中国医科大学学报  2018, Vol. 47 Issue (3): 212-216

文章信息

郑吉龙, 倪首涛, 章彪, 霍德民, 赵开放, 刘夏, 杨森
ZHENG Jilong, NI Shoutao, ZHANG Biao, HUO Demin, ZHAO Kaifang, LIU Xia, YANG Sen
家兔失血性休克死后肝脏CT影像学变化与死亡时间的关系
Experimental Study on Estimating the Postmortem Interval in Rabbits Hemorrhagic Shock Death Model Using Liver Computed Tomography Images
中国医科大学学报, 2018, 47(3): 212-216
Journal of China Medical University, 2018, 47(3): 212-216

文章历史

收稿日期:2017-07-11
网络出版时间:2018-03-02 17:38
家兔失血性休克死后肝脏CT影像学变化与死亡时间的关系
中国刑事警察学院法医系法医病理教研室, 沈阳 110035
摘要目的 研究家兔失血性休克死后129 h内肝脏CT影像学的变化与死后经过时间的关系。方法 以失血性休克处死家兔,在死后不同时间对家兔进行肝脏螺旋CT扫描,选取第一腰椎层面测定肝组织平均CT值和肝脏面积/腰椎面积。结果 肝脏面积/腰椎面积在肝窗上呈现"相对不变-快速减小-缓慢减小"的时间变化,肝脏组织平均CT值呈先上升后下降的总体趋势。将每个参数的测量值进行多项式运算,获得了更能体现2项指标与死亡时间关系的二项式回归方程,均具有高度的统计学意义(P均 < 0.01)。结论 CT扫描可动态、客观显示家兔死后肝脏的影像学变化,肝脏组织平均CT值变化对早期死亡时间推断更准确,肝脏面积/腰椎面积变化对中晚期死亡时间推断更灵敏。
Experimental Study on Estimating the Postmortem Interval in Rabbits Hemorrhagic Shock Death Model Using Liver Computed Tomography Images
Department of Forensic Medicine, National Police University of China, Shenyang 110035, China
Abstract: Objective To investigate the relationship between changes in the liver computed tomography (CT) images and the postmortem interval (PMI) of rabbits 129 h after their death due to hemorrhagic shock.Methods CT scanning was used to investigate the hemorrhagic shock death model in 23 rabbits to identify the postmortem cerebral changes from 0 h to 129 h after death.Results The liver or lumbar area in the liver window showed the following characteristic changes:from unchanged, to rapid shrinkage, to slow shrinkage; the mean CT values of the liver initially increased and subsequently decreased. The regression equations for the relationship between the two indices and PMI were established by surgery, and they all had statistical significance (P < 0.01).Conclusion CT scanning can accurately show changes in the rabbit liver after death. The mean CT value of the liver tissue is more sensitive for inferring early PMI. Furthermore, the liver area/lumbar area ratio parameters are more sensitive for inferring mid-late PMI.

死亡时间(postmortem interval,PMI)在法医学上是指死后经历时间,即发现、检查尸体时距死亡发生的时间间隔[1-2],是法医学研究的重要领域之一。在传统的实践工作中,法医工作者经常结合早晚期尸体现象、客观环境因素和工作经验,对PMI进行综合推断。也有学者利用免疫组织化学和体液的生化检测等技术手段,以期更加准确的推断PMI [3]。但是,上述方法中影响PMI推断的因素众多,使其准确性受到一定的限制。随着现代影像学诊断技术的发展、成熟,计算机断层扫描(computed tomography,CT)、磁共振、X线等数字化检查手段在法医学领域逐渐得以推广运用,尤其是在尸检方面,具有无创、快速、客观、数据易保存的特点,国外学者称其为“虚拟尸检”或无创伤解剖[4]。本研究运用CT影像学技术分析家兔肝脏组织随PMI推移所产生的影像学变化,并探讨利用死后肝脏面积/腰椎面积和肝脏组织平均CT值的变化与死后经过时间的关系,进行PMI的推断。

1 材料与方法 1.1 材料

1.1.1 动物

健康成年家兔25只(由中国医科大学动物实验中心提供),雌雄不限,体质量2.0~2.5 kg。

1.1.2 主要仪器设备

NeuViz双层螺旋CT机(中国东软公司生产,2×10 mm高速陶瓷稀土探测器,快速获得360度双层影像);Max Viewer(Version:1.0.0131,CT影像专用处理器)。

1.2 方法

1.2.1 动物分组

家兔处死后随机分为尸检对照组和CT扫描实验组,实验组扫描完成后即为尸检对照组。实验组分别在死后即刻、3 h、9 h、15 h、21 h、27 h、33 h、39 h、45 h、51 h、57 h、63 h、69 h、75 h、81 h、87 h、93 h、99 h、105 h、111 h、117 h、123 h、129 h进行肝脏区域CT扫描检查。扫描完后立即随机选取1只进行解剖观察。其余家兔全部至下一时间点进行螺旋CT全身扫描,直到实验结束。

1.2.2 动物死亡模型的建立与死后保存方法

动物麻醉后,分离左颈外动脉,剪断其动脉致死亡,构建失血性动物死亡模型[5]。处死后手术线缝合颈外伤口,以家兔标准解剖学体位进行固定,充分暴露胸腹部,以便行肝脏CT扫描[6]。处死后的家兔于室温(25~27℃)、相对湿度75%的密闭实验室中保存,避免嗜尸性昆虫的侵扰。

1.2.3 肝脏CT扫描方法

在不同死后经过时间,应用螺旋CT机(薄层平扫层厚0.75 mm、层距2 mm,管电压120 kV、电流250 mA、时间1.0 s [7-8])连续对仰卧位家兔肝脏部位进行薄层平扫。扫描之后将获取的影像储存于硬盘中。

1.2.4 图像选取方法

用东软CT影像Max Viewer阅读软件对拷贝扫描所得的CT影像进行观察与测量。选取位于第一腰椎(L1)平面的肝脏CT影像,以避开肝内胆管、骨骼等结构的干扰。

1.2.5 图像分析及统计学处理方法

分别测量此平面中肝脏组织近腹侧和近背侧一定面积(5 mm2)内的CT值,求得2处的均值。同时测量肝脏组织面积和L1(包括髓腔)的面积,并计算肝脏面积/L1面积。然后用EXCEL软件对测量出来的肝脏组织平均CT值、肝脏面积/腰椎面积参数进行分析处理。

1.2.6 尸体解剖检验方法

在CT检查后,随机选取1只家兔并按照传统方法进行尸检(死后0 h除外),剖开腹腔后观察肝脏大体改变,并记录[9]

2 结果 2.1 家兔死亡后不同时间肝脏CT影像所见

家兔死亡后短时间内,肝组织质地较均匀,肝脏内无明显低密度影。至死后39 h内,肝脏前缘与腹壁贴合仍然较为紧密,肝脏后缘与后腹壁之间逐渐填充少量气体,肝脏中胆管充气扩张不明显;之后随着PMI的延长,死后45 h时可发现肝脏与腹壁分离,肝脏实质区域不断缩小,四周充满气体;死后69~123 h,肝脏各叶已分辨不清,肝脏实质密度增加且密度不均匀,肝脏组织呈散在的点斑片状。死后129 h的CT影像表现为肝脏基本消失,肝脏所在区域由于气体充盈,仅有少量结缔组织影存在,见图 1

A, PMI 0 h; B, PMI 3 h; C, PMI 9 h; D, PMI 21 h; E, PMI 33 h; F, PMI 45 h; G, PMI 57 h; H, PMI 69 h; I, PMI 81 h; J, PMI 93 h; K, PMI 105 h; L, PMI 117 h; M, PMI 129 h. 图 1 家兔失血性休克死后肝脏组织CT扫描影像 Fig.1 Rabbits liver CT images changes after death caused by hemorrhagic shock

2.2 家兔死亡后不同时间肝脏面积/腰椎面积、肝脏平均CT值参数(表 1
表 1 家兔死亡后肝脏面积/腰椎面积及平均CT值的变化 Tab.1 Postmortem change of the liver CT value and liver area/lumbar area ratio in rabbits
PMI(h) Liver area/lumbar area(%) CT value(HU)
 0 15.168±4.23 54.689±2.38
 3 15.257±4.00 55.700±3.18
 9 14.705±0.92 45.156±8.45
15 12.620±4.44 44.567±3.96
21 10.666±4.68 59.778±2.93
27 8.922±6.30 54.244±6.23
33 10.094±1.73 61.256±1.87
39 8.319±7.04 59.733±2.03
45 8.552±3.19 40.956±3.00
51 7.063±1.33 36.644±2.48
57 6.823±3.67 56.767±4.80
63 8.518±3.35 52.667±2.65
69 8.318±0.93 40.267±9.22
75 5.598±4.41 34.844±2.74
81 7.256±1.70 25.556±2.06
87 8.265±3.44 18.944±3.73
93 6.584±4.60 26.267±6.40
99 6.574±4.49 21.033±8.04
105 5.739±3.03 22.256±4.31
111 4.495±3.67 22.500±2.40
117 4.807±4.24 16.667±9.61
123 2.233±1.40 21.625±3.50
129 3.585±4.44 11.367±4.36
PMI,postmortem interval.

死后39 h内肝脏面积/腰椎面积比值变化不显著,39~87 h之间显著下降,87 h以后比值减小又趋于缓慢。肝脏平均CT值在死后逐渐升高,至27~39 h达到高峰,随后逐渐下降。

2.3 家兔死亡后肝脏组织的尸检所见

尸检的结果与基于螺旋CT获得的肝脏检查结果基本一致。在死后早期阶段(0~27 h),肝脏大小基本无变化,肝内胆管正常,肝脏的颜色由红褐色逐渐转变为黑色;随后,肝内胆管扩张、肝脏实质发生自溶、液化,肝脏体积逐渐减小,最初速度较慢,以后加快。此时,肝脏中可见大小不等的腐败气泡,肝脏实质呈泥状。死亡80 h以后,肝脏因腐败致体积减小速度有所减慢,仅剩下少量结缔组织。

2.4 回归分析

死后129 h内,家兔肝脏组织面积/腰椎面积和平均CT值均随着PMI的延长而呈下降趋势,两者间存在着较强的负相关,对死后肝脏组织面积/腰椎面积和平均CT值与PMI的关系进行曲线拟合(见图 23),建立回归方程。肝脏组织面积/腰椎面积:y=0.000 5x2-0.140 0x+14.477(y/%,x/h,r = -0.918,P < 0.001,R2=0.872 9),CT值:y=-0.002 1x2-0.085 9x+55.432(y/HU,x/h,r = -0.868,P < 0.001,R2=0.786)。

图 2 家兔失血性休克死亡后肝脏面积/腰椎面积变化趋势图 Fig.2 Regression analysis of the liver area/lumbar area ratio versus PMI

图 3 家兔失血性休克死亡后129 h内肝脏平均CT值变化趋势图 Fig.3 Regression analysis of the postmortem liver CT value versus PMI

3 讨论

PMI推断一直是法医学研究的重点。传统上法医学家可根据尸体征象(如尸温、尸僵、胃内容消化程度等)对PMI进行快速的推断,但由于这仅仅是经验法则的运用,而且尸体征象的表现受外界环境因素影响较大,推断结果偏差往往较大。随着各种学科的交叉融合与发展进步,众多全新的生物化学方法与技术逐渐应用到PMI推断中,如利用组织DNA及蛋白质降解程度[10-11]、体液离子含量变化[12-13]、机体酶代谢水平[14]等等。上述众多方法将之前的PMI推测从经验性、模糊性的估计,逐渐提升到依据某特定指标随时间的变化规律而进行的客观性、量化性的判断,在一定程度上提高了PMI推断的准确性和技术性,但其操作技术的繁琐性和对尸体的破坏性,也限制了这些方法的发展与运用。

虚拟解剖技术的发展与进步为法医学PMI推断提供了新的途径与方法。虚拟解剖主要借助于影像学的方法,CT便是目前影像学检查应用最为广泛且准确性较高的手段之一。CT检查可以按照各正常组织器官CT检查的影像学指标,选取任意层面、任意时间段的客观数据,过程简单迅速,结果稳定可靠,且不会对尸体造成任何毁坏[15],具有广泛的应用前景。肖坚等[16]最早采用CT影像学技术,对死亡后0~120 h内新西兰白兔脑组织进行动态扫描,选取两冠状断层不同区域CT值平均值和脑组织/颅腔面积比作为研究数据,经数据分析,分别建立了CT值平均值和脑组织/颅腔面积比与PMI的回归方程,以用于早期PMI推断,同时也证明了CT用于PMI推断的可行性。BAYAT等[17]运用CT对61例尸体颅脑进行扫描,并实时观测上颌窦、左右眼球玻璃体液及左右侧脑室CT值随死后经过时间的变化趋势,结果表明,目标区域CT值均随PMI的延长而增高,认为此方法对于PMI的推断具有重要价值。KOOPMANSCHAP等[18]通过使用CT对6名尸体捐献者死后36 h内脑脊液和玻璃体液的放射密度每隔1 h进行检测,应用多元回归模型将相关影响因素(温度)计算在内后,得出了适用于PMI推断的线性回归方程,并用此方法对100例医院病死者及12例案件尸体(具体死亡时间已知)进行检测,证实PMI推断结果与已知具体死亡时间接近(置信水平95%)。

本研究正是在上述研究的基础上,借助CT优势,选择位于肝门区、相当于L1层面的肝脏影像作为研究对象,以避免动物个体差异及腹腔其他脏器对影像学观察及测量的影响。应用Max Viewer影像学分析软件分别测量L1层面肝脏面积及L1层面的腰椎(包括髓腔)的面积,并计算肝脏面积/腰椎面积;在所选取的L1层面肝脏区域(用相互垂直2条直线分成4等分)肝脏近腹侧和近背测量一定面积(5 mm2)的CT值,并计算平均值。应用以上2项客观指标,研究其变化规律与PMI的关系。结果发现,家兔死亡后129 h内肝脏面积/腰椎面积随着PMI的延长呈现“相对不变-快速减小-缓慢减小”特征性变化趋势。此趋势可大致划分为以下3个阶段:家兔失血性休克死亡后39 h内肝脏各肝叶质地均匀,肝脏内无低密度影,肝脏前缘与腹壁紧贴,肝脏后缘与后腹壁之间有少量气体,肝脏中未见扩张充气的胆管,肝脏面积/腰椎面积无显著变化,即相对不变阶段;死后39 h~87 h之间,肝脏与胸腹分离,其四周充满气体,肝脏面积/腰椎面积显著下降,即快速下降阶段;87 h~129 h,肝脏各叶已分辨不清,肝脏组织呈散在的点斑片状,肝脏面积/腰椎面积缩小相对比较缓慢,即缓慢下降阶段。分析认为个体死后27 h内,肝组织自溶、腐败,但腐败气体还没有大量产生,肝脏面积并没有太大的变化,27 h以后肠道腐败细菌的大量繁殖,腹腔中腐败气体不断增加,肝脏在腐败细菌的作用下不断分解,肝脏面积/腰椎面积下降。肝脏中残存结缔组织不易分解,所以在死亡后87 h后,肝脏面积/腰椎面积下降又相对较慢。研究[19]表明肝脏面积/腰椎面积呈非线性变化,通过建立二项式回归方程发现肝脏面积/腰椎面积随PMI的变化趋势在快速下降阶段和缓慢下降阶段更加明显,相关性更高,提示肝脏面积/腰椎面积更适用于推断死后39~129 h的PMI。

本研究表明,家兔失血性休克死后129 h内肝脏组织平均CT值随着PMI的延长存在一定变化规律,总体呈现“先升高后降低”的变化趋势。此趋势可以概括为上升阶段和下降阶段2部分。通过统计学分析肝脏组织平均CT值相关系数r比较高,变化趋势体现在死亡后肝脏组织平均CT值一直升高,至死后27~39 h达到高峰,然后其平均CT值逐渐小。分析CT值上升阶段,可能是由于死亡后肝组织中蛋白质变性和水分丢失造成。而随着死后间隔时间延长,肝组织出现腐败区域、腐败气性区域增多,肝脏的CT值随之呈不断下降趋势。结合传统尸检结果,分析肝脏发生死后自溶、液化,肠道及肝脏胆道系统腐败细菌的大量繁殖,肝组织不断被腐败细菌吞噬,肝组织面积不断减小。利用肝脏CT值建立非线性回归方程发现,在曲线上升阶段,CT值随PMI变化趋势更加明显,相关性较高,提示平均CT值可以准确进行死后39 h内的PMI推断。

本研究还发现,CT值和肝脏面积/腰椎面积这2个参数对于死后经过时间推断准确性的适应阶段有所不同。前者在早期的PMI推断中更加准确,而后者对于中晚期的PMI推断则更加适用。由此可见,利用单一的1种指标推断PMI是存在缺陷的。因此,将两者相互结合、综合运用,可以弥补存在的缺陷,使PMI推断更具科学性、准确性和可操作性。

本研究在腐败进展较快的夏季8月份(25~32 ℃)进行,主要反映了高温对尸体腐败的影响。CT影像学技术在国内医疗界已经广泛应用,也奠定了其在法医学实践中便于推广的应用基础[20]。今后的研究将致力于全面发挥放射影像学技术的优势,积极开展针对不同死因、不同环境条件下、不同组织器官的研究,为后续开展尸体研究积累丰富的经验和建立适用的客观指标。。

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