Отправить статью по E-mail Оценка давности наступления смерти методом конечно-элементного моделирования посмертного теплообмена головы
- Авторы: Недугов Г.В.1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России
- Выпуск: Том 7, № 3 (2022)
- Страницы: 179-185
- Раздел: Медицинская информатика
- URL: https://ogarev-online.ru/2500-1388/article/view/110748
- DOI: https://doi.org/10.35693/2500-1388-2022-7-3-179-185
- ID: 110748
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель – разработка двумерной конечно-элементной модели (КЭМ) посмертного теплообмена головы, предназначенной для определения давности наступления смерти (ДНС).
Материал и методы. С помощью приложения ELCUT 6.5 Student произведено конечно-элементное моделирование геометрии и посмертного теплообмена головы взрослого человека. В качестве геометрической модели мозгового отдела головы использовали полусферу с радиусом 98 мм, состоящую из равномерно распределенных однородных слоев: кожно-апоневротического лоскута, костей свода черепа, ликвора субарахноидального пространства и головного мозга. Валидация КЭМ осуществлялась путем оценки сходимости кривых охлаждения, полученных с помощью КЭМ и на основе законов охлаждения Marshall – Hoare и Ньютона – Рихмана в условиях постоянной и линейно изменяющейся внешней температуры.
Результаты. Разработана масштабируемая двумерная КЭМ нахождения посмертного температурного поля головы. Она позволяет учитывать любые изменения внешней температуры, комбинированные условия теплообмена и зависимость теплофизических параметров биотканей от температуры внешней среды. Отладка КЭМ в стандартных условиях охлаждения показала максимальную сходимость результатов нахождения посмертного температурного поля с результатами валидных феноменологических математических моделей при задании на внешнем ребре только конвективного теплообмена с коэффициентом теплоотдачи, равным 6 Вт/(м2·К). Разработанная КЭМ характеризуется устойчивостью результатов определения ДНС к отклонениям начального температурного поля расчетной области от своего физиологического уровня.
Выводы. Предложенную КЭМ целесообразно использовать в экспертной практике при определении давности наступления смерти.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Г. В. Недугов
ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России
Автор, ответственный за переписку.
Email: nedugovh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7380-3766
д-р мед. наук, доцент кафедры судебной медицины
Россия, СамараСписок литературы
- Potente S, Henneicke L, Schmidt P. Prism - A novel approach to dead body cooling and its parameters. Forensic Sci Int. 2021;325:110870. doi: 10.1016/j.forsciint.2021.110870
- Laplace K, Baccino E, Peyron PA. Estimation of the time since death based on body cooling: a comparative study of four temperature-based methods. Int J Legal Med. 2021;135(6):2479-87. doi: 10.1007/s00414-021-02635-7
- Nedugov GV. Mathematical modeling of the corpse cooling. Kazan, 2021. (In Russ.). [Недугов Г.В. Математическое моделирование охлаждения трупа. Казань, 2021]. ISBN 978-5-00118-790-5
- Smart JL. Estimation of time of death with a fourier series unsteady-state heat transfer model. J Forensic Sci. 2010;55(6):1481-7. doi: 10.1111/j.1556-4029.2010.01467.x
- Igari Y, Hosokai Y, Funayama M. Rectal temperature-based death time estimation in infants. Leg Med (Tokyo). 2016;19:35-42. doi: 10.1016/j.legalmed.2016.02.002
- Mall G, Eisenmenger W. Estimation of time since death by heat-flow Finite-Element model. Part I: method, model, calibration and validation. Leg Med (Tokyo). 2005;7(1):1-14. doi: 10.1016/j.legalmed.2004.06.006
- Mall G, Eisenmenger W. Estimation of time since death by heat-flow Finite-Element model part II: application to non-standard cooling conditions and preliminary results in practical casework. Leg Med (Tokyo). 2005;7(2):69-80. doi: 10.1016/j.legalmed.2004.06.007
- Wilk LS, Hoveling RJM, Edelman GJ, et al. Reconstructing the time since death using noninvasive thermometry and numerical analysis. Sci Adv. 2020;6(22):eaba4243. doi: 10.1126/sciadv.aba4243
- Weiser M, Erdmann B, Schenkl S, et al. Uncertainty in temperature-based determination of time of death. Heat Mass Transfer. 2018;54:2815-26. doi: 10.1007/s00231-018-2324-4
- Smart JL. Use of postmortem temperature decay response surface plots of heat transport in the human eye to predict time of death. J Forensic Sci. 2014;59(2):390-8. doi: 10.1111/1556-4029.12333
- Nelson DA, Nunneley SA. Brain temperature and limits on transcranial cooling in humans: quantitative modeling results. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1998;78(4):353-9. doi: 10.1007/s004210050431
- Zhu L, Diao C. Theoretical simulation of temperature distribution in the brain during mild hypothermia treatment for brain injury. Med Biol Eng Comput. 2001;39(6):681-7. doi: 10.1007/BF02345442
- Schenkl S, Muggenthaler H, Hubig M, et al. Automatic CT-based finite element model generation for temperature-based death time estimation: feasibility study and sensitivity analysis. Int J Legal Med. 2017;131(3):699-712. doi: 10.1007/s00414-016-1523-0
- Muggenthaler H, Hubig M, Schenkl S, Mall G. Influence of hypo- and hyperthermia on death time estimation - A simulation study. Leg Med (Tokyo). 2017;28:10-14. doi: 10.1016/j.legalmed.2017.06.005
- Mall G, Hubig M, Beier G, et al. Supravital energy production in early post-mortem phase - estimate based on heat loss due to radiation and natural convection. Leg Med (Tokyo). 2002;4(2):71-8. doi: 10.1016/ s1344-6223(02)00005-6
- Mall G, Hubig M, Beier G, Eisenmenger W. Energy loss due to radiation in postmortem cooling. Part A: quantitative estimation of radiation using the Stefan-Boltzmann law. Int J Legal Med. 1998;111(6):299-304. doi: 10.1007/ s004140050175
Дополнительные файлы
