BPA(BloodstainPatternAnalysis)longterm

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嘗試解析一下BPA相關(guān)的知識，工作量較大（之前的還得繼續(xù)更），涉及數(shù)學(xué)原理，盡量通俗易懂。
首先介紹一下標(biāo)題，BPA(Bloodstain Pattern Analysis)，意思是血跡形態(tài)分析，實際上對于液體都可以通過類似的方式方法分析，主要考慮黏度的變化，不過都是后話。
關(guān)于血跡的識別可以追溯到很早的時候，不過那時的人們通常用該方法于追蹤，比如追蹤受傷的獵物，會通過地上留下的血跡分析獵物前進的方向。真正系統(tǒng)性地開始起始于1901年Landsteiner(Karl Landsteiner，卡爾 蘭德施泰納，1868.6.14～1943.6.26）發(fā)現(xiàn)ABO血型系統(tǒng)，當(dāng)然一開始是利用抗A血清和抗B血清將其分為A、B、C三類，后期才改名叫ABO系統(tǒng)，至今已經(jīng)100多年了。
20世紀(jì)70年代末期，紅細(xì)胞同工酶的特征和血清遺傳標(biāo)記的發(fā)展大大增強了學(xué)血液的個體識別能力。1985年，Sir Alec Jeffreys對DNA的分析研究是一個里程碑（亞歷克·杰弗里斯，1950年1月9日-，最早發(fā)展了DNA指紋分析及DNA特征測定技術(shù)，這項技術(shù)首次在1983到1986年間的謀殺案中應(yīng)用，使嫌犯柯林·皮區(qū)佛克因DNA證據(jù)而被定罪）
在這之后，DNA分析技術(shù)經(jīng)歷了PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）和STR（短串聯(lián)重復(fù)序列）階段。至此，法醫(yī)血清學(xué)的發(fā)展已經(jīng)到了一定的水平，后期的發(fā)展主要針對血液中某種特征物質(zhì)如蛋白的分析。這里就會順理成章地引出BPA的思想。
作為一種工具，BPA重點分析血跡的范圍、形態(tài)和分布，從而為有出血的案件提供行為類型和出血機制的判斷依據(jù)。當(dāng)死亡方式受到質(zhì)疑時，BPA是一項非常有用的工具。它與法醫(yī)血清學(xué)相輔相成，同法醫(yī)病理學(xué)解剖結(jié)果一起為案件的偵破提供證據(jù)。
BPA針對現(xiàn)場重建提供的線索：
1.血跡的來源和集中面積
2.引起血跡或滴落的碰撞方向或類別
3.血跡滴落形態(tài)形成機制
4.幫助理解血跡如何成為證據(jù)
5.流血案件發(fā)生時，被害人、攻擊者、目標(biāo)物可能所處的位置
6.流血案件發(fā)生時，被害人、攻擊者、目標(biāo)物可能的方向和運動
7.被告或證人陳詞的支持或反駁
8.死亡時間評估的標(biāo)準(zhǔn)之一
9.提供與其他實驗室和病理學(xué)的相關(guān)性研究。
作為法庭的全面性調(diào)查，可以回答以下問題：
1.發(fā)生了什么
2.在哪里發(fā)生的
3.發(fā)生時間及過程
4.案件整個過程，誰一直在現(xiàn)場
5.案件整個過程，誰不在現(xiàn)場
6.哪些事情沒有發(fā)生
證據(jù)來源：現(xiàn)場照片與測量，衣物，兇器，醫(yī)院記錄，尸體解剖，尸體照片等

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BPA發(fā)展史：
1.1895年 Eduard Piotrowski博士 波蘭克拉科夫法醫(yī)學(xué)研究所的助教。他的著作《頭部創(chuàng)傷產(chǎn)生血跡的起源、形狀、方向和分布》于1895年在維也納發(fā)表。他認(rèn)為，“對犯罪現(xiàn)場的血跡要給予足夠的重視，這在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中尤其重要。因為它可以查明犯罪嫌疑人提供線索，為案件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)作出解釋。”通過紐約Herbert Leon MacDonell（國際血跡分析協(xié)會歷史學(xué)家）的努力，這部著作由德文譯成英文，并在德國和英國以“Concerning Origin,Shape ,Direction and Distribution of the Bloodstain following Head Wounds Caused by Blows”為題目再次印刷，并附有由Piotrowski博士完成的大量血跡實驗的彩色圖片。MacDonell指出，”在設(shè)計有意義的科學(xué)實驗中，沒有人能趕得上Piotrowski，他運用豐富的想象力和方法學(xué)，如此形象地顯示了血液的動態(tài)過程。他有豐富地方法學(xué)知識，而且對血跡解釋地實際運用有正確的理解。“

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1955年 Paul Kirk博士在俄亥俄州州控訴撒母爾 謝波德一案中，加利福尼亞大學(xué)地Paul Kirk博士向法庭準(zhǔn)備了一份關(guān)于血跡證據(jù)研究結(jié)論地保證書。這是血跡證據(jù)被法律系統(tǒng)認(rèn)可地一個具有重要意義地里程碑。Kirk博士能夠建立搏斗當(dāng)時攻擊者和受害者的相互位置。
（Paul Leland Kirk，May 9, 1902 – June 5, 1970，生物化學(xué)家，犯罪學(xué)家，曾經(jīng)參加曼哈頓計劃，在其中擔(dān)任顯微學(xué)家。本人是洛卡德原則的支持者，其本人詳細(xì)闡述該原則，并常被人誤以為是埃德蒙 洛卡德本人的原話。柯克最出名的是他在山姆謝潑德案中的工作。1955 年 1 月 22 日——謝潑德被定罪一個月后——柯克訪問了犯罪現(xiàn)場，之后他寫了一份主要基于血跡模式分析的廣泛報告。1955 年重審的動議被駁回，但該決定于 1964 年被推翻，1966 年最高法院維持重審的決定。同年晚些時候，柯克在重審中作證，導(dǎo)致謝潑德無罪釋放。柯克的證詞讓美國法醫(yī)科學(xué)院的高級成員塞繆爾·格伯（Samuel Gerber）感到尷尬(AAFS) 為檢方工作并相信謝潑德有罪。柯克被拒絕成為 AAFS 會員，但他仍然在該組織上留下了自己的印記。AAFS犯罪學(xué)部分授予的最高榮譽是 Paul L. Kirk 獎。
可以在   http://engagedscholarship.csuohio.edu/kirk_photos/index.2.html   上查看 Kirk 博士在 Sam Sheppard 案件中的照片、分析和證詞。）

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1971年 Herbert Leon MacDonell 紐約科寧的Herbert Leon MacDonell對血跡原理的科學(xué)研究和實際應(yīng)用的直接結(jié)果，就是對血跡證據(jù)的進一步利用。在法律強制執(zhí)行援助機構(gòu)（LEAA）的資助下，MacDonell對犯罪現(xiàn)場血跡的重建進行了研究，發(fā)表了第一排有關(guān)血跡分析的專著，題目為《人類血跡模式及其飛行特征》。
（MacDonell于 1956 年就讀于羅德島大學(xué)，獲得碩士學(xué)位。他很快進入法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，并于 1960 年發(fā)明了 MAGNA Brush 指紋設(shè)備。刷子改變了指紋證據(jù)的處理方式，它使用磁鐵和金屬粉末來識別潛在的指紋。由于 MAGNA Brush 沒有刷毛，因此降低了損壞打印脊細(xì)節(jié)的可能性。他還開始對血液飛濺分析進行廣泛的研究和實驗。1971 年，他撰寫了美國司法部出版的小冊子《飛行特征和人類血液的染色模式》。它包含 MacDonell 的調(diào)查結(jié)果，并指導(dǎo)犯罪現(xiàn)場調(diào)查人員如何解釋血濺。）

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1973年，首次正規(guī)的血跡分析培訓(xùn)計劃  MacDonell制定了一個基礎(chǔ)血跡分析的培訓(xùn)計劃，于1973年在密西西比河的杰克森建立了他的第一個血跡研究協(xié)會。他的第二本論著《人類血跡證據(jù)幾何學(xué)解釋實驗室手冊》被學(xué)生所應(yīng)用。從那時起，他和其他科學(xué)家開展了無數(shù)次基礎(chǔ)的或者高級的血跡分析課程，遍及美國及世界各地，培訓(xùn)了數(shù)百名警察、犯罪現(xiàn)場偵查員、法醫(yī)科學(xué)家和犯罪實驗室工作者。
（論著見下圖）
1982年 出版《血跡形態(tài)解釋》MacDonell在書中詳細(xì)論述了他的研究成果。
1983年 國際血跡分析協(xié)會（IABPA）成立 MacDonell建立了第一個BPA高等培訓(xùn)班，參與者建立了國際血跡分析協(xié)會（IABPA）。
出版《血跡形態(tài)分析的實驗及實際操作》 由Terry L. Laber和Barton P. Epstein聯(lián)合編寫，用于基礎(chǔ)血跡分析課程。
1990年 出版《血跡形態(tài)分析——理論與實踐》由Ross Gardner和Tom Bevel共同編著。
1993年 出版《暴力犯罪的血跡形態(tài)分析》 由孟菲斯田納西州大學(xué)的T.伯力特.薩頓編寫。
1993年 《血跡形態(tài)解釋》升級為《血跡形態(tài)分析》 MacDonell更新了他的原著《血跡形態(tài)解釋》手稿，并重新命名為《血跡形態(tài)分析》。
1997年 出版《血斑模式分析及現(xiàn)場重建的介紹》由由Ross M.Gardner和Tom Bevel共同編著。
1998年 出版《血跡分析的科學(xué)和法律學(xué)應(yīng)用》由斯圖爾特 H.詹姆斯編著，設(shè)計血跡分析和法律知識，其中法律部份由Alfred Carter博士、William Fischer、Carol Henderson、保羅 E.基什、Marie Saccoccio和T.伯力特.薩頓共同編寫。
2001年 出版《血液動力學(xué)》由Anita Wonder編寫。
2004年 Herbert Leon MacDonell被授予名譽學(xué)位 鑒于MacDonell對于法醫(yī)學(xué)和BPA作出的貢獻，Rhode Island大學(xué)授予他名譽科學(xué)博士學(xué)位。
由于MacDonell的努力，血跡分析的研究進展很快，其他科學(xué)家在犯罪現(xiàn)場重建、教學(xué)、研究方面都做出了貢獻，并發(fā)表了很多論著。
關(guān)于BPA的科學(xué)論著頻繁發(fā)表于一些著名的出版物，如《法庭科學(xué)雜志》、《國際法庭科學(xué)》、《美國法醫(yī)病理學(xué)期刊》、《加拿大法庭科學(xué)期刊》、《司法鑒定雜志》。

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逐漸進入正題。首先來說說血跡的分類。
傳統(tǒng)的血跡分類方法是以作用于出血部位暴力的速度和血跡降落速度的相關(guān)性為基礎(chǔ)，血液降落的速度決定血跡的特征、大小和直徑。血跡的三個基本分類過去通常是依據(jù)與作用于靜止血液的暴力力度成反比例關(guān)系的血跡大小來分類的，
低速打擊形成的血跡
低速打擊形成的血跡（LVIS）是當(dāng)暴力作用于出血部位的速度在5ft（英尺）/s時形成的血跡，其主要血跡的直徑為4mm或稍大于它。

中速打擊形成的血跡
中速打擊形成的血跡（MVIS）是指當(dāng)暴力作用于出血部位的速度在5-25ft（英尺）/s時形成的血跡，其主要血跡的直徑為1-3mm。這類血跡通常發(fā)生在打擊和刺傷時。當(dāng)然，在此暴力下也可形成稍大或稍小的血跡。

高速打擊形成的血跡
高速打擊形成的血跡（HVIS）是指當(dāng)暴力作用于出血部位的速度大于100ft（英尺）/s時形成的血跡，其主要血跡的直徑為1mm或稍大于它。這類血跡通常發(fā)生在槍擊傷時。在這種情況下也會發(fā)現(xiàn)或大或小的血跡。介于傳統(tǒng)的中速和高速之間的血跡形成見于衛(wèi)星噴濺和呼出血跡。它們不適用于分類，因為會被誤解。

許多血跡分類專家認(rèn)為應(yīng)該廢除傳統(tǒng)的術(shù)語和分類，而采用更為全面的方法對血跡進行分類。在傳統(tǒng)的低中高速分類中忽視了血跡的大小，而且除了打擊、刺傷、槍傷產(chǎn)生的血跡的大小可以用傳統(tǒng)的分類方法外，其他機制的認(rèn)可再次引起了人們對血跡分類的思考。血跡形態(tài)按照血跡的大小、形狀、位置、濃度、分布可分為：
被動血跡、分散血跡、變動血跡
根據(jù)產(chǎn)生血跡的機制，可以進一步對血跡進行分類，這些機制可能會使血跡具有能反映相關(guān)場景、醫(yī)療和案件事實以及證據(jù)來源等的某些特點。據(jù)此，分析家可以建立一種分析血跡形態(tài)的特定機制。

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接著說一些與出血相關(guān)的知識。
人類從古代開始就開始研究血液。從有記錄的時代開始，人們就意識到血液在維持生命方面的重要性。對血液重要性的認(rèn)識，先于有關(guān)專著的論述。公園164年，Certainly Galen在著作中就闡述了血液是人類生命四種體液之一。他提示動脈含有血液，而不像之前認(rèn)為的元氣類氣體物質(zhì)。圣經(jīng)中記載血液的內(nèi)容很多，在Genesis(創(chuàng)世紀(jì)) 4:10 中就可以看到。Qur'an在Surah 2:30 中也描述了血液的重要性。在許多民族的歷史記載中都能發(fā)現(xiàn)儲存食物或宗教儀式上殺掉動物或人類來放血的習(xí)俗。
1628年，Harvey（哈維，《心血運動論》）描述了血液循環(huán)。他如此描述心臟：一個有四個腔的肌肉，儲集血液并有四個瓣環(huán)，可以通過起自心臟的兩條大動脈將泵出的血液分布到全身組織和肺內(nèi)的小血管。這些分布在人體的小動脈被稱為細(xì)動脈。
動脈血的壓力由心臟收縮時的壓力和接下來的動脈擴張情況來決定。血壓使用mmHg描述，測得血液停止流動（收縮期，收縮壓）和擴張時血液大量流出（舒張期，舒張末期為舒張壓）的水平。收縮壓一定高于舒張壓。人類正常血壓為115/70mmHg，每次心臟搏動，從收縮到舒張的波動會產(chǎn)生一個搏動或顫動。收縮壓若高于160則為收縮壓過高（高血壓），若舒張壓高于90也是高血壓。收縮壓地獄100和或舒張壓低于50，即為血壓過低，也稱為休克。

在血液循環(huán)中，血液流經(jīng)大動脈、細(xì)動脈和毛細(xì)血管（微血管）。動脈血管壁較厚且富有平滑肌、連接組織及彈力纖維，所以可以承受住血液流經(jīng)時的壓力。在毛細(xì)血管中，血液流動已不再依靠心臟收縮的壓力，心臟雖然保持推動力，但流動時的壓力和脈沖性已停止。
順著毛細(xì)血管，血液流進靜脈（小靜脈），然后到大靜脈，最后回到心臟，這部分循環(huán)的推動力一小部分是來自心臟的泵血，而大部分是來自中立和骨骼肌的收縮來使血液流經(jīng)小靜脈和靜脈。由于人下肢的靜脈有二尖瓣，它使得血液大量流向心臟而不返回，靜脈血的壓力主要是由靜脈系統(tǒng)流動的液柱所承受的重力所決定的。
與動脈壁相比，靜脈壁較薄且肌層較薄，彈性較弱。因為其承受壓力較小，中心靜脈壓是進入心臟的大的中央靜脈的壓力（一級或二級靜脈血管），使用cm H2O表示的。而且通常小于10，10cm H2O的壓力相當(dāng)于7.44mmHg壓力。
如圖所示，為人的動脈系統(tǒng)

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接下來進入出血的介紹。
首先定義出血的速率，直觀上，出血的速率可以定義為單位時間內(nèi)損失的血液的量，而實際上也確實如此。出血的速率的官方定義為：單位時間內(nèi)從循環(huán)系統(tǒng)損失的血液的量。無論內(nèi)出血外出血或二者皆有，它取決于出血血管的類型（動脈，靜脈，毛細(xì)血管）、血管的直徑、血管中血液的壓力。另一個重要因素是血管的損傷情況，因為動脈血管壁富含平滑肌，所以一個動脈血管的完全斷裂比部分破裂流血要少。完全斷裂時，血管由于肌肉收縮，導(dǎo)致管腔狹窄，可部分阻止血液流出；而管壁部分損傷時，管腔不會變窄，因此，不會降低出血速率。
動脈的物理損傷或破壞會產(chǎn)生明顯或致命的后果，因為在壓力的作用下血液會迅速流失。損傷的常見機制通常有切割或刺傷，也可能是鈍器傷或槍彈傷。破裂動脈的位置會影響究竟發(fā)生內(nèi)出血還是外出血。損傷到內(nèi)臟時會發(fā)生嚴(yán)重的腹腔內(nèi)出血，而外出血也許會不明顯。接近體表的動脈損傷時，血液會在壓力作用下向外界大量流出或噴出，在任何一種情況下只要心臟在搏動且有可流動的血時，血液均會不斷地從動脈中用處，此時醫(yī)學(xué)干預(yù)對于生存來說是必須的。
常見的接近于體表的動脈如下：
顳淺動脈        顳部
頸動脈           頸
鎖骨下動脈    鎖骨下
腋動脈           腋窩
肱動脈          上臂
橈動脈          腕
股動脈          大腿上部
腘動脈          膝
脛前動脈       踝

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血壓只有保持在100/40mmHg以上時，才能維持大腦和全身其他組織的供血。大腦時對血液供應(yīng)的減少反應(yīng)最為靈敏的器官。血液循環(huán)必須持續(xù)以保證提供足夠的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)給組織，并帶走組織新陳代謝所產(chǎn)生的CO2。為了維持血壓和正常的循環(huán)，血液的體積必須維持在人體總質(zhì)量的7%左右。根據(jù)1L血液的質(zhì)量約為1kg的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)體重計算血容量。一般將獻血500ml（0.5l）稱為1單位，這就是不讓體重輕于100lb的人鮮血的原因。
血容量不足的控制是通過口渴來維持的。水補充這部分血容量，使血容量擴大，其他物質(zhì)如蛋白、鹽類、糖類和細(xì)胞成分代償?shù)臅r間更長。如果血容量得到維持，那么血壓就能維持；若血容量過大，將會以增加尿的形式由腎臟排出。
血液的最主要成分使水。有許多蛋白質(zhì)溶解在血漿中（約7%），即100ml血液中有7g蛋白質(zhì)，同時發(fā)現(xiàn)少量化學(xué)物質(zhì)。在血液中不溶解的是紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板。紅細(xì)胞主要由血紅蛋白構(gòu)成，因含有氧合血紅蛋白顯出紅色。血紅戴白是一種含鐵蛋白，能從肺中攜帶氧而供給全身各組織并帶走CO2。血紅蛋白必須被包在紅細(xì)胞中，因為含有鐵，對機體有害。紅細(xì)胞是一種很特殊的細(xì)胞，當(dāng)它成熟后就失去了細(xì)胞核，而且不含DNA。通常人1ml血液含有450萬個紅細(xì)胞，或者說一個重50lb的人約有430億個紅細(xì)胞。100ml血液中約含有14g血紅蛋白， 它們?nèi)看嬖谟诩t細(xì)胞中，即一個150lb的人大約有672g血紅蛋白，或約1.5lb。在貧血時紅細(xì)胞濃度減少就是指血紅蛋白濃度減少。
鳥類、爬行動物及哺乳動物類均有高壓循環(huán)系統(tǒng)。只有動脈中血壓在正常狀態(tài)時這個系統(tǒng)才能工作。當(dāng)動脈或細(xì)動脈的損傷或疾病導(dǎo)致破壞時，就會導(dǎo)致流血和靜脈系統(tǒng)的血容量減少，不管血液流向體內(nèi)諸如胸腔、腹腔還是體外都沒有明顯的差別。如果人體損失30%的血液，就會出現(xiàn)休克或功能非常低下。隨著血液的減少，血壓下降，同時血流的速率會下降，因為血壓迫使血液損失。