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背景与目的: 推断死亡时间(Postmortem Interval,PMI)指从机体死亡时刻至尸检时的间隔时间。许多非自然死亡案件发生的时间不清楚,所以准确地推断PMI,对于提供案件侦查线索、划定侦查范围、确定犯罪嫌疑人和案件性质,阐明作案过程及嫌犯审判等方面均有重要司法意义。确定PMI一直是法医实际鉴定工作中头等重要的问题,随着医学科学技术的快速发展,国内外法医工作者利用生物物理学、生物化学、免疫组织化学、分子生物学等方法和技术,进行了大量推断PMI的研究,但由于尸体受到自身自溶腐败和尸周各种环境因素的综合影响,迄今为止,仍无一种公认的准确可靠、简单易行的推断PMI方法。 生物力学在临床医学及生命科学等各领域得到了很好应用和发展,其大多是利用活体或新鲜组织研究生物体的形态结构、生理功能与力学的关系。生物力学在法医学各种机械性损伤成伤机制的研究和各种损伤方式、致伤物推断等法医鉴定方面也有较多的报道和应用。但利用尸体组织生物力学性状时序性变化来推断PMI的研究报道较少。生物体各组织因具有不同的物质成分、空间结构及形态特点,决定了其特有的生物力学性状,组织结构不变时,力学性状不会发生变化,而组织结构的变化则必定导致生物力学性状的变化。根据物质构效关系法则推测,在不可逆的进行性尸体组织自溶腐败和风化等综合性因素作用下,组织的形态结构和组成成分均发生剧烈且持续性破坏,具有不同形态结构、不同成分及其构成比的各种尸体组织,必然发生相应的生物力学性状构效关系的时序性变化,存在各组织的最佳“窗口期”及其组合,利用敏感的生物力学性状检测指标,可在其相关性最佳的“窗口期”内准确量化地推断PMI。 本实验应用生物力学理论和技术,探讨了尸体肝组织生物力学性状时序性变化规律与PMI的关系。综合肝组织大体形态、显微组织结构、扫描电镜超微结构观察,结合计算机图像处理技术,量化分析肝组织生物力学性状与其形态结构的构效关系,及其与PMI的相关性,结合生物力学和量化病理学用于PMI的推断,为法医学推断PMI提供一种新的检测方法。 材料与方法: 深圳市公安局技术处法医检验中心2011年3月~7月明确PMI不同死因男性尸体36例,18~40周岁,除2例外,均-5℃±3℃冰柜冷冻数小时~数月,室温解冻后,常规尸检取肝,室温保湿存放,按即时、12h、24h、36h、48h、60h、72h、84h、96h、108h、120h、132h、144h、156h及168h时间点分组取材。另成年家猪10头,体重150±20kg,常规屠宰取肝,25℃湿度70%±5%恒温恒湿保存,分组时间点增加18h和30h,余同上。 定位人肝右叶膈面前中部向深部切取肝组织,大小1.5×1×1cm3长方体,每组3-5个试件,4%甲醛液1:10固定72h;猪肝左外、左内、右内、右外四叶最厚部位,余同上。 采用便携式生物力学检测仪(KDI-0.2),纵向压缩肝组织试件,检测:力-变形曲线、应力-应变曲线、极限载荷、断裂力、极限应力、极限应变、弹性模量、屈服应力、屈服应变、25%压缩载荷及最大吸收能量等指标。同时,观察试件大体形态变化,取部分试件备制常规切片HE染色、胶原纤维染色和网状纤维染色、扫描电镜组织形态学观察,计算机图像处理量化分析肝组织及其胶原、网状纤维的面积、光密度、胶原纤维空隙面积等指标。 SPSS16.0统计软件进行单向方差分析(One-way ANONA)及独立样本t检验分析实验数据,结合死亡原因、环境温度、冰冻等因素,探讨肝生物力学性状与组织形态结构的构效关系,及其时序性变化与PMI相关性。 结果: 大体形态改变 1、人肝组织大体形态,失血性休克死者肝淡红色,含血含液少;颅脑损伤等死者肝暗红色,含血含液多。总体上,即时~12h光泽,弹性好,质实,无臭味;24h~36h略混浊,软化有形,渗液多,少量腐败液气泡及臭味;48h~60h组织肿胀,软化变形,臭味大,泡沫器官形成;72h~84h无光泽,瘫软,臭味大,泡沫器官;96h~108h污秽,腐败液外溢,臭味大,泡沫器官;120h后混浊,腐败液多、臭味减小,泡沫器官。 2、猪肝组织大体形态,即时~12h暗棕红色,光泽,弹性好,质实,无臭味,无渗出;12h~18h渗液,色泽度降低;24h~30h渗液多,瘫软,臭味;36h~60h腐败肿胀,臭味大,泡沫器官形成;72h~84h臭味大,泡沫器官,部分出现蝇卵;96h~108h臭味大,泡沫器官,部分蝇蛆;120h后臭味减小,泡沫器官,部分蝇蛆。 肝组织生物力学性状 1、人肝组织生物力学性状。36例即时-72h之间均呈明显下降趋势,与PMI相关性明显,极限载荷 R2=0.9734、极限应力 R2=0.9648、25%压缩载荷 R2=0.9485、最大吸收能量R2=0.9744。12例失血性休克死者肝即时组各项生物力学性状与PMI呈一定相关性,极限载荷R2=0.757,极限应力R2=0.7514;而25%压缩载荷和最大吸收能量与PMI的相关性较差,分别为R2=0.5499,R2=0.6776。经医疗救治的肝组织各项生物力学性状与PMI无相关性。 2、家猪肝组织生物力学性状。10例猪肝组织各项生物力学性状随PMI均呈下降趋势,在即时-PMI60h,极限载荷及极限应力与PMI相关性最好,R2=0.9308及R2=0.9334,0h-24h-30h-36h-60h之间比较P<0.05;25%压缩载荷与PMI相关性R2=0.8996,0h-18h-30h-60h之间比较P<0.05;最大吸收能量与PMI相关性R2=0.9278,0h-18h-24h-30h-36h-60h之间比较P<0.05,推断PMI精确度达6h。 人和猪肝的断裂力、极限应变、弹性模量、屈服应力和屈服应变等变化均与PMI无相关性。 肝组织形态学变化及其显微图像量化分析 1、人肝组织 ⑴不同死因和室温的差别较大。即时~12h肝索排列规则,细胞浆强嗜酸性,核浆清晰;24h~36h肝索排列拥挤,细胞稍肿大,边界略模糊;48h~60h肝索排列紊乱,细胞肿大,核模糊;72h以上肝索解离,松散,部分细胞溶解。 ⑵肝细胞累积光密度(IOD)随PMI呈先升后降的抛物线变化趋势,但受死因影响较大:①失血性休克死者的肝细胞IOD与PMI相关性R2=0.765,各组间比较P<0.05,推断PMI精确度达24h;②颅脑损伤死者的肝细胞IOD与PMI相关性R2=0.8729,各组间比较P<0.05,推断PMI精确度达12h。但人肝细胞平均面积和总面积均没有明显规律性。 ⑶肝组织胶原纤维总面积和胶原纤维IOD随PMI呈上升趋势,而非胶原纤维总面积呈下降趋势,分别呈明显的正负相关性。但受死因影响较大:①失血性休克死者肝胶原纤维总面积、胶原纤维IOD及非胶原纤维总面积与PMI相关性分别为R2=0.9387、R2=0.8564、R2=0.9353,各组间比较P<0.05,推断 PMI精确度达36h;②颅脑损伤死者三项指标与PMI相关性分别为R2=0.8922、R2=0.8539、R2=0.8424,各组间比较P<0.05,推断PMI精确度达24h。 2、家猪肝组织 ⑴肝组织形态观察,即时~12h肝索排列规则,细胞边界清晰;12h~18h肝索排列稍紊乱,细胞边界略模糊;24h~30h肝索排列紊乱,细胞肿大,核模糊;36h~60h肝索解离,松散,核消失;72h以上肝细胞松散、部分细胞溶解。但猪肝细胞IOD、平均面积和总面积随PMI呈无规律变化,无相关性。 ⑵肝组织胶原纤维总面积和胶原纤维IOD随PMI呈上升趋势,而非胶原纤维的总面积呈下降趋势,分别呈明显的正负相关性,三者分别为R2=0.773、R2=0.7522、R2=0.7287,各组间比较P<0.05,推断PMI精确度达36h。 ⑶相同时间点的不同极限载荷比较:①即时组肝细胞IOD、胶原纤维总面积及胶原纤维IOD均无统计学差异(P>0.05);②PMI48h组肝细胞IOD无统计学差异(P>0.05),但胶原纤维总面积及胶原纤维IOD均呈显著性差异(P<0.05)。 ⑷扫描电镜观察,肝胶原纤维空隙平均面积随 PMI呈下降趋势,呈负相关性R2=0.8774,各组间比较P<0.05,推断PMI精确度达12h。 人和猪肝组织非胶原纤维IOD、胶原纤维平均面积、平均光密度及网状纤维面积、光密度等变化均无明显规律性,与PMI无相关性。 结论: 1、肝组织生物力学性状随PMI延长呈时序性下降趋势,与PMI之间呈明显的量化相关性,其中最大吸收能量、极限载荷、极限应力和25%压缩载荷的精确度达6h,提示检测尸体组织生物力学性状可作为一种客观量化、准确简便的推断PMI技术手段。 2、死亡原因、环境温度、冰冻等均可影响尸体组织生物力学性状,需进一步积累案例及其相关因素数据,建立多因素推断PMI数理模型公式。 3、尸体组织形态时序性变化与PMI呈一定相关性,随PMI延长不同组织成分对生物力学性状的作用力不同,构成组织生物力学性状的物质形态基础,呈明显的构-效关系。但是,形态学指标精确度明显低于生物力学性状指标。组织形态学及其生物力学性状指标变化均存在明显的种属差异性。 4、甲醛液固定组织可保持取材时间点的组织结构、强化生物力学性状,便于检测和准确推断PMI。