Смерть от вдыхания газов и летучих веществ имеет большую распространенность по всему миру [1–3]. Отравление монооксидом углерода (CO) на сегодняшний день является наиболее частой причиной смерти от вдыхания газов. Стоит отметить, что стремительно набирает популярность вдыхание гелия с целью самоубийства [4, 5], в Австралии количество таких случаев выросло на 163% с 2001 по 2009 гг. [6] и в Великобритании на 1680% с 2001 по 2011 гг. [7]. Распространенность вдыхания газов с целью самоубийства, вероятнее всего, связана с растущими публикациями в сети Интернет, где говорится о простоте и безболезненности такого способа [1]. В настоящее время имеется ограниченное число исследований, посвященных анализу смертей в результате вдыхания других инертных газов [7], среди них стремительно растет количество смертельных случаев при вдыхании азота (N2) [1, 8]. N2 – это удушающий газ, сходный с гелием, обычно используемый в медицине, а также в химической промышленности с целью быстрого замораживания и сохранения продуктов питания. Потенциальная летальность вдыхания азота связана с замещением кислорода во вдыхаемом воздухе, что вызывает утомляемость, тошноту и потерю сознания. Опасным для жизни является снижение уровня кислорода во вдыхаемом воздухе ниже 19% [9]. После вдыхания чистого азота потеря сознания развивается менее чем за 40–60 секунд [10]. Учитывая, что азот является обычным компонентом окружающего воздуха, крови и тканей, качественный анализ не представляется достаточно информативным для установления факта острого отравления азотом. На сегодняшний день имеется малое количество литературных данных, посвященных посмертному анализу газов трупа, что делает актуальным дальнейшие исследования в этом направлении.
Цель обзора – проанализировать случаи смертельного вдыхания азота, оценить наиболее частые обстоятельства смерти и механизм смерти при вдыхании азота, а также определить наиболее надежные методы диагностики.
Материал и методы исследования
Поиск литературы осуществлялся в электронных базах данных PubMed и Scopus. Поисковый запрос включал слова «nitrogen» AND «death», «nitrogen inhalation» AND «forensic medicine», «nitrogen inhalation» AND «suicide». Всего было проанализировано 40 источников. Оценивали статьи во временном промежутке с 1959 по 2021 гг. Исключались несмертельные случаи вдыхания азота. В исследование были включены статьи только на английском языке. В каждой статье анализировали пол и возраст потерпевшего, результаты осмотра места происшествия, аутопсии и токсикологического анализа, а также методы, используемые для посмертного определения азота, и давность наступления смерти.
Анализ случаев смерти в результате вдыхания N2
В результате анализа литературных данных нами было выявлено 14 случаев смертельного вдыхания N2, 5 из которых произошли в 2019 г., что еще раз подтверждает растущую популярность данного газа с целью суицида. Были описаны несчастные случаи, связанные с хранением или транспортировкой жидкого N2, а также имеются сообщения о случайном вдыхании азота аквалангистами и пациентами, находящимися под наркозом, в результате врачебной ошибки [10].
В рассмотренных нами статьях концентрация азота определялась только в 4 из 14 случаев. Основную роль в диагностике отравления азотом играют тщательный осмотр места происшествия и медицинская документация [8, 11, 12]. Отравление N2 в большинстве случаев диагностировали без токсикологического исследования, когда другие причины смерти (травматические, токсикологические и т.д.) были исключены [13, 14, 15]. Это может быть связано с отсутствием достоверного метода или сложностью определения азота в крови после смерти [16, 17]. Даже в условиях того, что основным методом диагностики являются косвенные доказательства, не стоит упускать из виду возможность инсценировки самоубийства, поскольку родственники либо иные лица могут пытаться скрыть аутоэротическую смерть или эвтаназию в домашних условиях, а также преступник путем инсценировки может пытаться скрыть улики, подтверждающие убийство [18, 19].
Токсикологический анализ при асфиксии, вызванной газами, вызывает затруднения. Главная проблема связана с отбором проб для анализа, на сегодняшний день отсутствуют международные рекомендации по сбору выдыхаемого воздуха после смерти [20, 21]. На данный момент биопсия легких является золотым стандартом при отравлениях газами, однако данное исследование показало недостаточную репрезентативность [22].
Bauer [23] предложил методику извлечения альвеолярного воздуха из легких во время вскрытия. Данный метод предусматривает гомогенизацию дискретного количества материала в герметичный контейнер, а также закрытую систему с газом-носителем, в которой воздух из легких может быть гомогенизирован и измерен. Но, к сожалению, такой метод пока что не используется ни в одном бюро судебно-медицинской экспертизы ввиду его сложности. Downs et al. [19] предложили трансторакальную аспирацию воздуха из легких при осмотре трупа на месте происшествия, но на практике у судебно-медицинских экспертов нет должного оборудования. Интратрахеальный забор проб воздуха требует, чтобы трахея была быстро перекрыта зажимом, но при большинстве вскрытий верхние дыхательные пути находятся в контакте с окружающей средой. Более того, может произойти посмертное перераспределение из-за высокой летучести газов, особенно в случаях сердечно-легочной реанимации, что делает забор проб воздуха еще менее информативным [18]. В случаях, когда альвеолярный воздух не может быть извлечен, методом выбора является забор крови [24].
Азот является обычным компонентом воздуха и быстро диспергируется в окружающей среде [3, 19], во многих описанных случаях говорилось о невозможности проведения токсикологического анализа. В отличие от других удушающих газов, избыток азота должен быть подтвержден количественным анализом. При всех случаях с подозрением на отравление азотом необходимо раннее вовлечение токсикологов, начиная с осмотра места происшествия, чтобы провести максимально быстрый и точный забор проб.
Методы диагностики вдыхания азота
Определение пиковой концентрации N2: плюсы и минусы метода
Было доказано, что пиковая концентрация азота крови в случаях отравления была на 85% выше в сравнении с контролем (иная причина смерти) [25]. Оценка пиковой концентрации азота крови зарекомендовала себя как простой и рабочий способ диагностики острого отравления азотом, данный метод продемонстрировал хорошую линейность, внутрисуточную и межсуточную точность [26].
Сильными сторонами метода являются: короткое время анализа (менее 4 мин), повторяемость, высокая точность и дешевизна. Данные положительные характеристики позволяют внедрить метод в любом бюро судебно-медицинской экспертизы.
Слабыми сторонами данного метода являются: возможная утечка газа при использовании обычного шприца при заборе крови, необходимость использования газонепроницаемого шприца; отсутствие избирательности, поскольку метод основан на экстракции выбранных ионов и не позволяет хроматографически разделить газы, поэтому перед использованием данного метода необходимо исключить вдыхание других газов, например оксида азота. Чтобы исключить дальнейшие ошибки, требуется сравнение подозрительного на отравление азотом случая с контролем с аналогичной давностью наступления смерти.
Оценка соотношения N2/O2: плюсы и минусы метода
Связывание O2 и CO2 с гемоглобином позволяет насыщать кровь кислородом даже при падении его парциального давления, что может значительно затруднять интерпретацию результатов при определении газов в крови трупов. Также необходимо учитывать изменения, которые происходят в раннем посмертном периоде. При гиповентиляции парциальное давление кислорода снижается, в то время как парциальное давление углекислого газа продолжает расти, приводя к респираторному ацидозу. Парциальное давление кислорода падает пропорционально уменьшению концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе, например при концентрации O2 во вдыхаемом воздухе от 21% до 10% PaO2 составляет менее 50 мм рт. ст., что является опасным для жизни [27]. Далее происходят клеточная деградация, переход на анаэробный метаболизм, появление бактериальных сообществ с дальнейшей деградацией. Например, бикарбонат и диоксид углерода накапливаются in vivo в течение первых 96 ч после смерти, о чем свидетельствует снижение pH [28]. Giorgetti et al. [29] описали случай самоубийства с использованием жидкого азота, при этом в качестве дополнительного диагностического метода они определяли соотношение N2/O2 с помощью хроматографии газов крови трупа. Авторы проводили сравнение с контролем (живые лица), было выявлено значительное повышение соотношения N2/O2 и CO2 исследуемого трупа в сравнении с контролем. Все анализы проводились на образцах центральной крови, чтобы свести к минимуму возникновение ошибок, связанных с местом забора проб. Повышенную концентрацию CO2 у трупа авторы объяснили тем, что развился тяжелый метаболический ацидоз, вызванный вдыханием азота.
Минусами данного метода являются: зависимость от давности наступления смерти, участок забора пробы, а также предшествующие реанимационные мероприятия. Оценка соотношения N2/O2 может использоваться как дополнительный маркер гипоксии, но не как основной диагностический метод установления факта отравления азотом.
Результаты исследования и их обсуждение
В судебно-медицинской практике причинами смертельных случаев от вдыхания смесей газов с низким содержанием кислорода (или полным его отсутствием) наиболее часто являются: аутоэротическая смерть, когда субъект пытается стимулировать либидо за счет гипоксии [30], случайное попадание человека в помещение с низким содержанием кислорода (туннели, шахты и т.д.) [31], асфиксия дайверов во время подъема с глубины [32]. Смертельное вдыхание азота встречается довольно редко, это обычно несчастные случаи. Азот является удушающим газом, который приводит к угнетению центральной нервной системы. Механизм смерти при вдыхании азота связан с вытеснением кислорода из вдыхаемого воздуха, так же как и при вдыхании диоксида углерода и метана. При вскрытии отсутствуют какие-либо специфические признаки, возможно лишь обнаружение типичных следов гипоксии [33]. Кроме того, поскольку азот является нормальным компонентом крови и воздуха, посмертная токсикологическая диагностика с целью определения причины смерти не представляется возможной, она применяется лишь для исключения иных возможных причин наступления смерти [32].
Газообразный азот может быть опасным для аквалангистов: когда воздух подается под повышенным давлением, на глубине азот растворяется в плазме и тканях, что может привести к азотному наркозу, при котором дезориентация и нарушение сознания могут напоминать отравление этанолом и стать причиной утопления. Также азот способен растворяться в тканях и попадать в кровоток при быстром подъеме с глубины, в результате чего образуются пузыри газа, способные вызвать эмболию сосудов жизненно важных органов, а также привести к развитию синдрома диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови [34].
Несчастные случаи асфиксии в закрытых помещениях наиболее часто связаны с углекислым газом и метаном [35]. Избыток углекислого газа может накапливаться в колодцах и бункерах, а также в небольших закрытых помещениях, когда запасы кислорода истощаются. При попадании в такую среду возможно развитие внезапной смерти [36]. Иногда встречаются случаи смерти детей при самостоятельном закрытии в холодильнике старой конструкции [37].
Удушающие газы могут быть использованы как инструменты для самоубийства, а также способны являться причиной несчастных случаев во время наркоза и аутоэротических действий [38]. Азот представляет собой анестезирующий газ с эйфорическим и наркотическим эффектами [9]. Leadbetter [39] описал необычный случай смерти стоматолога, который скончался во время аутоэротического акта с использованием наркозного аппарата, заполненного азотом. Кроме того, дополнительно был применен пластиковый пакет, надетый на голову с целью усиления сексуального удовлетворения за счет гипоксии. В зарубежной литературе имеются данные о применении азота в качестве средства для эвтаназии [40]. Было изобретено устройство («Экспиратор»), которое дозированно поставляет газообразный азот через маску, что вызывает плавное угасание жизни и смерть без дискомфорта. Однако, несмотря на доступность азота (а он широко применяется в промышленности, в виноделии, в производстве пейнтбольных шаров и пищевых упаковок, а также распространяется по дистрибьютерской сети продаж кондитерских товаров (баллоны с азотом используют для взбивания крема [3])), случаи суицида с его использованием крайне редки. Вероятно, одной из причин этого является то, что азот как основной компонент воздуха не ассоциируется у большинства населения с газом, способным вызвать летальный исход. Нельзя исключить и более высокую доступность других газов. Например, гелий используется для надувания резиновых шаров. Закись азота применяется в специализированных сферах, например в качестве наркозного средства, в химических лабораториях и для повышения оборотов двигателя гоночного автомобиля [2].
Немаловажной проблемой являются различные форумы в сети Интернет, где предоставляются готовые источники информации о методах, которые могут быть использованы для совершения самоубийства, а также ведется обсуждение этих методов. Было высказано предположение [8], что это может способствовать кластерным самоубийствам, когда несколько человек одновременно совершают суицид одинаковым методом и доказывается факт знакомства или общения этих лиц.
Большое число самоубийств с использованием удушающих газов остаются недиагностированными, особенно в случаях, когда человек имеет тяжелые сопутствующие заболевания. Определению причины смерти может препятствовать изменение места происшествия родственниками с целью инсценировки ее естественности. Поскольку смерть от удушающих газов не имеет никаких специфических признаков на аутопсии, а также из-за того, что азот является нормальным компонентом крови, токсикологическое исследование бесполезно, определение причины и способа смерти в случае вдыхания азота требует тщательного осмотра места происшествия и выяснения обстоятельств смерти. Определенные перспективы в доказательности удушения азотом показали метод определения пиковой концентрации азота, а также оценка соотношения N2/O2 в качестве дополнительного маркера.
Заключение
В структуре смертности от вдыхания азота в настоящее время преобладают самоубийства, поскольку в сети Интернет стремительно увеличивается число публикаций о безболезненности данного метода, но в структуре самоубийств с использованием газов вдыхание азота является наименее популярным способом. Возможно, это связано с труднодоступностью азота в сравнении с другими газами. Необходимо учитывать наличие в продаже специальных устройств для эвтаназии, например аппарата «Экспиратор». Также нельзя упускать из виду такие причины вдыхания азота, как аутоэротическая смерть и асфиксия дайверов.
Определение азота в крови трупа по-прежнему составляет серьезную проблему в судебно-медицинской токсикологии. Несмотря на наличие очевидных признаков вдыхания азота при осмотре места происшествия, необходимо исключить другие причины смерти, а также оценить признаки гипоксии. Как правило, аутопсия не выявляет морфологических признаков вдыхания азота и стандартная токсикологическая диагностика не дает значимых результатов. Это связано с тем, что азот является нормальным компонентом вдыхаемого воздуха.
Наиболее точная диагностика смерти от вдыхания азота может быть произведена только на основании специфических токсикологических анализов. В настоящей статье описаны два метода, которые могут свободно применяться в судебно-медицинской практике благодаря своей простоте и дешевизне. Однако отсутствие разделения газов при хроматографии может ограничивать применение указанных методов, поэтому осмотр места происшествия и анализ медицинской документации по-прежнему играют решающую роль.
На сегодняшний день остается актуальным поиск нового, более совершенного метода диагностики вдыхания азота, так как число смертей в результате данной причины стремительно растет, а многие случаи смерти могут быть просто неверно диагностированы при инсценировке на месте происшествия.