中級職稱論文生物電阻抗在法醫(yī)學中應(yīng)用

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

　　【摘要】 目的 利用生物電阻抗技術(shù)測量尸體組織的電阻抗的死后變化，與死后經(jīng)過時間的內(nèi)在變化關(guān)系，試圖尋找一種簡便、準確可靠推斷死后經(jīng)過時間的新方法。方法 用阻抗測量儀測量大鼠全身多處、牛骨骼肌、豬肝臟組織不同死后經(jīng)過時間的電阻抗。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)過的時間。

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

　　死亡時間推斷指從死亡發(fā)生到發(fā)現(xiàn)或檢查尸體時所經(jīng)歷的時間，又稱死后間隔時間。是法醫(yī)工作的一個重要方面，也是工作中的難點。目前用于推斷死亡時間的各種指標中，仍沒有一個理想的簡便的易于操作的價格低廉的指標用于死亡時間的推斷，所以急待發(fā)現(xiàn)新的指標推斷死亡時間。更簡便實用應(yīng)用于法醫(yī)學的實踐，有學者研究發(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間的延長存在規(guī)律性變化，本文對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)學信息的一種無損傷的檢測技術(shù)。它通常是借助置于生物組織表面的驅(qū)動電極向檢測對象送入一微小的交變電流(或電壓)信號，同時，通過測量電極測量組織表面的電壓(電流)信號，計算出相應(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)測定阻抗血流圖、人體阻抗成像、人體成分測量;心、腎、腦等臟器的循環(huán)功能監(jiān)測及疾病的診斷[4-8]這種技術(shù)具有無創(chuàng)、無害、廉價、操作簡單和功能信息豐富等特點，因而在法醫(yī)工作中有廣大的應(yīng)用前景;南非學者Querido等[9]1992年首先將生物電阻抗技術(shù)應(yīng)用于法醫(yī)學推斷死后時間研究, 本文將從尸體組織電阻抗相對于死后時間的關(guān)系研究方面進行綜述。

　　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℃，對儀器也做了些改進，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，實驗中選擇死后時間間隔分別為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。

　　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℃)，交流電激勵頻率為1KHz,測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，與死亡時間(h)的對數(shù)呈線性關(guān)系，這個結(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間的阻抗指標之一;Querido D.等人還對8只大鼠頭皮的交流電時阻抗進行了測量，交流電激勵頻率為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間的指標。

　　3) 大鼠皮下肌肉組織電阻抗測量，分析肌肉組織電阻抗和死亡時間之間的內(nèi)在聯(lián)系;國內(nèi)學者趙小紅等[11]人利用華中科技大學研制的四電極生物阻抗測量儀選取20只成年大白鼠為研究對象，隨機分成四組，并且選定四個不同的測量的溫度(9℃，14℃，16℃，20℃)，設(shè)定每隔3h記錄一次電阻數(shù)據(jù)值，然后對所測的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，對不同時間點電阻抗值和死亡時間的關(guān)系進行曲線擬合，計算相關(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，即死亡初期1～4天電阻抗幅值迅速上升，達峰后隨著時間的推移呈下降趨勢，最終趨于平坦;同時也發(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間的變化

　　劉慧燕等[13]學者采用四導聯(lián)的生物阻抗測量儀，試驗變頻范圍設(shè)定為5KHZ-200KHZ,通過RS232串口線與計算機相連接，試驗中隨機采取15頭牛作為樣品，分為兩個組，每頭牛取樣品10份，除了當天測定的樣品外，其余9份分樣真空包裝，當天測定的樣品立即測定(放血到測定大概需要3個小時)生物電阻抗值、PH值，以后每24小時取樣測定以上指標，對測定出的結(jié)果進行分析，分析宰后牛骨骼肌生物電阻抗隨時間的變化趨勢。實驗中發(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，阻抗值第二天最高，第三天隨時間的推移呈線形下降趨勢，最終趨于平坦。頻率大于40KHZ時，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，阻抗值第二天最高，這與電流信號較弱和僵直過程細胞內(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個實驗組，分別對應(yīng)于四個不同的測量溫度，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]人在室溫下測量大鼠尸體細胞外阻抗的同時，將不同尸溫下的測量值糾正為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，最后代謝中止，無氧糖酵解導致了肌肉的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，也使得細胞膜上的鈉鉀ATP酶的活性發(fā)生變化，從而引起細胞內(nèi)外離子變化，細胞內(nèi)鈉水滯留，從而引起細胞內(nèi)滲透壓升高，細胞腫脹。細胞外離子濃度減少，電導減少，生物電阻抗增強，隨著時間的變化，細胞腫脹破裂，電導增強，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，有利于利用生物電阻抗推斷死亡時間的變化。

　　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頻率的影響較明顯，頻率越大，阻抗值越小。方海田[22]等對40頭牛的實驗也驗證了這一點，隨著頻率的升高生物電阻抗值均呈下降趨勢，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信號頻率增加而減小現(xiàn)象，19世紀末Bersnstein 提出了他的”細胞膜理論”，他認為細胞內(nèi)才是導電性的組織，而包圍它的細胞膜在低頻時是絕緣的，細胞外是導電的細胞間質(zhì)。當輸入低頻電流時，由于細胞膜在低頻時是絕緣的，所以電流必須繞過細胞膜流過。然而，在輸入高頻電流時，細胞膜的電容特性允許電流進入細胞，這樣就大大增加了細胞直接載流的能力，1910年，Hober實驗也支持了這一理論。

　　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，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)的運動阻力增大，所以電導率較低，阻抗值較大。

　　肌肉組織的失水率：

　　方海田等[14]人對牛宰后骨骼肌肉的生物電阻抗值、失水率進行了測試，結(jié)果表明宰后十天牛肉樣二項指標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，這點和牛宰后骨骼肌肉的生物電阻抗值變化趨勢一樣，同時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，可以推測是因為受到理化因互的影響，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，按順序編號為電極1，2，3和4，對其交、直流阻抗性能及其變化情況進行觀察。為了攤除其他因素的影響，測量時將同樣的2只被測電極相互對接，形成電極對進行測量。電極1為不干涸導電凝膠，電極2為導電壓敏膠，電極3，4為預(yù)制膠。每種電極均選取5對進行測量，取其平均。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電極1測量到8到10小時，其交流阻會突然發(fā)生變化，直降為零，如停止測量，過1到2個小時，電阻抗值會恢復(fù)，再在經(jīng)過一段時間又會降到零，而電極2沒有較大的變化，電極3、4也不會突然變?yōu)榱悖�同時還發(fā)現(xiàn)電極對的接觸狀態(tài)對電阻抗有很大的影響，當電極對接觸較緊的時，交流阻抗較小，當電極對接觸較松時，交流阻抗較大。因此選擇適宜的電極測量電阻抗極為重要，應(yīng)當建立電阻抗測量電極技術(shù)標準和相關(guān)評價方案，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]學者對牛骨骼肌研究以及國外學者D. Haemmerich等[16]對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，取得有用價值的依據(jù)，實驗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間的關(guān)系，有待我們深入研究。

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