Radiological detection of gunshot redisue in firearm wounds

Introduzione La valutazione della distanza di sparo assume frequente e rilevante importanza. Ad oggi, le procedure impiegate nella determinazione del firing range sono basate sull’analisi della distribuzione dei residui di sparo (gunshot residue – GSR). Fenomeni fisici e chimici agenti nel post-mortem possono alterare le caratteristiche delle ferite d’arma da fuoco, complicando la ricostruzione della dinamica delittuosa. Scopo dello studio Il presente studio si propone di identificare, quantificare e comparare il GSR su diverse tipologie di ferite d’arma da fuoco, mediante analisi radiologiche di ultima generazione (micro-TC). Materiali e metodi Il campione casistico è costituito da 110 segmenti di gambe umane amputate chirurgicamente e sottoposte a prove di sparo da differenti distanze (5, 15, 23, 30 e 40 cm). Come controlli sono state usate 30 ferite da punta prodotte su gambe umane. Sessanta campioni (10 per ogni distanza testata e 10 ferite da punta) sono stati immediatamente fissati in formalina. Quaranta campioni (10 ferite prodotte da 5 cm, da 15 cm e da 30 cm e 10 ferite da punta) sono stati lasciati esposti all’aria aperta per 15 giorni prima di essere fissati in formalina. Quaranta campioni (10 ferite prodotte da 5 cm, da 15 cm e da 30 cm e 10 ferite da punta) sono stati posti all’interno di una stufa a legna ed esposti alle fiamme per 4 minuti a 400°C prima di essere fissati in formalina. Ciascun segmento è stato quindi analizzato con micro-TC. Risultati L’analisi con micro-TC ha rilevato GSR su tutte le ferite d’entrata d’arma da fuoco. Nei campioni freschi, i residui inorganici di sparo erano concentrati sulla cute attorno al foro e negli strati sottocutanei attorno al tramite. Nei campioni putrefatti il GSR era localizzato prevalentemente nel sottocute. Nei campioni carbonizzati i residui erano in parte costituiti da aggregati di particelle metalliche fuse tra loro. Nei fori di uscita e nelle ferite da punta non sono state rilevate particelle metalliche. L’analisi statistica ha rilevato un decremento non lineare tra la quantità di GSR e la distanza di sparo. Conclusioni Il presente studio rappresenta la prima applicazione della micro-TC in ambito di balistica forense. Nei campioni freschi, la metodica utilizzata, rapida e oggettiva, permette di discriminare chiaramente i colpi sparati alle diverse distanze testate. Nei campioni putrefatti e carbonizzati, l’analisi con micro-TC fornisce utili informazioni per discriminare ferite d’entrata d’arma da fuoco da ferite con caratteristiche morfometriche simili (fori d’uscita e/o ferite da punta). La stima della sensibilità e specificità del metodo testato sarà verificata mediante analisi di ferite derivanti da casi forensi e dalla verifica dei risultati ottenuti con tecniche “gold standard”, quali la microscopia elettronica a scansione ambientale accoppiata ad un rilevatore a dispersione di energia, che confermino la reale composizione chimica dei residui rilevati sul bersaglio.

Introduction Estimation of the firing range is often critical for reconstructing gunshot fatalities, where the main measurable evidence is the gunshot residue (GSR). After-death events, such as putrefaction, autolysis, incineration or extensive burning of the body, can alter the typical macroscopic and microscopic characteristics of firearm wounds, hampering or at least complicating the reconstruction of gunshot fatalities. Aim of the research project The present study aimed at evaluating and comparing the amount and differential distribution of GSR on fresh, decomposed, and charred gunshot wounds, utilizing a micro-computed tomography (micro-CT) analysis. Materials and methods A total of 110 experimental shootings at different firing distances (5, 15, 23, 30, and 40 cm) were performed on human calves surgically amputated for medical reasons. As controls we used 30 stab wounds, produced with an ice pick on calf sections. Sixty specimens (10 for each tested distance and 10 stab wounds) were immediately formalin-fixed. Forty specimens (10 gunshot wounds from 5, 15, and 30 cm, and 10 stab wounds) were enclosed in a cowshed for 15 days, before formalin-fixation. Forty specimens (10 gunshot wounds from 5, 15, and 30 cm, and 10 stab wounds) were placed inside a wood-burning stove for 4 minutes at a temperature of 400°C. All the samples were analysed by a micro-CT coupled to an imaging analysis software. Results Micro-CT analysis with three-dimensional image reconstruction detected GSR particles in all the investigated entrance wounds. In fresh specimens, GSR was concentrated on the skin surface around the entrance hole, and in the epidermis and dermis layers around the cavity. In decomposed specimens the high-density particles were detected only in the dermis layer. Regarding the charred wounds, the GSR deposits of the firearm lesions inflicted at very close distance (5 cm) were mainly constituted of huge particles with an irregular shape and well-delineated edges; at greater distances, agglomerates of tiny radiopaque particles scattered in the epidermis and dermis layers were evident. No GSR was detected in exit holes and stab wounds. Statistical analysis showed a nonlinear relationship between the amount of GSR deposits and the firing range. Conclusions Our study, which is the first application of micro-CT analysis in the field of forensic ballistics, demonstrates that micro-CT could be an objective and rapid tool for the analysis of gunshot wounds in firearm fatalities. On fresh samples, this method may be of practical use for estimating the firing range given a known percentage of the GSR deposit, while in bodies in advanced decomposition or extremely damaged by fire, it might furnish precious information on the nature and means of productions of an injury, playing an important role for reconstructing the shooting incident. For estimating the sensitivity and specificity of the proposed method, it will be necessary to test the micro-CT, analysing specimens of forensic caseworks and confirming the positive results with a “gold-standard” method.