同一人不同年龄段的指纹特征信息变化

张忠良 宋焕庭 张丽梅 张嘉宇

（中国刑事警察学院刑事科学技术学院（法庭科学学院） 辽宁 沈阳 110035）

1 引言

年龄增长是一种不可逆的生理现象，随着年龄的变化，人体各部位也会随之发生新的变化。在对犯罪嫌疑人的年龄进行推断时，可以利用现场破坏程度、犯罪对象的种类和数量及其他信息刻画犯罪嫌疑人的行动能力、心理特点，进而侧面反映其年龄[1]223。目前，通过手印直接分析遗留者的年龄仅有部分理论支撑，没有具体的分析方法应用于实践。如何利用指印分析同一人、不同年龄的留痕特点，并从这一规律延伸到不同人、不同年龄的指印留痕特点是现如今需要亟待解决的问题之一，因此针对同一人在不同年龄指印变化规律的研究具有非常重要的意义。指纹的三级特征多作为辅助性依据用于残缺、变形指纹的鉴定，根据一些文献[2-3]，指纹的三级特征与年龄也有一定的关系。为此，本文收集整理了8位志愿者两个不同年龄时期的指纹，利用两配对样本T检验对样本进行统计分析，主要考察手印长宽、乳突纹线的密度、乳突纹线与小犁沟的相对宽窄、皱纹、第一组屈肌褶纹（下称屈肌褶纹）、细点线、乳突纹线边缘光滑程度、印痕的清晰程度等方面的相关指标与年龄的相关性，为进一步研究手印与年龄的关系提供参考。

2 材料与方法

2.1 实验器材

Leica M125体视显微镜（徕卡仪器有限公司）、XNY-II指纹捺印盒（无锡市帆鹰警用器材新技术有限公司）、十指指纹捺印卡等。

2.2 样本采集

在十指指纹卡档案中发现8名男性志愿者20世纪90年代左右的捺印样本，年龄在19~25岁，平均年龄为21.75岁。经历近30年后再次找到当年的8位男性志愿者，采集并制作十指指纹卡，采集样本时志愿者年龄在40~55岁，平均年龄为49.75岁，分别标记为1~8号（表1）。

表1 8名志愿者基本信息统计表

2.3 实验设计

2.3.1 可量化的特征信息

利用体视显微镜对手印三级特征中可量化的信息进行测量并统计，包括乳突纹线的密度、乳突纹线与小犁沟的相对宽窄、皱纹、屈肌褶纹、细点线等方面的相关指标（表2）。

表2 测量对象及指标

2.3.2 难以量化的特征信息

对汗孔、乳突纹线边缘光滑程度、印痕模糊程度等不便于测量的特征信息进行观察和分析。乳突纹线边缘光滑程度主要表现在乳突纹线的连续性、匀称性和齐整性上，其中乳突纹线断续粗糙状态的产生与汗孔的形态和位置、细小褶纹的出现密切相关，乳突纹线上毛刺的大量出现又导致乳突纹线粗细不均。汗孔特征与乳突线边缘形态都是微观特征，在显微镜下可以观察它们的特性。印痕模糊程度则主要表现在指纹中出现大小不一的模糊区域。

2.4 数据测量

2.4.1 测量方法

在体视显微镜下利用LAS V4.5系统中的测量工具分别测量8位志愿者三面捺印指纹样本在两个年龄的上述特征。其中左手五指样本按拇、食、中、环、小的顺序分别标记为（1-L-1、1-L-2…1-L-5）…（8-L-1、8-L-2…8-L-5）；右手五指样本按顺序分别标记为（1-R-1、1-R-2…1-R-5）…（8-R-1、8-R-2…8-R-5）。

2.4.2 测量结果的校正

对可量化特征信息的测量，LAS V4.5系统中的测量工具可精确到微米级别。在测量过程中多次测量，取中位数或测量结果一样的值，测量结果单位为毫米（mm）。测量在双盲下两次校正后记录结果，测量误差在0.000~0.500mm以内。

2.4.3 数据处理

采集样本后运用两配对样本T检验的方法进行数据分析，即对两个配对样本的平均数之间进行差异检验，差异显著表明具有相关性。同一枚指纹在年龄变化前后两次测量的数据存在一一对应的关系，两次施测后可以形成相关特征信息的配对组，检验结果表明各配对组所反映的指纹特征信息随年龄增长所产生的变化是否显著。

3 实验结果及讨论

3.1 乳突纹线密度的变化分析

乳突纹线的密度可以通过对一定区域内乳突纹线的条数进行统计而反映。在对乳突纹线的密度进行统计之前，对160枚指纹的平面捺印样本进行长宽统计，前后两个年龄段手印平均长度增加0.022mm，平均宽度增加0.157mm（表3）。对手印长宽进行配对样本T检验，手印长度、宽度的显著性概率p分别为0.873、0.366，均大于0.001，手印长宽在这两个年龄段的变化并不显著。

表3 手印长宽配对样本统计

基于指纹的相对稳定性，同一枚指纹乳突纹线的条数是固定不变的[4]，理论上乳突纹线的密度大致呈现出由大变小的趋势（图1）。由指纹中心点出发，在其右侧、左侧、上方5mm范围内统计乳突纹线的条数（my、mz、ms），条数越多，密度越大。表4中样本手印在固定区域内乳突纹线的条数随年龄增加均变少，由此可见存在乳突纹线的密度随年龄增长由密集到稀疏的现象。

图1 8-L-2时隔29年中心乳突纹线的密度对比图

表4 乳突纹线密度配对样本统计

在乳突纹线密度配对样本T检验结果报表中（表5），中心点右侧、左侧、上方5mm处乳突纹线的条数平均值的差值分别为1.048、1.100、0.781。中心点右侧、左侧、上方5mm处乳突纹线的条数配对样本T检验的t值分别为7.659、8.093、5.731，显著性概率p<0.001，这些数据在95%的置信水平上差异显著，即8位志愿者在20岁左右与50岁左右指纹中心点附近乳突纹线的密度有显著差异。其中指纹中心点左、右两侧5mm内乳突纹线条数变化的显著程度比中心点上方5mm处乳突纹线的条数更大，相应地，乳突纹线的密度变化更加明显。

表5 乳突纹线密度配对样本检验

3.2 乳突纹线与小犁沟相对宽窄的变化分析

青少年时期，在印痕中乳突纹线宽度大于小犁沟；壮年和中年时期，乳突纹线表现均匀，乳突纹线和小犁沟宽窄相近；老年阶段乳突纹线处于萎缩状态，明显变窄，而小犁沟显著变宽，有的甚至小犁沟比乳突纹线还宽[1]224。对手印捺印样本观察和测量后，上述规律表现并不突出，在80对样本中只有18对样本乳突纹线随年龄增加而变窄，主要集中在3号样本且变化比较微弱。大部分捺印者中老年时期手印样本乳突纹线的宽度宽于青年时期手印样本的乳突纹线宽度，相应地，小犁沟变窄（图2）。

图2 5-R-2时隔36年乳突纹线与小犁沟相对宽窄对比图

对中心系统和根基系统的乳突纹线及与其相邻的小犁沟进行测量和统计分析，青年和中老年阶段中心系统乳突纹线宽度（clr）的平均值分别为0.265mm、0.314mm；中心系统小犁沟的平均宽度（clx）分别为0.172mm、0.154mm，中心系统乳突纹线的宽度随年龄增加而扩大，小犁沟宽度减小。青年和中老年阶段根基系统乳突纹线宽度（glr）的平均值分别为0.369mm、0.359mm；根基系统小犁沟的平均宽度（glx）分别为0.184mm、0.192mm，根基系统乳突纹线的宽度随着年龄增大而轻微变短，相应地，小犁沟轻微加宽。乳突纹线与小犁沟宽度的比值可衡量其相对宽窄，比值越大，乳突纹线与小犁沟宽度相差越大。青年阶段和中老年阶段的样本中心乳突纹线与小犁沟宽度比值的平均数分别为1.68、2.309；根基乳突纹线与小犁沟宽度比值的平均数分别为2.359、2.19，中心系统乳突纹线与小犁沟的宽度比根基系统的变化更加剧烈（表6）。

表6 乳突纹线与小犁沟相对宽窄配对样本统计

在表7中，配对1（中心乳突纹线宽度）的T检验的t值为4.896，显著性概率p<0.001,在95%的置信水平上差异显著。在中心乳突纹线宽度的显著变化带动下，配对3（中心乳突纹线与小犁沟宽度比值）的t值为4.454，显著性概率p<0.001，表现出显著差异。其余统计对象的显著性概率p>0.001，在95%的置信水平上这些变量在两个年龄段差异不显著。因此，从这些手印捺印样本中可以初步确定中心乳突纹线宽度及其与小犁沟宽度的比值所包含的相对宽窄信息与年龄有较强的相关性。

表7 乳突纹线与小犁沟相对宽度配对样本检验

3.3 皱纹的变化分析

皱纹是由于皮肤松弛和手指屈伸活动所形成的细小而浅表的沟纹[1]66。乳突纹线类似杆状物体，受力后最容易在与其垂直的方向上出现断裂。中心系统乳突纹线的走向以纵向为主，出现的皱纹多为横向或斜横向；外围系统两侧的乳突纹线斜横向分布，皱纹多呈纵向分布。随着年龄增大，皮肤弹性开始逐渐降低，手指摩擦和屈伸活动不断积累，皱纹呈现由无到有、由少变多、由细到粗、由短到长、由简单到复杂的趋势（图3）。

图3 8-L-3时隔29年皱纹对比图

皱纹是皮肤老化的重要体现，同一枚指纹中皱纹随年龄增加处在动态变化中，新的皱纹不断产生，旧的皱纹也在加深变宽或变浅消失。皱纹在手印捺印样本中大量存在且反映性良好，收集到的80对配对样本中，有效样本在70对以上。对横向皱纹的条数（zh）、纵向皱纹的条数（zz）、最长皱纹的长度（zlc）、最宽皱纹的宽度（zlk）进行统计，大部分捺印样本中皱纹的数量、长短、宽窄统计结果的变化符合上述趋势（表8）。其中仅有22对手印捺印样本随年龄增长横向皱纹条数不变或者变少，10对样本纵向皱纹条数不变或者变少。

表8 皱纹配对样本统计

在皱纹配对样本检验表中（表9），横、纵向皱纹的条数及最长皱纹的长度显著性概率p<0.001,说明随着年龄增大同一指纹中横、纵向皱纹的数量、最长皱纹的长度发生显著变化。纵向皱纹条数t值的绝对值最大，其数量的变化最显著，前后两个年龄段平均相差5条，横向皱纹的条数前后两个年龄段平均相差3条，最长皱纹的长度前后两个年龄段平均相差3.423mm。最粗皱纹的宽度t值绝对值最低，显著性概率p=0.001，在95%的置信水平下发生的差异并不显著。随着年龄增大，皮下脂肪的皱缩，手指四周的丰满程度低于中心，中老年阶段手印捺印样本中常出现细密的纵向皱纹，大多居于指纹两侧，方向斜朝向中心的现象。纵向皱纹的大量出现及变长加宽并与横向皱纹组合形成交杂分布的形态在年龄偏大的手印捺印样本中大量出现。

表9 皱纹配对样本检验

3.4 第一组屈肌褶纹的变化分析

屈肌褶纹是一种胎生的凹陷条状纹线，在平面手印中表现为较粗大的空白线条特征[2]404。20岁左右皮下肌肉和脂肪丰富，手指中心饱满，捺印后很少留下屈肌褶纹或者留下的屈肌褶纹较短、窄，位置居中；50岁左右，手指发扁，加之长年屈曲活动，屈肌褶纹在捺印样本中较宽，开始向两侧延伸，并可能出现细小分支。随着年龄增加，屈肌褶纹由短变长、由窄变宽、由较少分支变为较多分支[1]225。

在手印捺印样本中，手指屈肌褶纹中间宽、两边细，基本可以横贯手指，对屈肌褶纹的长度测量意义不大。表10中统计了手印样本中最宽屈肌褶纹的宽度（ql）、屈肌褶纹的分支数量（qt）。前后年龄段最宽屈肌褶纹的宽度平均值分别为0.612mm、0.719mm；分支数量平均值分别为2.54、3.5，符合由窄变宽、分支由少变多的规律。

表10 第一组屈肌褶纹配对样本统计

在配对样本T检验报表中（表11），前后两个年龄段最宽屈肌褶纹宽度显著性概率p=0.001，在95%的置信水平上这一变量在两个年龄段差异不显著。屈肌褶纹分支数量显著性概率p<0.001，在95%的置信水平上差异显著，屈肌褶纹的分支数量是与捺印者年龄相关性较强的信息。需要注意的是手指屈肌褶纹在现场出现率较小，只有在握持动作下才可能出现，能表现屈肌褶纹全貌的手印出现率更小。利用屈肌褶纹分支数量推断年龄的作用有限，在这一特征出现的情况下可作为分析年龄的参考和辅助。

表11 第一组屈肌褶纹配对样本检验

3.5 细点线的变化分析

细点线是小犁沟中出现的细点状结构，属于固有的皮肤组织结构[2]183。现有研究表明，多数细点线不是构成指纹的胎生纹线，而是后天形成，并随年龄的增长而逐渐增强[1]72。

在80对手印样本中只有5对样本表现出细点线这一特征。4对样本随着年龄段的改变细点线从无到有，1对样本细点线在两个年龄段都出现且数量一致。细点线在本次手印捺印样本中的出现率为6.25%，集中出现在7号志愿者的手印，因而在本次研究中还无法得出细点线数量、形态与年龄的具体关系。

3.6 汗孔的变化分析

汗孔是汗腺排泄汗液的出口，不规则地分布在乳突纹线顶部，位于乳突纹线中区，呈不规则的单排凹陷小点[2]235。随着年龄增大，乳突纹线不断受到挤压、摩擦，汗孔的形态由圆滑规则到不规则，位置由乳突纹线中央移至边缘部位，形成乳突纹线边缘的局部缺损乃至断续、导致乳突纹线边缘粗糙。

汗孔在指纹油墨捺印样本中的表现并不稳定。汗液由汗腺经汗孔而流出，在手指的摩擦和运动中覆盖乳突纹线，从而作为中介质遗留在手印中。汗液不是时时刻刻都在分泌或者说在极短的时间内分泌并不明显，每个人手指出汗的情况也不尽相同。有的人手指分泌的汗液量大，捺印后乳突纹线连贯、粗，但是汗孔不断分泌汗液导致在捺印中与乳突纹线表面同质化，在手印中汗孔反而表现不明显。有的人汗液量适中，捺印时汗孔未分泌过多汗液，以其凹陷结构而与乳突纹线产生差异，在手印中表现为清晰明显的空白点状结构。有的人分泌汗液量少，手指皮肤干，经过磨损易变得凹凸不平，在捺印后乳突纹线断续，乳突纹线显现明显的部分可以看到汗孔，而中断部分则无汗孔特征体现，捺印和显现效果一般。

图4中展示了相隔29年同一枚指纹中汗孔的形态和位置变化，前后两个年龄段的样本中汗孔都表现出时大时小，形态各异的现象，但后一个年龄段汗孔的表现更加不稳定。a、a1是该样本捺印者23岁时捺印，汗孔反映较好，总体形态较为规则圆润，均匀分布在乳突纹线上。b、b1是该样本捺印者在52岁时捺印，汗孔形态大多不规则，汗孔扩张变大，分布变得分散且不均匀。

图4 8-L-2时隔26年汗孔的变化

3.7 乳突纹线边缘光滑程度的变化分析

光滑意为平滑、不粗糙。随着年龄增加，手印中乳突纹线的光滑程度明显下降，越来越粗糙，具体表现为乳突纹线凹凸不平、粗细不均、出现断续和毛糙[5]90。经观察，手印捺印样本中乳突纹线边缘光滑程度的降低主要由细小褶纹和毛刺大量出现等因素导致。

随着年龄增大，皮肤弹性降低，在摩擦积累中“杆状”乳突纹线容易在与其垂直的方向上产生塌陷、皱缩、断裂。在观察过程中，手印捺印样本出现一些长度不足横穿1条乳突纹线或者只能横穿1到2条乳突纹线，宽度极细的小细线（图5右侧方形框）。手印中这种微小的空白细线一般不认为是皱纹，是皱纹产生的原始形态，下称“小褶纹”。

图5 小褶纹和毛刺随年龄增长对纹线边缘的影响

“小褶纹”在乳突纹线边缘上的出现导致乳突纹线缺损，使乳突纹线边缘由平整、光滑向断续、粗糙变化。随着年龄的增大，“小褶纹”的成片大量出现会导致乳突纹线变得杂乱甚至错位；随着时间发展，“小褶纹”因皮肤受力的连带作用相互联接，变成明显的长条空白细线，进而塌陷，形成大而明显的皱纹。通过对手印捺印样本的观察，“小褶纹”也处在不断产生和恢复的动态变化中，总体趋势是年龄越大，“小褶纹”出现越多，乳突纹线边缘出现的断续越明显和普遍。

乳突纹线边缘随着年龄增加光滑程度降低还有一种更普遍表现：乳突纹线没有中断而是乳突纹线两侧更加凹凸不平，使乳突纹线变得不齐整、粗细不均。这种由毛刺而导致的乳突纹线两侧边缘毛糙不平，呈现波浪形的微观现象在50岁左右的手印捺印样本中大量存在，而且几乎在每条乳突纹线上都有表现（图5右侧长条矩形框）。

经观察，以上现象是导致手印捺印样本中乳突纹线边缘随年龄增加光滑程度降低的主要因素。它们导致乳突纹线粗糙的形态各不相同，在年龄偏大的指纹中普遍而且稳定地存在，这些微观形态包含着大量年龄信息，在手印分析年龄中具有重要作用。

3.8 印痕模糊程度的变化分析

人处在衰老阶段，皮肤角质层水合能力降低，汗腺分泌功能减弱，手指表面开始干燥变硬，乳突纹线磨损严重难以恢复，皮肤容易凹凸不平；真皮胶原纤维减少、弹力纤维变性，乳突纹线在捺印时容易变扁膨胀而粘连[6-7]。在这些因素的共同作用下，处在中老年阶段手印遗留者的指纹本身不具备被高质量捺印和显现的条件，容易捺印出模糊手印。

模糊意为不分明、不清楚，与清晰相对。在手印捺印样本中由于上述各种因素的单独或叠加出现，导致小犁沟细小甚至消失而变得不分明，乳突纹线相互粘连难以辨认，出现大片、小片的模糊区域。经观察，相较于青年时期，模糊区域在中老年时期的手印样本中出现更加普遍。

在捺印时油墨量多、动作不规范产生划蹭、作用力大等因素都会导致模糊变形手印的产生[8-9]。本次研究采用规范的捺印方法以减少上述情况对实验结果的影响。8位志愿者中老年时期手印捺印样本中不同程度地出现因乳突纹线粘连而导致的模糊现象。图6反映时隔33年同一指纹的变化情况，无论是从宏观还是微观观察都能发现其手印更加模糊的现象。左图是志愿者20岁时捺印，乳突纹线分明且清晰；右图是志愿者53岁时捺印，手印的中心系统两侧均出现模糊区域，乳突纹线相互粘连，细节特征难以辨认。

图6 1-R-3时隔33年后模糊区域出现

4 结论

通过对手印捺印样本中反映年龄的相关可量化信息进行梳理，乳突纹线的密度（中心点左侧5mm范围内乳突纹线的条数）、乳突纹线与小犁沟的相对宽窄（中心乳突纹线的宽度）、皱纹（纵向皱纹的条数和最长皱纹的长度）、第一组屈肌褶纹（屈肌褶纹分支的条数）随年龄变化产生的变化最大，可作为手印分析年龄的重要指标。通过对手印样本中难以量化的信息进行观察，乳突纹线边缘光滑程度（汗孔、小褶纹、毛刺导致的中断和粗糙）下降，印痕模糊程度增加的现象普遍存在于中老年阶段的样本中，在手印分析年龄的应用中或可发挥主要作用。

同一人不同年龄样本收集比较困难，本次研究只收集到8位志愿者青年时期和中老年时期的样本，缺少其余年龄段的样本，形成结果也只能代表这两个年龄段手印产生的变化，印证指纹随年龄增长可能发生的变化。汗孔、乳突纹线边缘形态、印痕的模糊程度等信息难以利用现有仪器进行有效测量和描述，有关研究和应用尚处在起步阶段。对上述这些信息更加严谨的分析结论和应用还需要在大量样本中更进一步的研究和探索。