Визначення давності утворення крововиливів травматичного та нетравматичного генезів у речовину головного мозку людини методом реконструкції розподілів величини флуктуацій лінійного дихроїзму
DOI:
https://doi.org/10.24061/2707-8728.1.2021.4Ключові слова:
черепно-мозкова травма, крововилив у речовину головного мозку, інсульт, давність утворення крововиливуАнотація
Для судово-медичного експерта-практика особливо важливою є об’єктивна диференційна діагностика та давність утворення крововиливу (ДУК) в речовину головного мозку людини (РГМЛ) травматичного та нетравматичного генезів, оскільки трапляються випадки, коли при проведенні зовнішнього огляду трупа на місці події тілесні ушкодження відсутні, а при внутрішньому дослідженні виявляють крововиливи в мозок. У судово-медичній практиці для верифікації причини смерті з успіхом використовуються фізико-оптичні методи, що базуються на опроміненні лазером біологічних тканин з наступною математично-статистичною обробкою отриманих даних. Попередні дослідження щодо можливості диференціації причини настання смерті традиційними поляризаційними методами дали позитивні результати, що дозволяє припустити можливість їхньої придатності й до верифікації генезу крововиливу в головний мозок. Для судово-медичного експерта-практика основними є об’єктивність, точність і швидкість отримання результату, що повною мірою могли б задовольнити методи лазерної поляриметрії у випадку визначення ДУК травматичного та нетравматичного генезів у РГМЛ. Тому слід продовжувати розробку та дослідження даних методів із цією метою.
Мета роботи. Обґрунтування можливості використання методу диференційного Мюллер-матричного картографування фазової анізотропії з визначенням часової динаміки мап лінійного двопроменезаломлення гістологічних зрізів речовини головного мозку людини у встановленні давності утворення крововиливів у речовину головного мозку людини та розробка судово-медичних критеріїв визначення давності утворення крововиливів внаслідок черепно-мозкової травми, смерті внаслідок інфаркту мозку ішемічного та геморагічного генезів.
Матеріали та методи. Для досягнення поставленої мети нами досліджувалися нативні гістологічні препарати РГМЛ від 130 трупів з відомим часом настання смерті. Причиною смерті були ЧМТ (ІІ група (n=35)), інфаркт мозку ішемічного генезу (ІІІ група (n=32)), геморагічний інсульт (IV група (n=33)), гостра коронарна недостатність (І група – група порівняння (n=30)). Здійснювалося вимірювання значень розподілу координат параметрів поляризації в точках мікроскопічних зображень у розташуванні стандартного Стокс-поляриметра. Експериментальні вимірювання Стокс-параметричних зображень біологічних шарів проводили за методикою, представленою в роботах M. Borovkova та співавт., M. Grytsyuk і співавт. Надалі отримані дані піддавалися статистичній обробці та проводилася оцінка отриманих результатів. Визначалися статистичні моменти (SM) 1-4-го порядків (середнє (SM1), дисперсія (SM2), асиметрія (SM3), ексцес (SM4)) кожної мапи.
Результати. Порівняльний аналіз даних поляризаційного Мюллер-матричного картографування зображень зрізів РГМЛ з усіх груп виявив руйнацію полікристалічної структури, сформованої оптично активними протеїновими комплексами речовини головного мозку, на що вказує зменшення абсолютних значень і діапазону їхнього розкиду зі збільшенням часу утворення крововиливів. Про це свідчить координатна неоднорідність мап Мюллер-матричних інваріантів гістологічних зрізів РГМЛ всіх груп. Для гістограм, що характеризують розподіли величини Мюллер-матричних інваріантів зразків з усіх груп (групи порівняння 1 і дослідних 2-4), характерні індивідуальні та значні розкиди значень статистичних моментів. Внаслідок цього зі зростанням часу утворення крововиливів зменшуються величини середнього (SM1) і дисперсії (SM2). Асиметрія (SM3) і ексцес (SM4), навпаки, зростають. З аналізу результатів статистичної обробки топографічної структури томограм лінійного двопроменезаломлення фібрилярних мереж гістологічних зрізів РГМЛ померлих з усіх груп видна більша часова динаміка некротичної руйнації нервової тканини. Відповідно до цього, спостерігається швидше часове зменшення абсолютних значень і діапазону розкиду величини лінійного двопроменезаломлення зі збільшенням часу ДНС. Тобто виявлена діагностична чутливість статистичних моментів 3-го та 4-го порядків для азимутально-інваріантної Мюллер-матричної диференціації зразків нервової тканини мозку померлих контрольної групи 1 і всіх дослідних груп 2-4 (p<0,05).
Висновки. Проведений цикл досліджень ефективності нового в судово-медичній практиці методу диференціального Мюллер-матричного картографування частково деполяризуючих гістологічних зрізів речовини головного мозку людини та томографічного відтворення параметрів оптичної анізотропії їхньої полікристалічної структури виявив високий рівень точності диференціації утворення та визначення давності крововиливів травматичного генезу, інфаркту мозку ішемічного та геморагічного генезів, навіть за умов малої геометричної товщини дослідних зразків. Діапазон лінійної зміни значень статистичних моментів 1-4-го порядків, що характеризують розподіли величини лінійного двопроменезаломлення фібрилярних мереж гістологічних зрізів речовини головного мозку людини померлих з усіх груп, складає 24 год. У діапазоні давності настання смерті 6-24 години точність визначення давності утворення крововиливу за допомогою статистичної обробки топографічної структури томограм лінійного двопроменезаломлення фібрилярних мереж гістологічних зрізів речовини головного мозку людини складає (30±5) хв.
Посилання
Bertozzi G, Maglietta F, Sessa F, Scoto E, Cipolloni L, Di Mizio G, et al. Traumatic brain injury: a forensic approach: a literature review. Curr Neuropharmacol. 2020;18(6):538-50. doi: 10.2174/1570159X17666191101123145.
Dharia A, Lacci JV, Gupte N, Seifi A. Multiple significant trauma with craniotomy: What impacts mortality? Clin Neurol Neurosurg. 2019 Nov;186:105448. doi: 10.1016/j.clineuro.2019.105448.
Balachandran A, Kalyanshettar S, Patil S, Shegji V. Ischemic stroke in confederation with trivial head trauma. Case Rep Pediatr. 2016;2016:2572958. doi: 10.1155/2016/2572958.
Madaan P, Swamy D, Saini L. Stroke following trivial trauma. Pediatr Neurol. 2019 Jul;96:83. doi: 10.1016/j.pediatrneurol.2019.03.013.
Panzer S, Covaliov L, Augat P, Peschel O. Traumatic brain injury: Comparison between autopsy and ante-mortem CT. J Forensic Leg Med. 2017 Nov;52:62-9. doi: 10.1016/j.jflm.2017.08.007.
Hanganu B, Stratulat TA, Hlescu AA, Manoilescu IS, Gafton B, Ioan BG. Ante mortem CT aspects versus autopsy findings in head trauma. Rom J Leg Med. 2019;27(2):103-8. doi: 10.4323/rjlm.2019.103.
Zhang W, Cheng J, Zhang Y, Wang K, Jin H. Analysis of CT and MRI combined examination for the diagnosis of acute cerebral infarction. J Coll Physicians Surg Pak. 2019 Sep;29(9):898-9. doi: 10.29271/jcpsp.2019.09.898.
Wu Q, Huang Z, Wang Y, Zhang Z, Lu H. Absolute quantitative imaging of sphingolipids in brain tissue by exhaustive liquid microjunction surface sampling-liquid chromatography-mass spectrometry. J Chromatogr A. 2020 Jan 4;1609:460436. doi: 10.1016/j.chroma.2019.460436.
Romero Tirado MLA, Blanco Pampin JM, Gallego Gomez R. Dating of traumatic brain injury in forensic cases using immunohistochemical markers (I): neurofilaments and β-amyloid precursor protein. Am J Forensic Med Pathol. 2018 Sep;39(3):201-7. doi: 10.1097/PAF.0000000000000412.
Trautz F, Franke H, Bohnert S, Hammer N, Muller W, Stassart R, et al. Survival-time dependent increase in neuronal IL-6 and astroglial GFAP expression in fatally injured human brain tissue. Sci Rep. 2019 Aug 15;9(1):11771. doi: 10.1038/s41598-019-48145-w.
Ushenko YA, Bachynsky VT, Vanchulyak OY, Dubolazov AV, Garazdyuk MS, Ushenko VA. Jones-matrix mapping of complex degree of mutual anisotropy of birefringent protein networks during the differentiation of myocardium necrotic changes. Appl Opt. 2016 Apr 20;55(12):B113-9. doi: 10.1364/AO.55.00B113.
Bachinskyi V, Boychuk T, Ushenko A. Laser polarimetry of biological tissues and fluids. Lap Lambert Academic publishing; 2018. 204 p.
Vanchulyak O, Ushenko Yu, Galochkin O, Sakhnovskiy M, Kovalchuk M, Dovgun A, et al. Azimuthal fractalography of networks of biological crystals. Proc. of SPIE. 2019;11105:1110517. doi: 10.1117/12.2529337.
Grytsyuk M, Ushenko Yu, Galochkin O, Sakhnovskiy M, Kovalchuk M, Dovgun A, et al. Mueller-matrix correlating invariants of phase and amplitude anisotropy of biological layers. Proc. of SPIE. 2019;11087:110870R. doi: 10.1117/12.2529358.
Borovkova M, Trifonyuk L, Ushenko V, Dubolazov O, Vanchulyak O, Bodnar G, et al. Mueller-matrix-based polarization imaging and quantitative assessment of optically anisotropic polycrystalline networks. PLoS One. 2019 May 16;14(5):e0214494. doi: 10.1371/journal.pone.0214494.
References
Bertozzi G, Maglietta F, Sessa F, Scoto E, Cipolloni L, Di Mizio G, et al. Traumatic brain injury: a forensic approach: a literature review. Curr Neuropharmacol. 2020;18(6):538-50. doi: 10.2174/1570159X17666191101123145.
Dharia A, Lacci JV, Gupte N, Seifi A. Multiple significant trauma with craniotomy: What impacts mortality? Clin Neurol Neurosurg. 2019 Nov;186:105448. doi: 10.1016/j.clineuro.2019.105448.
Balachandran A, Kalyanshettar S, Patil S, Shegji V. Ischemic stroke in confederation with trivial head trauma. Case Rep Pediatr. 2016;2016:2572958. doi: 10.1155/2016/2572958.
Madaan P, Swamy D, Saini L. Stroke following trivial trauma. Pediatr Neurol. 2019 Jul;96:83. doi: 10.1016/j.pediatrneurol.2019.03.013.
Panzer S, Covaliov L, Augat P, Peschel O. Traumatic brain injury: Comparison between autopsy and ante-mortem CT. J Forensic Leg Med. 2017 Nov;52:62-9. doi: 10.1016/j.jflm.2017.08.007.
Hanganu B, Stratulat TA, Hlescu AA, Manoilescu IS, Gafton B, Ioan BG. Ante mortem CT aspects versus autopsy findings in head trauma. Rom J Leg Med. 2019;27(2):103-8. doi: 10.4323/rjlm.2019.103.
Zhang W, Cheng J, Zhang Y, Wang K, Jin H. Analysis of CT and MRI combined examination for the diagnosis of acute cerebral infarction. J Coll Physicians Surg Pak. 2019 Sep;29(9):898-9. doi: 10.29271/jcpsp.2019.09.898.
Wu Q, Huang Z, Wang Y, Zhang Z, Lu H. Absolute quantitative imaging of sphingolipids in brain tissue by exhaustive liquid microjunction surface sampling-liquid chromatography-mass spectrometry. J Chromatogr A. 2020 Jan 4;1609:460436. doi: 10.1016/j.chroma.2019.460436.
Romero Tirado MLA, Blanco Pampin JM, Gallego Gomez R. Dating of traumatic brain injury in forensic cases using immunohistochemical markers (I): neurofilaments and β-amyloid precursor protein. Am J Forensic Med Pathol. 2018 Sep;39(3):201-7. doi: 10.1097/PAF.0000000000000412.
Trautz F, Franke H, Bohnert S, Hammer N, Muller W, Stassart R, et al. Survival-time dependent increase in neuronal IL-6 and astroglial GFAP expression in fatally injured human brain tissue. Sci Rep. 2019 Aug 15;9(1):11771. doi: 10.1038/s41598-019-48145-w.
Ushenko YA, Bachynsky VT, Vanchulyak OY, Dubolazov AV, Garazdyuk MS, Ushenko VA. Jones-matrix mapping of complex degree of mutual anisotropy of birefringent protein networks during the differentiation of myocardium necrotic changes. Appl Opt. 2016 Apr 20;55(12):B113-9. doi: 10.1364/AO.55.00B113.
Bachinskyi V, Boychuk T, Ushenko A. Laser polarimetry of biological tissues and fluids. Lap Lambert Academic publishing; 2018. 204 p.
Vanchulyak O, Ushenko Yu, Galochkin O, Sakhnovskiy M, Kovalchuk M, Dovgun A, et al. Azimuthal fractalography of networks of biological crystals. Proc. of SPIE. 2019;11105:1110517. doi: 10.1117/12.2529337.
Grytsyuk M, Ushenko Yu, Galochkin O, Sakhnovskiy M, Kovalchuk M, Dovgun A, et al. Mueller-matrix correlating invariants of phase and amplitude anisotropy of biological layers. Proc. of SPIE. 2019;11087:110870R. doi: 10.1117/12.2529358.
Borovkova M, Trifonyuk L, Ushenko V, Dubolazov O, Vanchulyak O, Bodnar G, et al. Mueller-matrix-based polarization imaging and quantitative assessment of optically anisotropic polycrystalline networks. PLoS One. 2019 May 16;14(5):e0214494. doi: 10.1371/journal.pone.0214494.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Критерії авторського права, форми участі та авторства
Кожен автор повинен був взяти участь в роботі, щоб взяти на себе відповідальність за відповідні частини змісту статті. Один або кілька авторів повинні нести відповідальність в цілому за поданий для публікації матеріал - від моменту подачі до публікації статті. Авторитарний кредит повинен грунтуватися на наступному:
істотність частини вкладу в концепцію і дизайн, отримання даних або в аналіз і інтерпретацію результатів дослідження;
написання статті або критичний розгляд важливості її інтелектуального змісту;
остаточне твердження версії статті для публікації.
Автори також повинні підтвердити, що рукопис є дійсним викладенням матеріалів роботи і що ні цей рукопис, ні інші, які мають по суті аналогічний контент під їх авторством, не були опубліковані та не розглядаються для публікації в інших виданнях.
Автори рукописів, що повідомляють вихідні дані або систематичні огляди, повинні надавати доступ до заяви даних щонайменше від одного автора, частіше основного. Якщо потрібно, автори повинні бути готові надати дані і повинні бути готові в повній мірі співпрацювати в отриманні та наданні даних, на підставі яких проводиться оцінка та рецензування рукописи редактором / членами редколегії журналу.
Роль відповідального учасника.
Основний автор (або призначений відповідальний автор) буде виступати від імені всіх співавторів статті в якості основного кореспондента при листуванні з редакцією під час процесу її подання та розгляду. Якщо рукопис буде прийнятий, відповідальний автор перегляне відредагований машинописний текст і зауваження рецензентів, прийме остаточне рішення щодо корекції і можливості публікації представленого рукопису в засобах масової інформації, федеральних агентствах і базах даних. Він також буде ідентифікований як відповідальний автор в опублікованій статті. Відповідальний автор несе відповідальність за підтвердження остаточного варіанта рукопису. Відповідальний автор несе також відповідальність за те, щоб інформація про конфлікти інтересів, була точною, актуальною і відповідала даним, наданим кожним співавтором. Відповідальний автор повинен підписати форму авторства, що підтверджує, що всі особи, які внесли істотний внесок, ідентифіковані як автори і що отримано письмовий дозвіл від кожного учасника щодо публікації представленого рукопису.
