尸體血管造影技術(shù)的發(fā)展和趨勢

萬 雷，魏 華，2，應(yīng)充亮，鄒冬華，邵 煜，李正東，朱廣友

（1.司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所 上海市法醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室，上海 200063；2.華東政法大學(xué) 研究生教育院，上海 200043）

在傳統(tǒng)尸體解剖中，對血管系統(tǒng)病變和損傷的排查是困擾法醫(yī)學(xué)界的技術(shù)難題之一。在實(shí)踐中，除了主動脈、髂動脈以及身體其他一些大動脈、淺表動脈能做到較為細(xì)致的檢查外，對于相對細(xì)小、位置較深的血管進(jìn)行檢查常存在較大的困難。這與血管走向分布復(fù)雜多變，且結(jié)構(gòu)精細(xì)等因素直接相關(guān)。在傳統(tǒng)尸體解剖中，若采用血管薄層切片技術(shù)進(jìn)行血管排查，不但消耗大量人力和物力，而且往往由于肉眼觀察的局限性導(dǎo)致漏檢，甚至是錯檢。然而，在顱腦、心臟病變和損傷的檢查中，細(xì)微的血管改變往往都是直接的致死原因，由于傳統(tǒng)尸體解剖的局限性，這些直接致死原因通常難以被發(fā)現(xiàn)。

在應(yīng)用了X線技術(shù)、CT技術(shù)和MRI技術(shù)之后，雖然在一定程度上改變了細(xì)小、深在血管系統(tǒng)難檢的局面，但是因為這些技術(shù)所獲取的圖像分辨率不高、成像不清晰，仍無法較好分辨這些結(jié)構(gòu)的具體細(xì)節(jié)。隨著尸體血管造影技術(shù)的發(fā)展，不僅解決了這一問題，而且所形成的圖像同尸體血管薄層切片檢驗相比更直觀、形象。該技術(shù)的應(yīng)用不僅豐富和發(fā)展了尸體解剖技術(shù)的方法，還增加了司法實(shí)踐中非醫(yī)學(xué)人員對專業(yè)圖像的辨識能力。

1 尸體血管造影技術(shù)的前身

對血管系統(tǒng)的研究一直都是醫(yī)學(xué)研究的重要組成部分。在尸體血管造影技術(shù)被應(yīng)用之前，研究者將各種物質(zhì)灌注入血管，以試圖解決該血管形態(tài)成像的問題，但實(shí)驗多以失敗告終。據(jù)文獻(xiàn)記載，人類歷史上第一次成功進(jìn)行血管灌注并成像的報道大約是在公元1500年，該實(shí)驗方法由Leonardo da Vinci和Jakobus Berengius共同發(fā)明[1]。其操作步驟大致如下：首先采用蛆來清除血管內(nèi)的血液和凝血塊，然后再將加熱后的液態(tài)石蠟注入血管腔內(nèi)，當(dāng)液態(tài)的石蠟?zāi)坛尚秃?，就形成了能直觀反映血管管腔結(jié)構(gòu)的圖像，血管內(nèi)、外情況得以直觀觀察和研究。隨著該技術(shù)成功應(yīng)用，在接下來的一個多世紀(jì)，越來越多的類似化學(xué)灌注液被嘗試和應(yīng)用。18世紀(jì)末，隨著閃光技術(shù)的發(fā)明，進(jìn)一步推動了該技術(shù)發(fā)展，1857年，Virchow[2]發(fā)明了一種依托于閃光技術(shù)和酒精濃縮技術(shù)的方法，為現(xiàn)代尸體血管造影技術(shù)的問世提供了重要的科研思路。

2 尸體血管造影技術(shù)的發(fā)展歷程

2.1 尸體血管造影技術(shù)的發(fā)展概況

自從1895年琴倫發(fā)現(xiàn)了X線之后，尸體血管造影技術(shù)得到快速發(fā)展。許多研究者嘗試將各種不透射線的物質(zhì)注射進(jìn)血管中，并利用X線進(jìn)行血管形態(tài)成像。至此，近現(xiàn)代的血管造影成像技術(shù)產(chǎn)生。1899年，Baumgarten[1]在離體心臟的冠狀動脈第一次灌注了不透射線的對比劑，并成功的進(jìn)行了冠狀動脈的X線成像。到20世紀(jì)初期，該造影方法被大量應(yīng)用于實(shí)踐。20世紀(jì)中期，研究者對于不同類型造影方法和對比劑的探索研究達(dá)到了最高峰[3]。至20世紀(jì)末和21世紀(jì)初期，之前被選擇過的絕大多數(shù)對比劑和造影技術(shù)都相繼被淘汰，截至目前，僅硫酸鋇和硅膠兩種對比劑仍被應(yīng)用于尸體血管造影實(shí)踐中。

由于尸體血管造影技術(shù)具有的優(yōu)越性，使其得到了廣泛的推崇，并引起了尸體解剖技術(shù)的一次巨大的變革和改進(jìn)。隨著尸體血管造影技術(shù)在法醫(yī)學(xué)和病理學(xué)中的快速發(fā)展，目前其主要應(yīng)用于以下四個方面：（1）特定器官血管的形態(tài)探查和診斷；（2）血管的生理性和病理性改變研究；（3）血管創(chuàng)傷性改變研究；（4）對比劑的常規(guī)實(shí)驗測試。其中，特定器官的血管形態(tài)探查主要應(yīng)用于尸體解剖中，血管的生理性和病理性改變研究主要應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)研究，血管外傷性改變研究主要應(yīng)用于探查血管破損處及其損傷程度等。

2.2 對比劑的發(fā)展歷程

2.2.1 微粒對比劑

微粒對比劑由許多射線無法通過的小顆粒組成。由于其易溶于水、操作簡便，當(dāng)被攪拌均勻后就可以注射進(jìn)血管腔內(nèi)，在實(shí)踐中應(yīng)用較廣泛。1907年，Jamin[1]和 Mitaya[4]先后用外觀鮮紅的氧化鉛粉末作為對比劑。之后，許多研究者開始頻繁嘗試用硫酸鋇溶液進(jìn)行試驗，但成效不明顯。

硫酸鋇水溶劑等微粒對比劑的微粒較小，使得探查小血管變成可能，并被廣泛接受。隨著此類對比劑影響的不斷擴(kuò)大，便產(chǎn)生了微粒對比劑造影技術(shù)學(xué)[5]。隨之，又有研究者將硫酸鋇溶液和明膠或者乳膠攪拌混勻，將其注入血管中，當(dāng)其冷卻后就會硬化，就可塑形成血管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這種方法對于組織學(xué)專家進(jìn)行血管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察與研究十分有效。由于硫酸鋇溶液粘性大，其很難注入小血管和毛細(xì)血管中，這成為了該類對比劑的最大缺陷。因此，有研究者將硫酸鋇明膠液或硫酸鋇乳膠液加熱后，再注入血管中，目的在于通過加熱以減小該對比劑的粘性[6]。1938年，Schlesinger[7]率先使用該方法對離體心臟進(jìn)行了造影，并成功獲取了圖像。該實(shí)驗的成功具有極大的社會反響，獲取的圖像被命名為“未剖開的心臟”而刊印于各大報刊雜志，之后該研究方法更是被許多研究者引用和借鑒。與硫酸鋇對比劑相比較而言，其他對比劑應(yīng)用相對較少。

1969年，F(xiàn)rik和 Persch[8]歸納、總結(jié)了微粒對比劑的特性。研究表明此類對比劑的優(yōu)點(diǎn)在于易溶于水，可沖刷血管內(nèi)的血液和凝血塊，并可獲取高對比度的圖像。同時在組織學(xué)中，硫酸鋇明膠液和乳膠液可應(yīng)用于血管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的塑形，操作簡單便捷。然而，該類對比劑的缺點(diǎn)在于容易溢出血管外并滲透入組織中，影響血管形態(tài)成像[9]，且其粘性大，較難注入小血管和毛細(xì)血管中，無法顯示微循環(huán)中的血管形態(tài)。

2.2.2 脂溶性對比劑

脂溶性對比劑與水溶性對比劑、微粒對比劑相比，其研究和應(yīng)用的報道較少見。這是因為實(shí)踐中可用于造影的脂溶性對比劑的數(shù)量很少，限制了其研究和發(fā)展。由于脂溶性對比劑具有不易侵潤到血管壁周圍軟組織的特性，故研究者仍不懈探索和研究。1933年，Parade[10]首先使用一種叫做 Jodipin油性對比劑對冠脈進(jìn)行了造影，并獲得了成功。之后，Barmeyer[11-12]探索使用柴油和石蠟油的混合物進(jìn)行冠脈造影，以試圖獲得更滿意的脂溶性對比劑。

1947年，Pfeifer[13]對脂溶性對比劑的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了比較完整的總結(jié)。與微粒對比劑相同，它們也可以對血管內(nèi)的凝血塊和血液進(jìn)行沖刷，從而形成高對比度成像。同時，該對比劑在血管內(nèi)保存時間較長、穩(wěn)定性好，保證足夠的灌注-成像時間。同時，其不容易滲透出血管壁及周圍軟組織。但該類對比劑容易通過血管壁損壞處浸潤進(jìn)組織，并且使壁上的膽固醇和血管壁分離，破壞血管形態(tài)。同時，該類對比劑的高度粘性，容易在小動脈和毛細(xì)血管中造成微栓塞。

2.2.3 水溶性對比劑

在活體造影中，水溶性對比劑是必不可少的，但在尸體血管造影中，該對比劑的應(yīng)用并不常見。雖然適用于活體中的對比劑（如碘化鈉、泛影葡胺、歐乃派克、福爾馬林染料添加劑等）也可同樣適用于尸體，但由于其造影效果往往并不理想，故較少被應(yīng)用。

據(jù)Frik和 Persch[12]的總結(jié)，水溶性對比劑的優(yōu)勢在于粘性小、容易灌注，操作簡單便捷。然而，不足之處在于其可快速滲透過血管壁，使周圍的組織被侵潤。同時，其明顯減少了灌注-成像時間，提高了實(shí)驗難度。除此之外，水溶性對比劑的成像效果較差，由于容易滲透至血管壁外，使得血管壁的周圍軟組織中形成水腫，導(dǎo)致對比度下降；同時，浸潤可導(dǎo)致血管腔內(nèi)灌注壓力減小，血管飽和程度不足，進(jìn)一步影響成像效果。研究還發(fā)現(xiàn)，被灌注血管的直徑，會隨著相同劑量的不同水溶性對比劑的變化而改變，然而在油性對比劑和微粒對比劑中卻不會出現(xiàn)類似情況。

2.2.4 塑型對比劑

塑型對比劑是所有對比劑中應(yīng)用最早的，其應(yīng)用歷史可追溯到15世紀(jì)。Leonardo da Vinci[1]首先使用石蠟進(jìn)行了血管造影，該技術(shù)完全不同于現(xiàn)代的尸體血管造影技術(shù)，因為當(dāng)時還不存在X線技術(shù)。該方法是將液體灌注入血管腔，待其會慢慢冷卻硬化成型，從而反映出了血管的形態(tài)。大約在1700年，Bidloo[1]采用了低熔點(diǎn)金屬鉛替代了該法中的石蠟，并取得了相同的造影效果。1987年，Segerberg Kottinen[13]使用硅膠和氧化鉛的混合物進(jìn)行鑄型，這種方法目前仍是最實(shí)用的造影方法之一，可灌注成像至直徑達(dá)0.1mm的小血管中。實(shí)踐中，塑型對比劑需要許多材料，不容易調(diào)配到，并且操作技巧要求較高，但由于其良好的造影效果，且隨著科技發(fā)展，該類對比劑的獲取變得較為便捷容易，使得該類對比劑目前在實(shí)踐中仍常被應(yīng)用。

塑型對比劑的優(yōu)點(diǎn)在于不存在任何人工偽影問題，比較適于單器官造影。缺點(diǎn)在于該類對比劑干燥硬化后，容易皺縮變形，從而影響血管內(nèi)部結(jié)構(gòu)判斷；并且硬化后無法從血管腔中沖刷出來以進(jìn)行第二次造影。除此之外，由于操作難度大，該類對比劑不適用于整體造影。

2.2.5 混合對比劑

混合對比劑是由兩種或者兩種以上對比劑混合組成，這種對比劑的設(shè)計多是為達(dá)到特定科研目的。其中最著名的混合對比劑是由Schlesinger[1]設(shè)計的，他將新鮮的離體心臟置于38℃的溫水中，用38℃的生理鹽水進(jìn)行冠脈凝血塊，并使得注射壓力達(dá)到150mmHg。然后吸取出注射生理鹽水后，再注入被加熱過的乳膠鉛和明膠鋇，并使注射壓力也達(dá)到150mmHg。其他混合對比劑與Schlesinger所設(shè)計相比，也都大同小異。

2.3 尸體血管造影技術(shù)所使用的灌注方法

在尸體血管造影技術(shù)的發(fā)展過程中，出現(xiàn)了各種各樣的灌注方法。但各種灌注方法的原理基本相同，都是將對比劑裝入注射器中，在血管網(wǎng)中留有一個注射端口，其余端口全部結(jié)扎，然后將對比劑注射入血管中。雖然原理基本相同，但具體操作主張卻截然不同，對此主要有以下幾點(diǎn)爭論：（1）灌注前是否需要先沖洗血管內(nèi)的凝血塊或血液。為此，多數(shù)學(xué)者主張在灌注之前先把血管中的殘留血液和凝血塊沖洗出血管，以免血管異物產(chǎn)生偽影。但是，也有一些學(xué)者認(rèn)為，殘留血液和凝血塊對造影效果無明顯影響，不需要灌注前的沖洗。（2）灌注時是否需要創(chuàng)造模擬生理溫度。Spalteholz是尸體血管造影技術(shù)研究的一位先驅(qū)，他強(qiáng)調(diào)必須在38℃溫水的情況下注射對比劑。但有些學(xué)者認(rèn)為，這種創(chuàng)造模擬生理溫度對造影效果并無明顯影響，反而增加了實(shí)驗的工作量，認(rèn)為沒有必要進(jìn)行生理溫度模擬。（3）最佳灌注壓力的爭論。關(guān)于最佳灌注壓力，學(xué)者的主張各不相同，分別主張為灌注 壓 力40～60mmHg[1]、100mmHg[14]、120～180 mmHg[15]、220mmHg[16]等，存在較大的差異。也有學(xué)者認(rèn)為，不必刻意關(guān)注灌注壓力指標(biāo)，只要能達(dá)到最佳灌注效果，并且不會對血管形態(tài)產(chǎn)生明顯影響的灌注壓力都是可以采用的。

2.4 尸體血管造影技術(shù)所使用的成像方法

在X線被發(fā)現(xiàn)以前，對血管造影技術(shù)的成像觀察，都是通過肉眼或者簡易的放大鏡等設(shè)備進(jìn)行觀察。1895年琴倫發(fā)現(xiàn)X線后，尸體血管造影技術(shù)的成像方法也隨之豐富和發(fā)展起來。最先被應(yīng)用于該領(lǐng)域的技術(shù)是傳統(tǒng)的X線成像技術(shù)，其后相繼出現(xiàn)了斷層X線技術(shù)、螺旋CT技術(shù)、MRI技術(shù)等，近年來隨著技術(shù)的不斷革新，出現(xiàn)了SPECT、PET、Micro-CT以及電子顯微鏡掃描技術(shù)[17-18]等?？v觀目前所有的成像技術(shù)，應(yīng)用最多的還是螺旋CT技術(shù)。螺旋CT可以從血管不同角度進(jìn)行觀察，并且可構(gòu)建二維和三維圖像進(jìn)行觀察。螺旋CT“薄層掃描+三維圖像重組技術(shù)”還可以使得血管系統(tǒng)中的出血點(diǎn)以及微量出血得到清晰、直觀的圖像展示，使非專業(yè)人員更容易看懂圖像。

2.5 尸體血管造影技術(shù)研究現(xiàn)狀

近年來隨著多層螺旋CT（MSCT）的出現(xiàn)，尸體血管造影技術(shù)得到了較快發(fā)展。2008年，瑞士Bern大學(xué)法醫(yī)研究所ROSS等[19]對水溶性和脂溶性對比劑進(jìn)行MSCT尸體血管造影對比研究，其研究結(jié)果表明水溶性對比劑較脂溶性對比劑效果好。同年，該研究所Grabherr等[20]利用改造后的人工心肺機(jī)采用動脈及靜脈造影兩步法對尸體全身血管造影，成功顯示吸毒死者尸體上肢靜脈注射針孔的部位。2011年，該研究所Grabherr等[21]通過對45具尸體進(jìn)行MSCT血管造影，對具體造影參數(shù)，包括對比劑種類及劑量、注射階段、注射速度及掃描時間等進(jìn)行初步研究。同年，該研究所Thomas等[22]運(yùn)用該技術(shù)對心臟刺創(chuàng)尸體的創(chuàng)口部位進(jìn)行成功重建。2011年，英國學(xué)者Saunders等[23]首次利用導(dǎo)尿管插入至主動脈弓進(jìn)行尸體心臟冠脈造影，由于該技術(shù)具有簡單、快捷、低成本等優(yōu)點(diǎn)，已受到法醫(yī)學(xué)界其他學(xué)者較大推崇[24]。

尸體血管造影技術(shù)在國內(nèi)主要應(yīng)用于人體解剖學(xué)相關(guān)研究中，而在國內(nèi)法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中尚未見相關(guān)研究報道。2005—2006年，陳剛等[25-26]利用硫酸鋇、乳膠混懸液對10具尸體前臂血管灌注后行X線檢查，研究前臂血管解剖分布。2006年，楊大平等[27]利用氧化鉛—明膠灌注技術(shù)對10具尸體進(jìn)行動脈灌注后行X線檢查，研究全身皮膚血管解剖關(guān)系。2010年，張惠愛等[28]通過尸體MSCT血管造影后認(rèn)為聚乙烯醇-氧化鉍填充劑是一種理想的適用于人體血管3D可視化研究的新型材料。2011年，郭志勇等[29]對2具尸體用羧甲基纖維明膠氧化鉛經(jīng)股動脈灌注2例尸體后行MSCT掃描，并用MIMICS軟件對皮膚微血管進(jìn)行了成功重建。同年，陳世新等[30]利用明膠-氧化鉛血管CT造影，并用MIMICS軟件對穿支體區(qū)血管及其相互間的吻合情況進(jìn)行3D可視化研究。

3 尸體血管造影技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 對比劑的發(fā)展趨勢

尸體血管造影技術(shù)作為法醫(yī)學(xué)尸體檢驗的方法之一，其獲取的信息作為證據(jù)或偵查線索，在司法實(shí)踐中發(fā)揮重要作用。然而，目前常用的五大類對比劑中，其效果并不理想，存在著血管中穩(wěn)定性差、容易滲透出血管壁、造成小血管和毛細(xì)血管栓塞等問題，容易破壞檢材，無法進(jìn)行重復(fù)檢驗。在實(shí)踐中，尸體血管造影檢材往往都是唯一的，這就要求對檢驗對象一次檢驗到位，若無法檢驗到位，檢驗對象可能已經(jīng)被對比劑損壞了最原始的形態(tài)，難以進(jìn)行第二次檢驗，從而使唯一的證據(jù)或線索滅失。這充分說明了目前的對比劑仍無法滿足實(shí)踐的需要，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

針對目前所使用對比劑的缺陷及特點(diǎn)，未來的對比劑選擇應(yīng)在保障造影成像質(zhì)量的前提下，著力解決以下問題：（1）現(xiàn)有對比劑常易通過血管壁滲透進(jìn)血管周圍的軟組織，尤其是在較大壓力下，其滲透并侵入軟組織的速度更快。故未來對比劑應(yīng)選擇滲透緩慢或者不滲透的對比劑，增多灌注-成像時間，提高造影效果。（2）現(xiàn)有對比劑容易對小血管和毛血管造成栓塞。這主要是由于對比劑的粘性大導(dǎo)致的，未來新型對比劑應(yīng)是低粘性或者探索降低粘性添加劑的對比劑，從而達(dá)到對細(xì)微血管的造影。（3）現(xiàn)有對比劑在血管中的穩(wěn)定性普遍偏差。在實(shí)踐中，脂溶性對比劑容易對血管壁的膽固醇進(jìn)行溶解，從而改變血管固有形態(tài)；水溶性對比劑極易滲透出血管壁，從而引起周圍組織水腫，并進(jìn)而影響造影成像。故穩(wěn)定性較差的對比劑容易破壞檢材，因此未來應(yīng)選擇一種惰性對比劑進(jìn)行造影，以保證檢驗對象的不消耗和不破壞，保證檢驗對象的重復(fù)可檢驗性。

3.2 灌注技術(shù)的發(fā)展趨勢

目前，尸體血管造影技術(shù)主要應(yīng)用于離體的單器官上，進(jìn)行尸體整體血管造影的報道并不多見。據(jù)國內(nèi)外報道，目前尸體整體造影技術(shù)僅見于動物、胚胎、胎兒以及新生兒中（死亡后不久的尸體），成人尸體整體造影報道較少，且其使用的灌注技術(shù)和單器官灌注技術(shù)相似。血管造影技術(shù)發(fā)展遭遇瓶頸，這主要是由于灌注技術(shù)要求高、操作精細(xì)以及缺乏專業(yè)的實(shí)驗設(shè)備導(dǎo)致的。同時，目前在的造影技術(shù)在灌注成像時，其對比劑都處于靜止?fàn)顟B(tài)，無法模擬人體在血液流動情況下的血管形態(tài)，故灌注技術(shù)中對比劑的動態(tài)流動性也是技術(shù)發(fā)展的重要方向。

未來技術(shù)發(fā)展的首要任務(wù)是設(shè)計出適合于造影的專業(yè)設(shè)備，以簡化操作步驟，降低技術(shù)操作難度。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建尸體血液循環(huán)系統(tǒng)。可探索構(gòu)建血管內(nèi)對比劑循環(huán)流動的通路，再在外部添加一種泵裝置，以保證血液處于流動狀態(tài)，從而使灌裝和成像時的血管形態(tài)最接近于生理狀態(tài)下的血液流動狀態(tài)，以保證最大限度的獲取功能成像。同時，設(shè)備配置中需要有壓力控制裝置，因為不同年齡和不同死亡時間的血管承受壓力能力不同，需要對灌注壓力適當(dāng)調(diào)整。

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