Ανάπτυξη αλγόριθμων εκτίμησης του χρόνου που παρήλθε από τον θάνατο με βάση την εξέλιξη των πτωματικών φαινομένων σε περιστατικά που ανευρίσκονται στον ελληνικό χώρο

Abstract

The estimation of the time interval between death and recovery of a decedent (postmortem interval, PMI) is considered a major task for the forensic anthropologist, and is highly important in forensic investigations for the identification of the deceased and the successful reconstruction of events. Estimations of PMI usually rely on evaluating the time needed for postmortem alterations to appear in the human body. Unfortunately, the time required for these changes is context-specific and dependent on the unique combination of intrinsic and extrinsic factors Therefore, only regional taphonomy models based on real cases can be used to accurately estimate the PMI. The current research aims at developing equations for the accurate estimation of the PMI, based on the decomposition stages and the temporal variation of those, depending on the intrinsic and extrinsic variables that apply on the body. The sample consisted of cases examined in the Department of Forensic Medicine and Toxicology, Medical School, National and Kapodistrian University of Athens, and the Forensic Service of Thessaloniki, between the years 1999-2022. The selected cases involved decomposing or skeletonized human remains, with a known PMI, that were found in indoor settings or exposed outdoors in terrestrial or aquatic environments. A total of 235 cases were included in the indoor settings sample, 95 in the external terrestrial environments, and 41 in the aquatic environments. Additionally, a demographic study was conducted on socially isolated deaths based on 217 identified bodies found in a state of decomposition in indoor settings in East Attica between 2012 and 2021. Data collection was performed through the evaluation of photographic material and available documents for each case. Decomposition stages were assessed using the protocols of Megyesi et al. (2005) for terrestrial environments and Heaton et al. (2010) for aquatic environments, while a new protocol was developed for terrestrial settings based on observations of decomposition progression within the study sample. Variations in decomposition, disarticulation, soft tissue breakdown, and skeletal degradations in both terrestrial and aquatic settings were also evaluated. Demographic data and characteristics of the recovery location were recorded for each case. For external terrestrial environments, these characteristics were automatically collected using a Geographic Information System (GIS)-based tool. Based on daily temperature and humidity data, the accumulated degree-days (ADD), the accumulated humidity days (AHD), and the accumulated daily temperature-humidity index (ADTHI) were calculated and used as dependent variables in the PMI estimation equations. For indoor cases, ADD was calculated using average seasonal temperature values, and for aquatic environments based on monthly surface water temperature data. All the aforementioned variables were examined in relation to their correlation with PMI, ADD, AHD and ADTHI, and their effect on the progression of decomposition was studied. A total of 32 simple and multiple linear regression equations were developed to estimate PMI, with 8 for internal and 24 for external environments. These equations were evaluated based on their R² coefficient of determination and their performance when applied to new cases. The demographic study of socially isolated individuals revealed a significantly higher frequency of males compared to females in the sample. The demographic and socio-economic characteristics differed by age: older individuals were often widowed or divorced, childless, with medical issues, and their deaths were due to natural causes, while younger individuals were often unemployed, single, with psychiatric disorders and addiction problems, and their deaths were primarily violent. In the demographic analysis of cases across the three studied environments, a higher frequency of males was also observed, but the age distribution varied by environment. Decomposition, soft tissue breakdown and disarticulation progressed more rapidly in external environments compared to internal ones. Conversely, mummification progressed more quickly and had a higher R² correlation with PMI indoors. Furthermore, differences were observed between indoor and outdoor terrestrial environments regarding the pattern of skeletal disarticulation, but not in terms of soft tissue removal. In external environments, the preservation state of skeletal material showed a strong correlation with PMI, while the recovery rate of bones was mainly influenced by scavenger activity. In aquatic environments, linear correlations between variables were very low, preventing the development of PMI estimation equations. The processes of soft tissue removal and disarticulation followed the expected sequence, although skeletalization progressed faster than in terrestrial environments. The developed multiple regression equations for PMI estimation, both in indoor and outdoor terrestrial environments, had higher R² coefficients compared to simple linear regression equations. The optimal equation for each environment was chosen based on the accuracy of estimated values in a blind trial. For indoor settings, the dependent variable was the logarithm of PMI, with independent variables being the total decomposition score using the new protocol, mummification rate, season of recovery and the developmental stage of insects. In external environments, the best model used the logarithm of ADD as the dependent variable, with the total decomposition score and the preservation state of skeletal remains as independent variables. Overall, the study provides new tools and data for reliable PMI estimation in real cases encountered in the Greek environment.

H ακριβής εκτίμηση του χρόνου που έχει παρέλθει από τον θάνατο (ΧΠΘ) έως την ανεύρεση του ατόμου αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα ερωτήματα που τίθεται σε έναν πραγματογνώμονα και θεωρείται μείζονος σημασίας τόσο για την ταυτοποίηση όσο και για τη διερεύνηση των συνθηκών υπό τις οποίες έχει επέλθει ο θάνατος. Ο προσδιορισμός του χρόνου που παρήλθε από τον θάνατο συνήθως βασίζεται στην αξιολόγηση της προόδου της αποσύνθεσης, η οποία μεταβάλλεται ως αποτέλεσμα της δράσης ενδογενών αλλά και εξωγενών παραγόντων. Πράγματι, για την ακριβή εκτίμηση του χρόνου θανάτου είναι απαραίτητη η ανάπτυξη τοπικών μεθόδων, προσαρμοσμένων στο εκάστοτε περιβάλλον και βασισμένων σε μεγάλο αριθμό πραγματικών περιστατικών. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η ανάπτυξη αλγορίθμων για την εκτίμηση του χρόνου που παρήλθε από τον θάνατο με βάση την εξέλιξη των πτωματικών φαινομένων σε τεκμηριωμένα ιατροδικαστικά, αλλά και ανθρωπολογικά περιστατικά δικαστικού ενδιαφέροντος που ανευρέθησαν στον ελληνικό χώρο. Το κύριο υλικό της μελέτης αποτέλεσαν περιστατικά από το Εργαστήριο Ιατροδικαστικής και Τοξικολογίας της Ιατρικής Σχολής ΕΚΠΑ και την Ιατροδικαστική Υπηρεσία Θεσσαλονίκης, τα οποία είχαν γνωστό ΧΠΘ και βρέθηκαν σε προχωρημένη αποσύνθεση σε εσωτερικά και εξωτερικά χερσαία και υδάτινα περιβάλλοντα κατά την περίοδο 1999-2022. Συνολικά, 235 υποθέσεις συμπεριλήφθησαν στο δείγμα των εσωτερικών χώρων, 95 στο δείγμα των εξωτερικών περιβαλλόντων και 41 στο δείγμα των υδάτινων περιβαλλόντων, ενώ 217 επιπλέον περιπτώσεις χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη κοινωνικά απομονωμένων ατόμων στην Ανατολική Αττική κατά τα έτη 2012 έως 2021. Η συλλογή των δεδομένων πραγματοποιήθηκε μέσω αξιολόγησης του φωτογραφικού υλικού και των διαθέσιμων εγγράφων για κάθε υπόθεση. Το στάδιο της αποσύνθεσης αξιολογήθηκε με βάση τα πρωτόκολλα των Megyesi et al. (2005) για τα χερσαία περιβάλλοντα και των Heaton et al. (2010) για τα υδάτινα περιβάλλοντα, ενώ επιπλέον αναπτύχθηκε ένα νέο πρωτόκολλο για τα χερσαία περιβάλλοντα, βασισμένο στις παρατηρήσεις για την εξέλιξη της αποσύνθεσης στο δείγμα της μελέτης. Επιπλέον, αξιολογήθηκαν η ύπαρξη και η έκταση των παραλλαγών της αποσύνθεσης, η εξέλιξη της απεξάρθρωσης των οστών του σκελετού και η απογύμνωσή τους από μαλακά μόρια, καθώς και οι μεταθανάτιες αλλοιώσεις του σκελετικού υλικού. Σε κάθε περιστατικό καταγράφηκαν δημογραφικά δεδομένα και τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος ανεύρεσης. Για το δείγμα των εξωτερικών περιβαλλόντων, τα χαρακτηριστικά αυτά συλλέχθηκαν αυτόματα μέσω υπολογιστικού εργαλείου βασισμένου στα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS). Με βάση τα ημερήσια δεδομένα θερμοκρασίας και υγρασίας υπολογίστηκαν το άθροισμα βαθμοημερών (ΑΒΗ), το άθροισμα ημερήσιας σχετικής υγρασίας (ΑΗΣΥ), και το άθροισμα ημερήσιων δεικτών θερμοκρασίας-υγρασίας (ΑΗΔΘΥ), τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ως εξαρτημένες μεταβλητές στις εξισώσεις εκτίμησης του ΧΠΘ. Για το δείγμα των εσωτερικών χώρων, το ΑΒΗ υπολογίστηκε με χρήση μέσων τιμών θερμοκρασίας ανά εποχή, ενώ για τα υδάτινα οικοσυστήματα βάσει μηνιαίων δεδομένων θερμοκρασίας των επιφανειακών υδάτων. Όλες οι παραπάνω μεταβλητές εξετάστηκαν ως προς τη συσχέτισή τους με το ΧΠΘ, το ΑΒΗ, το ΑΗΣΥ και το ΑΗΔΘΥ και μελετήθηκαν ως παράγοντες που επιδρούν στην εξέλιξη της αποσύνθεσης. Συνολικά, αναπτύχθηκαν 32 εξισώσεις απλής και πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης για την εκτίμηση του ΧΠΘ, 8 για τα εσωτερικά και 24 για τα εξωτερικά περιβάλλοντα. Η αξιολόγηση των εξισώσεων πραγματοποιήθηκε με βάση τον συντελεστή προσδιορισμού R² καθώς και την απόδοσή τους κατά την εφαρμογή σε νέα περιστατικά. Κατά τη δημογραφική μελέτη των κοινωνικά απομονωμένων ατόμων, τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντικά υψηλότερη συχνότητα αρρένων σε σχέση με τα θήλεα στο δείγμα. Τα δημογραφικά και κοινωνικοοικονομικά χαρακτηριστικά των ατόμων διέφεραν ανάλογα με την ηλικία: τα ηλικιωμένα άτομα ήταν συχνά χήροι ή διαζευγμένοι, χωρίς παιδιά, με ιατρικά προβλήματα και ο θάνατός τους αποδιδόταν σε φυσικά αίτια, ενώ τα νεαρότερα άτομα ήταν συχνά άνεργα, άγαμα, με ψυχιατρικές διαταραχές και προβλήματα εθισμού και οι θάνατοί τους ήταν κυρίως βίαιοι. Στη δημογραφική ανάλυση του δείγματος των τριών περιβαλλόντων που μελετήθηκαν, επίσης παρατηρήθηκε υψηλότερη συχνότητα αρρένων έναντι θηλέων, αλλά η ηλικιακή κατανομή διέφερε μεταξύ των περιβαλλόντων. Η διαδικασία της αποσύνθεσης, η απογύμνωση των οστών από μαλακά μόρια και η απεξάρθρωση των οστών του σκελετού εξελίχθηκαν με υψηλότερη ταχύτητα στα εξωτερικά περιβάλλοντα συγκριτικά με τα εσωτερικά. Αντίθετα, η διαδικασία της μουμιοποίησης εξελισσόταν ταχύτερα και είχε υψηλότερο συντελεστή R² κατά τη συσχέτισή της με τον ΧΠΘ στα εσωτερικά περιβάλλοντα. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν διαφορές μεταξύ των εσωτερικων και εξωτερικών χερσαίων περιβαλλόντων ως προς πρότυπο απεξάρθωσης των οστών του σκελετού, αλλά όχι ως προς την απογύμνωσής τους από μαλακά μόρια. Για τα εξωτερικά περιβάλλοντα, η κατάσταση διατήρησης του σκελετικού υλικού εμφάνισε υψηλή συσχέτιση με τον ΧΠΘ, ενώ το ποσοστό ανεύρεσης των οστών επηρεάστηκε κυρίως από τη δραστηριότητα των σαρκοφάγων ζώων. Στα υδάτινα περιβάλλοντα, οι γραμμικές συσχετίσεις μεταξύ των μεταβλητών ήταν πολύ χαμηλότερες και δεν επέτρεψαν τη δημιουργία εξισώσεων για την εκτίμηση του ΧΠΘ. Οι διαδικασίες απογύμνωσης των οστών από μαλακά μόρια και η απεξάρθρωση ακολούθησαν την αναμενόμενη διαδοχή, ωστόσο η σκελετοποίηση της σορού εξελίχθηκε ταχύτερα σε σύγκριση με τα χερσαία περιβάλλοντα. Οι αναπτυχθείσες πολυπαραγοντικές εξισώσεις εκτίμησης του ΧΠΘ, τόσο στα εσωτερικά όσο και στα εξωτερικά χερσαία περιβάλλοντα, παρουσίασαν υψηλότερους συντελεστές R² σε σύγκριση με τις εξισώσεις απλής γραμμικής παλινδρόμησης. Η βέλτιστη εξίσωση για κάθε περιβάλλον επελέγη βάσει της ακρίβειας των εκτιμώμενων τιμών κατά την τυφλή δοκιμασία. Στα εσωτερικά περιβάλλοντα, ως εξαρτημένη μεταβλητή επιλέχθηκε ο λογάριθμος του ΧΠΘ, με ανεξάρτητες μεταβλητές τη συνολική βαθμολογία της αποσύνθεσης με το νέο πρωτόκολλο, το ποσοστό μουμιοποίησης, την εποχή ανεύρεσης και το αναπτυξιακό στάδιο των εντόμων. Στα εξωτερικά περιβάλλοντα, η βέλτιστη εξίσωση προέκυψε όταν ως εξαρτημένη μεταβλητή επελέγη ο λογάριθμος του ΑΒΗ, με ανεξάρτητες μεταβλητές τη συνολική βαθμολογία της αποσύνθεσης με το νέο πρωτόκολλο και την κατάσταση διατήρησης των οστών. Συνολικά, η μελέτη παρέχει νέα εργαλεία και δεδομένα για την αξιόπιστη εκτίμηση του χρόνου που έχει παρέλθει από τον θάνατο σε πραγματικά περιστατικά στο ελληνικό περιβάλλον.