Investigações Forenses Usando Termografia e Vapor

Como a Técnica de Aplicar Vapor a um Tecido Manchado de Sangue Possibilitou o Uso de Imagens Térmicas

Pesquisadores que buscam um método alternativo para detectar a presença de concentrações diluídas de sangue no tecido viram nas imagens térmicas uma solução. Enquanto o sangue, por si só, não é visível no espectro de infravermelho, eles descobriram que era possível criar uma assinatura térmica introduzindo vapor de água em uma amostra manchada de sangue. Apesar de enfrentar problemas com fibras naturais, este método que utiliza imagens térmicas pode ser uma alternativa preferível ao uso de luminol em investigações forenses.

Quando os investigadores de uma série de TV sobre crimes precisam encontrar evidências de sangue, a primeira coisa que fazem é pulverizar a área com luminol e desligar as luzes. Embora esse processo confira mais dramatismo à história, essa não é a solução ideal para os investigadores da vida real que precisam encontrar evidências concretas de sangue em circunstâncias que não são nada ideias. Isso se aplica especialmente quando se trabalha com tecidos com manchas de sangue diluídas, que poderiam ser facilmente afetadas pela adição de luminol líquido. Os investigadores na área da química, os doutores Michael Myrick e Stephen Morgan e sua equipe na Universidade da Carolina do Sul, estão investigando o uso forense de câmeras de infravermelho como um método alternativo para detectar e registrar evidências de fluidos biológicos, como sangue, em locais onde ocorreram crimes.

Figura 1. Sangue total impresso em tecido acrílico.
Esquerda: durante a exposição à termografia a vapor para hidratação.
À direita: resfriamento evaporativo após a exposição. Há bastante contraste para distinguir padrões dos sulcos.

Figura 2. Sangue total impresso em tecido de poliéster.
Esquerda: durante a exposição à termografia a vapor para hidratação.
À direita: resfriamento evaporativo após a exposição.

Figura 3. A impressão em poliéster diluída 10x exibe os padrões dos sulcos e um halo devido à absorção de sólidos no sangue. A equipe de Myrick e Morgan observou que os sulcos absorveram a água mais rápido que o halo externo e resfriaram a uma taxa diferente, de modo que os dois padrões puderam ser diferenciados cineticamente.

Figura 4. As propriedades de adsorção/dessorção do sangue na água são muito semelhantes às do algodão e é por isso que as impressões de sangue total são indistintas no algodão.

Considerações sobre o Luminol

O Luminol é um pó que é misturado com peróxido de hidrogênio antes de ser aplicado na superfície que está sendo testada. Se houver sangue presente, o ferro contido na hemoglobina catalisará uma reação entre o luminol e o peróxido de hidrogênio, liberando elétrons como fótons visíveis de luz azul. Infelizmente, o luminol pode reagir com outras substâncias além do ferro, causando um falso positivo.

Como o Dr. Myrick explica, o luminol “reagirá com rábano, com sais de cobre, com alvejantes… reagirá com uma série de coisas que você pode encontrar em um tecido ou em qualquer outro item que você queira verificar.”

Outro problema com o luminol é seu possível efeito em testes de DNA: apesar do produto químico não destruir completamente o DNA, ele pode afetar alguns marcadores genéticos.

Por fim, o próprio ato de pulverizar luminol sobre a mancha pode borrá-la ou fazê-la escorrer. “Portanto, se você tivesse um padrão de sulcos, como em uma impressão digital, e ensopasse essa impressão com um líquido, poderia perdê-la por completo”, diz o Dr. Myrick. Qualquer oportunidade de identificar essa impressão digital no tecido seria perdida. A diluição excessiva de uma mancha de sangue também poderia desclassificar a amostra para um futuro teste de DNA.

Os Desafios do Infravermelho

Dr. Myrick e sua equipe buscavam uma maneira mais adequada de visualizar sangue e outros fluidos biológicos em investigações forenses. Myrick estava especialmente interessado em um método de detecção que pudesse ser observado por mais de alguns segundos e que pudesse ser repetido sem destruir a amostra. Ele e sua equipe começaram a estudar o uso da refletância do infravermelho para visualizar o sangue. O processo funcionava, mas o sangue sempre parecia muito tênue nas imagens térmicas.

“O contraste químico geralmente não é bem visualizado através de imagens térmicas”, admite o Dr. Myrick. Ele e sua equipe procuravam formas de aumentar a sensibilidade ao sangue e definiram o vapor como um método para criar uma forte banda de absorção na janela espectral do infravermelho. No entanto, na tentativa de melhorar um método, a equipe acabou por descobrir um método muito melhor.

Wayne O’Brien, estudante de pós-graduação, recebeu a tarefa de saturar um pano com óxido de deutério liberado por um vaporizador portátil e fazer medições de refletância. O'Brien tinha acabado de gravar um vídeo de infravermelho quando o vapor atingiu o pano e ele fez uma descoberta surpreendente.

“No momento em que ele ligou o vaporizador, a mancha diluída na proporção 1:10 que ele estava me mostrando no infravermelho se acendeu como uma lâmpada. O mais surpreendente foi que algo que tivemos tanta dificuldade em ver antes, de repente ficou realmente brilhante na imagem”, diz Myrick.

Além disso, ao contrário do luminol, que desaparece quase imediatamente, eles descobriram que o vapor de água teve um efeito duradouro no tecido manchado de sangue. “Se você pegar um tecido e apenas passá-lo em um ambiente úmido a uma temperatura elevada, conseguirá ver a mancha indefinidamente”, diz Myrick. “A mancha não aparece e desaparece. Você pode vê-la enquanto ela for mantida nesse meio úmido.”

Testando o Método

A equipe de Myrick usou a descoberta em um estudo de impressões digitais de sangue em três tipos de tecido. As “impressões digitais” vinham de um carimbo de borracha personalizado que eles molharam e aplicaram em três tecidos triplamente tingidos. Cada pedaço de tecido recebeu dois carimbos de impressões digitais de sangue extraído de um rato, um diluído na proporção 1:10 e o outro não diluído. A equipe deixou que as manchas secassem por 24 horas.

Quando chegou o momento de gerar as imagens das manchas de sangue, os pesquisadores expuseram as amostras a vapor de água desionizado de um vaporizador de roupas portátil. Eles registraram mudanças no sangue do pano enquanto expunham-no ao vapor por intervalos de três segundos durante um longo período de tempo e fizeram pausas entre cada intervalo.

A adição de vapor de água à amostra causa uma produção imediata de calor. O Dr. Myrick compara esse processo ao ato de sair de um quarto seco e climatizado para um dia quente e úmido. Cada peça de roupa que você estivesse usando absorveria imediatamente o vapor de água, causando um ligeiro aumento na temperatura. É fácil ver esse tipo de aumento no infravermelho.

Da mesma forma que a adição de água produz calor, a retirada da fonte de vapor causa o resfriamento. No entanto, tecidos hidrofóbicos, como tecidos acrílicos ou de poliéster, retêm muito pouca água e se equilibram rapidamente. Como resultado, parecerá que a área manchada de sangue esfriará mais devagar que o restante do tecido. Isso causa uma diferença de temperatura que, mais uma vez, é fácil de ver no infravermelho.

“Você obtém contraste positivo e negativo em um item que absorve água, dependendo da rapidez da absorção e da dessorção. Além disso, você pode repetir o processo quantas vezes desejar”, explica Myrick.

No caso do primeiro conjunto de gravações, eles acoplaram uma lente de 50 mm a uma câmera FLIR A6751sc SLS para gerar imagens de toda a impressão. A A6751sc oferece uma taxa de quadros rápida e uma velocidade de integração de 480 ns, permitindo que os pesquisadores registrem transientes térmicos rápidos. Um segundo conjunto de gravações usando uma lente de 13 mm permitiu que a equipe de Myrick observasse um único sulco ampliado da “impressão digital”. Nos dois casos, a equipe operou a câmera através do software ReasearchIR da FLIR.

Imagens com impressão total do tecido acrílico e do tecido de poliéster mostraram claramente a presença do sangue total e do sangue diluído. As manchas no tecido acrílico também exibiram contraste suficiente para diferenciar os sulcos da “impressão digital”. No tecido de poliéster, a equipe observou um “halo” térmico ao redor da impressão diluída 10x, causado por partes sólidas do sangue que escoavam para o tecido. Ao observar a evolução dos dados térmicos ao longo do tempo, a equipe percebeu que os sulcos no poliéster absorveram o vapor de água mais rapidamente que o halo externo. Isso permitiu que a equipe diferenciasse os sulcos do halo.

A equipe de Myrick encontrou alguma dificuldade em gerar imagens das impressões de sangue em algodão. Isso ocorre porque, em até 20% de água em relação ao peso, o tecido de algodão absorve a mesma quantidade de água que a própria mancha de sangue. Por outro lado, as fibras sintéticas, como o acrílico e o poliéster, não absorvem água tão depressa.

“Isso tem muito a ver com a composição química das fibras e como as próprias fibras são estruturadas”, explica Raymond Belliveau, estudante de pós-graduação e membro da equipe de Myrick.

“O algodão é um tecido complicado e tem fibras soltas por todos os lados”, acrescenta Myrick. “E a taxa na qual os fios absorvem a água é diferente. A resposta de uma única fibra é extremamente rápida.”

Por esse motivo, a equipe teve mais sucesso ao gerar imagens dos sulcos ampliados da impressão em algodão. Eles observaram um contraste visível entre o sangue total em fios levantados individuais e o resto do tecido de algodão. Esse contraste só ficou visível pelos 30 ms necessários para os fios levantados absorverem o vapor.

“A A6751sc nos permitiu fazer medições em alta velocidade, nas quais você vê literalmente a fibra ficar mais clara apenas durante um quadro”, explica Myrick. Depois disso, a maior parte do tecido absorveu vapor de água suficiente para eliminar qualquer diferença térmica entre o sangue total e o algodão.

Figura 5. Segmentos individuais dentro do suporte de impressão do sangue total em contraste com o resto do tecido de algodão.

O sulco da impressão da mancha de sangue total está bem visível no tecido acrílico, embora esteja danificado nas partes em que a trama do tecido impediu que o carimbo entrasse em contato com toda a superfície.

Figura 6. Há uma ruptura no padrão do sulco onde a trama do tecido acrílico impediu o contato total entre o carimbo e o tecido.

A impressão de sangue total ficou apenas ligeiramente visível durante a exposição ao vapor e, como ocorreu com a amostra de acrílico, tinha uma trama que impediu o contato total entre o tecido e o carimbo. No entanto, como a urdidura (direção vertical dos fios) é levantada em comparação com a trama (direção horizontal), os sólidos sanguíneos contidos na urdidura são mais visíveis.

Figura 7. Os sulcos da impressão de sangue são visíveis apenas na urdidura levantada do tecido.

O Próximo Passo

Com base nos resultados de Myrick, as imagens térmicas podem ser uma alternativa viável ao luminol para determinar se o tecido foi manchado com sangue. Pode até ser a alternativa preferencial já que o vapor de água necessário para facilitar a aquisição de imagens não dilui ainda mais a mancha nem tem potencial para destruir evidências. Embora o uso de vapor de água represente alguns desafios para o algodão, as câmeras de infravermelho de alta resolução e alta velocidade podem fornecer uma solução alternativa. Uma câmera destinada a estudos científicos, como é o caso da FLIR A6751sc, tem a taxa de quadros e a velocidade de integração necessárias para registrar o rápido aquecimento ou resfriamento de fibras soltas de algodão, que pode ser melhorado com uma lente de ampliação. Myrick e sua equipe continuarão investigando o uso de imagens a alta velocidade em fios de algodão na esperança de refinar o processo.