,進行了幾項研究,目的是通過掃描電子顯微鏡(SEM)評估發現受傷者留下的金屬殘留物的可能性 奧爾斯。 掃描電鏡提供的巨大機會涉及到大的焦點深度和進行三維評價和元素分析的可能性。

      在法醫病理學和人類學中感興趣的這一關鍵主題中,掃描電鏡分析也使金屬殘留物的化學成分得以表征。 的潛力,sca 安寧電子顯微鏡已經被深入分析,承認這種方法必須為徹底分析傷口提供幫助。

      幾項實驗研究證明了檢測鈍物或鋒利物體[4-6]留下的骨中金屬殘留物的可能性,主要是在骨上:這是直觀的,兩個硬物之間的影響 表面(骨和金屬傷人工具)可以有效地確定金屬碎片的釋放。 另一方面,如果我們認為皮膚是目標組織,傷害之間的影響  武器和表面完全不同。 因此,問題是是否有可能在皮膚上留下相同的殘留物,并用掃描電鏡進行檢測。

       如果我們回顧一下文獻,在一個關于鈍器創傷[7]的真實法醫案件中,用掃描電鏡識別尸體皮膚上的金屬碎片的可能性已經被證明。 為關切用鋒利的儀器進行實驗研究,在對豬皮膚[8,9]的研究中也證明了同樣的能力。 然而,一項系統的研究是從實際案例中發展出來的,因此是在實際情況下進行的 在法醫場景中,從未執行過(即血液的存在能在多大程度上影響殘留物的沉積及其被檢測的可能性? )。

      因此,本研究是在真實的法醫案件中對尸體皮膚上的刺傷進行的。 這項研究的目的是檢查皮膚傷口感染上金屬顆粒的存在  用菜刀,關于化學成分,以及這些發現可能的法醫意義。

      表一 A組總結

      image.png 

      2. 材料和方法

       這項研究是對2016年在意大利米蘭法律醫學研究所進行的一組司法尸檢進行的,選擇了兩組10例:“A”組被認為是謀殺受害者 多處刺傷(見表1)用菜刀(刀片長度在10厘米至18厘米之間)進行)。 犯罪現場認為有5起案件是一個開放的環境和一個室內環境  其他5個環境

       在所有選定的案件中,由于在犯罪現場發現了傷人的刀,或經DNA分析證實,或經自我承認的人以及記錄人指明,所以刀是確定無疑的  通過視頻監控系統。 因此,殺傷武器在所有情況下都是眾所周知的。 為了使其標準化,只選擇了菜刀產生的傷口,其中2個帶有鋸齒刀片a 與非鋸片的ND8。 在所有情況下,葉片都由鐵(Fe)、鉻(Cr)、硅(Si)、錳(Mn)和鎳(Ni)組成)。

      每個病例只取樣一處皮膚刺傷。 每個病變的皮膚樣本為2.0×1.0×0.5厘米,用陶瓷刀京瓷,包括2厘米的整個邊緣a  傷口邊緣外側約1厘米。 在拍攝傷口后進行取樣,用塑料鑷子對邊緣進行宏觀分析醫學,避免任何探針與金屬工具。

       陶瓷刀的刀片由鋯(Zr)和(Hf)組成,因此避免了取樣過程中的污染.

      此外,為了證實在傷口邊緣發現的任何金屬痕跡的特異性,從大腿前部取樣了類似的皮膚菱形,遠離任何受傷的區域。

      作為額外的對照病例,共選擇了10名受試者(B組),保存狀態良好,死于自然原因。 對于每具尸體,大腿前部有一個皮膚菱形 用陶瓷刀取樣,在被衣服覆蓋的區域,以排除任何環境金屬污染。 使用真實案例而不是實驗集的選擇(即。 動物皮膚)被分離  根據意愿來評估真實的場景及其變量:因此,皮膚的結構和彈性是真實人體的結構和彈性,甚至在其中也對殘留物的存在進行了調查  出血的存在。 事實上,在以前的實驗設置中,沒有考慮到殘留物可能被從出血中“清洗”的可能性。 最后,即使是人類的皮膚碎片  影響金屬顆粒在表面[10]上的沉積和檢測。 根據意大利的停尸房條例和法律收集樣本。

      所有皮膚樣本分為兩部分:一半固定在緩沖的10%福爾馬林中,脫水在增加乙醇的規模上,用基本蘇木精-伊紅和馬三色染色(S  對于病變的活力),最后,用光學顯微鏡觀察Leica DMR。

       另一半脫水后涂上石墨,用掃描電鏡(SEM-EDS)對其進行分析,用顯微鏡劍橋立體掃描360和LinkIs is能量色散X射線系統進行分析,以尋找金屬殘留物的存在和表征(元素組成。

      3. 結果

      3.1. 光學顯微鏡

      在從A組的10具尸體(法醫案件)中采集的所有皮膚樣本中,有大量急性出血性浸潤的顯微證據,有明確定義和儲存的紅細胞diss 將纖維分開并放置在最深的層內。這些證據證實了這些傷害的“生命力”,所有這些傷害都是在受害者活著時造成的。 從同一具尸體上采集的樣本高(遠離受傷地區),所有B組對照組均無任何微小出血浸潤。

      表2A組用SEM-EDS尋找金屬殘留物的結果。

      image.png 

      3.2. 掃描電子顯微鏡配備能量色散X射線光譜儀(SEM-EDS)

      實驗描述總結見表2。 在所有A組樣品中檢測到金屬殘留物(圖1。 1:通過背散射電子圖像和x射線光譜顯示質量  迭代分析),放置在樣品的軟組織中,主要由鐵(Fe)、鐵和鉻(Fe-Cr)組成(圖1)、鐵、鉻和鎳(Fe-Cr-Ni)。

       如圖所示,在所有樣品中發現了幾乎1個單一的金屬殘留物,在10個殘留物中有6個是多個(3到8個殘留物之間,2個超過10個殘留物),而在4個CA中 只檢測到1個單一殘留物。 在所有情況下,刀具(菜刀)的成分與檢測到的顆粒的金屬成分是一致的。 在大多數加州 殘留物的形狀是不規則的,盡管在2例(病例5和6)中檢測到圓形或橢圓形。 在第10種情況下,一種單一的鐵和鉻組合殘留物,其形狀為“逗號” 被檢測到(圖. 2)。 此外,在2例中檢測到鈣(Ca)和磷(P)的殘留,而在1例中只檢測到磷。

       從A組和對照組的同一受害者(大腿處)采集的樣本顯示沒有金屬顆粒。

      圖 1. 案例6-SEM圖片,許多不規則形狀的金屬碎片(明亮的區域)的鐵和鉻,如光譜在右邊。

      image.png 

      4. 討論

      SEM-EDS技術在金屬殘留物檢測中的關鍵作用在法醫實踐中得到了廣泛的強調,特別是在定性和定性領域 槍彈殘留物的定量評估[11-14]。 進一步的研究領域包括毒理學[15,16]、人類學[17,18]、尋找無機和有機材料[19]。 而且,掃描電鏡已廣泛應用于骨病變形態和大小的顯微分析。

      然而,據我們所知,迄今為止只進行了很少的實驗調查,目的是評估檢測鈍物或鋒利物體留下的金屬殘留物的可能性[4-6] ,主要是在骨骼上:這些研究背后的理由是,任何金屬工具撞擊骨表面都可能留下殘留物,因此,SEM-EDS的高靈敏度可能會檢測到殘留物。 這個在法醫案件中,對骨上尖銳和鈍傷的能力類型進行了調查。

      然而,還沒有對實際病例進行研究,但只在豬皮膚[8]的實驗環境中進行了研究,證明了SEM-EDS發現這種殘留物的可能性。 一位專家丁的挑戰是評估是否有類似的機會出現在皮膚上進行同樣的分析。

       雖然刀具的類型和形狀可能不同,但法醫案件經常涉及刀具。 然而,本研究中的工具,如菜刀,都是由鐵、鉻組成的, 硅,錳和鎳。 然而,皮膚上刺傷和切割傷口的形態可能是多方面的,也是[27,28]陷阱的來源,因此形態評估往往是不能把傷口和使用的武器聯系起來。 因此,分析傷人工具留下的殘留物可能有幫助。

      基于這些觀察,本研究旨在用SEM-EDS驗證刺傷工具(菜刀)留下的微觀金屬殘留物的存在、數量和性質  從兇殺案尸檢中提取的皮膚傷口。 這項研究是直接對法醫案件進行的,因此考慮到了人類皮膚的特征,首先是存在 出血,以前對動物皮膚進行的實驗研究的主要局限性。 武器的化學成分保持不變。

      首先,用光學顯微鏡顯示病變的生存能力,從而排除了在非生命區域進行的取樣程序。 因此,假定一切都在  陪審團是對一個活生生的人作出的,因此與一定數量的出血有關。 結果表明,在存在刺傷的地方,檢測金屬殘留物的真實可能性用武器。

      在所有10例分析中,均檢測到傷人武器的組成元素:鐵、鉻、鎳或這些元素的組成(與鐵有關,通常發生在金屬中 合金)。 由鉻組成的微粒子的記錄存在必須與鋼的電鍍中的介質相聯系,在這種過程中,用鉻制成的外層涂層才能傳遞給我們  更大的硬度和保護腐蝕。

       根據武器的穿透作用,由鈣(Ca)和磷(P)組成的殘留物被認為是骨原,該武器與堅硬的表面作戰,具有足夠的力,確定骨的碎裂,從而將微碎片投射到皮膚的外層。 這一可能的重建是由一個事實表明,在有機殘渣  檢測到UES(病例3和5),傷口被放置在胸部,刀在下面的肋骨上穿孔:因此可以想象,工具的傷害效應促進了接觸b  皮膚和骨骼之間。

      因此,用SEM-EDS檢測了傷人武器的微金屬痕跡的存在,而相反,在對照組(B組)和SAM中沒有檢測到這種殘留物的證據  在A組完整的區域進行PLES,遠離刺傷。

       研究表明,SEM-EDS分析提供了可靠的定性分析,而不是定量分析,因此其在法醫實踐中的可能應用可能有助于區分兩者 (或更多)傷人的刀,特別是如果它們是由相同或相似的化合物組成的。 這是由于這一分析提供了定性機會。 另一方面,我的刺傷中的殘基可能與武器的特性(硬度、完整性、形狀)或組織類型有關,但無法獲得進一步的信息,因此殘留MA的數量你不被認為是無用和可靠的,以繪制任何進一步的元素。 這可能是未來研究中值得深化的一個方面。 另一個有趣的問題是可能的環境污染  文獻將鉻、鐵和鎳描述為可能的環境污染物,因為鉻可能存在于不同的環境基質(空氣、水和土壤)中在自然和人為來源中,高濃度的鐵可能存在于淡水中,鎳可能是土壤[29,30]的一種常見污染物。 然而,在土壤中都沒有這些殘留物,在遠離傷口的A組的同一尸體上進行的MPLE,以及在對照組中進行的MPLE,使我們有理由相信這些金屬元素不作為環境污染物T存在支持金屬殘留物可能直接與傷人武器刀片的釋放有關的假設。 此外,結果表明,這些殘基可能嵌入在親屬而不是被出血的作用沖走。

      研究的一個局限性是由少量的樣本來表示的,即使結果似乎很有希望。 然而,分析從實際案例開始,為本研究提供了參考(可以認為是一項試點研究)調查的條件盡可能真實,從而打開了即使在實際情況下也可以應用這些方法的可能性,以試圖證據,即使在試驗中也可以討論。 此外,該方法的定性可用于對不同武器進行比較,或將某些特定武器排除為武器造成了傷口,但沒有確切地確認某些特定武器是造成傷口的武器。 換句話說,在藝術的狀態和研究的基礎上,它的使用可以是“治療”而不是“診斷”。

       在目前的情況下,刀片的化學成分是恒定的,并由SEM-EDS調查確定,但在實際法醫實踐中可能存在的局限性是,在大多數情況下,這些Stu  死亡不是司法當局所要求的,法醫病理學家可能不會進一步深化要進行的調查水平。 然而,這類分析的重要性可能是  回答治安法官提出的問題至關重要。

      總之,在法醫案件中,對皮膚上刺傷的唯一形態學分析可能不足以準確識別傷人工具,因此有必要進行一步  瑞德:這可以用SEM-EDS技術的分析來表示。 這項研究強調,金屬殘留物可能留在皮膚和骨骼上,因此SEM-EDS可能提供關于武器與殘留物之間兼容性的陽離子,關于不同武器的比較(盡管是基于定性和非定量評估,因為不可能有更多的信息,由殘留物的數量繪制)。 其他限制可能是污染物元素對皮膚的影響,這值得與未來的研究一起研究。 由此可以推斷出其有用性  系統地使用這種方法分析刺傷,無論是在皮膚上還是在骨骼上,結合元素和形態分析,目的是識別傷人武器。

      圖 2. 案例10-SEM照片的金屬碎片與“逗號”形狀(5,5μ×0,7μ)的鐵和鉻,如光譜在右邊。

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