Способ определения возраста человека с помощью планиметрии по рентгенограммам кисти

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к судебной медицине, и предназначено для определения возраста. Проводят измерение ширины оснований средних и дистальных фаланг 2-5 пальцев, ширины каналов проксимальных фаланг 1-2 пальцев, ширины головок дистальных фаланг 2-5 пальцев. Рассчитывают возраст по уравнению: AGE = -8.638 + 1.244R5 + 13.728Q23, где AGE – биологический возраст в годах; Q23 – отношение ширины тела дистальных фаланг третьего пальца к ширине основания той же кисти; R5 – ненормированная высота головки проксимальной фаланги первого пальца. Способ позволяет упростить и повысить точность определения. 1 табл.

Представленное изобретение относится к судебной медицине, а именно к методам судебно-медицинской идентификации личности. Оно предназначено для определения возраста человека по измерительным и описательным характеристикам костей кисти, оцениваемым по рентгенограмме.

В судебно-медицинской практике определение возраста человека производится главным образом с целью установления личности. В случае невозможности определения возраста по макроскопическим признакам, что характерно для случаев поздних трупных изменений, повреждения, расчленения и скелетирования трупов, может быть использован метод определения возраста по морфологическим параметрам костей кисти, видимым на рентгенограмме кисти.

Известно, что в ходе жизни индивида форма и размеры его костей изменяются под влиянием механической нагрузки. Костная система дает интегративный показатель инволюционных процессов и менее всего подвержена деструкции при трупных изменениях, поэтому привлекает внимание исследователей. Дискретно проявляемые признаки старения (остеофиты, апиостозы, поротические явления) начинают появляться в возрасте 25 лет при отсутствии выраженных патологий костей кисти. В более поздние периоды жизни происходит накопление данных элементов инволютивных изменений, оцениваемых с помощью балльной системы. Кроме этого, начиная с 20 лет, изменяются морфометрические параметры.

На этой зависимости основан метод определения возраста по рентгенограмме кисти на основании анализа планиметрических и планиграфических признаков возрастных изменений по степени выраженности этих признаков.

Первые работы по разработке и описанию критериев морфологических изменений на костях кисти на различных этапах возрастной перестройки начались в 30-х годах [5]. В дальнейших разработках количество и характер маркеров возрастных изменений уточнялись, на основании чего в 1987 году была предложена синтетическая схема элементов возрастной трансформации костей кисти, оцениваемых баллами [4]. Единичные пробы применения балльных оценок для задач судебно-медицинской экспертизы дают положительные результаты [1]. Однако этот метод имеет существенный недостаток, состоящий в существенной субъективности оценки выраженности неметрических признаков, следствием чего является несопоставимость результатов различных исследователей. Несмотря на невысокую надежность определения возраста при использовании балльных оценок возрастных изменений кисти, методику Павловского О.М. (1987) можно считать аналогом предлагаемого изобретения.

Ближайшим прототипом заявляемого изобретения послужила работа Ю.А.Неклюдова (1992), в которой впервые в судебно-медицинской практике была сделана попытка использовать для определения возраста принципиально новый подход - количественную оценку признаков старения дистальных фаланг кисти. Исследователь предлагает в качестве критерия старения использовать величину периметра световой тени и индекс светового контура дистальных фаланг кисти. Точность указанного метода от 5 до 8 лет в зависимости от возрастного интервала.

Однако количество параметров, исследованных автором цитируемой работы, было недостаточным для разработки на их основе модели определения возраста, пригодной для практического применения. Поэтому возникла необходимость расширения программы признаков возрастных изменений костной ткани, которые к тому же однозначно и достоверно может определить практический эксперт. Кроме того, имеется нереализованная ранее возможность повысить точность диагностики возраста человека благодаря увеличению числа измеряемых признаков и созданию более унифицированной методики определения неметрических признаков.

Вместе с тем общепринят тот факт, что наиболее сложным для определения возраста является период с 18 до 40 лет, когда рост кости уже практически закончен, а выраженные проявления возрастной инволюции еще не начались. Все методики упомянутых выше авторов позволяют определять возраст в этом периоде с минимальной точностью, так как пока не найдены оптимальные морфометрические параметры, при измерении которых можно было бы эту точность значительно повысить.

В связи с этим перед нами была поставлена задача найти оптимальные морфометрические параметры, необходимые для точного определения возраста именно в этом диапазоне (18-40 лет), и разработать комплексный эффективный способ определения возраста человека по рентгенограмме кисти с использованием как балльных оценок неметрических признаков, так и измерительных признаков, описывающих возрастные изменения размеров костей кисти.

Классическим и наиболее изученным объектом рентгенографических исследований является скелет кисти и дистального отдела предплечья, что связано с технически несложным способом получения рентгенограммы и хорошей изученностью вариационной анатомии данного отдела скелета.

Изучалась левая рука с целью максимального исключения влияния профессиональной деятельности на возрастную динамику костных элементов. Изучение возрастных изменений проводилось на фалангах пальцев 1-5 лучей. Первый луч исследовался только в рамках планиметрической программы, так как вследствие боковой проекции на рентгенограмме многие возрастные элементы (маркеры старения) неразличимы.

Первоначальный набор измерявшихся параметров включал в себя 40 признаков и был разработан на основании литературных данных и результатов собственных исследований возрастных изменений костей кисти. Была создана база данных по двум тысячам индивидов известного возраста, содержащая измерительные данные, балльные оценки признаков инволютивных изменений, данные по минерализации костей кисти, а также данные по морфологии тела каждого индивида, позволяющие сделать вывод о типе массивности скелета, так как, согласно литературным данным, темпы старения зависят от конституциональных особенностей [3]. Каждому индивиду был присвоен балл массивности, зависящий от морфометрических параметров тела, и дальнейший анализ возрастных изменений проводился в рамках подгруппы определенного типа массивности. В результате статистического анализа были выбраны признаки, имеющие наиболее выраженную зависимость от возраста: измерительные признаки фаланг (ширина основания средних фаланг, ширина основания и ширина тела дистальных фаланг) третьего луча кисти, измерительные признаки дистальных фаланг второго и пятого пальца, суммарный балл неметрических признаков проксимальных фаланг, дистальных фаланг, суммарный балл неметрических признаков по всей кисти.

Также были выбраны качественные признаки, позволяющие до проведения количественных измерений отнести идентифицируемого индивида к определенной возрастной группе. Это такие признаки, как синостозирование швов черепа, степень стертости зубной эмали, наличие приросших эпифизов бедренной, плечевой, большеберцовой кости.

При анализе первичного набора параметров было выявлено, что в интервале от 18 до 30 лет наибольшие коэффициенты корреляции с возрастом были у таких признаков, как измерительные признаки фаланг третьего пальца кисти, дистальной фаланги четвертого пальца и суммарный балл неметрических признаков на дистальных фалангах. Измерительные признаки первого пальца, данные по минерализации костной ткани средней фаланги третьего пальца, суммарный балл неметрических признаков проксимальных фаланг и суммарный балл неметрических признаков по всей кисти оказались наиболее результативными для периода от 30 до 50 лет.

На основе выбранного набора количественных параметров был разработан комплекс многомерных регрессионных моделей определения возраста человека и таким образом получен комплексный способ определения возраста человека по неметрическим и измерительным характеристикам кисти.

Для подтверждения эффективности предлагаемого способа было проведено его тестирование на 50 экспертных случаях с достоверно известным возрастом. Точность определения возраста была следующей:

до 1,5 лет - 70% случаев;

от 1,5 до 2 лет - 14% случаев;

от 2 до 3 лет - 16%.

По сравнению с существующими аналогами предлагаемый способ определения возраста человека обладает следующими преимуществами:

1. Позволяет более точно определять биологический возраст взрослых индивидов (в разных возрастных группах точность составляет от 1,7 года до 5,9 лет).

2. Использует оригинальный комплексный набор метрических и неметрических характеристик, связанных с возрастными изменениями костей кисти.

3. Позволяет использовать для исследования только те характеристики костей кисти, которые поддаются достоверной дифференцировке, что уменьшает вероятность ошибок.

4. Позволяет использовать для измерений и последующих расчетов компьютерную систему анализа изображений, что обеспечивает высокую точность результатов, экономию рабочего времени и широкие возможности документирования и контроля работы экспертов.

Необходимо отметить, что использование оригинальных параметров: ширины оснований средних и дистальных фаланг 2-5 пальцев, ширины каналов проксимальных фаланг 1-2 пальцев, ширины головок дистальных фаланг 2-5 пальцев, характеризующих возрастные изменения в интервале от 18 до 50 лет, а также применение вместе с ними комплекса других параметров, в литературе не описано и не является очевидным, а предлагаемое нами решение проблемы получено в результате проведения большой серии собственных исследований в соответствии с поставленной целью. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критериям оригинальности, новизны и изобретательского уровня.

Пример практического применения способа

При проведении работы используются:

- рентгенограммы левой кисти, изготовленные по обычной методике;

- денситометр;

- сканер, допускающий сканирование в проходящем свете с высоким разрешением (1000 пк/дюйм);

- компьютер с графическим редактором, допускающим измерение линейных размеров;

- алгоритмы и математические модели.

Для определения возраста по рентгенограмме первоначально необходимо определить, принадлежит кисть ребенку или взрослому. Наличие сформировавшихся костей запястья и отсутствие неприросших эпифизов длинных костей кисти означает, что кисть принадлежит взрослому индивиду. В этом случае для повышения точности определения возраста желательно получение дополнительных данных: пола индивида, примерного возрастного интервала, если возможно, антропометрических данных.

Рентгенограмму сканируют, полученное графическое изображение рентгенограммы кисти исследуют с помощью любой версии графического редактора Adobe Photoshop [6]. Исследователь определяет количество имеющихся на кисти маркеров старения по имеющейся методике [4] и вносит полученные оценки в базу экспертных данных. Затем необходимо провести количественные измерения по программе первичных признаков. Измеряют следующие признаки (см. табл.):

Первичные признаки используются для получения результирующих признаков, которые представляют собой нормированные оценки метрических признаков кисти, а также суммарные баллы неметрических признаков по фалангам и кисти в целом.

Полученные результирующие признаки вводят в регрессионные уравнения, рассчитанные для каждой возрастной группы в рамках подгруппы определенного типа массивности скелета. Так, например, для мужчин возрастного периода 18-30 лет, относящихся по индексу массивности к группе 1 (грацильные индивиды), применяется регрессионное уравнение:

AGE=-8,638+1,244R5+13,728 Q23 St. Err.=1,7, r=0,852,

где AGE - биологический возраст в годах;

Q23 -отношение ширины тела дистальной фаланги третьего пальца к ширине основания той же кости;

R5 - ненормированная высота головки проксимальной фаланги первого пальца.

Измерения других параметров проводятся аналогично и для каждого возрастного периода рассчитано свое регрессионное уравнение. Результаты измерений используются для выбора модели определения возраста, соответствующей данному экспертному случаю, а также для вычисления возраста по выбранному регрессионному уравнению.

Экономический эффект предлагаемого метода

Внедрение в практику предлагаемого способа определения возраста человека по морфометрическим параметрам гистологических препаратов костной ткани имеет непосредственный экономический эффект, поскольку приводит к экономии рабочего времени экспертов и обеспечивает получение объективных результатов, снижая потребности в проведении повторных экспертиз.

Список литературы

1. Дубягин Ю.П. Знание возможностей специальных экспертных методик - залог раскрытия особо опасных преступлений. - Следственная практика, вып.147, 1985 с.113-122.

2. Неклюдов Ю.А. Экспертная оценка возрастных изменений скелета верхней конечности. Саратов, 1992,122с.

3. Никитюк Б.А. Старение скелета и некоторые факторы, его регулирующие. Автореф. докт. дисс. М., 1969, 36с.

4. Павловский О.М. Биологический возраст человека. Изд-во МГУ, 1987, 278с.

5. Рохлин Д.Г. Рентгеноостеология и рентгеноантропология. 4.1. Скелет кисти и дистального отдела предплечья. - М.-Л.: Огиз-Биомедгиз, 1936.

6. Adobe PhotoShope 4.0. Руководство пользователя. Adobe Systems Inc. 381 Р.

Формула изобретения

Способ определения возраста грацильных мужчин от 18 до 30 лет, включающий определение планиметрических параметров рентгенограмм кисти, отличающийся тем, что проводят измерение ширины основания средних и дистальных фаланг 2-5 пальцев, ширины каналов проксимальных фаланг 1-2 пальцев, ширины головок дистальных фаланг 2-5 пальцев и рассчитывают возраст по уравнению

AGE = -8,638 + 1,244R5 + 13,728Q23,

где AGE – биологический возраст в годах;

Q23 – отношение ширины тела дистальной фаланги третьего пальца к ширине основания той же кисти;

R5 – ненормированная высота головки проксимальной фаланги первого пальца.