BPA(BloodstainPatternAnalysis)longterm

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尝试解析一下BPA相关的知识，工作量较大（之前的还得继续更），涉及数学原理，尽量通俗易懂。
首先介绍一下标题，BPA(Bloodstain Pattern Analysis)，意思是血迹形态分析，实际上对于液体都可以通过类似的方式方法分析，主要考虑黏度的变化，不过都是后话。
关于血迹的识别可以追溯到很早的时候，不过那时的人们通常用该方法于追踪，比如追踪受伤的猎物，会通过地上留下的血迹分析猎物前进的方向。真正系统性地开始起始于1901年Landsteiner(Karl Landsteiner，卡尔 兰德施泰纳，1868.6.14～1943.6.26）发现ABO血型系统，当然一开始是利用抗A血清和抗B血清将其分为A、B、C三类，后期才改名叫ABO系统，至今已经100多年了。
20世纪70年代末期，红细胞同工酶的特征和血清遗传标记的发展大大增强了学血液的个体识别能力。1985年，Sir Alec Jeffreys对DNA的分析研究是一个里程碑（亚历克·杰弗里斯，1950年1月9日-，最早发展了DNA指纹分析及DNA特征测定技术，这项技术首次在1983到1986年间的谋杀案中应用，使嫌犯柯林·皮区佛克因DNA证据而被定罪）
在这之后，DNA分析技术经历了PCR（聚合酶链式反应）和STR（短串联重复序列）阶段。至此，法医血清学的发展已经到了一定的水平，后期的发展主要针对血液中某种特征物质如蛋白的分析。这里就会顺理成章地引出BPA的思想。
作为一种工具，BPA重点分析血迹的范围、形态和分布，从而为有出血的案件提供行为类型和出血机制的判断依据。当死亡方式受到质疑时，BPA是一项非常有用的工具。它与法医血清学相辅相成，同法医病理学解剖结果一起为案件的侦破提供证据。
BPA针对现场重建提供的线索：
1.血迹的来源和集中面积
2.引起血迹或滴落的碰撞方向或类别
3.血迹滴落形态形成机制
4.帮助理解血迹如何成为证据
5.流血案件发生时，被害人、攻击者、目标物可能所处的位置
6.流血案件发生时，被害人、攻击者、目标物可能的方向和运动
7.被告或证人陈词的支持或反驳
8.死亡时间评估的标准之一
9.提供与其他实验室和病理学的相关性研究。
作为法庭的全面性调查，可以回答以下问题：
1.发生了什么
2.在哪里发生的
3.发生时间及过程
4.案件整个过程，谁一直在现场
5.案件整个过程，谁不在现场
6.哪些事情没有发生
证据来源：现场照片与测量，衣物，凶器，医院记录，尸体解剖，尸体照片等

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BPA发展史：
1.1895年 Eduard Piotrowski博士 波兰克拉科夫法医学研究所的助教。他的著作《头部创伤产生血迹的起源、形状、方向和分布》于1895年在维也纳发表。他认为，“对犯罪现场的血迹要给予足够的重视，这在法医学领域中尤其重要。因为它可以查明犯罪嫌疑人提供线索，为案件的关键环节作出解释。”通过纽约Herbert Leon MacDonell（国际血迹分析协会历史学家）的努力，这部著作由德文译成英文，并在德国和英国以“Concerning Origin,Shape ,Direction and Distribution of the Bloodstain following Head Wounds Caused by Blows”为题目再次印刷，并附有由Piotrowski博士完成的大量血迹实验的彩色图片。MacDonell指出，”在设计有意义的科学实验中，没有人能赶得上Piotrowski，他运用丰富的想象力和方法学，如此形象地显示了血液的动态过程。他有丰富地方法学知识，而且对血迹解释地实际运用有正确的理解。“

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1955年 Paul Kirk博士在俄亥俄州州控诉撒母尔 谢波德一案中，加利福尼亚大学地Paul Kirk博士向法庭准备了一份关于血迹证据研究结论地保证书。这是血迹证据被法律系统认可地一个具有重要意义地里程碑。Kirk博士能够建立搏斗当时攻击者和受害者的相互位置。
（Paul Leland Kirk，May 9, 1902 – June 5, 1970，生物化学家，犯罪学家，曾经参加曼哈顿计划，在其中担任显微学家。本人是洛卡德原则的支持者，其本人详细阐述该原则，并常被人误以为是埃德蒙 洛卡德本人的原话。柯克最出名的是他在山姆谢泼德案中的工作。1955 年 1 月 22 日——谢泼德被定罪一个月后——柯克访问了犯罪现场，之后他写了一份主要基于血迹模式分析的广泛报告。1955 年重审的动议被驳回，但该决定于 1964 年被推翻，1966 年最高法院维持重审的决定。同年晚些时候，柯克在重审中作证，导致谢泼德无罪释放。柯克的证词让美国法医科学院的高级成员塞缪尔·格伯（Samuel Gerber）感到尴尬(AAFS) 为检方工作并相信谢泼德有罪。柯克被拒绝成为 AAFS 会员，但他仍然在该组织上留下了自己的印记。AAFS犯罪学部分授予的最高荣誉是 Paul L. Kirk 奖。
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、分析和证词。）

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1971年 Herbert Leon MacDonell 纽约科宁的Herbert Leon MacDonell对血迹原理的科学研究和实际应用的直接结果，就是对血迹证据的进一步利用。在法律强制执行援助机构（LEAA）的资助下，MacDonell对犯罪现场血迹的重建进行了研究，发表了第一排有关血迹分析的专著，题目为《人类血迹模式及其飞行特征》。
（MacDonell于 1956 年就读于罗德岛大学，获得硕士学位。他很快进入法医学领域，并于 1960 年发明了 MAGNA Brush 指纹设备。刷子改变了指纹证据的处理方式，它使用磁铁和金属粉末来识别潜在的指纹。由于 MAGNA Brush 没有刷毛，因此降低了损坏打印脊细节的可能性。他还开始对血液飞溅分析进行广泛的研究和实验。1971 年，他撰写了美国司法部出版的小册子《飞行特征和人类血液的染色模式》。它包含 MacDonell 的调查结果，并指导犯罪现场调查人员如何解释血溅。）

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1973年，首次正规的血迹分析培训计划  MacDonell制定了一个基础血迹分析的培训计划，于1973年在密西西比河的杰克森建立了他的第一个血迹研究协会。他的第二本论著《人类血迹证据几何学解释实验室手册》被学生所应用。从那时起，他和其他科学家开展了无数次基础的或者高级的血迹分析课程，遍及美国及世界各地，培训了数百名警察、犯罪现场侦查员、法医科学家和犯罪实验室工作者。
（论著见下图）
1982年 出版《血迹形态解释》MacDonell在书中详细论述了他的研究成果。
1983年 国际血迹分析协会（IABPA）成立 MacDonell建立了第一个BPA高等培训班，参与者建立了国际血迹分析协会（IABPA）。
出版《血迹形态分析的实验及实际操作》 由Terry L. Laber和Barton P. Epstein联合编写，用于基础血迹分析课程。
1990年 出版《血迹形态分析——理论与实践》由Ross Gardner和Tom Bevel共同编著。
1993年 出版《暴力犯罪的血迹形态分析》 由孟菲斯田纳西州大学的T.伯力特.萨顿编写。
1993年 《血迹形态解释》升级为《血迹形态分析》 MacDonell更新了他的原著《血迹形态解释》手稿，并重新命名为《血迹形态分析》。
1997年 出版《血斑模式分析及现场重建的介绍》由由Ross M.Gardner和Tom Bevel共同编著。
1998年 出版《血迹分析的科学和法律学应用》由斯图尔特 H.詹姆斯编著，设计血迹分析和法律知识，其中法律部份由Alfred Carter博士、William Fischer、Carol Henderson、保罗 E.基什、Marie Saccoccio和T.伯力特.萨顿共同编写。
2001年 出版《血液动力学》由Anita Wonder编写。
2004年 Herbert Leon MacDonell被授予名誉学位 鉴于MacDonell对于法医学和BPA作出的贡献，Rhode Island大学授予他名誉科学博士学位。
由于MacDonell的努力，血迹分析的研究进展很快，其他科学家在犯罪现场重建、教学、研究方面都做出了贡献，并发表了很多论著。
关于BPA的科学论著频繁发表于一些著名的出版物，如《法庭科学杂志》、《国际法庭科学》、《美国法医病理学期刊》、《加拿大法庭科学期刊》、《司法鉴定杂志》。

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逐渐进入正题。首先来说说血迹的分类。
传统的血迹分类方法是以作用于出血部位暴力的速度和血迹降落速度的相关性为基础，血液降落的速度决定血迹的特征、大小和直径。血迹的三个基本分类过去通常是依据与作用于静止血液的暴力力度成反比例关系的血迹大小来分类的，
低速打击形成的血迹
低速打击形成的血迹（LVIS）是当暴力作用于出血部位的速度在5ft（英尺）/s时形成的血迹，其主要血迹的直径为4mm或稍大于它。

中速打击形成的血迹
中速打击形成的血迹（MVIS）是指当暴力作用于出血部位的速度在5-25ft（英尺）/s时形成的血迹，其主要血迹的直径为1-3mm。这类血迹通常发生在打击和刺伤时。当然，在此暴力下也可形成稍大或稍小的血迹。

高速打击形成的血迹
高速打击形成的血迹（HVIS）是指当暴力作用于出血部位的速度大于100ft（英尺）/s时形成的血迹，其主要血迹的直径为1mm或稍大于它。这类血迹通常发生在枪击伤时。在这种情况下也会发现或大或小的血迹。介于传统的中速和高速之间的血迹形成见于卫星喷溅和呼出血迹。它们不适用于分类，因为会被误解。

许多血迹分类专家认为应该废除传统的术语和分类，而采用更为全面的方法对血迹进行分类。在传统的低中高速分类中忽视了血迹的大小，而且除了打击、刺伤、枪伤产生的血迹的大小可以用传统的分类方法外，其他机制的认可再次引起了人们对血迹分类的思考。血迹形态按照血迹的大小、形状、位置、浓度、分布可分为：
被动血迹、分散血迹、变动血迹
根据产生血迹的机制，可以进一步对血迹进行分类，这些机制可能会使血迹具有能反映相关场景、医疗和案件事实以及证据来源等的某些特点。据此，分析家可以建立一种分析血迹形态的特定机制。

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接着说一些与出血相关的知识。
人类从古代开始就开始研究血液。从有记录的时代开始，人们就意识到血液在维持生命方面的重要性。对血液重要性的认识，先于有关专著的论述。公园164年，Certainly Galen在著作中就阐述了血液是人类生命四种体液之一。他提示动脉含有血液，而不像之前认为的元气类气体物质。圣经中记载血液的内容很多，在Genesis(创世纪) 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。在许多民族的历史记载中都能发现储存食物或宗教仪式上杀掉动物或人类来放血的习俗。
1628年，Harvey（哈维，《心血运动论》）描述了血液循环。他如此描述心脏：一个有四个腔的肌肉，储集血液并有四个瓣环，可以通过起自心脏的两条大动脉将泵出的血液分布到全身组织和肺内的小血管。这些分布在人体的小动脉被称为细动脉。
动脉血的压力由心脏收缩时的压力和接下来的动脉扩张情况来决定。血压使用mmHg描述，测得血液停止流动（收缩期，收缩压）和扩张时血液大量流出（舒张期，舒张末期为舒张压）的水平。收缩压一定高于舒张压。人类正常血压为115/70mmHg，每次心脏搏动，从收缩到舒张的波动会产生一个搏动或颤动。收缩压若高于160则为收缩压过高（高血压），若舒张压高于90也是高血压。收缩压地狱100和或舒张压低于50，即为血压过低，也称为休克。

在血液循环中，血液流经大动脉、细动脉和毛细血管（微血管）。动脉血管壁较厚且富有平滑肌、连接组织及弹力纤维，所以可以承受住血液流经时的压力。在毛细血管中，血液流动已不再依靠心脏收缩的压力，心脏虽然保持推动力，但流动时的压力和脉冲性已停止。
顺着毛细血管，血液流进静脉（小静脉），然后到大静脉，最后回到心脏，这部分循环的推动力一小部分是来自心脏的泵血，而大部分是来自中立和骨骼肌的收缩来使血液流经小静脉和静脉。由于人下肢的静脉有二尖瓣，它使得血液大量流向心脏而不返回，静脉血的压力主要是由静脉系统流动的液柱所承受的重力所决定的。
与动脉壁相比，静脉壁较薄且肌层较薄，弹性较弱。因为其承受压力较小，中心静脉压是进入心脏的大的中央静脉的压力（一级或二级静脉血管），使用cm H2O表示的。而且通常小于10，10cm H2O的压力相当于7.44mmHg压力。
如图所示，为人的动脉系统

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接下来进入出血的介绍。
首先定义出血的速率，直观上，出血的速率可以定义为单位时间内损失的血液的量，而实际上也确实如此。出血的速率的官方定义为：单位时间内从循环系统损失的血液的量。无论内出血外出血或二者皆有，它取决于出血血管的类型（动脉，静脉，毛细血管）、血管的直径、血管中血液的压力。另一个重要因素是血管的损伤情况，因为动脉血管壁富含平滑肌，所以一个动脉血管的完全断裂比部分破裂流血要少。完全断裂时，血管由于肌肉收缩，导致管腔狭窄，可部分阻止血液流出；而管壁部分损伤时，管腔不会变窄，因此，不会降低出血速率。
动脉的物理损伤或破坏会产生明显或致命的后果，因为在压力的作用下血液会迅速流失。损伤的常见机制通常有切割或刺伤，也可能是钝器伤或枪弹伤。破裂动脉的位置会影响究竟发生内出血还是外出血。损伤到内脏时会发生严重的腹腔内出血，而外出血也许会不明显。接近体表的动脉损伤时，血液会在压力作用下向外界大量流出或喷出，在任何一种情况下只要心脏在搏动且有可流动的血时，血液均会不断地从动脉中用处，此时医学干预对于生存来说是必须的。
常见的接近于体表的动脉如下：
颞浅动脉        颞部
颈动脉           颈
锁骨下动脉    锁骨下
腋动脉           腋窝
肱动脉          上臂
桡动脉          腕
股动脉          大腿上部
腘动脉          膝
胫前动脉       踝

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血压只有保持在100/40mmHg以上时，才能维持大脑和全身其他组织的供血。大脑时对血液供应的减少反应最为灵敏的器官。血液循环必须持续以保证提供足够的氧气和营养物质给组织，并带走组织新陈代谢所产生的CO2。为了维持血压和正常的循环，血液的体积必须维持在人体总质量的7%左右。根据1L血液的质量约为1kg的数据，可以根据体重计算血容量。一般将献血500ml（0.5l）称为1单位，这就是不让体重轻于100lb的人鲜血的原因。
血容量不足的控制是通过口渴来维持的。水补充这部分血容量，使血容量扩大，其他物质如蛋白、盐类、糖类和细胞成分代偿的时间更长。如果血容量得到维持，那么血压就能维持；若血容量过大，将会以增加尿的形式由肾脏排出。
血液的最主要成分使水。有许多蛋白质溶解在血浆中（约7%），即100ml血液中有7g蛋白质，同时发现少量化学物质。在血液中不溶解的是红细胞、白细胞和血小板。红细胞主要由血红蛋白构成，因含有氧合血红蛋白显出红色。血红戴白是一种含铁蛋白，能从肺中携带氧而供给全身各组织并带走CO2。血红蛋白必须被包在红细胞中，因为含有铁，对机体有害。红细胞是一种很特殊的细胞，当它成熟后就失去了细胞核，而且不含DNA。通常人1ml血液含有450万个红细胞，或者说一个重50lb的人约有430亿个红细胞。100ml血液中约含有14g血红蛋白， 它们全部存在于红细胞中，即一个150lb的人大约有672g血红蛋白，或约1.5lb。在贫血时红细胞浓度减少就是指血红蛋白浓度减少。
鸟类、爬行动物及哺乳动物类均有高压循环系统。只有动脉中血压在正常状态时这个系统才能工作。当动脉或细动脉的损伤或疾病导致破坏时，就会导致流血和静脉系统的血容量减少，不管血液流向体内诸如胸腔、腹腔还是体外都没有明显的差别。如果人体损失30%的血液，就会出现休克或功能非常低下。随着血液的减少，血压下降，同时血流的速率会下降，因为血压迫使血液损失。