中級(jí)職稱論文生物電阻抗在法醫(yī)學(xué)中應(yīng)用

　　死亡時(shí)間推斷是法醫(yī)工作的難點(diǎn)，本篇中級(jí)職稱論文采用生物電阻抗技術(shù)來測(cè)量尸體相應(yīng)的生理和病理信息，從而推斷死后時(shí)間，這種技術(shù)具有無創(chuàng)、無害、廉價(jià)、操作簡單和功能信息豐富而廣泛運(yùn)用于法醫(yī)工作中，獲得了良好的效果�！�法醫(yī)學(xué)雜志》刊登的主要內(nèi)容包括：法醫(yī)病理學(xué)、法醫(yī)臨床學(xué)、法醫(yī)物證學(xué)、司法精神病學(xué)、法醫(yī)毒理學(xué)、法醫(yī)昆蟲學(xué)和毒(藥)物分析、醫(yī)療糾紛、醫(yī)療事故的法醫(yī)學(xué)鑒定以及交通事故鑒定等現(xiàn)代司法鑒定科學(xué)方面的最新成果和動(dòng)態(tài)。既刊登大量國家自然科學(xué)基金等大型項(xiàng)目資助的創(chuàng)新性科研成果，也刊登許多對(duì)實(shí)際鑒定工作大有幫助的實(shí)用性技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)交流類文章，全面地為法醫(yī)工作者提供科研、教學(xué)、檢案等方面的新動(dòng)向、新進(jìn)展、新技術(shù)、新經(jīng)驗(yàn)。

　　【摘要】 目的 利用生物電阻抗技術(shù)測(cè)量尸體組織的電阻抗的死后變化，與死后經(jīng)過時(shí)間的內(nèi)在變化關(guān)系，試圖尋找一種簡便、準(zhǔn)確可靠推斷死后經(jīng)過時(shí)間的新方法。方法 用阻抗測(cè)量儀測(cè)量大鼠全身多處、牛骨骼肌、豬肝臟組織不同死后經(jīng)過時(shí)間的電阻抗。結(jié)果 大鼠軀體組織的電阻抗、牛骨骼肌和豬肝臟組織電阻抗隨著死后經(jīng)過時(shí)間的延長存在規(guī)律性變化。有望推斷人體死后經(jīng)過的時(shí)間。

　　【關(guān)鍵詞】 法醫(yī)病理學(xué) 死后經(jīng)過時(shí)間 生物電阻抗

　　死亡時(shí)間推斷指從死亡發(fā)生到發(fā)現(xiàn)或檢查尸體時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，又稱死后間隔時(shí)間。是法醫(yī)工作的一個(gè)重要方面，也是工作中的難點(diǎn)。目前用于推斷死亡時(shí)間的各種指標(biāo)中，仍沒有一個(gè)理想的簡便的易于操作的價(jià)格低廉的指標(biāo)用于死亡時(shí)間的推斷，所以急待發(fā)現(xiàn)新的指標(biāo)推斷死亡時(shí)間。更簡便實(shí)用應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)的實(shí)踐，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)大鼠尸體組織及軀干階段的電阻抗及豬肝臟組織、牛骨骼肌電阻抗值隨著死亡時(shí)間的延長存在規(guī)律性變化，本文對(duì)這方面的研究成果加以綜述。

　　生物電阻抗技術(shù)的概念

　　生物電阻抗技術(shù)(bioelectrical impedance technic)是利用生物組織及器官的電學(xué)特性及其變化來提取人體生物體內(nèi)生理、病理狀況相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)信息的一種無損傷的檢測(cè)技術(shù)。它通常是借助置于生物組織表面的驅(qū)動(dòng)電極向檢測(cè)對(duì)象送入一微小的交變電流(或電壓)信號(hào)，同時(shí)，通過測(cè)量電極測(cè)量組織表面的電壓(電流)信號(hào)，計(jì)算出相應(yīng)電阻抗，然后根據(jù)不同的應(yīng)用目的，獲取相關(guān)的生理和病理信息[1-3]這種技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用，如利用生物組織電阻抗技術(shù)測(cè)定阻抗血流圖、人體阻抗成像、人體成分測(cè)量;心、腎、腦等臟器的循環(huán)功能監(jiān)測(cè)及疾病的診斷[4-8]這種技術(shù)具有無創(chuàng)、無害、廉價(jià)、操作簡單和功能信息豐富等特點(diǎn)，因而在法醫(yī)工作中有廣大的應(yīng)用前景;南非學(xué)者Querido等[9]1992年首先將生物電阻抗技術(shù)應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)推斷死后時(shí)間研究, 本文將從尸體組織電阻抗相對(duì)于死后時(shí)間的關(guān)系研究方面進(jìn)行綜述。

　　大鼠軀干、胸部、腹部皮膚、頭皮、皮下肌肉等處不同死后經(jīng)過時(shí)間的電阻抗變化

　　1) 大鼠完整軀干、胸部及腹部皮膚電阻的死后變化：Querido D.等[10]人檢測(cè)大鼠完整軀干、 胸部、腹部直流電阻的死后變化，條件溫度控制為9.0±1.5℃，對(duì)儀器也做了些改進(jìn)，選擇了8只大鼠完整的軀干、胸腹部的肌肉組織，主要由骨骼肌組成，電極保留21天不動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中選擇死后時(shí)間間隔分別為1h、2d、3d、21d，胸部電阻1h、3d、21d分別為174±27、333±36、173±33Ω，軀干部電阻1h、2d、21d分別為337±31、567±46、294±39Ω，腹部電阻1h、1d、21d分別為163±22、254±33、121±19Ω，通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)這些部位的電阻值呈現(xiàn)先線性上升后線性下降的趨勢(shì)。

　　2) 大鼠腹部皮褶、頭皮阻抗的死后變化：Querido D.等[10]人取8只大鼠，恒溫箱溫度設(shè)為(9.0±1.5℃)，交流電激勵(lì)頻率為1KHz,測(cè)量死后大鼠腹部皮褶電阻抗變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)8只大鼠皮褶阻抗表現(xiàn)相似的變化規(guī)律，死后1h、24、48、72、96、120h的電阻抗值分別為157±18.0、238.9±25.2、256.3±27.4、268.9±29.9、279.5±31.7、283.2±32.5Ω,大鼠腹部皮褶阻抗逐漸下降，與死亡時(shí)間(h)的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，這個(gè)結(jié)果提示死后大鼠腹部皮褶阻抗可能作為最有用的推斷死亡時(shí)間的阻抗指標(biāo)之一;Querido D.等人還對(duì)8只大鼠頭皮的交流電時(shí)阻抗進(jìn)行了測(cè)量，交流電激勵(lì)頻率為1KHz，結(jié)過顯示死后1-24h內(nèi)大鼠頭皮阻抗變化最大，24h-144h內(nèi)大鼠頭皮阻抗與時(shí)間呈雙峰曲線變化，提示大鼠頭皮阻抗可能不適合作為推斷死亡時(shí)間的指標(biāo)。

　　3) 大鼠皮下肌肉組織電阻抗測(cè)量，分析肌肉組織電阻抗和死亡時(shí)間之間的內(nèi)在聯(lián)系;國內(nèi)學(xué)者趙小紅等[11]人利用華中科技大學(xué)研制的四電極生物阻抗測(cè)量儀選取20只成年大白鼠為研究對(duì)象，隨機(jī)分成四組，并且選定四個(gè)不同的測(cè)量的溫度(9℃，14℃，16℃，20℃)，設(shè)定每隔3h記錄一次電阻數(shù)據(jù)值，然后對(duì)所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)電阻抗值和死亡時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行曲線擬合，計(jì)算相關(guān)系數(shù);結(jié)果顯示所有的大鼠皮下肌肉組織電阻抗呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，即死亡初期1～4天電阻抗幅值迅速上升，達(dá)峰后隨著時(shí)間的推移呈下降趨勢(shì)，最終趨于平坦;同時(shí)也發(fā)現(xiàn)溫度越高，生物電阻抗值上升和下降的速度也越快。

　　牛宰后骨骼肌生物電阻抗隨死亡時(shí)間的變化

　　劉慧燕等[13]學(xué)者采用四導(dǎo)聯(lián)的生物阻抗測(cè)量儀，試驗(yàn)變頻范圍設(shè)定為5KHZ-200KHZ,通過RS232串口線與計(jì)算機(jī)相連接，試驗(yàn)中隨機(jī)采取15頭牛作為樣品，分為兩個(gè)組，每頭牛取樣品10份，除了當(dāng)天測(cè)定的樣品外，其余9份分樣真空包裝，當(dāng)天測(cè)定的樣品立即測(cè)定(放血到測(cè)定大概需要3個(gè)小時(shí))生物電阻抗值、PH值，以后每24小時(shí)取樣測(cè)定以上指標(biāo)，對(duì)測(cè)定出的結(jié)果進(jìn)行分析，分析宰后牛骨骼肌生物電阻抗隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，牛宰后初期，僵直化開始建立，生物電阻抗迅速上升，頻率在5、10、20KHZ時(shí)，阻抗值第二天最高，第三天隨時(shí)間的推移呈線形下降趨勢(shì)，最終趨于平坦。頻率大于40KHZ時(shí)，第三天生物電阻抗值最高，第四天開始生物電阻抗值變化緩慢。頻率在5、10、20KHZ時(shí)，阻抗值第二天最高，這與電流信號(hào)較弱和僵直過程細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一系列生理生化反應(yīng)有密切的關(guān)系。

　　生物電阻抗值變化的影響因素

　　溫度：

　　環(huán)境溫度是影響電阻抗幅值最主要的參數(shù)之一，生物電阻抗與死亡關(guān)系其實(shí)質(zhì)是反映尸冷和自溶的聯(lián)合作用。趙小紅等[12]人取Wistar健康成年20只大鼠，分成4個(gè)實(shí)驗(yàn)組，分別對(duì)應(yīng)于四個(gè)不同的測(cè)量溫度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度越高，生物電阻抗值上升的越快，下降的也越快，溫度低生物電阻抗值上升得越緩慢，下降得更緩慢，生物電阻抗下降斜率與溫度變化成正相關(guān)。David Querido等[11]人在室溫下測(cè)量大鼠尸體細(xì)胞外阻抗的同時(shí)，將不同尸溫下的測(cè)量值糾正為40℃的理論值，校正后的阻抗值從死后1～72h一直呈直線下降。

　　PH值：

　　尸體組織由于血供的中斷，尸體組織的有氧代謝中止，取而代之的是無氧糖酵解增強(qiáng)，最后代謝中止，無氧糖酵解導(dǎo)致了肌肉的PH值的下降，加之低溫的作用，使得肌槳網(wǎng)的鈣離子游離出來，PH值的變化，也使得細(xì)胞膜上的鈉鉀ATP酶的活性發(fā)生變化，從而引起細(xì)胞內(nèi)外離子變化，細(xì)胞內(nèi)鈉水滯留，從而引起細(xì)胞內(nèi)滲透壓升高，細(xì)胞腫脹。細(xì)胞外離子濃度減少，電導(dǎo)減少，生物電阻抗增強(qiáng)，隨著時(shí)間的變化，細(xì)胞腫脹破裂，電導(dǎo)增強(qiáng)，從而引起生物電阻抗下降。因此選擇適宜的PH值環(huán)境監(jiān)測(cè)，有利于利用生物電阻抗推斷死亡時(shí)間的變化。

　　頻率：

　　1964年Schwan提出頻散理論，表明生物組織的電特性隨頻率在不同的頻段呈顯著變化，生物電阻抗值受電流信號(hào)頻率的影響較明顯，頻率越大，阻抗值越小。方海田[22]等對(duì)40頭牛的實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，隨著頻率的升高生物電阻抗值均呈下降趨勢(shì)，尤其前三天變化較明顯，第四天到第十天生物電阻抗值的下降幅度逐漸減小。這符合了電阻抗頻率特性。電阻抗頻率特性就是生物組織的電阻抗隨著激勵(lì)信號(hào)頻率增加而減小現(xiàn)象，19世紀(jì)末Bersnstein 提出了他的”細(xì)胞膜理論”，他認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)才是導(dǎo)電性的組織，而包圍它的細(xì)胞膜在低頻時(shí)是絕緣的，細(xì)胞外是導(dǎo)電的細(xì)胞間質(zhì)。當(dāng)輸入低頻電流時(shí)，由于細(xì)胞膜在低頻時(shí)是絕緣的，所以電流必須繞過細(xì)胞膜流過。然而，在輸入高頻電流時(shí)，細(xì)胞膜的電容特性允許電流進(jìn)入細(xì)胞，這樣就大大增加了細(xì)胞直接載流的能力，1910年，Hober實(shí)驗(yàn)也支持了這一理論。

　　肌肉組織纖維方向：

　　劉慧燕等[20]人也發(fā)現(xiàn)肌肉的纖維方向?qū)ι�物電阻抗值也有很大的影響，頻率在5KHZ到100KHZ時(shí)，肌肉纖維方向?qū)﹄娮杩怪涤绊懽畲�，即橫向電阻(沿垂直于骨骼肌的方向)大于縱向電阻(沿骨骼肌的方向)在100KHZ到200KHZ時(shí)影響較小。這可能與肌肉組織的成分有關(guān)。離子要穿過肌纖維膜和結(jié)締組織膜，這使得離子在肉組織內(nèi)的運(yùn)動(dòng)阻力增大，所以電導(dǎo)率較低，阻抗值較大。

　　肌肉組織的失水率：

　　方海田等[14]人對(duì)牛宰后骨骼肌肉的生物電阻抗值、失水率進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明宰后十天牛肉樣二項(xiàng)指標(biāo)均有明顯的變化全部肉樣的失水率總的變化是先上升后下降，這點(diǎn)和牛宰后骨骼肌肉的生物電阻抗值變化趨勢(shì)一樣，同時(shí)宰后肉的保水性受以下幾方面因素的影響：pH 值、蛋白質(zhì)的變性程度、ATP含量，可以推測(cè)是因?yàn)槭艿嚼砘�因互的影響，從而影響肌肉組織的保水性，繼而引起生物電阻抗值的變化。

　　電極：

　　宮偉彥等[15]人人選取了不同生產(chǎn)廠家的4種一次性銀/氯化銀心電圖，按順序編號(hào)為電極1，2，3和4，對(duì)其交、直流阻抗性能及其變化情況進(jìn)行觀察。為了攤除其他因素的影響，測(cè)量時(shí)將同樣的2只被測(cè)電極相互對(duì)接，形成電極對(duì)進(jìn)行測(cè)量。電極1為不干涸導(dǎo)電凝膠，電極2為導(dǎo)電壓敏膠，電極3，4為預(yù)制膠。每種電極均選取5對(duì)進(jìn)行測(cè)量，取其平均。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電極1測(cè)量到8到10小時(shí)，其交流阻會(huì)突然發(fā)生變化，直降為零，如停止測(cè)量，過1到2個(gè)小時(shí)，電阻抗值會(huì)恢復(fù)，再在經(jīng)過一段時(shí)間又會(huì)降到零，而電極2沒有較大的變化，電極3、4也不會(huì)突然變?yōu)榱悖�同時(shí)還發(fā)現(xiàn)電極對(duì)的接觸狀態(tài)對(duì)電阻抗有很大的影響，當(dāng)電極對(duì)接觸較緊的時(shí)，交流阻抗較小，當(dāng)電極對(duì)接觸較松時(shí)，交流阻抗較大。因此選擇適宜的電極測(cè)量電阻抗極為重要，應(yīng)當(dāng)建立電阻抗測(cè)量電極技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)評(píng)價(jià)方案，這在國內(nèi)外研究還是沒有的。

　　回顧與展望

　　Querido D.等[9-11]人經(jīng)過多年的研究，發(fā)現(xiàn)了生物組織的電阻率、腹部皮褶阻抗，國內(nèi)學(xué)者趙小紅等[19]人也發(fā)現(xiàn)大鼠皮下肌肉組織電阻抗也有婁似規(guī)律的變化，劉慧燕等[13]學(xué)者對(duì)牛骨骼肌研究以及國外學(xué)者D. Haemmerich等[16]對(duì)豬肝臟組織生物電阻抗的研究都得到了婁似規(guī)律性的變化，為最后過度到人的尸體，取得有用價(jià)值的依據(jù)，實(shí)驗(yàn)中選材有軀體肌肉組織到和內(nèi)臟組織，能夠更可靠反映電阻抗與死亡時(shí)間的關(guān)系，有待我們深入研究。

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