Методологический дизайн исследования представляет собой сравнительное двумерное конечно-элементное моделирование посмертного температурного поля головы при наличии и отсутствии ВЧК различных типов, выполненное с использованием приложения ELCUT 6.5.

Геометрию интактного мозгового отдела головы из-за ее осевой симметрии представляли в виде квадранта, проходящего через центр многослойной полусферы сечения с равномерным распределением четырех однородных слоев: кожно-апоневротического лоскута, костей свода черепа, ликвора субарахноидального пространства и головного мозга (рис. 1). Толщину, плотность, теплопроводность и теплоемкость указанных анатомических слоев головы, а также теплофизические параметры крови задавали согласно установленным данным, опубликованным в специальной литературе [4][5][8]. Построение сетки конечных элементов осуществляли в соответствии с описанной ранее методикой [8]. При нахождении начального температурного поля на метках ребер конечно-элементной модели (КЭМ) задавали значения температуры, присущие интактным тканям головы при температуре поверхности кожи 31 ºС [4][5][8]. Начальную температуру глубинных отделов мозга принимали, как и в рамках феноменологической модели С. Henssge, равной 37,2 ºС. В целях моделирования локальной гипертермии в зоне ВЧК для оболочечных и внутрижелудочковых кровоизлияний начальную температуру задавали на 2 и 1,2 ºС выше таковой соответствующих локализаций интактного мозга.

При моделировании ВЧК учитывали их внутрижелудочную и оболочечную локализацию. К оболочечным относили субарахноидальные, эпи- и субдуральные кровоизлияния толщиной 2 мм, занимающие всю конвекситальную поверхность головного мозга. Для этого в исходной геометрической модели изменяли теплофизические свойства ликвора на параметры крови. Двустороннее внутрижелудочковое кровоизлияние объемом 25 см3 моделировали путем создания в глубоком слое мозга исходной расчетной области дополнительного полусферического блока с теплофизическими параметрами крови радиусом 23 мм.После геометрической и физической идеализации задачи в каждом случае находили прижизненное температурное поле головы, которое затем задавали в качестве начального условия посмертного теплообмена. После этого находили посмертное температурное поле головы при наличии двусторонних конвекситальных оболочечных кровоизлияний толщиной 2 мм, а также двусторонних внутрижелудочковых кровоизлияний суммарным объемом 25 см3. При этом актуальный расчетный посмертный период принимали равным 24 ч с шагом интегрирования в 600 с.На всех этапах решения задачи задавали отсутствие в КЭМ внутренних и внешних источников тепловыделения, а также отсутствие тепловых потоков на метках ребер основания мозга и плоскости симметрии. На внешнем ребре КЭМ задавали конвективный теплообмен с воздушной средой при отсутствии контакта с другими физическими телами, протекающий при постоянной внешней температуре по закону Ньютона – Рихмана. Отладка КЭМ теплообмена интактного мозга показала максимальное соответствие ее температурного поля термограммам феноменологической модели C. Henssge при условии задания на внешнем ребре конвективного теплообмена с коэффициентом теплоотдачи, равным 6 Вт/(м2•К). Поэтому моделирование посмертного теплообмена головы при наличии всех типов ВЧК проводили с использованием данного значения коэффициента конвективной теплоотдачи. Во всех моделях под КЭТ понимали температуру в точке начала координат (радиальная и угловая полярные координаты равны нулю).

Анализ картины посмертного температурного поля показал, что наличие двусторонних конвекситальных оболочечных кровоизлияний само по себе никак не влияет на КЭТ. Термограммы в точках начала координат с наличием оболочечных кровоизлияний и при их отсутствии полностью совпадали. Для объяснения данного явления во всех геометрических моделях были проведены контуры интегрирования, направленные от центра начала координат к внешнему ребру. Термограмма вдоль контура интегрирования при наличии оболочечных кровоизлияний отличалась от термограммы интактного мозга только в начале процесса охлаждения и только на уровне локализации кровоизлияний (участок с радиальной координатой от 70 до 93 мм). Затем зона кровоизлияний быстро остывала и уже через час после смерти термограммы вдоль интегрирующих контуров обеих КЭМ полностью совпадали (рис. 2). Увеличение толщины конвекситального оболочечного кровоизлияния до 8 мм не оказывало какого-либо существенного влияния на температурное поле головы.

В отличие от оболочечных, внутрижелудочковые кровоизлияния сопровождались значительным повышением температуры в точке начала координат. Однако, несмотря на повышенную начальную КЭТ, охлаждение глубоких отделов мозга протекало с плохо выраженным температурным плато, вследствие чего уже через час после смерти термограммы в точке начала координат при наличии и отсутствии внутрижелудочковых кровоизлияний совпадали (рис. 2).

Таким образом, наличие внутрижелудочных кровоизлияний объемом до 25 см3 влияет на динамику КЭТ лишь в первый час после наступления смерти и то при условии повышения ее начальной величины. В последующем кривые охлаждения глубоких отделов мозга при наличии внутрижелудочковых кровоизлияний не отличаются от таковых с их отсутствием.

Проведенное исследование показало ограниченное по времени (до 1 ч после наступления смерти) и сугубо локальное влияние оболочечных ВЧК на температурное поле головы и отсутствие их непосредственного влияния на посмертную динамику температуры в диагностической точке начала координат. Наличие внутрижелудочковых кровоизлияний ввиду их локализации непосредственно в области диагностической точки может сопровождаться повышением начальной КЭТ. Однако из-за выраженного градиента температур охлаждение вентрикулярной зоны мозга при этом протекает довольно быстро, вследствие чего уже через час после наступления смерти наличие внутрижелудочковых кровоизлияний на КЭТ существенного влияния также не оказывает.

В целом полученные данные соответствуют таковым для посмертного температурного поля головы при открытой проникающей черепно-мозговой травме с наличием очаговых субарахноидальных кровоизлияний и ушиба мозга [8]. Данное обстоятельство позволяет использовать КЭТ для термометрического определения ДНС при наличии любых ВЧК.

Однако результаты выполненного моделирования будут верны только в том случае, если наличие ВЧК не приведет к умиранию по гипертермическому типу. Такой вариант танатогенеза возможен, поскольку лихорадка является нередким осложнением оболочечных кровоизлияний [7][9-11]. Поэтому для исключения ошибок определения ДНС, связанных с возможным умиранием по гипертермическому типу, а также вызванных локальным воздействием внутрижелудочковых кровоизлияний, целесообразно применять КЭТ в целях определения ДНС только после ее снижения менее 36 ºС. После достижения указанного температурного порога внутрижелудочковые кровоизлияния не являются противопоказанием к термометрическому определению ДНС по методу С. Henssge, а потенциальное влияние возможных отклонений начальной КЭТ от заданной значительно снижается.

Также посмертная динамика КЭТ при ВЧК, по локализации или объему отличающихся от параметров, заданных в построенной модели, может отличаться от расчетной. Тем не менее данные отличия не будут значимыми, поскольку в рамках выполненного моделирования были заданы размеры и объемы внутрижелудочковых и оболочечных ВЧК, близкие к предельным.

Конфликт интересов: автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования: автор заявляет об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.