Сканер сетчатки глаза

Содержание

Как устроен сканер радужной оболочки глаза в Samsung Galaxy Note 7

Не так давно был представлен новый флагман Samsung Galaxy Note 7. Одной из его ключевых функций стала возможность разблокировки устройства при помощи сканирования радужки глаза.

Сканер радужки глаза, это один из устоявшихся штампов киноиндустрии, особенно, когда дело касается шпионских и научно-фантастических фильмов. Теперь эта технология стала не просто выдумкой, а перекочевала в повседневные гаджеты простых людей (а не супершпионов), в частности, в смартфоны, ну по крайней мере один точно. Посмотрим, как эта штука приживётся в смартфоностроении: перекочует ли она к другим производителям или останется бесполезной диковинкой Galaxy Note 7 (или вообще откровенной дичью), как проектор в китайском смартфоне. Тем не менее, нам стало интересно, как устроен этот сканер. Мы разобрались и спешим поделиться этим с вами.

Как выглядит общая схема сканирования радужной оболочки глаза

Радужная оболочка наших глаз, как и отпечаток пальца имеет свой неповторимый рисунок. Поэтому это удобное средство аутентификации. Биометрические гражданские паспорта, если вы помните, фиксируют именно эту информацию, потому что в отличие от отпечатка пальцев, радужку глаза подделать пока не представляется возможным. Кроме того со временем она не изменяется.

Однако сканер не просто фотографирует ваш глаз, а потом сверяет с исходником. На практике процедура начинается с направленного инфракрасного луча ближнего спектра. Этот свет для идентификации подходит гораздо лучше, чем дневной, потому что камере легче захватить рисунок радужки, подсвеченный именно ИК-светом. Кроме того, такой сканер может работать в темноте. При этом процедуре идентификации радужной оболочки могут подвергаться даже люди с плохим зрением, так как ИК-луч свободно проходит через прозрачные очки и линзы. После того, как рисунок радужки зафиксирован, алгоритм переводит рисунок радужной оболочки глаза в код, который сравнивается с имеющейся базой.

Захват изображения глаза — полученная картинка — определение радужки и века — выделение этой области — удаление века с картинки — нормализация этой области — транскодирование — сравнение с базой данных

В чём особенность сканера Samsung Galaxy Note 7?

По большей части, сканер нового фаблета от Samsung работает по описанной выше схеме, любопытная деталь заключается в том, что на фронтальной панели Galaxy Note 7 располагается камера, которая занимается исключительно распознаванием радужной оболочки глаза. Почему же фронтальная камера не может выполнять эту задачу? Потому что камера должна быть чувствительна к ИК спектру. В обычных камерах ИК свет фильтруется, так как он портит обычные фотографии. Кроме этого считывающая камера имеет более узкий угол обзора, чтобы видеть глаз пользователя лучше, особенно на расстоянии.

Насколько это безопасно?

Некоторые пользователи выразили озабоченность по поводу того, что такой сканер в Samsung Galaxy Note 7 может быть небезопасен, в частности, не приведёт ли его частое использование к необратимому повреждению глаз. Такие вопросы вполне резонны, ведь для сканирования смартфон отправляет луч света прямо в ваш глаз, и так как этот свет невидим для человека, то зрачок никак не пытается от него защититься, поэтому свет попадает на сетчатку, не встречая никаких преград.

На самом деле мы не можем быть на 100% уверенными, что частое использование сканера радужки глаза Samsung Galaxy Note 7 не будет иметь какого-то влияния на наши глаза. Если сейчас эту статью читает окулист, мы будем рады услышать ваше экспертное мнение в этом вопросе.

Сама компания предупреждает пользователей, что подносить смартфон слишком близко к глазам во время идентификации не нужно, если следовать этому предостережению всё должно быть хорошо. Однако так как считывание радужки не такое частое явление, массового тестирования и результатов, сделанных на основе людей, пока нет. Когда они появятся, может быть уже слишком поздно кого-то предупреждать, а может быть и наоборот — придёт подтверждение, что функция полностью безопасна.

Это тоже самое, что сканер сетчатки?

Если вы запутались — проясню, да сканирование радужки и сетчатки — процессы схожие, но различаются по основному принципу. При сканировании сетчатки, алгоритм считывает не рисунок сетчатки, а изображение глазного дна. Но для бытовых условий гораздо проще пользоваться сканером радужной оболочки, так как для считывания сетчатки устройство нужно подносить вплотную к глазу. В случае со смартфоном это выглядело бы очень глупо.

Зачем это нужно?

В смартфонах уже давно есть считыватели отпечатков пальцев, они быстрые надёжные безопасные и достаточно дешёвые, чтобы быть установленными даже в китайских смартфонах дешевле $200. Зачем тогда нам сканеры радужной оболочки? Главным образом затем, что они в несколько раз более надёжны и безопасны. Главным доводом является то, что отпечатки пальцев мы оставляем почти на каждой поверхности, к которой прикасаемся, а значит копию отпечатка гораздо проще достать. При этом мокрые и грязные пальцы устройству часто тяжело распознать. Получить копию радужной оболочки крайне тяжело, а глаза изнутри никогда не заляпаны грязью, поэтому владельцу воспользоваться аутентификацией в любых условиях гораздо проще. Хотя, в кино уже давно придумали способ, как обойти эту защиту:

Есть ли у технологии будущее?

Я считаю, что сканер Samsung Galaxy Note 7 не сделает его хитом. Да, эта технология работает и ей можно лихо хвастаться друзьям, но для большинства — использование сканера отпечатка пальцев будет достаточно. Однако не исключено, что новинку оценит, в первую очередь, корпоративный сегмент, которому необходимо лучше, чем остальным защищать информацию на своём смартфоне. Для простых обывателей, думается мне, будет слишком лениво подносить смартфон на определённое расстояние, при этом совершая необходимые действия. Но это не говорит о том, что Samsung не разовьёт технологию или о том, что она неожиданно не выстрелит и перекочует даже в iPhone. Шансы у этой серьёзной игрушки есть.

Методы аутентификации по сетчатке глаза

Первые сканеры сетчатки появились ещё в 80-х годах прошлого столетия. Они получили широкое распространение в системах контроля доступа на особо секретные объекты, так как у них один из самых низких процентов отказа в доступе зарегистрированных пользователей и практически не бывает ошибочного разрешения доступа, но, несмотря на это, сканеры сетчатки не получили широкого распространения в массы из-за дороговизны и сложности оптической системы сканирования. И до недавнего времени всё так и оставалось, хотя алгоритмы продолжали развиваться.
На сегодняшний день технология 3d печати позволила сильно удешевить сканеры сетчатки глаза. Эндрю Баставрус вместе со своей командой напечатали на 3d принтере насадку для смартфона, которая позволяет наблюдать сетчатку через камеру телефона.
Данная статья посвящена описанию алгоритмов сопоставления признаков сетчатки глаза и является продолжением статьи о сегментации кровеносных сосудов.
Обзор методов биометрической идентификации/аутентификации приведён .

Способы сопоставления признаков сетчатки глаза

Одной из наиболее важных проблем при использовании сетчатки глаза для распознавания личности является движение головы или глаза во время сканирования. Из-за этих движений может возникнуть смещение, вращение и масштабирование относительно образца из базы данных (рис. 1).

Рис. 1. Результат движения головы и глаза при сканировании сетчатки.
Влияние изменения масштаба на сравнение сетчаток не так критично, как влияние других параметров, поскольку положение головы и глаза более или менее зафиксировано по оси, соответствующей масштабу. В случае, когда масштабирование всё же есть, оно столь мало, что не оказывает практически никакого влияния на сравнение сетчаток. Таким образом, основным требованием к алгоритму является устойчивость к вращению и смещению сетчатки.
Алгоритмы аутентификации по сетчатке глаза можно разделить на два типа: те, которые для извлечения признаков используют алгоритмы сегментации (алгоритм, основанный на методе фазовой корреляции; алгоритм, основанный на поиске точек разветвления) и те, которые извлекают признаки непосредственно с изображения сетчатки (алгоритм, использующий углы Харриса).

1. Алгоритм, основанный на методе фазовой корреляции

Суть алгоритма заключается в том, что при помощи метода фазовой корреляции оцениваются смещение и вращение одного изображения относительно другого. После чего изображения выравниваются и вычисляется показатель их схожести.
В реализации метод фазовой корреляции работает с бинарными изображениями, однако может применяться и для изображений в 8-битном цветовом пространстве.
Пустьи– изображения, одно из которых сдвинуто наотносительно другого, аи– их преобразования Фурье, тогда:

где– кросс-спектр;
– комплексно сопряженное
Вычисляя обратное преобразование Фурье кросс-спектра, получим импульс-функцию:

Найдя максимум этой функции, найдём искомое смещение.
Теперь найдём угол вращенияпри наличии смещения, используя полярные координаты:

Далее применяется метод фазовой корреляции, как в предыдущем случае. Можно отметить, что такая модификация фазовой корреляции позволяет найти и масштаб по параметру
Данная техника не всегда показывает хорошие результаты на практике из-за наличия небольших шумов и того, что часть сосудов может присутствовать на одном изображении и отсутствовать на другом. Чтобы это устранить применяется несколько итераций данного алгоритма, в том числе меняется порядок подачи изображений в функцию и порядок устранения смещения и вращения. На каждой итерации изображения выравниваются, после чего вычисляется их показатель схожести, затем находится максимальный показатель схожести, который и будет конечным результатом сравнения.
Показатель схожести вычисляется следующим образом:

2. Алгоритм, использующий углы Харриса

Данный алгоритм, в отличие от предыдущего, не требует сегментации сосудов, поскольку может определять признаки не только на бинарном изображении.
В начале изображения выравниваются при помощи метода фазовой корреляции, описанного в предыдущем разделе. Затем на изображениях ищутся углы Харриса (рис. 2).

Рис. 2. Результат поиска углов Харриса на изображениях сетчатки.
Пусть найдена M+1 точка, тогда для каждой j-й точки её декартовы координатыпреобразуются в полярныеи определяется вектор признаковгде

Модель подобия между неизвестным вектороми вектором признаковразмера N в точке j определяется следующим образом:

где– константа, которая определяется ещё до поиска углов Харриса.
Функцияописывает близость и похожесть векторако всем признакам точки j.
Пусть вектор– вектор признаков первого изображения, гдеразмера K–1, а вектор– вектор признаков второго изображения, гдеразмера J–1, тогда показатель схожести этих изображений вычисляется следующим образом:

Нормировочный коэффициент для similarity равняется
Коэффициентв оригинальной статье предлагается определять по следующему критерию: если разница между гистограммами изображений меньше заранее заданного значения, то= 0.25, в противном случае= 1.

3. Алгоритм, основанный на поиске точек разветвления

Данный алгоритм, как и предыдущий, ищет точки разветвления у системы кровеносных сосудов. При этом он более специализирован на поиске точек бифуркации и пересечения (рис. 3) и намного более устойчив к шумам, однако может работать только на бинарных изображениях.

Рис. 3. Типы признаков (слева – точка бифуркации, справа – точка пересечения).
Для поиска точек, как на рис. 3, сегментированные сосуды сжимаются до толщины одного пикселя. Таким образом, можно классифицировать каждую точку сосудов по количеству соседей S:

  1. если S = 1, то это конечная точка;
  2. если S = 2, то это внутренняя точка;
  3. если S = 3, то это точка бифуркации;
  4. если S = 4, то это точка пересечения.

3.1. Алгоритм сжатия сосудов до толщины одного пикселя и классификация точек разветвления

Вначале выполняется поиск пикселя, являющегося частью сосуда, сверху вниз слева направо. Предполагается, что каждый пиксель сосуда может иметь не более двух соседних пикселей сосудов (предыдущий и следующий), во избежание двусмысленности в последующих вычислениях.
Далее анализируются 4 соседних пикселя найденной точки, которые ещё не были рассмотрены. Это приводит к 16 возможным конфигурациям (рис. 4). Если пиксель в середине окна не имеет соседей серого цвета, как показано на рис. 4 (a), то он отбрасывается и ищется другой пиксель кровеносных сосудов. В других случаях это либо конечная точка, либо внутренняя (не включая точки бифуркации и пересечения).

Рис. 4. 16 возможных конфигураций четырёх соседних пикселей (белые точки – фон, серые – сосуды). 3 верхних пикселя и один слева уже были проанализированы, поэтому игнорируются. Серые пиксели с крестиком внутри также игнорируются. Точки со стрелочкой внутри – точки, которые могут стать следующим центральным пикселем. Пиксели с чёрной точкой внутри – это конечные точки.
На каждом шаге сосед серого цвета последнего пикселя помечается как пройденный и выбирается следующим центральным пикселем в окошке 3 x 3. Выбор такого соседа определяется следующим критерием: наилучший сосед тот, у которого наибольшее количество непомеченных серых соседей. Такая эвристика обусловлена идеей поддержания однопиксельной толщины в середине сосуда, где большее число соседей серого цвета.

Из вышеизложенного алгоритма следует, что он приводит к разъединению сосудов. Также сосуды могут разъединиться ещё на этапе сегментации. Поэтому необходимо соединить их обратно.
Для восстановления связи между двумя близлежащими конечными точками определяются углыикак на рис. 5, и если они меньше заранее заданного углато конечные точки объединяются.

Рис. 5. Объединение конечных точек после сжатия.
Чтобы восстановить точки бифуркации и пересечения (рис. 6) для каждой конечной точки вычисляется её направление, после чего производится расширение сегмента фиксированной длиныЕсли это расширение пересекается с другим сегментом, то найдена точка бифуркации либо пересечения.

Рис. 6. Восстановление точки бифуркации.
Точка пересечения представляет собой две точки бифуркации, поэтому для упрощения задачи можно искать только точки бифуркации. Чтобы удалить ложные выбросы, вызванные точками пересечения, можно отбрасывать точки, которые находится слишком близко к другой найденной точке.
Для нахождения точек пересечения необходим дополнительный анализ (рис. 7).

Рис. 7. Классификация точек разветвления по количеству пересечений сосудов с окружностью. (a) Точка бифуркации. (b) Точка пересечения.
Как видно на рис. 7 (b), в зависимости от длины радиуса окружность с центром в точке разветвления может пересекаться с кровеносными сосудами либо в трех, либо в четырёх точках. Поэтому точка разветвления может быть не правильно классифицирована. Чтобы избавиться от этой проблемы используется система голосования, изображённая на рис. 8.

Рис. 8. Схема классификации точек бифуркации и пересечения.
В этой системе голосования точка разветвленияклассифицируется для трёх различных радиусовпо количеству пересечений окружности с кровеносными сосудами. Радиусы определяются как:гдеипринимают фиксированные значения. При этом вычисляются два значенияиозначающие количество голосов за то, чтобы точкабыла классифицирована как точка пересечения и как точка бифуркации соответственно:

гдеи– бинарные значения, указывающие идентифицирована ли точкас использованием радиусакак точка пересечения либо как точка бифуркации соответственно.
В случае еслито тип точкине определён. Если же значение отличаются друг от друга, то приточкаклассифицируется как точка пересечения, в противном случае как точка бифуркации.

3.2. Поиск преобразования подобия и определение метрики схожести

После того, как точки найдены, необходимо найти преобразование подобия. Это преобразование описывается 4 параметрами– смещение по осии, масштаб и вращение соответственно.
Само преобразование определяется как:

где– координаты точки на первом изображении
– на втором изображении
Для нахождения преобразования подобия используются пары контрольных точек. Например, точкиопределяют векторгде– координаты начала вектора,– длина вектора и– направление вектора. Таким же образом определяется вектордля точекПример представлен на рис. 9.

Рис. 9. Пример двух пар контрольных точек.
Параметры преобразования подобия находятся из следующих равенств:

Пусть количество найденных точек на первом изображения равняется M, а на втором N, тогда количество пар контрольных точек на первом изображении равноа на второмТаким образом, получаемвозможных преобразований, среди которых верным выбирается то, при котором количество совпавших точек наибольшее.
Поскольку значение параметра S близко к единице, то T можно уменьшить, отбрасывая пары точек, неудовлетворяющие следующему неравенству:

где– это минимальный порог для параметра
– это максимальный порог для параметра
– пара контрольных точек из
– пара контрольных точек из
После применения одного из возможных вариантов выравнивания для точекивычисляется показатель схожести:

где– пороговая максимальная дистанция между точками.
В случае еслито
В некоторых случаях обе точкимогут иметь хорошее значение похожести с точкой. Это случается, когдаинаходятся близко друг к другу. Для определения наиболее подходящей пары вычисляется вероятность схожести:

где

Еслито
Чтобы найти количество совпавших точек строится матрица Q размера M x N так, что в i-й строке и j-м столбце содержится
Затем в матрице Q ищется максимальный ненулевой элемент. Пусть этот элемент содержится в-й строке и-м столбце, тогда точкииопределяются как совпавшие, а-я строка и-й столбец обнуляются. После чего опять ищется максимальный элемент. Поиск таких максимумов повторяется до тех пор, пока все элементы матрицы Q не обнулятся. На выходе алгоритма получаем количество совпавших точек C.
Метрику схожести двух сетчаток можно определить несколькими способами:

где– параметр, который вводится для настройки влияния количества совпавших точек;
f выбирается одним из следующих вариантов:

Метриканормализуется одним из двух способов:

гдеи– некоторые константы.

3.3. Дополнительные усложнения алгоритма

Метод, основанный на поиске точек разветвления, можно усложнить, добавляя дополнительные признаки, например углы, как на рис. 10.

Рис. 10. Углы, образованные точками разветвления, в качестве дополнительных признаков.
Также можно применять шифр гаммирования. Как известно, сложение по модулю 2 является абсолютно стойким шифром, когда длина ключа равна длине текста, а поскольку количество точек бифуркации и пересечения не превышает порядка 100, но всё же больше длины обычных паролей, то в качестве ключа можно использовать комбинацию хешей пароля. Это избавляет от необходимости хранить в базе данных сетчатки глаза и хеши паролей. Нужно хранить только координаты, зашифрованные абсолютно стойким шифром.

Аутентификация по сетчатке действительно показывает точные результаты. Алгоритм, основанный на методе фазовой корреляции, не допустил ни одной ошибки при тестировании на базе данных VARIA. Также алгоритм был протестирован на неразмеченной базе MESSIDOR с целью проверки алгоритма на ложные срабатывания. Все найденные алгоритмом пары похожих сетчаток были проверены вручную. Они действительно являются одинаковыми. На сравнение кровеносных сосудов двух сетчаток глаз из базы VARIA уходит в среднем 1.2 секунды на двух ядрах процессора Pentium Dual-CoreT4500 с частотой 2.30 GHz. Время исполнения алгоритма получилось довольно большое для идентификации, но оно приемлемо для аутентификации.

Также была предпринята попытка реализации алгоритма, использующего углы Харриса, но получить удовлетворительных результатов не удалось. Как и в предыдущем алгоритме, возникла проблема в устранении вращения и смещения при помощи метода фазовой корреляции. Вторая проблема связана с недостатками алгоритма поиска углов Харриса. При одном и том же пороговом значении для отсева точек, количество найденных точек может оказаться либо слишком большим либо слишком малым.
В дальнейших планах стоит разработка алгоритма, основанного на поиске точек разветвления. Он требует гораздо меньше вычислительных ресурсов по сравнению с алгоритмом, основанном на методе фазовой корреляции. Кроме того, существуют возможности для его усложнения в целях сведения к минимуму вероятности взлома системы.
Другим интересным направлением в дальнейших исследованиях является разработка автоматических систем для ранней диагностики заболеваний, таких как глаукома, сахарный диабет, атеросклероз и многие другие.
Список использованных источников и литературы
p.s. по немногочисленным просьбам выкладываю на проект на гитхабе.

Рекомендуем почитать:

Xakep #242. Фаззинг

  • Подписка на «Хакер»

Первые сообщения о «взломе» биометрических систем защиты флагманских смартфонов компании Samsung (Galaxy S8 и S8+) появились фактически в день их презентации, в конце марта 2017 года. Напомню, что тогда испанский испанский обозреватель MarcianoTech вел прямую Periscope-трансляцию с мероприятия Samsung и обманул систему распознавания лиц в прямом эфире. Он сделал селфи на собственный телефон и продемонстрировал полученное фото Galaxy S8. Как это ни странно, этот простейший трюк сработал, и смартфон был разблокирован.

Однако флагманы Samsung комплектуются сразу несколькими биометрическими системами: сканером отпечатков пальцев, системой распознавания радужной оболочки глаза и системой распознавания лиц. Казалось бы, сканеры отпечатков и радужной оболочки должны быть надежнее? По всей видимости, нет.

Исследователи Chaos Computer Club (CCC) сообщают, что им удалось обмануть сканер радужной оболочки глаза с помощью обыкновенной фотографии, сделанной со средней дистанции. Так, известный специалист Ян «Starbug» Криссер (Jan Krissler) пишет, что достаточно сфотографировать владельца Galaxy S8 таким образом, чтобы его глаза были видны в кадре. Затем нужно распечатать полученное фото и продемонстрировать его фронтальной камере устройства.

Единственная сложность заключается в том, что современные сканеры радужной оболочки глаза (равно как и системы распознавания лиц) умеют отличать 2D-изображения от реального человеческого глаза или лица в 3D. Но Starbug с легкостью преодолел и эту сложность: он попросту приклеил контактную линзу поверх фотографии глаза, и этого оказалось достаточно.

Для достижения наилучшего результата специалист советует делать фото в режиме ночной съемки, так как это позволит уловить больше деталей, особенно если глаза жертвы темного цвета. Также Крисслер пишет, что распечатывать фотографии лучше на лазерных принтерах компании Samsung (какая ирония).

«Хорошей цифровой камеры с линзой 200 мм будет вполне достаточно, чтобы с расстояния до пяти метров захватить изображение, пригодное для обмана системы распознавания радужной оболочки глаза», — резюмирует Крисслер.

Данная атака может оказаться куда опаснее, чем банальный обман системы распознавания лиц, ведь если последнюю нельзя использовать для подтверждения платежей в Samsung Pay, то радужную оболочку глаза для этого использовать как раз можно. Найти качественную фотографию жертвы в наши дни явно не составит труда, и в итоге атакующий сможет не просто разблокировать устройство и получить доступ к информации пользователя, но и похитить средства из чужого кошелька Samsung Pay.

Специалисты Chaos Computer Club предупреждают пользователей, что не стоит доверять биометрическим системам защиты сверх меры и рекомендуют применять старые добрые PIN-коды и графические пароли.

Видеоролик ниже пошагово иллюстрирует все этапы создания фальшивого «глаза» и демонстрирует последующий обман Samsung Galaxy S8.

Представители компании Samsung прокомментировали ситуацию:

«Компании известно об этом сообщении. Samsung заверяет пользователей, что технология распознавания радужной оболочки глаза в Galaxy S8 была разработана и внедрена после тщательного тестирования, чтобы обеспечить высокий уровень точности сканирования и предотвратить попытки несанкционированного доступа.

Описываемый в упомянутом материале способ может быть реализован только с использованием сложной техники и совпадении ряда обстоятельств. Нужна фотография сетчатки высокого разрешения, сделанная на ИК-камеру, контактные линзы и сам смартфон. В ходе внутреннего расследования было установлено, что добиться результата при использовании такого метода невероятно сложно.

Тем не менее, даже при наличии потенциальной уязвимости, специалисты компании приложат все усилия, чтобы в кратчайшие сроки обеспечить безопасность конфиденциальных и личных данных пользователей».

Ранние трупные явления

Для ранних трупных явлений характерно появление через несколько часов после наступления биологической смерти, и они, как правило, постепенно исчезают через несколько суток, сменяясь поздними трупными изменениями.

Трупное высыхание

Трупное высыхание захватывает преимущественно те участки тела человека, которые при жизни были увлажнены — слизистая оболочка губ, роговицы и белочные оболочки глаз, мошонка, малые половые губы, а также участки кожи, лишённые эпидермиса — ссадины (в том числе и посмертные), края ран, странгуляционная борозда и тому подобное.

Время появления и скорость развития во многом зависят от состояния окружающей среды. Чем выше температура и ниже влажность, тем быстрее наступает и более выражено высыхание трупа. Уже через 2-3 часа в обычных условиях наблюдается помутнение роговиц, возникают жёлто-бурые участки на белочных оболочках глаза, получившие название «пятен Лярше». При проведении реанимационных мероприятий или при повреждении эпидермиса после наступления биологической смерти могут возникать посмертные ссадины, в процессе высыхания они могут принимать вид «пергаментного пятна». К концу первых суток высохшие участки становятся плотными на ощупь, приобретают жёлто-бурый или красно-бурый цвет. При этом они могут быть ошибочно приняты за прижизненные повреждения. Об этом следует особо помнить при исследовании переходной каймы губ, рефлексогенных зон — мошонки, половых губ и других участков кожи. Дифференцировать прижизненные и посмертные ссадины можно по следующим признакам:

  • Пятно высыхания локализуется на поверхностных участках кожи или слизистых и отсутствует в глубине складок.
  • На разрезе в подлежащих тканях прижизненной ссадины (жировая клетчатка, собственно кожа) можно обнаружить кровоизлияния, которые отсутствуют у пергаментного пятна.
  • Если на участок высыхания положить влажную марлю или вату, то через 30 — 60 мин кожа или слизистая вновь приобретёт прежние свойства и не будут отличаться от окружающих тканей, а прижизненная ссадина сохранит свои морфологические признаки.
  • Гистологическое исследование тканей позволяет выявить признаки прижизненного повреждения.

Таким образом, трупное высыхание не несёт существенной судебно-медицинской информации о давности наступления смерти, но в то же время позволяет оценить прижизненность нанесения повреждений.

Посмертное охлаждение

Основная статья: Посмертное охлаждение

Охлаждение трупа обусловлено прекращением эндогенной выработки тепла вследствие остановки метаболических процессов после наступления биологической смерти. Первые признаки охлаждения трупа на ощупь определяются спустя 1-2 часа после наступления смерти в дистальных отделах тела. Через 4-5 часов можно пальпаторно определить снижение температуры участков тела, находящихся под одеждой, в подмышках снижение температуры определяется через 6-7 часов. В обычных условиях (при температуре 18° С) труп в одежде охлаждается приблизительно на 1 градус Цельсия в час, таким образом, через 17-18 часов температура тела станет равна температуре окружающего воздуха. В настоящее время используются инструментальные методы определения температуры трупа (термометрия, электротермометрия) и математические методы оценки скорости охлаждения. Несмотря на очевидные успехи, проблема установления давности наступления смерти по степени охлаждения трупа всё ещё актуальна и требует дальнейших углублённых исследований.

Трупное окоченение (Rigor Mortis)

Основная статья: Трупное окоченение

Представляет собой сокращение мышечных волокон и специфические изменения, следующие за этим. Внешние проявления этого процесса можно разделить по группам, в зависимости от типа мускулатуры, в которой происходит окоченение.

  • В поперечно-полосатой мускулатуре внешние признаки окоченения проявляются в виде её ригидности, очерченности и рельефности. Мышцы-сгибатели являются более мощными, чем разгибатели, в связи с чем происходит сгибание верхних конечностей в локтевых суставах и суставах кисти, нижние конечности сгибаются в тазобедренных и коленных суставах. При полностью развившемся трупном окоченении трупы принимают положение, напоминающее позу борца или боксера (верхние конечности полусогнуты в локтевых суставах, несколько приподняты и приведены, кисти полусжаты, нижние конечности полусогнуты в тазобедренных и коленных суставах). Наиболее выражена эта поза при действии высокой температуры, когда мышечное окоченение трупа сочетается с температурной деструкцией мышечной ткани.
  • Окоченение гладкой мускулатуры проявляется так называемой «гусиной кожей», сокращением сосков, сфинктеров, что приводит к выделению экскретов. При наступлении смерти сердце находится в состоянии диастолы.
  • Впоследствии развивается окоченение миокарда, что приводит к посмертной систоле и выдавливанию крови из желудочков сердца. В связи с тем, что левая половина сердца более мощная, чем правая, в правом желудочке остаётся больше крови, чем в левом. После разрешения трупного окоченения сердце возвращается в диастолу.
  • Окоченение гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта формирует резко выраженные, подчеркнутые складки слизистой оболочки, может приводить к перемещению содержимого.
  • Окоченение беременной матки может приводить к выталкиванию плода и так называемым «родам в гробу».

Оценка трупного окоченения позволяет получить много судебно-медицинской информации. Эксперт, оценивая выраженность и характер трупного окоченения, может получить следующую информацию:

  1. Трупное окоченение указывает на несомненное наступление смерти.
  2. По степени выраженности трупного окоченения в различных группах мышц можно ориентировочно судить о давности наступления биологической смерти.
  3. Выраженность трупного окоченения в сравнении с другими ранними трупными изменениями позволяет судебно-медицинскому эксперту ориентировочно определить вероятную причину смерти.
  4. Сравнительный анализ выраженности трупного окоченения в симметричных группах мышц даёт возможность эксперту оценить возможность искусственного изменения позы и вероятное время этого изменения.
  5. Трупное окоченение фиксирует посмертную позу умершего и предметы, умышленно вложенные в его руки.

Трупные пятна (Livores)

Основная статья: Трупные пятнаТрупные пятна

Трупные пятна (hypostatici, livores cadaverici, vibices) являются, пожалуй, самым известным признаком наступления биологической смерти. Они представляют собой, как правило, участки кожи сине-фиолетовой окраски. Возникают трупные пятна за счёт того, что после прекращения сердечной деятельности и утраты тонуса сосудистой стенки происходит пассивное перемещение крови по сосудам под действием силы тяжести и концентрация её в нижерасположенных участках тела.

Первые трупные пятна появляются при острой смерти через 1-2 часа, при агональной — через 3-4 часа после момента наступления биологической смерти, в виде бледных участков окрашивания кожи. Максимума интенсивности окраски трупные пятна достигают к концу первой половины суток. В течение первых 10-12 часов происходит медленное перераспределение крови в трупе под действием силы тяжести.

Аутолиз

Основная статья: Автолиз

Трупный аутолиз, то есть самопереваривание тканей, связан с разрушением ферментных систем, принимающих участие в клеточном обмене. Дезорганизация и дезинтеграция ферментных систем происходит в процессе умирания различных тканей организма. При этом ферментные системы, бесконтрольно распространяясь, оказывают воздействие на собственные клеточные структуры, вызывая их быстрый распад.

Трупный аутолиз занимает промежуточное место между ранними и поздними трупными изменениями. С одной стороны, трупный аутолиз развивается в течение первых суток после наступления смерти, как и все другие ранние трупные изменения. С другой стороны, ранние трупные изменения не связаны со структурными изменениями органов и тканей, с изменениями их морфологии, что является характерным для поздних трупных изменений. Трупный же аутолиз вызывает весьма существенные структурные изменения и по этому проявлению приближается к поздним трупным изменениям.

Поздние трупные явления и консервирующие процессы

Гниение

Основная статья: Гниение

Гниение представляет собой разложение сложных органических соединений под воздействием микроорганизмов до более простых. В конце концов в результате гниения происходит полное разложение белков, жиров, углеводов и других биологических веществ с образованием воды, сероводорода, углекислого газа, аммиака, метана и других соединений.

Мумификация

Основная статья: Мумификация

Мумификация относится к поздним трупным явлениям консервирующего характера. Происхождение термина «мумификация» связано с египетскими мумиями и означает высыхание трупа при естественных условиях либо при применении специальных методов. Для развития естественной мумификации необходимо сочетание нескольких обязательных условий: сухой воздух, хорошая вентиляция и повышенная температура. Как правило, мумифицированию подвергаются трупы со слабовыраженной подкожножировой клетчаткой, трупы новорождённых.

Торфяное дубление

Основная статья: Торфяное дубление

Находясь в торфянистой почве, трупы могут подвергаться торфяному дублению. Торфяное дубление развивается под действием гуминовых (иногда их называют гумусовыми) кислот. Под воздействием гуминовых кислот кожа подвергается «дублению», уплотняется, приобретает буро-коричневый цвет, внутренние органы уменьшаются в объёме. Существенные изменения происходят в костях. Гуминовые кислоты способствуют вымыванию минеральной основы костной ткани, растворяя её. При этом кости по своей консистенции становятся похожими на хрящи, легко режутся ножом, достаточно гибкие. Примером торфяного дубления могут служить так называемые болотные люди.

Жировоск

Основная статья: Жировоск

Жировоск (сапонификация или омыление) также относится к поздним трупным изменениям. Необходимыми условиями образования жировоска являются высокая влажность и отсутствие кислорода, которые чаще всего встречаются при захоронениях во влажных глинистых почвах, при нахождении трупа в воде и при других сходных условиях. В условиях повышенной влажности и отсутствия кислорода начавшиеся гнилостные процессы постепенно останавливаются, ткани и органы пропитываются водой.

Скелетирование

Основная статья: Скелетирование

Представляет собой процесс окончательного распада трупа на кости скелета, в результате гниения разрушаются мягкие ткани, затем связки. Труп распадается на отдельные кости.

Житейское море: невыдуманная история

Page 2 of 9

Мертвые глаза у живого человека

Действительно, на работе первое время сильно плакала. Потом стало легче, но всё равно многое принимала слишком близко к сердцу. Бывали такие пациенты, которые западали в душу. Это зависело от многого: от времени, проведенного рядом с ними, от возраста, от самих людей. Некоторые умирали быстро, почти сразу после поступления: есть травмы, несовместимые с жизнью. Таким, конечно, сочувствовала, но не успевала к ним привыкнуть, чтобы оплакивать. Умирали совсем старые, «в елеи мастите», как сказано в Писании: «И скончался Авраам и умер в старости доброй, престарелый и насыщенный жизнью». Это было одно. И совсем юные – это было совсем другое.

Палата – три пациента и ее стол. Неутомимые софиты под потолком. Всегда свет. Вечно уставшие глаза. Неумолкаемый свист, писк, потрескивание мониторов и приборов. Стон, бред, крик, храп, предсмертное хрипенье. Кровь, гной, кал, рвотные массы.

Самым добрым врачом в их реанимации был Андрей Палыч – высокий, рыжий, кудрявый. Настоящий профессионал и к тому же веселый человек. Видимо, юмором ограждал себя от стресса. Иногда помогал Тане и шутил: «Я там больному хавчик подготовил!» Это означало, что он собрал питательную капельницу и Тане осталось ее только подключить.

Когда у кого-то из пациентов начинались боли, он командовал Тане:

– Плесни-ка ему кеторольчика в вену!

В реанимационных палатах сестры и санитарочки регулярно проводили генералку: выкатывали все кровати, тумбочки, аппараты, штативы для капельниц в коридор и дезраствором обрабатывали стены, потолки – всё, что можно обработать. И вот как-то раз их Палыч шествовал мимо и внезапно с серьезным выражением лица схватил штатив, будто микрофон, и как настоящий рок-певец громко затянул:

– Сим-о-о-о-на, девушка моей мечты!

На главном аккорде в реанимацию зашел главврач…

Те, кто попадали сюда, редко находились в сознании. Когда приходили в себя и им становилось лучше, их чаще всего отправляли в профильное отделение.

Но попадались и такие, кто лежал достаточно долго. Они успевали войти в душу – незаметно, ненароком. Просто рассказывали что-то – короткое, но важное для них. А ты мог тоже чем-то поделиться. Невзначай. И тогда происходило сближение, и они становились уже не просто очередными пациентами, а личностями, близкими людьми, обретали прошлое и настоящее, воспоминания и мечты. Когда умирали такие – она плакала, как в первый год работы. Напарница уговаривала:

– Таня, не сближайся с пациентами, не разговаривай с ними, не узнавай ничего о них, кроме того, что касается лечения. Не позволяй им войти в твое сердце! Оно не безразмерное!

А у нее так не получалось. Первым, кто сильно запал в душу, был парень, упавший с мотоцикла. Сильный, красивый, молодой – и безнадежный. Он сломал шею, а когда происходит такая травма, всё, что ниже перелома, – полностью выпадает. Такой больной даже дышать сам не может, потому что всё, что ниже, не работает. Если выживет – начинается застойная пневмония, а потом чаще всего летальный исход.

И вот этот парень был безнадежен. Множество неоперабельных язв в кишечнике. Из-за того, что нарушена иннервация, кровь текла из заднего прохода, как лава. Она видела, как отчаянно хотел он жить. Не хотел умирать в полном сознании в белой холодной палате среди чужих людей, для которых он был не Васькой, как звали друзья, не Васильком, как мама, а просто пациентом.

Она жалела его, подходила чаще, чем нужно, чтобы как-то утешить, поддержать, вытирала ему влажными салфетками лицо – и он плакал. Плакал и всё пытался поцеловать ей руку в благодарность за то сочувствие, которое читал в ее глазах.

Тяжело на душе бывало также, когда состояние человека улучшалось и его уже собирались перевести в профильное отделение, а он внезапно впадал в кому и умирал. Такое случалось при травмах головы.

Такие травмы очень коварные. Многих больных медики не могут спасти, потому что погибает мозг. Если больному, находящемуся в бессознательном состоянии, приоткрываешь веко и зрачок на свет сжимается – мозг жив. А когда зрачки не реагируют на свет – мозг умер. Таким пациентам смачивали роговицу, предохраняя ее от пересыхания, а жить они могли еще долго.

Обычно больных с травмой головы переводили на искусственную вентиляцию легких: гематома сдавливает важные центры дыхания, и может начаться гипоксия. Бывает, больной хороший, и вроде несильно пострадал, и сам хорошо дышит, и неопытный врач не переводит его на искусственную вентиляцию легких. А у него развивается после травмы отек – медленно, незаметно. На третьи сутки начинается гипоксия, состояние ухудшается – и больной впадает в кому. Вот только что человек был живой, и вроде состояние хорошее, и сам дышит – и вдруг кома. Поднимаешь веко – а зрачок уже неживой. Мертвые глаза у живого человека. Это страшно. И уже никакой надежды.

Ее дочка тоже была безнадежна. Она умирала сейчас там, за этой стеклянной дверью, – а Таня даже не могла быть с ней рядом.

LiveInternetLiveInternet

Рыжий-Лис все записи автора

Признаки жизни и смерти. Клиническая и биологическая смерть

При тяжелой травме, поражении электрическим током, утоплении, удушении, отравлении, а также ряде заболеваний может развиться потеря сознания, т.е. состояние, когда пострадавший лежит без движения, не отвечает на вопросы, не реагирует на окружающих. Это результат нарушения деятельности центральной нервной системы, главным образом головного мозга.
Оказывающий помощь должен четко и быстро отличать потерю сознания от смерти.

Наступление смерти проявляется в необратимом нарушении основных жизненных функций организма с последующим прекращением жизнедеятельности отдельных тканей и органов. Смерть от старости встречается редко. Чаще причина смерти — заболевание или воздействие на организм разных факторов.

При массивных повреждениях (авиационная, железнодорожная травмы, черепно-мозговые травмы с повреждением головного мозга) смерть наступает очень быстро. В других случаях наступлению смерти предшествует агония, которая может длиться от нескольких минут до часов и даже дней. В этот период ослабляется сердечная деятельность, дыхательная функция, кожные покровы умирающего становятся бледными, черты лица заостряются, появляется липкий холодный пот. Агональный период переходит в состояние клинической смерти.

Клиническая смерть характеризуется:
— прекращением дыхания;
— остановка сердца.
В этот период еще не развились необратимые изменения в организме. Различные органы умирают с различной скоростью. Чем выше уровень организации ткани, тем более она чувствительна к недостатку кислорода и тем более быстро эта ткань умирает. Самая высокоорганизованная ткань человеческого организма — кора больших полушарий головного мозга умирает максимально быстро, через 4-6 минут. Период, пока жива кора больших полушарий, называется клинической смертью. В этот период времени возможно восстановление функции нервных клеток и центральной нервной системы.

Биологическая смерть характеризуется наступлением необратимых процессов в тканях и органах.

При обнаружении признаков клинической смерти необходимо немедленно приступить к реанимационным мероприятиям.

Признаки клинической смерти

  • Отсутствие признаков жизни.
  • Агональное дыхание. Наступлению смерти в большинстве случаев предшествует агония. После наступления смерти в течение короткого времени (15-20 секунд) продолжается так называемое агональное дыхание, то есть дыхание частое, поверхностное, хриплое, возможно появление пены у рта.
  • Судороги. Также являются проявлениями агонии и продолжаются короткое время (несколько секунд). Происходит спазм как скелетной, так и гладкой мускулатуры. По этой причине практически всегда смерть сопровождается непроизвольными мочеиспусканием, дефекацией и семяизвержением. В отличие от некоторых заболеваний, сопровождающихся судорогами, при наступлении смерти судороги несильные и неярко выраженные.
  • Реакция зрачков на свет. Как было сказано выше, признаки жизни будут отсутствовать, однако реакция зрачков на свет в состоянии клинической смерти сохраняется. Данная реакция является высшим рефлексом, замыкающимся на кору больших полушарий головного мозга. Таким образом, пока жива кора больших полушарий головного мозга, будет сохраняться и реакция зрачков на свет. Надо отметить, что первые секунды после смерти в результате судорог зрачки будут максимально расширены.

Учитывая, что агональное дыхание и судороги будут иметь место только в первые секунды после смерти, главным признаком клинической смерти будет наличие реакции зрачков на свет.

Признаки биологической смерти

Признаки биологической смерти проявляются не сразу после окончания стадии клинической смерти, а некоторое время спустя. Причем каждый из признаков проявляется в разное время, а не все одновременно. Поэтому мы и разберем эти признаки в хронологическом порядке их возникновения.

“Кошачий глаз” (симптом Белоглазова). Появляется через 25-30 минут после смерти. Откуда такое название? У человека зрачок круглой формы, а у кошки — вытянутый. После смерти ткани человека теряют свою эластичность и упругость, и, если сдавить с двух сторон глаз мертвого человека, он деформируется, и вместе с глазным яблоком деформируется и зрачок, принимая вытянутую форму, как у кошки. У живого человека деформировать глазное яблоко если не невозможно, то очень трудно.

Высыхание роговицы глаза и слизистых оболочек. Появляется через 1,5-2 часа после смерти. После смерти перестают функционировать слезные железы, которые вырабатывают слезную жидкость, которая, в свою очередь, служит для увлажнения глазного яблока. У живого человека глаза влажные и блестят. Роговица глаза мертвого человека в результате высыхания теряет естественный человеческий блеск, становится мутной, иногда появляется серовато-желтоватый налет. Быстро высыхают слизистые оболочки, которые при жизни были более увлажнены. Например, губы становятся темно-бурого цвета, морщинистые, плотные.

Трупные пятна. Возникают вследствие посмертного перераспределения крови в трупе под действием силы тяжести. После остановки сердца прекращается движение крови по сосудам, и кровь, в силу своей тяжести, начинает постепенно перетекать в более низко расположенные части трупа, переполняя и расширяя капилляры и небольшие венозные сосуды; последние просвечиваются через кожу в виде синюшно-багрового цвета пятен, которые получили название трупных. Окраска трупных пятен не равномерная, а пятнистая, имеет так называемый “мраморный” рисунок. Появляются они примерно через 1,5-3 часа (иногда через 20-30 минут) после смерти. Располагаются трупные пятна в нижележащих отделах тела. При положении трупа на спине, трупные пятна расположены на задней и заднее — боковых поверхностях тела, на животе — на передней поверхности тела, лице, при вертикальном положении трупа (повешение) — на нижних конечностях и нижней части живота. При некоторых отравлениях трупные пятна имеют необычную окраску: розовато-красноватую (окись углерода), вишневую (синильная кислота и ее соли), серовато-коричневую (бертолетова соль, нитриты). В некоторых случаях цвет трупных пятен может меняться при изменении состояния окружающей среды. Например, при извлечении трупа утопленника на берег имеющиеся на его теле трупные пятна синюшно-багрового цвета, вследствие проникновения кислорода воздуха через разрыхленную кожу могут изменить цвет на розово-красный. Если смерть наступила в результате большой кровопотери, то трупные пятна будут иметь гораздо более бледный оттенок или вообще отсутствовать. При нахождении трупа в условиях низких температур трупные пятна будут образовываться позднее, до 5-6 часов. Образование трупных пятен проходит в две стадии. Как известно, трупная кровь в течение первых суток после смерти не свертывается. Таким образом, в первые сутки после смерти, когда кровь еще не свернулась, расположение трупных пятен непостоянно и может изменяться при изменении положения трупа в результате перетекания несвернутой крови. В дальнейшем, после свертывания крови, трупные пятна изменять своего положения не будут. Определить наличие или отсутствие свертывания крови очень просто — нужно надавить на пятно пальцем. В случае, если кровь не свернулась, при надавливании трупное пятно в месте надавливания побелеет. Зная свойства трупных пятен, возможно на месте происшествия определить приблизительную давность смерти, а также выяснить, переворачивали труп после смерти или нет.

Трупное окоченение. После наступления смерти в трупе происходят биохимические процессы, приводящие вначале к расслаблению мышц, а затем к сокращению и затвердению — трупному окоченению. Развивается трупное окоченение в течение 2-4 часов после смерти. Механизм образования трупного окоченения до конца еще не ясен. Одни исследователи считают, что в основе лежат биохимические изменения в мышцах, другие — в нервной системе. В таком состоянии мышцы трупа создают препятствие для пассивных движений в суставах, поэтому для разгибания конечностей, находящихся в состоянии выраженного трупного окоченения, необходимо применять физическую силу. Полное развитие трупного окоченения во всех группах мышц достигается в среднем к концу суток. Развивается трупное окоченение не во всех группах мышц одновременно, а постепенно, от центра к периферии (сперва окоченению подвергаются мышцы лица, затем шеи, грудной клетки, спины, живота, конечностей). Спустя 1,5-3 суток окоченение исчезает (разрешается), что выражается в расслаблении мышц. Трупное окоченение разрешается в последовательности, обратной развитию. Развитие трупного окоченения ускоряется в условиях высокой температуры, при низкой отмечается его задержка. Если смерть наступает в результате травмы мозжечка, трупное окоченение развивается очень быстро (0,5-2 секунды) и фиксирует позу трупа в момент смерти. Трупное окоченение разрешается раньше установленного срока в случае насильственного растяжения мышцы.

Трупное охлаждение. Температура трупа вследствие прекращения обменных процессов и выработки энергии в организме постепенно понижается до температуры окружающей среды. Наступление смерти можно считать достоверным при понижении температуры тела ниже 25 градусов (по данным ряда авторов — ниже 20). Определять температуру трупа лучше на участках, закрытых от воздействия окружающей среды (подмышечная впадина, полость рта), так как температура кожи полностью зависит от температуры окружающего воздуха, наличия одежды и т.п. Скорость остывания тела может изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха, но в среднем составляет 1 градус/час.

Фоты со вскрытия…

Фото гематологического больного, так как взят костный мозг из бедренной кости, об этом говорит шов на левой ноге…Прошу прощения за качество фотографии — почти все органы уже вскрыты…Под №1 — головной мозг. №2 — почка с хроническим пиелонефритом, об этом говорит увеличенное количество жира…№3 — сердце, хорошо видна аорта, количество жира так же увеличено…№4 — желудок, хорошо видно кровоснабжение органа…№5 — легкое…№6 — большой сальник — укрывает органы брюшной полости от ударов из вне…№7 — небольшой кусочек печени, бледно-розового цвета…№8 — петли толстой кишки…

То же самое вскрытие, но слегка другой ракурс…

Труп женщины, с множественными трупными пятнами на спине…

Холодильная камера, рассчитана на 5 человек, за каждой дверцей…Там трупы хранятся до момента захоронения, а невостребованные трупы 3 месяца, затем они идут на Гос.захоронение…

Секционная комната обычно полностью выложена кафелем, секционные столы обычно железные или кафельные со сливом в канализацию, неотъемлемый атрибут — кварцевая лампа…

Труп женщины, вскрыт и одет, перед выдачей родственникам…

На каждом вскрытии из многих органов берут кусочки, затем после работы гистолога, они превращаются в такие вот препараты для микроскопа…