Военно-медицинская Академия имени С.М.Кирова

ПЕТРОВ Леонид Валерьевич
Судебно-медицинская характеристика
комбинированных отравлений в условиях пожара

14.00.24 - судебная медицина

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург - 1993

Научный руководитель:
доктор медицинских наук профессор Р.В.Бабаханян

Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук профессор В.В. Томилин
доктор медицинских наук В.В.Чумаков

Защита диссертации состоялась 5 апреля 1993 г на заседании специализированного Совета Д 106.03.07 при Военно-медицинской Академии имени С.М.Кирова

Актуальность проблемы. Проблемы, связанные с гибелью людей в условиях пожара, в настоящее время приобретают большую актуальность в связи со значительной частотой пожаров и большим числом жертв. По данным Главного управления пожарной охраны в среднем за один день на территории СССР происходило около 400 пожаров, на которых погибало 23 и травмировалось 27 человек (Микеев А. , 1988). Сходная тенденция наблюдается и в других странах, где число погибших на пожаре ежегодно составляет 2-3 человека на 100 тыс. населения (Clark F.,1982; Fire Chief, 1988). Причем, как у нас в стране, так и за рубежом отмечается тенденция к росту числа пожаров и связанное с ней возрастание количества пострадавших (Иванов А.Г.,1988; Kishitani К.,1977) .
Гибель людей на пожарах происходит преимущественно вследствие отравления летучими продуктами горения. Статистические данные, приводимые различными авторами, свидетельствуют о том, что отравления составляют 50-85% в структуре причин смерти (С1агke F.,1983; Blum G; 1986; Chevalier P., 1982).
Атмосфера пожара характеризуется большим количеством входящих в нее компонентов и может включать множество токсичных веществ: оксид углерода, цианиды, сернистый ангидрид, альдегиды, дымовые твердые частицы и т.д. Иличкин В.С., Фукалова А.А., 1987; Gold A. Et al. 1978; Broun S.K., Martin K., 1985; Barriot P., 1988; Dehaan J.D., Bonarius K. ,1988 ).
Однако до настоящего времени судебно-медицинская диагностика отравлений продуктами горения строится на выявлении повышенного содержания карбоксигемоглобина в крови и тем самым сводится лишь к диагностике оксиуглеродной интоксикации.

Цель работы. Разработка новых и оптимизация существующих критериев судебно-медицинской диагностики комбинированных ингаляционных отравлений продуктами горения.
Основные задачи исследования:
1. Изучение состава и количественного соотношения токсичных агентов, выделяющихся при горении полимерных материалов, и возможности выявления их в биологических объектах после ингаляционных отравлений экспериментальных. животных.
2. Определение токсичности отдельных компонентов газо- аэрозольной фазы среды пожара (цианистого водорода, нитрила акриловой кислоты)и их смесей с оксидом углерода .
3. Исследование комбинированного действия продуктов горения и концентраций их компонентов в крови.
4. Изучение содержания карбоксигемоглобина, цианидов, нитрила акриловой кислоты в крови и внутренних органах людей, погибших в условиях пожара, и их взаимодействия с нетоксичными факторами.
5. Разработка критериев комплексной судебно-медицинской диагностики химической травмы в условиях пожара.

Научная новизна. Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:
- установлена возможность определения в биологических тканях цианидов и нитрила акриловой кислоты при их ингаляционном воздействии в составе продуктов горения;
- установлены особенности токсического действия оксида углерода, цианидов и нитрила акриловом кислоты при их совместном ингаляционном поступлении в составе продуктов горения;
- установлено соотношение между содержанием цианидов и нитрила акриловой кислоты во внутренних органах с уровнем их в крови;
Апробация работы Материалы диссертации доложены на IX, X и XI научно-практических конференциях молодых специалистов Ленинградского областного бюро судебно-медицинской экспертизы (Ленинграц,1985,1987,1989 г.г.),на Х научно-практической конференции молодых ученых и специалистов ВМедА им. С.М.Кирова (Ленинград,1990 г.), на 444,451 и 460 пленарных заседаниях Ленинградского отделения Всесоюзного общества судебных медиков (1988-1991 г.г.), на Всесоюзной пожарно-технической конференции по обеспечению пожарной безопасности строящихся судов Ленинград, 1988 г.), на Всесоюзной научно-практической конференции по обеспечению пожарной безопасности на транспорте (Ленинград, 1989 г.).
Практическое применение. Результаты исследований используются в учебном процессе и научных исследованиях на кафедрах токсикологической химии Санкт-Петербургского химико- фармацевтического института, военно-морской и судебной медицины и правоведения Санкт-Петербургского медицинского института им. акад. И.П.Павлова.
По теме диссертации сделано 12 рацпредложений, получено 2 авторских свидетельства на изобретения.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 24 статьи.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заканчивающихся частными выводами, заключения, практических рекомендаций, списка литературы и приложений.
Диссертация изложена на 178 страницах машинописного текста, иллюстрирована 29 рисунками и 18 таблицами. Библиография 138 источников, из них 75 на русском и 63 на иностранных языках

Объекты и методы исследования.
Для решения поставленных задач проведено 168 судебно- медицинских исследований трупов людей, смерть которых последовала в условиях пожара. Кроме того, в работе использованы данные судебно-медицинских исследований и биологический материал от 26 трупов людей, погибших при пожарах, вскрытие которых проводилось судебно-медицинскими экспертами судебно-медицинской экспертной службы при мэрии Санкт- Петербурга. Контрольную группу составили 60 судебно-медицинских исследований трупов людей, у которых в 30 случаях причиной смерти послужило отравление оксидом углерода при воздействии выхлопных газов автомобилей, а 30 случаев составили наблюдения, в которых смерть наступила от механических повреждений (22) либо от отравления этанолом ( 8 ).
Для анализа результатов секционного исследования разработана. карта, которая включала в себя следующие данные: 1)пол; 2) возраст погибших; З) сведения о месте пожара; 4)срок, прошедший с момента смерти до судебно-медицинского исследования трупа; 5) наличие и выраженность термических повреждений; б)наличие копоти в просвете дыхательных: путей; 7) результат судебно-химического определения этанола; 8)концентрация карбоксигемоглобина (НЬСО); 9) содержание цианидов; 10)содержание нитрила акриловой кислоты (НАК).
Токсикологическому исследованию подвергали 259 образцов крови, взятых при судебно-медицинском исследовании трупов, в которых проводили определение НЬСО (174) ,цианидов (215), НАК{ (129) .Кроме того, в этих же случаях пропедено исследование 70 образцов легких, печени, селезенки, головного мозга и 35 проб костного мозга грудины с целью определения содержания цианидов и по 50 образцов легких, селезенки и костного мозга с целью jnkhweqrbemmncn определения НАК.
Материалом для экспериментальных исследований послужили 726 белых беспородных крыс обоего пола массой 180-260 г, подвергавшихся ингаляционным затравкам продуктами горения, модельными веществами и их смесями. Полимерные материалы сжигали в трубчатой муфельной печи при температуре 450-600°С. В качестве модельных веществ использовали оксид углерода, цианистый водород и нитрил акриловой кислоты Продукты сгорания и модельные вещества подавали в затравочную камеру объемом 200 л, в которой помещались экспериментальные животные В течение экспериментов производили определение содержания исследуемых веществ в воздухе. Объектами токсикологического исследования в этих случаях являлись образцы крови и внутренних органов: легкие, печень, селезенка и отбираемые в процессе экспериментов пробы воздуха, в которых проводили количественное определение оксида углерода (СО), цианистого водорода и НАК.
Данные об объеме и характере химико-токсикологических исследований приведены в табл. I.

Концентрацию НЬСО в крови определяли спектрофотометрическим методом в соответствие с "Методическими указаниями о количественном определении карбоксигемоглобина и карбоксимиоглобина" , 1974) Определение содержания цианидов в крови и внутренних органах проводили, используя метод образования полиметинового красителя в модификации И.В.Герасимова (1979) .Количественное определение НАК в крови проводили газохроматографически. Для этого, на базе существующих методик определения НАК в жидких средах (Горцева Л.В. с соавт., 1987) была разработана собственная методика, основанная на определении НАК в равновесной парогазовой фазе над кровью.
Статистическая обработка материала проводилась с использованием таких методов, как определение параметров нормально распределенной выборки и параметрических критериев различия - критерия Стьюдента и критерия Пирсона.Связь между параметрами и влияние различных факторов изучались с помощью корреляционного и одно- и двухфакторного дисперсионного анализа. Расчет проводили на микрокалькуляторе БЗ - 34 с использованием пакета прикладных программ.
br> Результаты исследований показали, что при изолированном действии СО в концентрациях от 1,5 г/м3 до 12,0 г/м3 и 15-ти минутной экспозиции гибель животных не наступает при содержании СО 1,5-3,0 г/мэ. Концентрация НЬСО при этом не превышала 56%. Летальные интоксикации наблюдались при концентрации НЬСО свыше 60%, которые при избранной экспозиции достигались при содержании СО свыше 3,0 г/м3. С помощью корреляционного анализа выявлена сильная прямая корреляционная связь между концентрацией НЬСО в крови и уровнем СО во вдыхаемом воздухе.
Ингаляционные затравки экспериментальных животных цианистым водородом в концентрации 0,2-2,0 г/м3 показали, что при действии этого соединения в данном диапазоне концентраций возможны летальные интоксикации при экспозиции, не превышающей 15 минут, причем по мере повышения концентрации это время может снижаться до 7-10 минут.
Содержание циан-иона в крови при летальных интоксикациях превышает 2,0 мкг/г. При содержании цианистого водорода в атмосфере менее, чем 0,2 г/мэ, гибель животных не наступает, а уровень цианистого водорода в крови при несмертельных отравлениях не превышает 2,0 мкг/г.
При ингаляционном воздействии на экспериментальных животных НАК в концентрации 7,6-9,1 г/м3 летальные исходы наблюдаются более, чем через 40 минут, однако фаза обездвиживания наступает значительно раньше - на 15-20 минутах.
При смертельных: ингаляционных отравлениях в крови экспериментальных животных обнаруживали значительные концентрации НАК, превышающие 78,0 мкг/г. Кроме того, в токсикологически значимых количествах определялся свободный циан- ион, доля которого достигала к 40-60 минутам 15-16% от количества циан-иона, циркулирующего в крови в составе НАК. На этот же период приходится и максимум летальных исходов.
С целью исследования комбинированного действия таких наиболее распространенных компонентов атмосферы пожара как СО и цианистый водород изучали токсичность парогазовой смеси, qnqrnyei из СО и цианистого водорода, взятых в различных соотношениях. Полученные в результате исследований данные позволяют сделать вывод о том, что при совместном присутствии в атмосфере СО и цианистого водорода происходит изменение ряда основных параметров интоксикации, характерных для изолированного действия этих веществ.
Во-первых - наблюдается увеличение летальности, особенно существенное при содержании СО не более 3,0 г/м3, причем ведущая роль в этом принадлежит уровню цианистого водорода. в воздухе; во-вторых - происходит изменение концентраций исследуемых токсичных веществ в крови, наиболее существенно при этом снижение уровня НЬСО, которое наиболее значимо при содержании СО в воздухе свыше 3,0 г/мі; в-третьих - помимо увеличения детальности происходит изменение времени гибели животных, которое сокращается при невысоком содержании СО и увеличивается при концентрациях, превышающих 6,0 г/мі; в-четвертых - изменения отмечаются и в клинической картине интоксикации, в которой начинает превалировать симптоматика, характерная для отравления цианидами.
При исследовании совместного действия СО и НАК наблюдалось лишь изменение концентрации этих веществ в крови по сравнению с их изолированным действием на тех же уровнях. Причем наиболее значимо снижение средних концентраций НЬСО при содержании СО 1,5 г/м3 и 3,0 г/м3 - с 54,б% до 30,6% и с 64,9% до 54,3% соответственно. Летальность же при совместном действии обоих соединений не изменяется и обусловлена в первую очередь воздействием СО. Изменение симптоматики отравления за счет присоединения симотомов нитрильной интоксикации существенно лишь при невысоком, не превышающем 3,0 г/м3 содержании СО.
Результаты исследования совместного действия СО и цианистых соединений показали, что при совместном действии наблюдается изменение всех основных параметров интоксикации – клинической картины , летальности, концентрации токсичных компонентов в крови по сравнению с изолированным действием каждого из изучаемых веществ.
При исследовании возможности выявления высокотоксичных продуктов горения в крови и их роли в генезе смерти экспериментальных животных подвергали ингаляционному воздействию смеси, образующейся при сгорании азотсодержащих полимеров: нитрильных каучуков, пенополиуретанов и материалов на их основе. В результате экспериментальных: исследований установлено, что при горении азотсодержащих полимеров и материалов на их основе в атмосферу может выделяться значительное количество цианистых соединений. Так при сгорании 20 г нитрильных каучуков СКН-18 и СКН-40 содержание цианистого водорода в затравочной камере объемом 0,25 м3 составляло 1,1-2,2 г/м3, НАК - 0,42-0,56 г/м3. Сгорание аналогичных количеств пенополиуретанов ППУ-ЗС и ПР-292 приводило к созданию в этом объеме концентрации цианистого водорода 0,3-1,1 г/м3.
Отделочные материалы (ковровое покрытие, мебельная ткань, декоративный бумажно-слоистый пластик) выделяли цианистый водород в концентрации 0,3-1,0 г/м3.
В крови экспериментальных животных, подвергавшихся затравкам продуктами горения, выявлялись в различных концентрациях НbСО, цианистый водород, НАК. Содержание токсичных веществ зависело от вида и массы материала. Так концентрация НЬСО колебалась от 24% при отравлении продуктами горения ППУ-ЗС до 71% при воздействии продуктов горения ДБСП. Циан-ион обнаруживался в крови постоянно в токсикологически значимых концентрациях. Максимальные значения отмечены при затравках opndsjr`lh горения СКН-40 - до 6,8 мкг/г, минимальные - ДБСЛ - 0,5 мкг/г. НАК в крови присутствовал во всех экспериментах, концентрация его достигала 8,0 мкг/г. Наиболее высокие уровни НАК в крови отмечены при затравках продуктами горения нитрильных каучуков и мебельной ткани.
При воздействии на животных продуктов горения концентрации НЬСО и цианидов в крови распределялись соответственно уровням СО и цианистого водорода в воздухе. Следует отметить, что при сгорании ДБСП концентрации как НЬСО, так и цианидов в крови не достигали значений, считающихся летальными, однако гибель животных наступала в течение 8-10 минут.
Таким образом, в крови экспериментальных животных, подвергшихся воздействию продуктов горения полимеров, постоянно обнаруживаются цианистые соединения в токсикологически значимых количествах. Гибель животных наступает как в тех случаях, когда уровень НЬСО в крови не достигает летальных значений, а концентрация цианистого водорода высока, так и в экспериментах, где оба соединения присутствуют в крови в количествах ниже летальных. Кроме того, при статистической обработке материала установлено, что в крови животных, погибших от отравления продуктами горения, обнаруживаются более низкие концентрации токсичных агентов, чем в случаях воздействия смесей модельных веществ в аналогичных концентрациях. При этом достоверно уменьшается влияние цианидов и СО на время наступления смерти, а на содержание цианидов в крови, помимо уровней определяемых веществ, оказывают влияние другие факторы.
Проведенные исследования показали, что при воздействии продуктов горения наблюдаются комбинированные отравления, показателями которых является наличие НЬСО, цианидов и нитрилов в крови.
Исследование секционного материала было направлено на выявление роли комплекса факторов среды пожара в генезе смерти.
В результате исследования образцов крови от 118 трупов людей, погибших в условиях пожара НЬСО в токсикологически значимых концентрациях - превышающих 20% - обнаружен в 104 (86,7%) случаях., из них концентрации 21 –40% отмечены в 7 (5,8%) наблюдениях, 41-60% - в 41 (34,8%) случае,. а считающиеся смертельными, т.е. превышающие 60%, уровни НЬСО обнаружены в 56 случаях, что составило 47, 6% от общего числа наблюдений.
Цианистый водород обнаружен в 77(б4,5%.) случаях в концентрациях от 0,5 мкг/г до 12,6 мкг/г, причем уровни цианистого водорода, превышающие 2,0 мкг/г (опасные для жизни),отмечены в 39 наблюдениях, что составило 42,4 % от случаев его наличия.
При сопоставлении данных о содержании обоих исследованных веществ в крови установлено, что в случаях наличия в образцах крови цианидов, НЬОО в невысоких - менее 20% - концентрациях обнаруживали в 14,3% наблюдений, тогда как при отсутствии цианистого водорода - лишь в 7,3% случаев (p>05).
Определение содержания НАК проводили в 61 образце крови. При этом НАК обнаружен в 39(б5,1%) случаях в концентрациях от 0,5 мкг/.г до 78,0 мкг/г. Наиболее часто - в 41% случаев наблюдались концентрации от 0,5 до 2,0 мкг/г, наиболее редко - 7,б% случаев - 1,1-6,0 мкг/г, содержание НАК 2,1-4,0 мкг/г и свыше 6,0 мкг/г встретились одинаково часто - в 25,0% наблюдений. При сравнении распределения уровней НАК в образцах крови в зависимости от концентрации НЬСО установлено, что НАК достоверно чаще обнаруживался в случаях, когда концентрация НЬСО opeb{x`k` 20%, причем в случаях высокого - более 70% - содержания HbCO, соответственно составляя 87,5% и З6,9% наблюдений в каждой группе.
При оценке частоты: встречаемости изучаемых соединений и их комбинаций в крови жертв пожара установлено, что НАК в отсутствие цианистого водорода и токсикологически значимых концентраций НЬСО не встречался. Цианистый водород изолировано отмечен в 2,5% случаев, НЬСО в 12,5% наблюдений. Совместное присутствие цианистого водорода и НАК в отсутствие повышенных концентраций HbCO обнаруживали в 10% случаев. В совокупности с токсикологически значимым уровнем НЬСО цианистый водород отмечен в 25% случаев, а НАК - в 12,5%. Наиболее часто - в 37,5% наблюдений имело место одновременное присутствие всех трех исследуемых соединений.
Таким образом, в большинстве исследованных проб крови (85%) отмечено совместное присутствие изучаемых соединений в различных комбинациях.
Для выявления влияния термического фактора среды пожара на содержание токсичных веществ в крови, исследованные случаи были разделены на четыре группы в зависимости от выраженности признаков действия высокой температуры.
Наиболее часто цианиды обнаруживались в случаях, в которых имели место локальные поверхностные термические повреждения кожи (вторая группа) и в случаях обгорания кожных покровов без нарушения их целости .( третья группа.) - 33,2% и 69,6% случаев соответственно. В группе случаев, характеризующихся отсутствием термических повреждений (первая ), это значение составило 53,8% наблюдений, а в случаях обгорания мягких тканей и костей - 61,6% наблюдений. Наиболее часто уровни цианидов, превышающие 3,0 мкг/г, встречались в случаях отсутствия признаков термического повреждений - в 10,5% наблюдений. В этой же группе имело место и наиболее высокое среднее значение концентрации цианидов - 2,7±0,1 мкг/г.
В этих же группах проводили сравнение средних концентраций НЬСО, в результате которого установлено, что при отсутствии признаков действия высокой температуры отмечается наибольшее среднее значение - 63,3±1,6%, которое достоверно выше аналогичного показателя во второй и третьей группах - 48,0±4,6% и 43,1±З,3% соответственно (p>05).
В результате дисперсионного анализа установлено, что повышенная температура и термическое действие пламени в условиях пожара оказывают влияние на содержание этих: веществ в крови, которое заключается в том, что по мере нарастания признаков термического действия имеется тенденция к снижению концентрация этих веществ в крови преимущественно за счет уменьшения числа случаев с высоким содержанием токсичных веществ.
Обобщая результаты исследований, можно высказаться о том, что в условиях пожара на пострадавших действует большое количество химических агентов с различной степенью токсичности и механизмом повреждающего действия. Наличие взаимодействия между большинством из них, приводящего к изменению по сравнению с изолированным действием отдельных компонентов таких параметров интоксикации как уровень летальности, время гибели, концентрация химических агентов в крови, позволяет рассматривать смесь продуктов горения как сложное целое – единый токсикант, вызывающий комбинированное отравление.
Признаками действия продуктов горения при этом, помимо карбоксигемоглобинемии и наличия копоти в дыхательных путях, можно считать обнарухение цианидов и НАК в крови, а также химическое повреждении дыхательных путей.
Критерием комбинированного отравления в этих случаях могут являться обнаружение в крови жертв пожара двух и более токсичных компонентов продуктов горения.
При одновременном присутствии в крови НЬСО и цианидов нецелесообразно выделять ведущий токсический компонент, поскольку между токсикометрическими показателями этих соединений существуют сложные взаимодействия, в связи с чем определяемые концентрации не всегда отражают значимость соединения в генезе смерти.
НАК, являясь часто встречающимся компонентом продуктов горения, не имеет самостоятельного токсикологического значения в танатогенезе. Однако, НАК в комбинации с СО способен изменять токсикометрические параметры оксиуглеродной интоксикации и способствовать наступлению смерти при более низком содержании НЬСО. Кроие того, при биотрансформации НАК возможно отщепление циан-иона в количестве, которое может достигать 10-16% от его содержания в НАК.
Помимо факторов химической агрессии среда пожара включает в себя и термический фактор, складывающийся из действия повышенной. температуры воздуха и непосредственно (контактного) действия пламени. Термический фактор, кроме непосредственно повреждающего действия, способен влиять на токсикометрические параметры химической травмы. В частности, интоксикации, сопровождающиеся признаками термического повреждения, могут характеризоваться обнаружением более низких концентраций НЬСО и циани-иона в случаях отсутствия действия высокой температуры. Таким образом, среду пожара можно трактовать как комплексный повреждающий фактор с присущими ему особённостями действия, основанными на взаимодействии отдельных составляющих. Диагностика повреждений в условиях пожара должна строиться с учетом перечисленных факторов и их взаимодействия, т.е. быть комплексной, и методически основываться на оценке комбинированного действия различных факторов среды пожара