用SEM EDS检测皮肤刺伤的金属残留物：一项初步研究

用SEM  EDS检测皮肤刺伤的金属残留物：一项初步研究

摘要：对刺伤的形态分析往往不够准确，无法将其与伤人武器的类型联系起来，但可以通过寻找金属残留物进行进一步的评估 在仪器和皮肤接触期间离开。 本研究将扫描电子显微镜-能量色散光谱(SEM-EDS)应用于尸体刺伤的研究 由铁、铬和镍组成的菜刀形成，以验证伤口边缘是否存在金属残留物。 选取两组10具尸体：A组，包括v组  刺伤受害者和对照组B（死于自然原因）。 对A组的病变和完整区域进行采样，而B组的采样是在不暴露的情况下进行的 完整的皮肤。 然后用光学显微镜和SEM-EDS对样品进行分析。 在A组中，光学显微镜分析显示存在重要出血浸润，而SEM-EDS显示出渗出  微观金属痕迹的NCE，分离或聚集，由铁、铬和镍组成。 此外，在两种情况下，钙和磷酸盐的有机残留物被检测到，作为b的可能迹象  一个病变。 对照样品(完整区域的A组和B组)，在光学显微镜和SEM-EDS中寻找外源材料时为阴性。 结果表明了该方法的实用性和可行性 阳离子的SEMEDS在识别金属残留物从尖锐武器在皮肤上。

1. 引言

刺伤的宏观和微观特征在法医案件中至关重要，以区分不同类型的伤害机制，并识别c  伤人武器的特点及生产[1]方法。 在对皮肤刺伤的分析中，伤人的武器可能很难识别，特别是当甚至是“嫌疑人”武器i时  在犯罪现场发现的。 此外，如果武器（或可疑武器）存在，在工具和伤口之间的兼容性方面，如果评估仅限于宏观评估 皮肤损伤和伤害武器之间的匹配可以是强硬的，并且只能用“兼容性”来表示”。

由于这些原因，进行了几项研究，目的是通过扫描电子显微镜(SEM)评估发现受伤者留下的金属残留物的可能性 奥尔斯。 扫描电镜提供的巨大机会涉及到大的焦点深度和进行三维评价和元素分析的可能性。

在法医病理学和人类学中感兴趣的这一关键主题中，扫描电镜分析也使金属残留物的化学成分得以表征。 的潜力，sca 安宁电子显微镜已经被深入分析，承认这种方法必须为彻底分析伤口提供帮助。

几项实验研究证明了检测钝物或锋利物体[4-6]留下的骨中金属残留物的可能性，主要是在骨上：这是直观的，两个硬物之间的影响 表面（骨和金属伤人工具）可以有效地确定金属碎片的释放。 另一方面，如果我们认为皮肤是目标组织，伤害之间的影响  武器和表面完全不同。 因此，问题是是否有可能在皮肤上留下相同的残留物，并用扫描电镜进行检测。

如果我们回顾一下文献，在一个关于钝器创伤[7]的真实法医案件中，用扫描电镜识别尸体皮肤上的金属碎片的可能性已经被证明。 为关切用锋利的仪器进行实验研究，在对猪皮肤[8,9]的研究中也证明了同样的能力。 然而，一项系统的研究是从实际案例中发展出来的，因此是在实际情况下进行的 在法医场景中，从未执行过(即血液的存在能在多大程度上影响残留物的沉积及其被检测的可能性？ )。

因此，本研究是在真实的法医案件中对尸体皮肤上的刺伤进行的。 这项研究的目的是检查皮肤伤口感染上金属颗粒的存在  用菜刀，关于化学成分，以及这些发现可能的法医意义。

表1.  A组总结

 

2. 材料和方法

这项研究是对2016年在意大利米兰法律医学研究所进行的一组司法尸检进行的，选择了两组10例：“A”组被认为是谋杀受害者 多处刺伤（见表1)用菜刀(刀片长度在10厘米至18厘米之间)进行）。 犯罪现场认为有5起案件是一个开放的环境和一个室内环境、其他5个环境。

在所有选定的案件中，由于在犯罪现场发现了伤人的刀，或经DNA分析证实，或经自我承认的人以及记录人指明，所以刀是确定无疑的  通过视频监控系统。 因此，杀伤武器在所有情况下都是众所周知的。 为了使其标准化，只选择了菜刀产生的伤口，其中2个带有锯齿刀片a 与非锯片的ND8。 在所有情况下，叶片都由铁(Fe)、铬(Cr)、硅(Si)、锰(Mn)和镍(Ni)组成)。

每个病例只取样一处皮肤刺伤。 每个病变的皮肤样本为2.0×1.0×0.5厘米，用陶瓷刀京瓷，包括2厘米的整个边缘a  伤口边缘外侧约1厘米。 在拍摄伤口后进行取样，用塑料镊子对边缘进行宏观分析医学，避免任何探针与金属工具。

陶瓷刀的刀片由锆(Zr)和(Hf)组成，因此避免了取样过程中的污染。

此外，为了证实在伤口边缘发现的任何金属痕迹的特异性，从大腿前部取样了类似的皮肤菱形，远离任何受伤的区域。

作为额外的对照病例，共选择了10名受试者(B组)，保存状态良好，死于自然原因。 对于每具尸体，大腿前部有一个皮肤菱形 用陶瓷刀取样，在被衣服覆盖的区域，以排除任何环境金属污染。 使用真实案例而不是实验集的选择(即。 动物皮肤)被分离  根据意愿来评估真实的场景及其变量：因此，皮肤的结构和弹性是真实人体的结构和弹性，甚至在其中也对残留物的存在进行了调查  出血的存在。 事实上，在以前的实验设置中，没有考虑到残留物可能被从出血中“清洗”的可能性。 最后，即使是人类的皮肤碎片  影响金属颗粒在表面[10]上的沉积和检测。 根据意大利的停尸房条例和法律收集样本。

所有皮肤样本分为两部分：一半固定在缓冲的10%福尔马林中，脱水在增加乙醇的规模上，用基本苏木精-伊红和马三色染色(S  对于病变的活力)，最后，用光学显微镜观察Leica DMR。

另一半脱水后涂上石墨，用扫描电镜(SEM-EDS)对其进行分析，用显微镜剑桥立体扫描360和LinkIs is能量色散X射线系统进行分析，以寻找金属残留物的存在和表征元素组成。

3. 结果

3.1. 光学显微镜

在从A组的10具尸体（法医案件）中采集的所有皮肤样本中，有大量急性出血性浸润的显微证据，有明确定义和储存的红细胞diss 将纤维分开并放置在最深的层内。这些证据证实了这些伤害的“生命力”，所有这些伤害都是在受害者活着时造成的。 从同一具尸体上采集的样本高（远离受伤地区），所有B组对照组均无任何微小出血浸润。

表2. A组用SEM-EDS寻找金属残留物的结果

 

3.2. 扫描电子显微镜配备能量色散X射线光谱仪(SEM-EDS)

实验描述总结见表2。 在所有A组样品中检测到金属残留物(图1.1：通过背散射电子图像和x射线光谱显示质量 迭代分析)，放置在样品的软组织中，主要由铁(Fe)、铁和铬(Fe-Cr)组成(图1)、铁、铬和镍(Fe-Cr-Ni)。

如图所示，在所有样品中发现了几乎1个单一的金属残留物，在10个残留物中有6个是多个（3到8个残留物之间，2个超过10个残留物），而在4个CA中 只检测到1个单一残留物。 在所有情况下，刀具（菜刀）的成分与检测到的颗粒的金属成分是一致的。 在大多数加州 残留物的形状是不规则的，尽管在2例（病例5和6）中检测到圆形或椭圆形。 在第10种情况下，一种单一的铁和铬组合残留物，其形状为“逗号” 被检测到(图. 2)。 此外，在2例中检测到钙(Ca)和磷(P)的残留，而在1例中只检测到磷。

 从A组和对照组的同一受害者（大腿处）采集的样本显示没有金属颗粒。

 

图1. 案例6-SEM图片，许多不规则形状的金属碎片（明亮的区域）的铁和铬，如光谱在右边。

4. 讨论

SEM-EDS技术在金属残留物检测中的关键作用在法医实践中得到了广泛的强调，特别是在定性和定性领域 枪弹残留物的定量评估[11-14]。 进一步的研究领域包括毒理学[15,16]、人类学[17,18]、寻找无机和有机材料[19]。 而且，扫描电镜已广泛应用于骨病变形态和大小的显微分析。

然而，据我们所知，迄今为止只进行了很少的实验调查，目的是评估检测钝物或锋利物体留下的金属残留物的可能性[4-6] ，主要是在骨骼上：这些研究背后的理由是，任何金属工具撞击骨表面都可能留下残留物，因此，SEM-EDS的高灵敏度可能会检测到残留物。 这个在法医案件中，对骨上尖锐和钝伤的能力类型进行了调查。

然而，还没有对实际病例进行研究，但只在猪皮肤[8]的实验环境中进行了研究，证明了SEM-EDS发现这种残留物的可能性。 一位专家丁的挑战是评估是否有类似的机会出现在皮肤上进行同样的分析。

 虽然刀具的类型和形状可能不同，但法医案件经常涉及刀具。 然而，本研究中的工具，如菜刀，都是由铁、铬组成的， 硅，锰和镍。 然而，皮肤上刺伤和切割伤口的形态可能是多方面的，也是[27,28]陷阱的来源，因此形态评估往往是不能把伤口和使用的武器联系起来。 因此，分析伤人工具留下的残留物可能有帮助。

基于这些观察，本研究旨在用SEM-EDS验证刺伤工具（菜刀）留下的微观金属残留物的存在、数量和性质  从凶杀案尸检中提取的皮肤伤口。 这项研究是直接对法医案件进行的，因此考虑到了人类皮肤的特征，首先是存在 出血，以前对动物皮肤进行的实验研究的主要局限性。 武器的化学成分保持不变。

首先，用光学显微镜显示病变的生存能力，从而排除了在非生命区域进行的取样程序。 因此，假定一切都在  陪审团是对一个活生生的人作出的，因此与一定数量的出血有关。 结果表明，在存在刺伤的地方，检测金属残留物的真实可能性用武器。

在所有10例分析中，均检测到伤人武器的组成元素：铁、铬、镍或这些元素的组成(与铁有关，通常发生在金属中 合金)。 由铬组成的微粒子的记录存在必须与钢的电镀中的介质相联系，在这种过程中，用铬制成的外层涂层才能传递给我们  更大的硬度和保护腐蚀。

 根据武器的穿透作用，由钙(Ca)和磷(P)组成的残留物被认为是骨原，该武器与坚硬的表面作战，具有足够的力，确定骨的碎裂，从而将微碎片投射到皮肤的外层。 这一可能的重建是由一个事实表明，在有机残渣  检测到UES（病例3和5），伤口被放置在胸部，刀在下面的肋骨上穿孔：因此可以想象，工具的伤害效应促进了接触b  皮肤和骨骼之间。

因此，用SEM-EDS检测了伤人武器的微金属痕迹的存在，而相反，在对照组(B组)和SAM中没有检测到这种残留物的证据  在A组完整的区域进行PLES，远离刺伤。

 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，因此其在法医实践中的可能应用可能有助于区分两者 （或更多）伤人的刀，特别是如果它们是由相同或相似的化合物组成的。 这是由于这一分析提供了定性机会。 另一方面，我的刺伤中的残基可能与武器的特性（硬度、完整性、形状）或组织类型有关，但无法获得进一步的信息，因此残留MA的数量你不被认为是无用和可靠的，以绘制任何进一步的元素。 这可能是未来研究中值得深化的一个方面。 另一个有趣的问题是可能的环境污染  文献将铬、铁和镍描述为可能的环境污染物，因为铬可能存在于不同的环境基质（空气、水和土壤）中在自然和人为来源中，高浓度的铁可能存在于淡水中，镍可能是土壤[29,30]的一种常见污染物。 然而，在土壤中都没有这些残留物，在远离伤口的A组的同一尸体上进行的MPLE，以及在对照组中进行的MPLE，使我们有理由相信这些金属元素不作为环境污染物T存在支持金属残留物可能直接与伤人武器刀片的释放有关的假设。 此外，结果表明，这些残基可能嵌入在亲属而不是被出血的作用冲走。

研究的一个局限性是由少量的样本来表示的，即使结果似乎很有希望。 然而，分析从实际案例开始，为本研究提供了参考(可以认为是一项试点研究)调查的条件尽可能真实，从而打开了即使在实际情况下也可以应用这些方法的可能性，以试图证据，即使在试验中也可以讨论。 此外，该方法的定性可用于对不同武器进行比较，或将某些特定武器排除为武器造成了伤口，但没有确切地确认某些特定武器是造成伤口的武器。 换句话说，在艺术的状态和研究的基础上，它的使用可以是“治疗”而不是“诊断”。

 在目前的情况下，刀片的化学成分是恒定的，并由SEM-EDS调查确定，但在实际法医实践中可能存在的局限性是，在大多数情况下，这些Stu  死亡不是司法当局所要求的，法医病理学家可能不会进一步深化要进行的调查水平。 然而，这类分析的重要性可能是  回答治安法官提出的问题至关重要。

总之，在法医案件中，对皮肤上刺伤的唯一形态学分析可能不足以准确识别伤人工具，因此有必要进行一步  瑞德：这可以用SEM-EDS技术的分析来表示。 这项研究强调，金属残留物可能留在皮肤和骨骼上，因此SEM-EDS可能提供关于武器与残留物之间兼容性的阳离子，关于不同武器的比较(尽管是基于定性和非定量评估，因为不可能有更多的信息,由残留物的数量绘制)。 其他限制可能是污染物元素对皮肤的影响，这值得与未来的研究一起研究。 由此可以推断出其有用性  系统地使用这种方法分析刺伤，无论是在皮肤上还是在骨骼上，结合元素和形态分析，目的是识别伤人武器。

图2. 案例10-SEM照片的金属碎片与“逗号”形状（5，5μ×0，7μ）的铁和铬，如光谱在右边。

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