Sinyal ve görüntü işleme tabanlı ölüm zamanının belirlenmesi
Signal and image processing based time of death estimation
Yazar: İSMAİL CANTÜRK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. LALE ÖZYILMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Biyoaktif sinyaller = Bioactive signals ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing ; Sayısal işaret işleme = Digital signal processing ; Çapraz sınıflandırma = Cross classification

Özet:
Ölüm zamanının tahmini adli tıpta çözüme kavuşturulamamış en önemli problemlerden bir tanesidir. Bütün dünyada bu konudaki çalışmalar devam etmektedir. Postmortem sürecin tahmini konusunda araştırmacılar değişik yöntemler kullanarak ölüm zamanı tahmini yapmışlardır. Literatürdeki mevcut yöntemlerin başarı oranı istenilen düzeyde olmadığı için yeni yöntemlerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada adli tıp camiasının en karışık problemlerinden biri olan postmortem süreç tahminine bir yaklaşım sunulmaktadır. Literatürde bu konuda yapılan çalışmaların çoğu pratik değildir. Çünkü sonuçların yorumlanabilmesi için deneyimli uzmanlara ve uzun süreçlere ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca ölüm zamanı tahminindeki hata oranı postmortem sürecin ilerlemesi ile orantılı olarak artmaktadır. Bu yüzden bu konuda pratik yöntemlerin geliştirilmesi çok önemlidir. Bu çalışmada sinyal ve görüntü işleme tabanlı olarak ölüm zamanının tahmin edilmesi incelenmiştir. Elektriksel iletkenlik değişimleri ve gözün opaklık değişimi bilgisayar yöntemleri kullanılarak analiz edilmiştir.
Elektriksel iletkenliğin postmortem süreçteki değişimi deneysel olarak insan vakalarında gözlemlenmiştir. Elektriksel iletkenlikte gözlemlenen değişimler postmortem süreç ile önemli ipuçları vermektedir. Canlı bir insanın doğal bir iletkenliği vardır. Postmortem süreçte hücre içi sıvılar hücre dışına doğru sızar. Sızan bu sıvılar hücre dışındaki elektrolitik sıvılarla birleşerek iletkenliğin artmasına yardımcı olur. Dolayısıyla elektriksel iletkenlik ölüm sonrası artış göstermektedir. Bu çalışmada elektriksel iletkenlik testi altı saatlik süre boyunca uygulanmış ve iletkenlik artımı tespit edilmiştir. Bu da bize elektriksel iletkenlik ile postmortem süreç arasında pozitif bir ilişki olduğunu göstermektedir.
Postmortem süreçte gözün opaklığında meydana gelen değişimler ölüm zamanının tahmininde önemli bir faktör olabilir. Ölüm sonrası dejenere olmaya başlayan endotel hücreleri korneal hidrasyona neden olmaktadır. Bozulan endotel bariyeri, aköz humor sıvısının korneaya akmasına engel olamaz ve bu durum opaklaşmaya sebebiyet verir. Aköz humor sızıntısı belli bir süre devam edeceği için opaklığın da ilerlemesi beklenmektedir. Bu çalışmada insan vakalarında gözde meydana gelen opaklık değişimleri bilgisayar tabanlı görüntü işleme yöntemleri kullanarak analiz edilmiştir. Deneysel sonuçlar, korneal bölge ve korneal olmayan bölgede meydana gelen opaklık değişimleri ile postmortem süreç arasında bir korelayon olduğunu göstermektedir.  Tekrarlı ANOVA testi kullanılarak opaklık değişimlerinin istatiksel olarak anlamlı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Gözde oluşan opaklık değişimini kullanarak ölüm zamanını tahmin eden bir sistem gelişilmiştir.  Bu sistemde, görüntü işleme yöntemleri kullanılarak opaklık değişimini gösteren özellikler çıkarılmıştır. Çıkarılan özelliklere sınıflandırma yöntemi uygulanarak ölüm zamanı tahmini yapılmaya çalışılmıştır.

Abstract:
In forensic medicine, time of death estimation is one of the most important and challenging medico-legal problems. Estimation of the postmortem interval (PMI) has attracted attention of many researchers. Due to its difficulty, researchers tried to estimate PMI with different methods. Since PMI estimation accuracies of previous studies are not at the desired level, new methods should be developed to more accurately estimate PMI. This study presents an approach to the very debated and complicated area of forensic science, that of PMI estimation. Most of the reported methods to determine PMI in the literature are not practical because of need for expert persons and significant amount of times. Additionally, error margin of PMI estimation increases proportionally with elapsed time after death. Development of PMI estimation methods is very important for practical forensic use. In this study, signal and image processing based methods were investigated to estimate PMI. Postmortem electrical conductivity changes and opacity development of eye were analyzed using computational methods.
Electrical conductivity changes were experimentally investigated in the postmortem interval in human cases. Electrical conductivity measurements give some promising clues about the postmortem interval. A living human has a natural electrical conductivity; in the postmortem interval, intracellular fluids gradually leak out of cells.  These leaked fluids combine with extra-cellular fluids in tissues and since both fluids are electrolytic, intracellular fluids help increase conductivity. Thus, the level of electrical conductivity is expected to increase with increased time after death. In this study, electrical conductivity tests were applied for six hours. The electrical conductivity of the cases exponentially increased during the tested time period, indicating a positive relationship between electrical conductivity and the postmortem interval.
Opacity development of eye in PMI might be an important breakthrough for PMI estimation. After death, corneal hydration occurs due to degenerated endothelial cells. Degenerated endothelial barrier of the cornea cannot prevent the flow of aqueous humor to the cornea which results in opacity. Amount of aqueous humor in the cornea determines level of opacity. Since flow of aqueous humor to the cornea will continue for a while, opacity is expected to increase with PMI. In this study, eye images of human cases were investigated using computer-based image analysis. Corneal and non-corneal opacities of the cases increased during the experiment. Experimental results prove that there is a correlation between the elapsed time after death and opacity development of corneal and non-corneal regions in human cases. Repeated ANOVA test is also used to show that the opacity development is statistically significant. A computational system is developed to determine PMI of human cases by investigating postmortem opacity development of the eye. Image processing techniques were used to extract image features which reflect gradual opacity development. Extracted features were then investigated to predict time after death using classification methods.