В сложном процессе установления личности, являющемся следственным действием, судебно-медицинской экспертизе принадлежит важная роль. Личность, как объект идентификации, представляет собой совокупность свойств и признаков конкретного человека, отличающего его от других людей. Существует множество различных критериев установления возраста, но ни один из них вне связи с другими не может быть достаточно надежным при установлении возраста взрослых людей, так как они зависят от многих факторов, определяющих их высокую изменчивость [1, 2]. Вопросы возрастной изменчивости турецкого седла [3, 4] ската черепа (Блюменбахов скат) [5—8], размеров и взаиморасположение лобных [9, 10] и клиновидной пазух, а также качественной оценки срединного атлантоосевого сустава (сустав Крювелье) остаются открытыми. В источниках литературы даны сведения об исследовании отдельных признаков, которые сгруппированы в самые различные возрастные группы, как правило, до 40—50 лет. Количественные методы исследования широко внедрены в практику во всем мире. Необходима разработка новых методов исследования с задействованием дополнительных органов и систем для сужения диапазона диагностируемого возраста. Несомненно, морфометрические исследования достаточно трудоемки и требуют затрат времени, но разработка компьютерных систем анализа изображений значительно ускоряет и еще больше объективизирует результат [1, 2].
Цель исследования — разработка метода комплексной оценки возрастных изменений структур внутреннего основания черепа и краниовертебральной области у неопознанных лиц по КТ-сканограммам в сагиттальной проекции.
Материал и методы
Проанализировали 80 КТ-сканограмм в сагиттальной проекции черепов 39 мужчин и 41 женщины в возрасте от 4 до 84 лет без патологии структур внутреннего основания черепа и краниовертебральной области, обследованных в отделении лучевой диагностики университетской клинической больницы № 1 Первого МГМУ им. И.М. Сеченова за период с 2013 по 2016 г. Использовали компьютерный томограф Toshiba Aquilion ONE (количество рядов детекторов 320, толщина среза 0,5 мм). Полученные данные экспортировали в формат DICOM, а затем с помощью программы Merge Healthcare-eFilm Workstation 4.2 сагиттальные проекции черепа в костном режиме экспортировали в формат BMP для дальнейших судебно-медицинских исследований.
Изучали влияния возраста пациентов на структуру костной ткани спинки турецкого седла и ската черепа, размеры и взаиморасположение лобных и клиновидной пазух. Провели качественную оценку соотношения I и II шейных позвонков срединного атлантоосевого сустава (сустав Крювелье). Для уточнения и объективизации процесса описания изображений применяли программы Gradient [11], определяющую неоднородность изображения костной ткани1, и PjaPro [11], определяющую геометрические характеристики изображений лобных и клиновидной пазух2. В программе PjaPro для каждой из пазух определяли следующие характеристики:
— X и Y — горизонтальная и вертикальная координаты центра тяжести изображения пазухи. Началом координат считали верхний правый угол3;
— количество точек на изображении S, являющемся площадью, в пикселях;
— среднеквадратичное расстояние ρ точек изображения пазухи (П) до центра с координатами X, Y;
— максимальное расстояние rmax точек изображения пазухи (П) до центра с координатами X, Y;
— направление (в градусах) φ, вдоль которого изображение пазухи в среднем вытянуто больше всего. Определяется как φ, при котором величина
— максимальная, где ║(x,y)║=√x2+y2 - евклидово расстояние, а πφ — ортогональная проекция в направлении, перпендикулярном к φ.
На основании полученных исходных величин рассчитали средний размер пазух R0=√S и две новые безразмерные величины, характеризующие степень вытянутости изображения пазух: среднее значение вытянутости пазух V=ρ/R0 и максимальное значение вытянутости пазух Vmax=rmax/R0.
Также определили отношение площадей лобных пазух к клиновидной пазухе.
Статистическую обработку полученного описания изображения провели с помощью IBM SPSS Statistics 21.
Результаты и обсуждение
Провели анализ корреляционных показателей с возрастом (табл. 1).
Из табл. 1 следует, что при наличии достоверных связей геометрических характеристик изображения с возрастом сила этих связей невелика. Построить достаточно точную методику прогнозирования возраста только на них невозможно. Наиболее сильная связь возраста с расстоянием по вертикали между центрами пазух (рис. 1).
Кроме того, исследовали связь возраста с изображением костной ткани. Визуально оценивали величину инволюции.
С помощью программы Gradient исследовали распределение яркости точек. Для этого определяли степень яркости каждой точки костной ткани в пределах от 0 (черная) до 255 (ярко-белая), после чего массив яркостей точек оценивали как величины наблюдений случайной величины (табл. 2).
При анализе корреляционных показателей с возрастом получили следующее:
— средняя величина яркости серого точек структуры костного вещества ската черепа и спинки турецкого седла с возрастом становится темнее;
— дисперсия и среднеквадратичное отклонение яркости структуры костного вещества ската черепа и спинки турецкого седла с возрастом становятся более однородными;
— коэффициент вариации и третий центральный момент яркости структуры костного вещества ската черепа и спинки турецкого седла не имеют статистически значимых корреляций с возрастом;
— четвертый центральный момент и коэффициент эксцесса распределяются менее компактно в зависимости от количества прожитых лет.
Очевидны наиболее сильные связи возраста с величиной инволюции срединного атлантоосевого сустава и среднеквадратичным отклонением яркости структуры костного вещества ската черепа и спинки турецкого седла (рис. 2).
В течение жизни изменяется также взаиморасположение передней дуги атланта и зyба осевого позвонка (СII).
В интервале 14—20 лет поверхности передней дуги атланта и зуба осевого позвонка гладкие, ровные, при этом верхушка зуба, как правило, выше, чем видимый верхний участок дуги атланта на КТ-сканограмме в сагиттальной проекции. Контуры передней дуги атланта и зуба несколько угловаты. До 20 лет расстояние между передней поверхностью зуба СII и внутренней поверхностью дуги атланта достигает 3 мм. Передняя дуга атланта расположена под острым углом, открытым кверху, относительно передней поверхности зуба осевого позвонка.
В интервале 20—27 лет поверхности передней дуги атланта и зуба осевого позвонка также гладкие, ровные, при этом верхушка зуба, как правило, либо на уровне видимого верхнего участка дуги атланта на КТ-сканограмме в сагиттальной проекции, либо незначительно выше ее, но по сравнению с возрастным интервалом 14—20 лет это менее выражено. Контуры передней дуги атланта и зуба СII становятся более плавными, хотя встречаются образцы с угловатыми контурами описанных структур. Расстояние между передней поверхностью зуба осевого позвонка и внутренней поверхностью дуги атланта постепенно становится меньше и достигает 2,0—2,5 мм, передняя дуга атланта расположена под еще более острым углом, чем до 20 лет, открытым кверху, или параллельна передней поверхности зуба осевого позвонка.
В интервале 28—34 года нижний край дуги атланта стремится к передней суставной поверхности зуба СII. Расстояние между нижним краем дуги атланта и нижней частью передней суставной поверхности зуба осевого позвонка в данной области уменьшается до 0,5 мм, при этом на остальном протяжении дуги атланта (ямка зуба) и передней суставной поверхности зуба СII расстояние остается неизменным. Первые костные наросты определяются в 32 года в области верхнего края дуги атланта.
В интервале 35—45 лет передняя дуга атланта расположена преимущественно параллельно передней суставной поверхности зуба осевого позвонка. Костные наросты в области верхнего края дуги атланта становятся длиннее и шире, могут определяться костные наросты в области нижнего края дуги атланта, а также на верхушке зуба СII. К концу данного возрастного отрезка наблюдаются случаи дугообразного расположения поверхностей срединного атлантоосевого сустава, при этом дуга открыта кзади.
В интервале 46—55 лет передняя дуга атланта расположена или параллельно передней суставной поверхности зуба осевого позвонка, или все же несколько шире в верхней части срединного атлантоосевого сустава, чем в его нижней части. Костные наросты в области верхнего края и в области нижнего края дуги атланта, а также на верхушке зуба СII становятся наиболее выраженными по сравнению с предыдущим возрастым периодом.
В интервале 56—65 лет передняя дуга атланта расположена или параллельно прямолинейно и параллельно дугообразно передней суставной поверхности зуба осевого позвонка на всем протяжении поверхностей срединного атлантоосевого сустава. Костные наросты в области верхнего края дуги атланта, в области нижнего края дуги атланта, а также на верхушке зуба СII становятся отчетливо выраженными по сравнению с предыдущим возрастным периодом. Определяется некоторая угловатость поверхностей передней дуги атланта и зуба осевого позвонка за счет костных наростов.
У лиц старше 65 лет все указанные признаки интервала 56—65 лет усиливаются (рис. 3−5).
При многофакторном анализе установили, что в рамках линейной регрессионной модели можно по перечисленным показателям прогнозировать возраст со средней величиной ошибки около 6 лет (табл. 3).
Из приведенных в табл. 3 данных следует, что до 30 лет величина ошибки имеет наименьшее значение — 4,02 года. Самая высокая вероятность ошибки прогнозирования возраста в интервале 31—50 лет — 6,77 года, в интервале 50 лет и старше средняя ошибка 6,21 года.
Качественная оценка инволютивно-дегенеративных признаков срединного атлантоосевого сустава по балльной шкале (0—6) имеет наиболее сильную связь с возрастом и позволяет отнести исследуемый образец к определенному возрастному интервалу: 14—20, 21—27, 28—34, 35—45, 46—55, 56—65 лет, старше 65. При применении такой оценки как одиночного метода возможна высокая вероятность ошибки. Предлагаем алгоритм установления возраста, состоящий из двух этапов: I — установить балл (0—6) инволюции срединного атлантоосевого сустава, II — с помощью автоматизированной компьютерной программы Gradient оценить структуру губчатого вещества ската черепа и спинки турецкого седла, разность расположения условных центров лобных и клиновидной пазух по вертикали; соотношение размеров лобных пазух к клиновидной в программе PjaРro. Данный алгоритм повышает достоверность и сокращает среднюю ошибку прогноза возраста, следовательно, подтверждает нашу гипотезу о необходимости разработки новых методов исследования с использованием компьютерных технологий.
Выводы
Полученные значения имеют диагностическую ценность и позволяют устанавливать судебно-медицинский возраст, который по точности сопоставим с классическими морфологическими и морфометрическими методами исследования. Использование систем автоматизированного статистического анализа изображений в судебно-медицинской антропологии позволяет получить результаты, имеющие практическую и научную ценность.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
1Оценке подлежала неоднородность цвета спинки турецкого седла и ската черепа.
2Определяли размер лобных и клиновидных пазух, рассчитывали коэффициент их соотношения и разность расположения условных центров пазух по вертикали.
3В данном случае содержательный смысл имеют не сами координаты центра, а разности координат центров лобной и клиновидной пазух ΔX и ΔY.