Zusammenfassung
„Spectral imaging“ beschreibt ein Untersuchungsverfahren, das aus der Kombination von digitaler Bildaufnahme und Spektroskopie besteht. Der Vorteil besteht darin, dass spektrale sowie räumliche Informationen synchron und hoch aufgelöst für ein Untersuchungsobjekt erhoben werden. Somit wird das Spektrum jedes einzelnen Pixels einer Bildaufnahme für den Wellenlängenbereich von 400–1000 nm darstellbar. Im Folgenden werden Aufbau und Funktionsweise des nach dem Prinzip des Spectral imaging arbeitenden SpectraCube® beschrieben, und es wird auf etablierte sowie mögliche Anwendungen im Bereich der Medizin und Rechtsmedizin eingegangen. Außerdem werden Ergebnisse eigener Untersuchungen dargestellt. Jeweils 3 Haare von 25 Individuen kaukasoider Herkunft wurden mit dem Ziel, eine objektive „Pooling“-Methode für Haarspuren zu entwickeln, auf ihre Farbe hin untersucht. Es zeigte sich jedoch, dass eine verlässliche Zuordnung des einzelnen Haares zum dazugehörenden Individuum aufgrund der hohen intraindividuellen Variabilität allein anhand dessen Farbe nicht möglich war. Trotz bereits bestehender Verwendung des Systems in der Kriminaltechnik scheint ein Einsatz bei rechtsmedizinischen Kernthemen derzeit nicht in Sicht.
Abstract
Spectral imaging describes an examination method that combines digital imaging with spectroscopy. Its advantage lies in the possibility of obtaining synchronous, high resolution spectral and spatial information data for an examined object. This allows the spectrum for each pixel of an image to be depicted for the wavelength range 400–1000 nm. This paper describes the design and the operating mode of the SpectraCube®, which functions according to the principle of spectral imaging and briefly discusses established and possible applications in clinical and legal medicine. In addition, results from our own investigations are presented. From each of 25 individuals of Caucasian origin 3 hairs were examined with respect to the color with the goal of developing an objective pooling method for hair evidence. However, the results showed that single hairs could not reliably be attributed to the contributing individual solely on the basis of color due to high intra-individual variability. Although the system is already being used in criminological investigations, it does not seem likely that it will be adopted for key medico-legal issues in the near future.
Literatur
Andréasson H, Nilsson M, Budowle B et al (2006) Nuclear and mitochondrial DNA quantification of various forensic materials. Forensic Sci Int 164:56–64
ASI (2004) Selected Publications. http://www.spectral-imaging.com/pdf/2004_selected_bibliography.pdf. Stand: 28.10.2008
Atwater CS, Durina ME, Durina JP et al (2006) Visualization of gunshot residue patterns on dark clothing. J Forensic Sci 51:1091–1095
Birngruber C, Ramsthaler F, Verhoff MA (2009) The color(s) of human hair – forensic hair analysis with SpectraCube®. Forensic Sci Int 185:e19–23
Bohnert M, Baumgartner R, Pollak S (2000) Spectrophotometric evaluation of the colour of intra- and subcutaneous bruises. Int J Legal Med 113:343–348
Bohnert M, Vogt S, Weinmann W (1998) Farbmetrische Untersuchungen der menschlichen Kopfhaare. Rechtsmedizin 8:207–211
Bohnert M, Walther R, Roths T et al (2005) A Monte Carlo-based model for steady-state diffuse reflectance spectrometry in human skin: estimation of carbon monoxide concentration in livor mortis. Int J Legal Med 119:355–362
Bohnert M, Weinmann W, Pollak S (1999) Spectrophotometric evaluation of postmortem lividity. Forensic Sci Int 99:149–158
Bojko K, Roux C, Reedy BJ (2008) An examination of the sequence of intersecting lines using attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectral imaging. J Forensic Sci 53:1458–1467
Cabib D, Buckwald RA, Garini Y et al (1996) Spatially resolved Fourier transform spectroscopy (Spectral Imaging): a powerful tool for quantitative analytical microscopy. Proc Soc Photo Opt Instrum Eng 2678:278–291
Chan KL, Kazarian SG (2006) Detection of trace materials with Fourier transform infrared spectroscopy using a multi-channel detector. Analyst 131:126–131
Garini Y, du Manoir MMS, Buckwald RA et al (1996) Spectral karyotyping. Bioimaging 4:65–72
Garini Y, Katzir N, Cabib D et al (1996) Spectral bio-imaging. In: Wang XF, Herman B (eds) Fluorescence imaging spectroscopy and microscopy. Wiley & Sons, New York, pp 87–124
Garini Y, Young IT, McNamara G (2006) Spectral imaging: principles and applications. Cytometry A 69A:735–747
Grant A, Wilkinson TJ, Holman DR et al (2005) Identification of recently handled materials by analysis of latent human fingerprints using infrared spectromicroscopy. Appl Spectrosc 59:1182–1187
Hellmann A, Herold K, Demmelmeyer H et al (2000) Die Untersuchung ausgefallener (telogener) Haare. Kriminalistik 54:255–257
Houck MM, Budowle B (2002) Correlation of microscopic and mitochondrial DNA hair comparisons. J Forensic Sci 47:964–967
Johnson WR, Wilson DW, Fink W et al (2007) Snapshot hyperspectral imaging in ophthalmology. J Biomed Opt 12:14036–14037
Köhler MR (o J) „Spectral BioImaging“. Technische Grundlagen und Anwendungen in der biomedizinischen Forschung und Diagnostik. Unveröffentlicht
Levenson RM, Mansfield JR (2006) Multispectral imaging in biology and medicine: slices of life. Cytometry A 69A:748–758
Linch CA, Smith SL, Prahlow JA (1998) Evaluation of the human hair root for DNA typing subsequent to microscopic comparison. J Forensic Sci 43:305–314
Malik Z, Cabib D, Buckwald RA et al (1996) Fourier transform multipixel spectroscopy for quantitative cytology. J Microsc 182:133–140
Mergenthaler-Gatfield S, Holzgreve W, Hahn S (2008) Spectral karyotyping (SKY): applications in prenatal diagnostics. In: Hahn S, Jackson LG (eds) Prenatal diagnosis. Humana, New York, pp 3–26
Ricci C, Phiriyavityopas P, Curum N et al (2007) Chemical imaging of latent fingerprint residues. Appl Spectrosc 61:514–522
Sagnac MG (1913) L’éther lumineux démontré par l’effet du vent relatif d’éther dans un interféromètre en rotation uniforme. C R Hebd Séances Acad Sci T 157:708–710
Schieker M, Pautke C, Haasters F et al (2007) Human mesenchymal stem cells at the single-cell level: simultaneous seven-colour immunofluorescence. J Anat 210:592–599
Danksagung
Wir danken Herrn Dr. Michael Köhler (ASI Technical & Scientific Manager Europe) für die gute Zusammenarbeit, die Bereitstellung des Spectra-Cube-Systems für unsere Versuchsreihen sowie Abb. 2, Abb. 3 und Abb. 4 des vorliegenden Beitrags. Weiterhin geht ein herzlicher Dank am Herrn Dr. Walther (ASI) und Frau Lindner (Nikon) für die Hilfe beim Versuchsaufbau sowie Herrn Wolfgang Pabst (Arbeitsgruppe medizinische Statistik am Institut für Medizinische Informatik der Universität Giessen) für die statistische Beratung.
Interessenkonflikt
Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Birngruber, C., Ramsthaler, F., Heidorn, F. et al. „Spectral imaging“. Rechtsmedizin 19, 157–161 (2009). https://doi.org/10.1007/s00194-009-0592-5
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s00194-009-0592-5