Zusammenfassung für die Geschäftsleitung
Vom Labor bis zum Gerichtssaal erleichtern die Möglichkeiten der Lichtmikroskopie eine Reihe von Aufgaben im gesamten Bereich der forensischen Wissenschaft. Markus Fabich von Olympus Europa erläutert dies.
Im Laufe der Jahre hat sich der Einsatz der Lichtmikroskopie im Bereich der Forensik aus gutem Grund fest etabliert. Die Lichtmikroskopie ist eine schnelle und leicht zugängliche Technik, mit der – und das ist vielleicht der wichtigste Punkt – die wertvollen und unersetzlichen Proben zerstörungsfrei untersucht werden können. Sie kommt in fast jedem forensischen Labor routinemäßig zum Einsatz und wird sowohl für die Forschung als auch die kriminaltechnische Untersuchung von den Spezialisten immer als Erstanalyse eingesetzt, bevor weitere Techniken angewendet werden. Dies spielt vor allem bei der Strafverfolgung eine große Rolle, da hier für eine zerstörende Prüfung eines Beweisstücks erst eine Genehmigung eingeholt werden muss. In einigen Fällen können auch nur durch zerstörungsfreie Verfahren ausreichende Informationen gesammelt werden. Auch spezielle Formen der Mikroskopie werden eingesetzt, z. B. die Polarisationsmikroskopie zur Faseridentifikation und die Vergleichsmikroskopie zum Abgleich von Haaren, Schusswaffen- und Werkzeugspuren.
An der Abertay University in Schottland hat das Forschungsteam für forensische Wissenschaft um Dr. Kevin Farrugia, Dr. Keith Sturrock, Dr. Graham Wightman und Isobel Stewart für mehrere Forschungsprojekte modernste opto-digitale Lichtmikroskopie von Olympus eingesetzt. Als neue Kategorie der Lichtmikroskopie, die modernste optischen und digitalen Technologien kombinieren, ermöglichen opto-digitale Systeme eine schnelle und detaillierte Inspektion und Messung in der Werkstoffwissenschaft. Die DSX-Serie von Olympus bietet Funktionen wie Untersuchung, Messung und Berichterstellung und erlaubt durch die intuitive Bedienung eine genaue Inspektion auch ohne tiefgehende Mikroskopiekenntnisse. Darüber hinaus eignet sich die digitale Aufzeichnung und Anzeige auf dem Bildschirm perfekt für eine komfortable Langzeitbedienung sowie für Diskussionen oder Schulungen. Das Forschungsteam kann dank der vielen Funktionen der opto-digitalen Mikroskopie verschiedene Arten von Beweisen genauer analysieren, beispielsweise Fingerabdrücke, illegale Drogen und Stiftspuren.
Erkennung verborgener Fingerabdrücke
Der Fingerabdruck, der bei Berührung einer Oberfläche hinterlassen wird, ist eine wichtige Identifikationsquelle. Fingerabdrücke bestehen aus Papillarlinien, die bestimmte Mustern aufweisen, z. B. Schleifen, Wirbel und Bögen. Darüber hinaus enthält jede Papillarlinie eine Reihe von Poren, durch die Schweiß austritt (Abbildung 1). Obwohl Fingerabdrücke manchmal direkt sichtbar sind, z. B. in Blut oder Farbe, ist es häufiger der Schweiß, der den Fingerabdruck bildet. Solche verborgenen Fingerabdrücke erfordern je nach der Oberfläche, auf der sie hinterlassen wurden, eine Behandlungen zur Visualisierung.
Verbrecher bemühen sich oft, Beweise zu beseitigen. Deshalb beschäftigt sich ein Forschungsgebiet mit der Wiederherstellung verborgener Fingerabdrücke auf Metallen, wenn der ursprüngliche Fingerabdruck mit einem Tuch abgewischt wurde. Interessanterweise können einige der im Schweiß enthaltenen Chemikalien nach dem Kontakt mit dem Metall reagieren, sodass ein Fingerabdruck in die Oberfläche geätzt wird und eine dauerhafte Spur hinterlässt, die durch Abwischen nicht entfernt werden kann. Wenn versucht wird, die Spuren des Kontakts mit der Metalloberfläche zu entfernen, kann dies auf die Absicht hinweisen, Beweise zu beseitigen. Forscher der Abertay University suchen nach Möglichkeiten, diese Spuren durch Erhitzen des Metalls auf über 400 °C und anschließender Aufnahme und Analyse der Bilder mit dem Olympus DSX110 sichtbar zu machen. Es wurde eine Vielzahl von Metallen getestet, wobei die Frage im Raum stand, wie die Entfernung der Abdrücke durch unterschiedliche Gewebe, beispielsweise Wolle, Baumwolle und Nylon, beeinflusst wird (Abbildung 2). Die Visualisierung des gesamten Abdrucks bei höherer Vergrößerung war wichtig für eine eingehende Analyse, was bei allen Bildern durch die Stitching-Funktion des DSX110 möglich wurde. Auch wenn in einigen Fällen die aus diesen Abdrücken generierten Details möglicherweise nicht für eine genaue positive Identifizierung ausreichen, können sie doch in Verbindung mit anderen Informationen oder zum Ausschluss eines Verdächtigen verwertet werden.
Bei der direkten Betrachtung der Abdrücke von oben stellte die Unterscheidung der notwendigen Merkmale eine Herausforderung dar. Hier erwies sich die Kippfunktion des DSX110-Kopfes als wertvoll, da auf diese Weise die Probe aus einem anderen Winkel beleuchtet und visualisiert werden konnte. Eine solche schräge Beleuchtung wirft Schatten, so dass die Oberflächentopographie deutlicher wird und die in das Metall geätzten Täler detaillierter visualisiert werden (Abbildung 3).
Fingerabdruckporen
 Abbildung 1 | Bei Verwendung des DSX110 sind die Fingerabdruckporen deutlich sichtbar. Aus den Poren tritt Schweiß aus, der auf vielen Oberflächen einen Abdruck hinterlässt. |
Erkennen verborgener Fingerabdrücke auf Metall
Von Metall abgewischte Fingerabdrücke erscheinen nach dem Erhitzen auf mindestens 400 °C wieder. Mit dem DSX110 wurden hier Fingerabdrücke auf Kupfer visualisiert, das mit einem Tuch aus Wolle (A) oder Nylon (B) abgewischt wurde, und auf Messing, das mit einem Tuch aus Wolle (C) oder Baumwolle (D) abgewischt wurde. Bilder mit freundlicher Genehmigung von K. Dettori, Abertay University
 Abbildung 2.A: Mit Wolltuch abgewischtes Kupfer |  Abbildung 2.B: Mit Nylontuch abgewischtes Kupfer |
 Abbildung 2.C: Mit Wolltuch abgewischtes Messing |  Abbildung 2.D: Mit Baumwolltuch abgewischtes Messing |
Hervorhebung der Fingerabdruckmuster auf Metall bei Schräglicht
 Abbildung 3 | Verborgene Fingerabdrücke auf mit einem Tuch aus Baumwolle abgewischtem Aluminium wurden auf 400 °C erhitzt und mit dem Lichtmikroskop DSX110 sichtbar gemacht, wobei die Schräglichtbeleuchtung den Kontrast maximierte. Bild mit freundlicher Genehmigung von K. Dettori, Abertay University. |
Logos auf beschlagnahmten gefälschten Medizintabletten
Die forensische Forschungsgruppe an der Abertay University arbeitet eng mit der Polizei Schottlands zusammen, die dafür sorgt, dass innovative Forschungen mit größtmöglicher Wirkung für forensische Anwendungen in der Praxis genutzt werden. Im Rahmen dieser fortlaufenden Zusammenarbeit wurde das DSX110 zur Analyse einer Ladung gefälschter Medikamente verwendet, welche die Polizei beschlagnahmt hatte. Der Medikamentenmissbrauch an sich ist ein akutes Problem, das noch dadurch verschärft wird, dass die Anbieter psychoaktive Chemikalien häufig durch alternative Substanzen ersetzen. Oft handelt es sich dabei um harmlose Stoffe wie Zucker, doch andere Zusätze können gefährlicher sein. Darüber hinaus kann der Anteil des vorhandenen Wirkstoffs oft erheblich variieren. So wurde zum Beispiel festgestellt, dass einige kürzlich untersuchte gefälschte Diazepam-Tabletten 10 mg (die beim Apotheker erhältliche Dosis) enthielten, andere dagegen das Vierfache dieser Menge, was ein ernstes Risiko einer Überdosierung darstellt. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, Chargen dieser Tabletten für Aufklärungszwecke zu untersuchen und zu charakterisieren. Die Forschungsgruppe der Abertay University verwendet dazu eine Kombination der wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften. Daraus soll ein statistisches Modell entwickelt werden, mit dem verschiedene Tablettenchargen innerhalb der illegalen Lieferkette identifiziert werden können, so dass die Polizei Verbindungen zwischen verschiedenen beschlagnahmten Produkten ermitteln und vielleicht sogar bestimmte Chargen von Medikamenten bis zum Lieferanten zurückverfolgen kann.
Eine Charge beschlagnahmter Tabletten wurde vor kurzem mit dem Olympus DSX110 analysiert, einige wenige Fallproben sind in Abbildung 4 dargestellt. Die visuelle Charakterisierung kann anhand von Merkmalen wie Farbe und Aussehen erfolgen. Viele dieser Tabletten tragen Logos, einige weisen auch Mängel an den Rändern auf – möglicherweise durch Schäden an den Tablettenpressmaschinen – die bestimmten Medikamentenchargen zugeordnet werden könnten. Auch hier war die Neigungswinkelfunktion des DSX110 besonders hilfreich, um die Logos und die Ränder im Detail zu visualisieren (Abbildung 4B). Die digitalen Funktionen verbessern die Visualisierung dieser Tabletten mit dem so genannten EFI-Tool (Extended Focal Image). Mit der 3D-Bildgebung kompiliert EFI eine Reihe von 2D-Bildern an verschiedenen Punkten der Z-Achse, so dass ein vollständig scharfes, zusammengesetztes Bild der gesamten Probe entsteht und die gesamte Oberfläche der Tablette im Detail betrachtet werden kann.
Charakterisierung der beschlagnahmten Medikamente.
Eine detaillierte Profilerstellung der beschlagnahmten Medikamente hilft der Polizei bei der Rückverfolgung der Medikamente bis zum Lieferanten. Dazu werden Echtfarbeninformationen aus der Auflichtbetrachtung (A) und eine detailliertere Visualisierung zur besseren Erkennung der Logodesigns und der Tablettenränder mit der Neigungswinkelfunktion des DSX110 genutzt (B). Bilder mit freundlicher Genehmigung von S. Greenfield, Abertay University
 Abbildung 4.A-1 |  Abbildung 4.A-2 |
 Abbildung 4.A-3 |  Abbildung 4.A-4 |
 Abbildung 4.B-1 |  Abbildung 4.B-2 |
 Abbildung 4.B-3 |
Stiftspuren auf Papier
Dokumente können aus verschiedenen Gründen in betrügerischer Absicht manipuliert oder gefälscht werden. Identitätsdiebstahl und Leistungsbetrug sind weit verbreitet, auch haben schon Mörder einen gefälschten Abschiedsbrief des Opfers geschrieben. Das primäre Ziel jeder Analyse ist es, so viele Informationen wie möglich zu gewinnen, ohne das Dokument zu beschädigen oder zu verändern; hier kommt die zerstörungsfreie Untersuchung mit einem Lichtmikroskop ins Spiel. Bei der Analyse solcher Dokumente werden oft Handschrift, Tinte und Papier untersucht. Ein Projekt der Abertay University befasst sich mit der Untersuchung von eindeutigen Kugelschreiberabdrücken auf Papier. Wenn eine Linie auf Papier gezeichnet wird, verzieht die Spitze des Stiftes die Fasern des Papiers und hinterlässt eine Vertiefung. Die Morphologie der Vertiefung kann je nach Schreibstil des Benutzers, Stift, Papierqualität und Weichheit oder Härte des Untergrundes variieren. Neben der Lichtmikroskopie können auch alternative Methoden verwendet werden, um ergänzende Informationen zu erhalten, beispielsweise zur chemischen Zusammensetzung der Tinte. Die Chromatographie ist jedoch bei den Gelstiftfarben begrenzt, da diese Polymerfarben sind, die sich nur schwer auflösen lassen, sodass ein alternatives Analyseverfahren notwendig ist.
Die mit dem opto-digitalen Mikroskop erzielten Vergrößerungen ermöglichten die Visualisierung der Papierfasern selbst bei gleichzeitiger Beibehaltung des Farbumfangs und der Verteilung der Tinte. Die Tiefe des hinterlassenen Abdrucks konnte ebenfalls gemessen und als Höhenprofil visualisiert werden, das in 2D oder 3D betrachtet und analysiert werden kann (Abbildung 5).
Analyse von Stiftabdrücken auf Papier.
Charakteristische Stiftabdrücke auf Papier können Erkenntnisse über die mögliche Identität des Verfassers geben. Die Stiftspuren wurden hier mit dem DSX110 im Hellfeld (A), als 2D-Bild anhand eines Höhenprofils (B) und als 3D-Bild anhand eines Höhenprofils (C) visualisiert. Bilder mit freundlicher Genehmigung von K. Denovan, Abertay University.
 Abbildung 5.A |  Abbildung 5.B |
 Abbildung 5.C |
Im Gerichtssaal
Die durch die Mikroskopie gewonnenen Erkenntnisse sind für die forensische Wissenschaft von unschätzbarem Wert, genauso entscheidend ist jedoch auch die Art und Weise, wie solche Beweise im Gerichtssaal präsentiert werden. Ein Bild sagt mehr als tausend Worte, und Informationen in einem Bild können dem Gericht viel leichter erklärt werden als mit Zahlen oder Worten. Abbildung 6 zeigt an einem Beispiel, wie Daten mit den Berichtsfunktionen des DSX110 klar kommuniziert werden können. Darüber hinaus war in allen drei beschriebenen Projekten eine Schlüsselfunktion integraler Bestandteil der Bildanalyse: die Stitching-Funktion. Ob es sich nun um die Untersuchung eines Fingerabdrucks, eines Logos auf illegalen Medikamenten oder eines Stiftabdrucks auf einem Dokument handelt, die Erstellung und Präsentation großer Bilder als Beweis ist vor dem Gericht von entscheidender Bedeutung. Durch die Präsentation der Beweise im Kontext können diese Bilder auch im Nachhinein vergrößert werden, um selbst feinste Details der Probe herauszuarbeiten und so viel umfassendere Erkenntnisse zu erhalten.
Die Berichterstellung ist für die Präsentation im Gerichtssaal von entscheidender Bedeutung.
 Abbildung 6 | Das 3D-Profil und die Analyse eines Stiftabdrucks auf Papier sind hier zusammen mit zusätzlichen Informationen wie den Aufnahmeeinstellungen im Bericht festgehalten. Bilder mit freundlicher Genehmigung von K. Denovan, Abertay University |
Zusammenfassung
Die Lichtmikroskopie bietet viele Möglichkeiten für den Einsatz in der forensischen Forschung und Ermittlung. Der Aufbau moderner Mikroskope wird zunehmend von der Digitaltechnik beeinflusst, welche die Auflösung und die Analysefunktionen von Systemen wie den opto-digitalen Mikroskopen von Olympus erheblich verbessert. Mit dem opto-digitalen System DSX110 von Olympus hat die forensische Forschungsgruppe der Abertay University von vielen dieser fortschrittlichen modernen Funktionen profitiert, um umfassendere Erkenntnisse bei einer Vielzahl von forensischen Proben zu gewinnen.
Die Lichtmikroskopie bietet einen komplementären Ansatz zu anderen Techniken und ermöglicht es dem Ermittler, eine Entscheidung schneller, mit weniger Aufwand und zerstörungsfrei zu treffen. Dies ist besonders wichtig aufgrund der begrenzten Budgets forensischer Einrichtungen, wo die Effizienz immer mehr an Bedeutung gewinnt. Dank der Schnelligkeit und Verfügbarkeit der Lichtmikroskopie wird diese Technik im Zuge ihrer Weiterentwicklung weiterhin zu Fortschritten in der Forensik von der Forschung bis hin zur Anwendung in der Praxis – und sogar im Gerichtssaal – beitragen.
