Разработка моделей и алгоритмов судебно-медицинской диагностики вида внешнего воздействия на основе анализа морфологии разрушения длинных трубчатых костей нижних конечностей

На правах рукописи

Кирилов Виталий Анатольевич

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ВИДА ВНЕШНЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА МОРФОЛОГИИ РАЗРУШЕНИЯ ДЛИННЫХ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ

05.13.01 – Системный анализ, управление

и обработка информации (медицинские науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Воронеж - 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»»

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Бахметьев Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук

Кузнецов Сергей Иванович

доктор медицинских наук, профессор

Семенов Сергей Николаевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Защита диссертации состоится « ___ » _______ 2009 г. в __ часов на заседании диссертационного совета Д.208.009.03 при ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

(394000, г. Воронеж, ул. Студенческая, 10).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

(394000, г. Воронеж, ул. Студенческая, 10).

Автореферат разослан « ____» _________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета В.Т. Бурлачук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях непрерывного роста транспортного травматизма важное значение при расследовании обстоятельств дорожно-транспортных происшествий приобретает судебно-медицинская экспертиза, поскольку экспертное заключение в ряде случаев является единственным доказательством, на котором строят свои выводы судебно-следственные органы.

Одним из актуальных вопросов, стоящих перед судебно-медицинским экспертом при производстве экспертиз данного вида и требующих повышения качества и оперативности их решения, является определение механизмов и условий образования повреждений костей скелета. Правильная и точная диагностика механизма травмы помогает воссоздать картину происшествия и ответить на ряд вопросов, возникающих в ходе следствия. Особенно важное значение исследование костей приобретает при экспертизе скелетированных трупов, когда только на основании изучения костных останков возможно установить характер травмы (Бахметьев В.И., 1992; Клевно В.А., 1994).

При этом одним из наиболее сложных вопросов, подлежащих экспертному решению, до сих пор остается диагностика вида внешнего травмирующего воздействия (Кислов М.А., 2008). Такими воздействиями могут быть удар, например, в случае столкновения автомобиля с пешеходом, либо давление, к примеру, в случае переезда пострадавшего транспортным средством.

В судебно-медицинской науке и практике решение вопроса о механизмах образования переломов основано на изучении признаков разрушения костной ткани, формирующихся в процессе ее повреждения (Янковский В.Э., 1986; Нагорнов М.Н., 1992; Крюков В.Н., 1996).

Анализ работ, посвященных данному вопросу, показал, что не для всех видов травм разработаны классификации диагностических признаков и критерии диагностики, а существующие не всегда отвечают требованиям экспертной практики. В частности, отсутствуют единая систематизация диагностических признаков и единая методика последовательного анализа переломов для определения вида внешнего воздействия.

С ростом возможностей современного лабораторного оборудования расширяется спектр морфологических признаков, позволяющих дифференцировать различные механизмы разрушения костей. Однако, судебно-медицинский эксперт не всегда может обеспечить требуемую точность и оперативность проведения экспертизы ввиду необходимости обработки большого объема данных и недостаточного уровня автоматизации экспертных исследований.

Одним из наиболее эффективных путей решения указанных проблем является разработка компьютерной модели эксперта, способной близко имитировать поведение опытного специалиста при решении сложных практических задач (Асанов А.А., 2001). Это позволит уменьшить влияние субъективных факторов и увеличить скорость обработки данных.

 Использование современных информационных технологий в данной работе позволило усовершенствовать существующие методы диагностики механизма костной травмы, повысить достоверность и обоснованность экспертных выводов, что определяет актуальность настоящего исследования.

Работа выполнена в рамках научного направления ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» «Рационализация выбора критериев оценки при судебно-медицинской идентификации механизмов травмы и останков тела человека на основе современных технологий». 

Цель работы заключается в разработке моделей и алгоритмов диагностики вида внешнего воздействия на основе анализа морфологии разрушения компактного вещества длинных трубчатых костей нижних конечностей при травме твердым тупым предметом.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить траекторию излома и морфологию трещин компактного вещества длинных трубчатых костей нижних конечностей при ударном воздействии и давлении.

2. Определить признаки разрушения кости, имеющие диагностическую значимость при определении вида внешнего воздействия.

3. Разработать программу сбора и учета диагностических признаков с использованием современных информационных технологий и средств визуализации.

4. Разработать модели и алгоритмы диагностики вида внешнего воздействия на основе признаков разрушения компактного вещества длинных трубчатых костей нижних конечностей.

5. Разработать программное обеспечение, ориентированное на широкое внедрение созданных моделей и алгоритмов в судебно-медицинскую практику.

 Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы остеоскопии, фрактографии, стереомикроскопии, морфометрии, системного анализа, математической статистики, математического моделирования.

Научная новизна результатов исследования.

Установлены особенности строения контура излома и морфологии трещин компактного вещества, характеризующие различные виды внешнего воздействия.

Реализована возможность количественной оценки признаков разрушения костной ткани, что позволяет повысить объективность и обоснованность экспертных выводов.

Разработан комплекс моделей и алгоритмов диагностики вида внешнего травмирующего воздействия на основе признаков разрушения кости.

Создано методическое и программное обеспечение, позволяющее проводить диагностику вида внешнего воздействия в различных экспертных ситуациях.

Практическая значимость и реализация результатов работы. 

Формализация диагностических критериев и автоматизация процесса судебно-медицинской экспертизы позволяют увеличить скорость обработки данных, а также повысить точность результатов исследования.

Разработанные модели и алгоритмы расширяют методическую оснащенность судебно-медицинской экспертизы, повышают объективность и обоснованность экспертного заключения при сокращении сроков проведения экспертиз.

Предложена удобная и эффективная программа, позволяющая в автоматизированном режиме получать обоснованные выводы о виде внешнего травмирующего воздействия.

 Результаты проведенного исследования, выводы и рекомендации, представленные в диссертации, являются основой для разработки новых направлений в диагностике механизмов образования повреждений костей.

 Результаты исследований внедрены   в экспертную деятельность ГУЗ «Воронежское областное бюро судебно-медицинской экспертизы» и ГУЗ «Липецкое областное бюро судебно-медицинской экспертизы», а также в учебный процесс кафедры судебной медицины и правоведения ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н. Н. Бурденко Росздрава».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых «Новые технологии в биологии и медицине» (Воронеж, 2004), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 90-летию Санкт-Петербургского ГУЗ «Бюро судебно-медицинской экспертизы» (Санкт-Петербург, 2008), Восьмой Международной конференции «Информатика: проблемы, методология, технологии» (Воронеж, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы судебно-медицинской экспертизы вещественных доказательств» (Воронеж, 2008), Девятой Международной конференции «Информатика: проблемы, методология, технологии» (Воронеж, 2009).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе, 1 публикация в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Все результаты, приведенные в диссертации, получены лично автором либо при его непосредственном и существенном участии. Лично автором проведен сбор экспериментального и практического материала, изготовлены и исследованы костные препараты, проведен анализ морфологии разрушения костей [2,3,4,6], разработана программа сбора диагностических признаков [5,7]; разработаны модели и алгоритмы диагностики вида воздействия [1,8,9].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 157 наименований. Основная часть работы изложена на 113 страницах, содержит 7 таблиц и 31 рисунок.

     

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 

Во введении обосновывается актуальность темы, определяются цель и задачи диссертационного исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе представлен обзор литературы по изучаемой проблеме.

Рассмотрены различные виды разрушения и основные закономерности процессов повреждения и деформации длинных трубчатых костей при травме твердым тупым предметом. Изучена зависимость прочностных свойств длинных трубчатых костей нижних конечностей от их анатомо-гистологического строения и пространственной организации.

Отмечена малоизученность процесса разрушения длинных трубчатых костей нижних конечностей в зависимости от скорости нагружения. Обращается внимание на то, что до настоящего времени судебно-медицинская наука не располагает четкими и объективными критериями для определения вида внешнего воздействия.

Проведен критический анализ методов, применяемых в судебно-медицинской науке и практике для диагностики механизмов разрушения длинных трубчатых костей, поврежденных при действии твердого тупого предмета. Отмечено, что существенным недостатком используемых методов является визуально-описательный, а значит, в определенной степени субъективный подход к оценке диагностических признаков.

Рассмотрены возможности использования современных информационных технологий для повышения качества судебно-медицинских исследований. Обоснована эффективность математического моделирования, позволяющего оптимизировать процесс судебно-медицинских экспертиз.

Обозначена проблема выбора наиболее эффективных алгоритмов обработки информации в процессе создания компьютерной модели принятия решений. Подчеркнута необходимость формализации всех этапов обработки, начиная с предварительного анализа данных и до заключительных этапов, позволяющих оценить адекватность полученных результатов.

На основе проведенного анализа литературных данных определены пути повышения эффективности и оперативности формирования экспертных выводов при установлении вида внешнего воздействия.

Во второй главе дается описание материалов и морфологических методов исследования, проводится анализ морфологии разрушения длинных трубчатых костей нижних конечностей с целью определения диагностических признаков.

Проведено исследование переломов длинных трубчатых костей нижних конечностей в количестве 144 экспериментальных случаев и 20 экспертных наблюдений из архива кафедры судебной медицины и правоведения ВГМА им. Н.Н. Бурденко.

Моделирование переломов проводилось на трупах лиц мужского и женского пола, умерших в возрасте от 20 до 60 лет, причина смерти которых не была связана с травмой. Повреждение костей осуществлялось путем удара с помощью копра маятникового типа и давления на прессе с гидравлическим приводом. Материал экспертных наблюдений составили поврежденные длинные трубчатые кости трупов лиц, погибших в результате дорожно-транспортных происшествий и железнодорожных травм.

Для исследования разрушений костей изготовлены костные шлифы продольно-профильного типа по методике В.П. Решетень и соавт. (1999). Исследование шлифов проводилось с помощью методов фрактографии, остеоскопии, стереомикроскопии при увеличении от 8 до 56 крат. Для морфометрического исследования были получены цифровые изображения шлифов с помощью фотокамеры Canon Power Shot Pro 1. Измерения параметров разрушения проводились с помощью программы «Image Tool» (v. 3.00).

При исследовании костных шлифов были установлены особенности строения контура излома и морфологии трещин компактного вещества, характеризующие различные виды внешнего воздействия.

Так, удар характеризуется скоротечностью процесса разрушения, протекающего преимущественно по хрупкому типу, что проявляется ровной траекторией продвижения магистральной трещины в зоне разрыва. Быстрая замена разрывных деформаций сдвиговыми обусловливает быстрый переход зоны разрыва в зону сдвига. Присоединение касательных напряжений приводит к резкому изменению траектории магистрального разрушения. В зоне долома преобладает действие продольного сдвига, в связи с чем наблюдается резкое изменение траектории разрушения, а также формирование высоких гребней и глубоких конусообразных вклинений, переходящих в растрескивание кости. Пластическая деформация при ударе развивается в основном в области фронта распространяющейся магистральной трещины, что проявляется небольшим количеством трещин в толще компактного вещества, с преимущественной локализацией их в прикраевых участках перелома.

При давлении разрушение кости происходит по хрупко-пластическому типу с преобладанием вязкого разрушения, что приводит к формированию зубчатого рельефа в зоне разрыва вследствие множественных «вырывов». Медленный изгиб приводит к равномерному распределению растягивающих напряжений вдоль оси кости, что обеспечивает поперечное направление магистрального разрушения в зоне разрыва, а также плавный переход зоны разрыва в зону сдвига без изменения направления магистральной трещины. Для вязкого разрушения характерны значительные величины общей и местной пластической деформации, что проявляется многообразием форм и количеством трещин, выявляемых в толще компактного вещества, как в прикраевых участках перелома, так и на удалении от последнего.

Таким образом, сравнительный анализ морфологии диафизарных переломов, возникших от действия твердого тупого предмета, позволил выявить ряд ориентирующих признаков, характерных для удара и давления (таблица 1).

Таблица 1.

Признаки разрушения компактного вещества длинных трубчатых костей нижних конечностей при ударе и давлении

признак		удар	давление
направление магистрального разрушения		косое	поперечное
контур излома в зоне разрыва		относительно ровный	зубчатый
граница зон разрыва и сдвига		изменение траектории разрушения, отхождение поперечно-косой трещины	слабовыраженная
контур излома в зоне сдвига		в виде ступенек	волнистый или крупнобугристый
вершины гребней в зоне долома		остроугольные	закругленные или уплощенные
вклинение отломков в зоне долома		глубокое	неглубокое
виды трещин на стороне растяжения		поперечно-косые, поперечные длинные, древовидные	поперечные короткие
виды трещин на стороне сжатия		«расклинивающего» типа	косые параллельные, продольные прямые, х-, у-образные, зигзагообразные, поперечно-косые
	отхождение трещин от костно-мозговой полости на стороне растяжения	нет	есть
	отхождение трещин от костно-мозговой полости на стороне сжатия	нет	есть

В третьей главе представлено методическое и математическое обеспечение в составе автоматизированной информационной системы для диагностики вида внешнего воздействия.

В настоящей работе эффективность математического моделирования определялась качеством формирования набора признаков разрушения костной ткани, выступающих в роли предикторов, а также качеством проведения измерений.

В этой связи, в число диагностических признаков были включены параметры разрушения, которые, с одной стороны, могли подвергаться экспертному учету, а с другой, допускали математическую формализацию.

Выбор диагностических признаков осуществлялся на основе следующих критериев:

- доступность и оперативность определения значения признака (параметра);

- широкий диапазон значений признака при различных условиях травматизации;

- максимальная зависимость значения признака от вида внешнего воздействия.

Перечень диагностических признаков приведен в таблице  2.

Таблица 2.

Диагностические признаки, используемые для построения

математических моделей

№	Название признака	Единицы измерения
1	Угол траектории разрушения	гр
2	Длина зоны разрыва	мм
3	Коэффициент разрыва относительно диаметра кости	мм
4	Коэффициент разрыва относительно толщины компактного вещества	мм
5	Протяженность зоны пластической деформации на стороне растяжения	мм
6	Количество зубцов в зоне разрыва	шт
7	Количество «ступенеобразных» изменений траектории магистрального разрушения на границе зон разрыва и сдвига	шт
8	Количество поперечных микротрещин на стороне растяжения	шт
9	Средняя длина поперечных микротрещин на стороне растяжения	мм
10	Количество микротрещин древовидной формы на стороне растяжения	шт
11	Количество продольных изолированных микротрещин в толще компактного вещества на стороне растяжения	шт
12	Количество микротрещин, отходящих от костно-мозговой полости на стороне растяжения	шт
13	Длина зоны долома	мм
14	Коэффициент долома относительно диаметра кости	мм
15	Коэффициент долома относительно толщины компактного вещества	мм
16	Протяженность зоны пластической деформации на стороне сжатия	мм
17	Высота наибольшего гребня в зоне долома	мм
18	Количество гребней с остроугольной вершиной в зоне долома	шт
19	Количество гребней с закругленной или П-образной вершиной в зоне долома	шт
20	Количество микротрещин «расклинивающего» типа, отходящих от концевых отделов воронкообразных углублений в зоне долома	шт
21	Количество микротрещин «расклинивающего» типа, отходящих от боковых отделов воронкообразных углублений в зоне долома	шт
22	Длина наибольшей микротрещины «расклинивающего» типа	мм
23	Угол отхождения микротрещины «расклинивающего» типа	гр
24	Количество микротрещин, отходящих от костно-мозговой полости на стороне сжатия	шт
25	Количество изолированных микротрещин Х- и У-образной формы на стороне сжатия	шт
26	Количество изолированных продольных микротрещин на стороне сжатия	шт

Схема измерения основных линейных параметров представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема измерения основных линейных параметров

на продольно-профильном шлифе

1 – длина зоны разрыва; 2 – длина поперечной трещины на стороне растяжения; 3 – угол общей траектории разрушения; 4 – толщина компактного вещества на стороне растяжения; 5 – высота максимального гребня в зоне долома; 6 – длина зоны долома; 7 – толщина компактного вещества на стороне сжатия; 8 – угол отхождения микротрещины «расклинивающего» типа. 9 – длина микротрещины «расклинивающего» типа; 10 – калибровочная линейка. Стрелкой внизу показано направление магистрального разрушения. Увеличение х 5.

По результатам измерения диагностических признаков экспериментальных случаев, формирующих обучающую выборку, создана база данных, являющаяся основой для последующего математического моделирования.

   Важным этапом обработки данных являлась оптимизация признакового пространства, проводимая путем исключения некоторых признаков ввиду их малой информативности. Для формирования словаря информативных признаков использована методика, основанная на расчете вероятностных характеристик признаков.

На рисунке 2 представлен алгоритм формирования словаря информативных признаков.

Рис. 2. Алгоритм формирования словаря информативных признаков

Результаты расчета вероятностных характеристик признаков представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Сводная таблица расчета вероятностных характеристик признаков

№	Признак	Математические ожидания		Дисперсии		Критерий
		Удар	Давление	Удар	Давление
1	угол разруш	1,65	27,3	15,8	692,9	2,53
2	зона п.д.сж	0,88	17,1	2,69	273	2,47
3	кол.пр.тр.сж	0,9	4	8,66	17,66	5,91
4	кол.ступ	0,28	1	0,56	1,06	6,75
5	дл.тр.раскл	0,5	1,7	1,69	3,07	7,03
6	кол.тр.кмп	1,23	0	8,17	7,11	20,35
7	уг.тр.раскл	0,67	0	2,98	2,51	25,02
8	кол.пр.тр.р	1,66	0	19,48	16,31	26,14
9	кол.тр.кмп.сж	0,56	0	2,29	1,91	26,8
10	зона п.д.р.	1,6	0	20,47	16,88	29,59
11	кол.др.тр	0,59	0	2,82	2,32	30,01
12	кол.зуб	1,21	0	12,09	9,93	30,54
13	кол.тр.конц	1,07	0	11,49	9,27	36,29
14	макс.выс.гр	0,59	1,3	4,92	4,43	37,85
15	кол.тр.бок	1,41	0	20,67	16,61	37,96
16	ср.дл.поп.тр	2,01	0	51,76	40,91	46,35
17	коэф.дол/д	0,91	0,18	7,69	6,05	51,36
18	коэф.разр/д	0,81	0,09	7,66	6	52,62
19	коэф.разр/т	0,93	1,8	17,97	14,6	86,17
20	кол.хутр	0,89	0	20,28	15,45	89,89
21	коэф.дол/т	1,1	0,44	19,27	14,5	155,45
22	дл.з.д	1,2	2	33,92	26,4	191,42
23	кол.гр.з	0,71	1	11,75	8,95	490,52
24	кол.поп.тр	1,16	1	8,92	6,83	1280,75
25	кол.гр.о	1,63	2	69,09	51,83	1780,46
26	дл.з.р	3,05	3,2	133,2	100,4	20195,1

Используя данную методику, для каждого признака был рассчитан диагностический критерий, причем для словаря выбирались признаки с наименьшим значением критерия. В результате из 26 в словарь вошел 21 наиболее информативный признак.

Рациональный выбор методов статистической обработки информации для выявления взаимосвязей признаков разрушения кости, проведенный при максимальном использовании современного математического аппарата и компьютерных технологий, позволил сформировать последовательность действий, обеспечивающих построение моделей диагностики вида внешнего воздействия.

Рассмотрены возможности использования логистической регрессии для построения математических моделей, методы расчета коэффициентов логистической регрессии, стратегии выбора признаков для уравнений регрессии, а также критерии оценки качества регрессионных моделей.

Четвертая глава посвящена разработке и практической реализации моделей диагностики вида внешнего воздействия. Рассмотрены алгоритмы обработки информации в процессе построения диагностических моделей. Представлено программное обеспечение информационной системы.

Для практической реализации поставленных задач разработана автоматизированная информационная система, позволяющая обеспечить управление процессом судебно-медицинских экспертиз с учетом конкретной экспертной ситуации. Разработанная система представляет собой комплекс взаимосвязанных программных модулей, объединяющих созданную базу данных, процедуры моделирования и формирования экспертных выводов.

Структура информационной системы, включающая ее основные компоненты и взаимосвязь между ними, представлена на рисунке 3.

Рис.3. Структура автоматизированной информационной системы

Особенностью предлагаемой системы является использование специально разработанного программного обеспечения, интегрированного в среду Windows. Автоматический перенос результатов в текстовый редактор позволяет быстро и эффективно выполнять составление судебно-медицинских документов и обеспечивает быструю адаптацию неподготовленного пользователя.

С целью построения математических моделей разработана программа, которая позволяет:

• рассчитывать коэффициенты логистической регрессии для заданного набора признаков;
• определять наилучшее подмножество факторных признаков методом пошагового включения;
• формировать базу математических моделей, используя метод всех возможных регрессий;
• проводить оценку качества полученных моделей.

Использование метода пошагового включения признаков показало, что для получения оптимального результата диагностики достаточно включать в модель семь признаков. Ниже приведены коэффициенты признаков регрессионной модели, рассчитанные с помощью метода максимального правдоподобия при пошаговом включении признаков, а также показатели, характеризующие качество полученной модели:

y= -201,200 + 3017,724*коэф.разр/д + 113,140*кол.xyтр + 299,477*кол.зуб + 158,628* кол.тр.кмп.р - 711,163*кол.тр.конц - 93,813*кол.пр.тр.р + 9,669* зона п.д.р;

Коэффициент детерминации (R2) = 0,99;

Среднеквадратическая ошибка () = 0.

Поскольку в данной модели задействовано малое количество признаков, было предположено, что существуют и другие комбинации признаков, на основе которых могут быть построены оптимальные модели.

Применение метода всех возможных регрессий, при включении в модель семи признаков, позволило получить ряд уравнений регрессии (таблица 4.).

Таблица 4.

Количественные результаты моделирования с использованием

метода всех возможных регрессий

Диапазон значений коэффициента детерминации	Количество уравнений
от 0,9 до 1,0	290
от 0,8 до 0,9	5788
от 0,7 до 0,8	37230
от 0,6 до 0,7	46502

Из полученных уравнений 21 имело коэффициент детерминации (КД), равный 0,99. Рассчитанные коэффициенты признаков одного из уравнений приведены в таблице 5.

В судебно-медицинской практике возможны случаи, когда на экспертизу представлена не вся кость, а ее отдельные фрагменты. В связи с этим, дополнительно были построены два набора моделей: на основе признаков, характеризующих зону разрыва, и признаков, характеризующих зону долома.

Таблица 5.

Модели для диагностики вида внешнего воздействия в различных экспертных ситуациях

Исследуемая зона	Модели
Вся зона разрушения	y= -252,299+3756,201*коэф.разр/д-867*коэф.дол/д+365,076* *кол.зуб+ 193,924*кол.тр.кмп.р-114,14*кол.тр.конц + 104,778* *кол.хутр+30,385* кол.пр.тр.сж при R2=0,99, =0
Зона разрыва	y= -4,954+11,538* коэф.разр/т +0,152* зона п.д.р + 6,212* кол.зуб - 0,609* кол.др.тр -0,094 кол.пр.тр.р +2,829* кол.тр.кмп.р, при R2=0,66, =0,29
Зона долома	y= 2,636-1,589*коэф.дол/т-0,011*зона п.д.сж-1,615*макс.выс.гр-92,61*кол.тр.конц-71,673* кол.тр.бок-3,314*дл тр.раскл+5,257* уг.тр.раскл+ 0,56*кол.тр.кмп.сж+340,932* кол.хутр, при R2=0,72, = 0,26

Применение метода всех возможных регрессий для зоны разрыва, при включении в модель всех признаков, характеризующих данную зону, позволило получить ряд моделей, из которых 8 наилучших имели КД более 0,65. Коэффициенты одной из моделей, а также показатели, характеризующие ее качество, приведены в таблице 5.

Применение метода всех возможных регрессий для зоны долома, при включении в модель всех признаков данной зоны, показало, что возможно построение 11 наилучших уравнений, с КД более 0,7. Коэффициенты одной из моделей и показатели ее качества приведены в таблице 5.

Результаты моделирования позволили сделать следующие выводы:

- при исследовании всей зоны разрушения кости с возможностью измерения всех диагностических признаков обеспечивается наибольшая точность определения вида внешнего воздействия;

- для получения оптимального результата диагностики при исследовании всей зоны разрушения достаточно включать в модель 7 признаков;

- определение вида воздействия возможно на основе анализа признаков, характеризующих отдельно зону разрыва и зону долома;

- при использовании признаков зоны долома диагностическая точность несколько выше, чем при использовании признаков зоны разрыва.

В связи с вышесказанным, судебно-медицинскому эксперту предлагается использовать следующий алгоритм выбора диагностических признаков при решении вопроса о виде внешнего воздействия (рисунок 4).

Нет Да

Нет Да Нет Да

Нет

Рис.4. Алгоритм выбора признаков при диагностике

вида внешнего воздействия

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Изучена морфология разрушения компактного вещества длинных трубчатых костей нижних конечностей при ударной нагрузке и давлении, выявлены признаки разрушения кости, характеризующие вид внешнего воздействия. Полученные данные позволили привести морфологическое обоснование эффективности предлагаемого метода диагностики.

2. Сформирован набор информативных признаков, имеющих важное диагностическое значение при определении вида внешнего воздействия.

3. Разработана программа сбора и учета диагностических признаков с использованием современных информационных технологий и средств визуализации, направленная на получение диагностической информации в процессе проведения судебно-медицинской экспертизы.

4. Разработан комплекс моделей и алгоритмов диагностики вида внешнего воздействия на основе признаков разрушения компактного вещества длинных трубчатых костей, обеспечивающий решение поставленных задач в зависимости от конкретной экспертной ситуации.

5. Предложен программный комплекс, объединяющий созданную базу данных, процедуры построения математических моделей и получения экспертных выводов. Разработанный комплекс представляет собой систему взаимосвязанных модулей, ориентированных на широкое внедрение созданных моделей и алгоритмов диагностики вида внешнего воздействия в судебно-медицинскую практику.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кирилов В.А. Судебно-медицинская диагностика вида внешнего воздействия на основе математического моделирования взаимосвязей параматров разрушения диафиза длинных трубчатых костей нижних конечностей / В.А. Кирилов, В.И. Бахметьев, Н.В. Огаркова // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. – М, 2009. – Т.8, № 2. – С. 339-343.
2. Кирилов В.А. Микроразрушения компактного слоя кости при различных видах внешнего воздействия / В.А.Кирилов, М.А. Кислов // Новые технологии в биологии и медицине : материалы межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых. – Воронеж, 2004. – С. 226-229.
3. Кирилов В.А. Микроморфология разрушения компактного слоя трубчатой кости при различных способах внешнего воздействия / В.А. Кирилов, В.И. Бахметьев // Журнал теоретической и практической медицины. – 2007. – Т 5, №2. – С. 143-145.
4. Кирилов В.А. Виды микротрещин компактного слоя трубчатой кости при различных способах внешнего воздействия тупыми предметами / В.А. Кирилов, В.И. Бахметьев // Актуальные вопросы судебно-медицинской экспертизы вещественных доказательств : сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. – Воронеж, 2008. – С. 167-171.
5. Кирилов В.А. Определение параметров разрушения длинных трубчатых костей при различных способах внешнего воздействия / В.А. Кирилов, В.И. Бахметьев // Актуальные вопросы судебно-медицинской экспертизы вещественных доказательств : сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. – Воронеж, 2008. – С. 167-171.
6. Кирилов В.А. Характеристика контура излома длинных трубчатых костей при ударе твердыми тупыми предметами и медленном изгибе / В.А. Кирилов, В.И. Бахметьев // Вопросы судебной медицины, медицинского права и биоэтики : сборник научных трудов - под ред. А.П. Ардашкина, В.В.Сергеева. – Самара: Кредо, 2008. – С. 68-71.
7. Кирилов В.А. Использование морфометрического метода для диагностики вида внешнего воздействия по морфологическим признакам разрушения длинных трубчатых костей / В.А. Кирилов, В.И. Бахметьев // Актуальные вопросы судебно-медицинской экспертизы трупа : сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 90-летию Санкт-Петербургского ГУЗ Бюро судебно-медицинской экспертизы. – СПб, 2008. – С. 73-77.
8. Огаркова Н.В Применение логистической регрессии для анализа морфологических признаков разрушения на продольно-профильных распилах костей / Н.В. Огаркова, В.А. Кирилов // Информатика: проблемы, методология, технологии : материалы 8 международной конференции. – Воронеж, 2008. –Т. 2. – С. 127-131.
9. Огаркова Н.В. Применение метода всех возможных регрессий для анализа признаков разрушения кости в судебно-медицинском отношении / Н.В. Огаркова, В.А. Кирилов // Информатика: проблемы, методология, технологии : материалы 9 международной конференции. – Воронеж, 2009. – Т. 2. – С. 151-154.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ИСПОЛЬЗОВАННЫХ

В АВТОРЕФЕРАТЕ

угол разруш – угол траектории разрушения

дл.з.р – длина зоны разрыва

коэф.разр/д – коэффициент разрыва относительно диаметра кости

коэф.разр/т – коэффициент разрыва относительно толщины компактного вещества

зона п.д.р – протяженность зоны пластической деформации на стороне растяжения

кол.зуб – количество зубцов в зоне разрыва

кол.ступ – количество «ступенеобразных» изменений траектории магистрального разрушения на границе зон разрыва и сдвига

кол.поп.тр – количество поперечных микротрещин на стороне растяжения

ср.дл.поп.тр – средняя длина поперечных микротрещин на стороне растяжения

кол.др.тр – количество микротрещин древовидной формы на стороне растяжения

кол.пр.тр.р – количество продольных изолированных микротрещин в толще компактного вещества на стороне растяжения

кол.тр.кмп – количество продольных изолированных микротрещин в толще компактного вещества на стороне растяжения

дл.з.д – длина зоны долома

коэф.дол/д – коэффициент долома относительно диаметра кости

коэф.дол/т – коэффициент долома относительно толщины компактного вещества

зона п.д.сж – протяженность зоны пластической деформации на стороне сжатия

макс.выс.гр – протяженность зоны пластической деформации на стороне сжатия

кол.гр.о – количество гребней с остроугольной вершиной в зоне долома

кол.гр.з – количество гребней с закругленной или П-образной вершиной в зоне долома

кол.тр.конц – количество микротрещин «расклинивающего» типа, отходящих от концевых отделов воронкообразных углублений в зоне долома

кол.тр.бок – количество микротрещин «расклинивающего» типа, отходящих от боковых отделов воронкообразных углублений в зоне долома

дл.тр.раскл – длина наибольшей микротрещины «расклинивающего» типа

уг.тр.раскл – угол отхождения микротрещины «расклинивающего» типа

кол.тр.кмп.сж – количество микротрещин, отходящих от костно-мозговой полости на стороне сжатия

кол.ХУтр – количество изолированных микротрещин Х- и У-образной формы на стороне сжатия

кол.пр.тр.сж – количество изолированных продольных микротрещин на стороне сжатия