Investigaciones forenses utilizando termografía y vapor

Cómo la aplicación vapor a tela manchada de sangre permitió utilizar la termografía

Los investigadores que buscan un método alternativo para detectar la presencia de concentraciones diluidas de sangre en telas han encontrado una solución en la termografía. Aunque la sangre no es visible por sí misma en el espectro de los infrarrojos, han descubierto que era posible crear una firma térmica introduciendo vapor de agua en una muestra manchada de sangre. A pesar de algunas dificultades con fibras naturales, este método termográfico puede ser una alternativa para el uso de luminol en investigaciones forenses.

Cuando los investigadores de las series de televisión tienen que encontrar evidencia de sangre, lo primero que hacen es rociar la zona con luminol y apagar las luces. Aunque esto añade dramatismo a la historia, no es la solución óptima para investigadores de la vida real que necesitaban encontrar evidencia de sangre concreta en circunstancias nada ideales. Esto es especialmente así al trabajar con telas que tengan manchas de sangre diluida, que podrían verse afectadas fácilmente con la adición de luminol líquido. Los investigadores químicos, el Dr. Michael Myrick y el Dr. Stephen Morgan, y su equipo de la University of South Carolina, están investigando el uso de cámaras de infrarrojos como método alternativo para detectar y registrar evidencia de fluidos biológicos como la sangre en la escena del crimen.

Figura 1. Huella de sangre entera en tela acrílica.
Izquierda: durante la exposición termográfica a la humedad por vapor.
Derecha: enfriamiento por evaporación tras la exposición. Hay presente un contraste suficiente para distinguir patrones de crestas.

Figura 2. Huella de sangre entera en tela de poliéster.
Izquierda: durante la exposición termográfica a la humedad por vapor.
Derecha: enfriamiento por evaporación tras la exposición.

Figura 3. Huella con dilución 1:10 en poliéster muestra patrones de crestas y un halo debido a la evacuación de partículas sólidas de sangre. El equipo de Myrick y Morgan observó que las crestas absorbían el agua más rápido que el halo exterior, y se enfriaban a una velocidad diferente, por lo que los dos patrones podían distinguirse cinéticamente.

Figura 4. Las propiedades de absorción/desorción de la sangre para el agua son muy similares a las del algodón, por lo que incluso las huellas de sangre entera son débiles en el algodón.

Preocupaciones sobre el luminol

El luminol empieza como un polvo mezclado con peróxido de hidrógeno antes de aplicarse a la superficie que va a someterse a pruebas. Si hay sangre presente, el hierro de la hemoglobina catalizará una reacción entre el luminol y el peróxido de hidrógeno que libera electrones en forma de fotones visibles de luz azul. Lamentablemente, el luminol puede reaccionar con otras sustancias además del hierro, provocando falsos positivos.

Como explica el Dr. Myrick, el luminol «reaccionará con el rábano picante, con sales de cobre, con lejías… reaccionará con muchas cosas que pueden encontrarse en una tela, por ejemplo, o en cualquier escena que haya que analizar».

Otro problema con el luminol es su posible efecto en las pruebas de ADN: aunque el producto químico no destruye directamente el ADN, puede afectar a algunos marcadores genéticos.

Finalmente, el propio acto de rociar luminol sobre la mancha puede hacer que se extienda. «Si tienes patrones de crestas, como en una huella dactilar, y la empapas con un líquido, puedes perderla por completo», afirma el Dr. Myrick. Se perdería toda posibilidad de identificar esa huella dactilar en la tela. Diluir demasiado una mancha de sangre podría también imposibilitar de someter la muestra más adelante a pruebas de ADN.

Los desafíos de los infrarrojos

El Dr. Myrick y su equipo buscaban una mejor manera de visualizar la sangre y otros fluidos biológicos para investigaciones forenses. A Myrick estaba especialmente interesado en un método de detección que pueda observarse durante más tiempo que solo unos segundos y que pueda repetirse son destruir la muestra. Él y su equipo empezaron a estudiar el uso de la reflectancia de infrarrojos para visualizar la sangre. Aunque funcionaba, la sangre se veía siempre muy débilmente en las imágenes térmicas.

«La termografía no suele ser una buena forma de visualizar el contraste químico», admite el Dr. Myrick. Él y su equipo buscaban formas de aumentar la sensibilidad a la sangre y se decidieron por el vapor como método para crear una fuerte banda de absorción en la ventana espectral de infrarrojos. Sin embargo, al intentar mejorar un método, el equipo se tropezó con uno mucho mejor.

Se asignó al estudiante graduado Wayne O’Brien la tarea de saturar un paño con óxido de deuterio que emite una plancha de vapor de viaje y de tomar mediciones de reflectancia. Resulta que O’Brien grabó un vídeo de infrarrojos del vapor al tocar el paño e hizo un descubrimiento sorprendente.

«En cuanto conectó el vapor, la mancha con una dilución 1:100 que me estaba enseñando se encendió como una bombilla. Lo asombroso fue que algo que nos resultaba tan difícil ver antes, de repente, bum, apareció con un brillo increíble en la imagen», comenta Myrick.

Además, a diferencia del luminol, que se apaga casi al instante, descubrieron que el vapor de agua tenía un efecto duradero en telas manchadas de sangre. «Si coges una tela y la pones en un entorno húmedo a una temperatura elevada, puedes ver la mancha indefinidamente», comenta Myrick. «No aparece y desaparece; puedes verlo para siempre si mantienes esas condiciones de humedad».

Prueba del método

El equipo de Myrick puso en práctica su descubrimiento en un estudio de huellas dactilares con sangre en tres tipos de tejido. Las «huellas dactilares» provenían de un sello de goma personalizado que empapaban y aplicaba a tres telas con triple teñido. Cada trozo de tela recibió dos sellos con huella dactilar con sangre de rata, una diluida con una proporción 1:10 y la otra sin diluir. El equipo dejó entonces que las manchas se secaran durante 24 horas.

Cuando llegó el momento de generar imágenes de las manchas de sangre, los investigadores expusieron las muestras a vapor de agua desionizado con una plancha de vapor de mano. Registraron los cambios en la sangre de la tela al aplicar vapor durante intervalos de tres segundos durante un periodo largo de tiempo, con pausas entre cada intervalo.

Añadir vapor de agua a la muestra provoca una producción inmediata de calor. El Dr. Myrick compara este proceso con pasar de una estancia seca y con aire acondicionado a un día caluroso y con mucha humedad. Todas las prendas de ropa que lleves absorberían inmediatamente el vapor de agua, provocando un ligero aumento de la temperatura. Este tipo de aumento es fácil de ver con infrarrojos.

Como añadir agua produce calor, quitar la fuente de vapor produce enfriamiento. Pero las telas hidrófobas como los acrílicos o el poliéster retienen muy poca agua y se equilibran rápidamente. Como resultado, se verá que el área manchada de sangre se enfría más despacio que el resto de la tela. Esto provoca una diferencia de temperatura que, de nuevo es fácil de ver con infrarrojos.

«Se consigue un contraste tanto positivo como negativo donde se absorbe agua, en función de la rapidez con que la absorba y la desorba. Y puede repetirse una y otra vez», explica Myrick.

Para el primer conjunto de grabaciones, pusieron una lente de 50 mm a una cámara FLIR A6751sc SLS para generar imágenes de toda la huella. La A6751sc ofrece una frecuencia de imagen rápida y una velocidad de integración de 480 ns, lo que permite a los investigadores registrar transitorios térmicos rápidos. Un segundo conjunto de grabaciones con una lente de 13 mm permitió al equipo de Myrick observar una sola cresta aumentada de «huella dactilar». En ambos casos, el equipo operaba la cámara a través del software FLIR ReasearchIR.

Las imágenes de huellas completas tanto del paño de acrílico como el de poliéster mostraban claramente la presencia de sangre entera y diluida. Las manchas en paño acrílico ofrecían también suficiente contraste para distinguir crestas de «huellas dactilares». En la tela de poliéster, el equipo observó un «halo» térmico alrededor de la huella con dilución 1:10 provocada por la evacuación de partículas sólidas de sangre hacia la tela. Al observar los datos térmicos con el tiempo, el equipo notó que las crestas en el poliéster absorbía el vapor de agua más rápido que el halo exterior. Esto permitió al equipo distinguir entre las crestas y el halo.

El equipo de Myrick encontró alguna dificultad en generar imágenes de las huellas de sangre en algodón. Esto se debe a que con hasta un 20 por ciento de agua del peso, la tela de algodón absorbe tanta agua como la propia mancha de sangre. En contraste, las fibras sintéticas como los acrílicos y el poliéster no absorben agua tan fácilmente.

«Eso tiene mucho que ver con la composición química de las fibras y de la propia estructura de las fibras», explica Raymond Belliveau, estudiante graduado del equipo de Myrick.

«El algodón es una tela complicada y tiene fibras sueltas por todas partes», añade Myrick. «Y la velocidad a la que los hilos absorben el agua es diferente. La respuesta de una sola fibra es rapidísima».

Por este motivo, el equipo tuvo mucho éxito al generar imágenes de crestas aumentadas de la huella en algodón. Observaron un contraste visible entre la sangre entera en hilos individuales elevados y el resto de la tela de algodón. Este contraste solo era visible durante los 30 ms que tardaban los hilos elevados en absorber el vapor.

«La A6751sc nos permitió realizar mediciones a alta velocidad, en las que literalmente se ve la fibra encenderse durante un solo fotograma», explica Myrick. Después, el grueso de la tela había absorbido bastante vapor de agua para anular cualquier diferencia térmica entre la sangre entera y el algodón.

Figura 5. Hilos individuales dentro de la huella de sangre entera mantienen el contraste con el resto de la tela de algodón.

La cresta de la huella de la mancha de sangre entera es fácilmente visible en la tela de acrílico, aunque se interrumpe en lugares en los que el tejido de la tela impidió que el sello entrase en contacto con toda la superficie.

Figura 6. Aparece una interrupción en el patrón de la cresta donde el tejido del paño de acrílico impidió un contacto completo entre el sello y la tela.

La huella de sangre entera era muy ligeramente visible durante la aplicación del vapor y, como la muestra de acrílico, tenía un tejido que impidió un contacto completo entre el sello y la tela. Sin embargo, como la urdimbre (dirección vertical de los hilos) se eleva con respecto a la trama (dirección horizontal), las partículas sólidas de sangre en la urdimbre son más visibles.

Figura 7. Las crestas de la huella de sangre solo son visibles en la urdimbre elevada de la tela.

El siguiente paso

Según los resultados de Myrick, la termografía puede ser una alternativa viable al luminol para determinar si una tela se ha manchado con sangre. Puede hasta ser preferible, ya que el vapor de agua necesario para facilitar la generación de imágenes no diluye más la mancha ni tiene potencial alguno de arruinar la evidencia. Aunque el uso de vapor de agua plantea algunos problemas para el algodón, las cámaras de infrarrojos de alta velocidad y alta resolución pueden sortear esos problemas. Una cámara científica como la FLIR A6751sc tiene la frecuencia de imagen y la velocidad de integración necesarias para registrar el calentamiento o el enfriamiento rápidos de las fibras sueltas de algodón, que puede mejorarse con una lente de ampliación. Myrick y su equipo seguirán investigando el uso de generación de imágenes a alta velocidad en hilos de algodón con la esperanza de refinar el proceso.