法醫(yī)病理數(shù)字化新技術(shù)的發(fā)展及在鑒定實踐中的應(yīng)用

陳憶九（司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所上海市法醫(yī)學(xué)重點實驗室上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺，上海200063）

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法醫(yī)病理數(shù)字化新技術(shù)的發(fā)展及在鑒定實踐中的應(yīng)用

陳憶九
（司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所上海市法醫(yī)學(xué)重點實驗室上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺，上海200063）

摘要：尸體解剖與組織病理學(xué)檢查是法醫(yī)病理學(xué)傳統(tǒng)的、經(jīng)典的技術(shù)手段，目前已不能完全滿足于法醫(yī)學(xué)證據(jù)科學(xué)性、客觀性等方面的需求。近年來，隨著計算機技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了虛擬解剖、多剛體仿真與有限元分析等數(shù)字化新技術(shù)，為法醫(yī)病理學(xué)提供了非侵入性、直觀、高精度的檢驗方法與研究手段，基本可實現(xiàn)人體損傷致傷方式重建與致傷機制分析，并可以圖像及動畫的形式再現(xiàn)損傷過程，為訴訟活動提供科學(xué)、客觀的法庭證據(jù)。在綜合國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)之上，并結(jié)合近期的研究成果，闡述數(shù)字化新技術(shù)的發(fā)展及在法醫(yī)病理鑒定實踐中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；法醫(yī)病理學(xué)；虛擬解剖；多剛體仿真；有限元方法

在涉及損傷或死亡的案件中，法醫(yī)病理學(xué)鑒定意見無疑是科學(xué)證據(jù)中的一項重要組成部分。傳統(tǒng)的法醫(yī)學(xué)鑒定手段主要依靠鑒定人在尸體解剖與組織病理學(xué)檢查過程中的肉眼觀察和經(jīng)驗判斷，據(jù)此形成的鑒定意見的公正性和科學(xué)性屢受質(zhì)疑，常會因證據(jù)瑕疵而引起當(dāng)事方之或與辦案方間的矛盾、沖突。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，法醫(yī)病理學(xué)與醫(yī)學(xué)影像學(xué)、計算機仿真學(xué)等多學(xué)科融合形成了一系列數(shù)字化新技術(shù)，正在為法醫(yī)鑒定技術(shù)帶來革命性的突破。相比傳統(tǒng)的技術(shù)手段，法醫(yī)病理數(shù)字化技術(shù)具有非侵入性、可重復(fù)性、直觀性、客觀性等優(yōu)勢，更有利于解決案件中的關(guān)鍵問題，并提供科學(xué)、客觀的訴訟證據(jù)，目前已經(jīng)成為司法鑒定技術(shù)中的重要組成部分［1-2］。本文將立足于法醫(yī)病理數(shù)字化技術(shù)的研究成果，并結(jié)合實際案例，介紹目前發(fā)展較為成熟的虛擬解剖、多剛體仿真與有限元分析等技術(shù)，以期為法醫(yī)病理學(xué)發(fā)展提供支撐，使法醫(yī)學(xué)證據(jù)更趨科學(xué)、嚴(yán)密、公正。

1　基于現(xiàn)代影像學(xué)的法醫(yī)虛擬解剖技術(shù)

在刑事犯罪、民事糾紛、工傷事故等一切涉及法律、訴訟責(zé)任劃分的死亡案件中，查明死亡原因是一切工作的立足點和出發(fā)點。法醫(yī)學(xué)尸體解剖是公認(rèn)明確死亡原因的根本手段與金標(biāo)準(zhǔn)。然而由于受各種客觀條件的限制，某些病變通過尸體解剖并不一定能夠獲得足夠有力的信息，并且傳統(tǒng)的尸體解剖屬于破壞性檢查，數(shù)個世紀(jì)以來一直受到死者家屬的抵制和反對，尤其受到一些宗教文化傳統(tǒng)的排斥與拒絕［3］。隨著CT、MRI等醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其為法醫(yī)學(xué)檢驗提供了一種非侵入性/極小侵入性的尸體檢驗途徑——即法醫(yī)虛擬解剖技術(shù)，該技術(shù)可以清楚觀察到尸體器官、骨骼的病變和損傷情況，并可保存尸體各部位的器官圖像數(shù)據(jù)，有利于后期復(fù)檢和會診，對法醫(yī)學(xué)損傷探測及死因鑒定有著極大的應(yīng)用價值。

法醫(yī)虛擬解剖技術(shù)是指借助于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)及計算機技術(shù)，結(jié)合解剖學(xué)原理及技術(shù)要求，對尸體進(jìn)行CT/MRI掃描，以非侵入性技術(shù)或微創(chuàng)手段獲取人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和器官組織的圖像，探測人體損傷、疾病等形態(tài)學(xué)變化，為明確死亡原因及死亡方式提供依據(jù)的一種新型“解剖”手段。CT和MRI是虛擬解剖最主要的應(yīng)用技術(shù)。20世紀(jì)90年代，瑞士伯恩大學(xué)法醫(yī)研究所Thali博士等［1］首次提出虛擬解剖技術(shù)的概念并形成了理論體系，之后該技術(shù)受到了全球法醫(yī)學(xué)界高度的關(guān)注與重視，引入了多種新興掃描及成像技術(shù)，在法醫(yī)學(xué)多個領(lǐng)域進(jìn)行了探索性研究，取得了豐富的成果。目前虛擬解剖技術(shù)包括光學(xué)三維表面掃描、3D攝影、CT掃描、MRI掃描等，充分利用新技術(shù)與多技術(shù)融合的優(yōu)勢致力于死亡原因、法醫(yī)病理形態(tài)學(xué)探測、生活反應(yīng)、損傷重建、再現(xiàn)與顯像等法醫(yī)學(xué)重點內(nèi)容。瑞士、美國、日本、英國、澳大利亞等諸多國家在損傷探測、致傷方式推斷及死因鑒定方面均取得了一定的研究成果［1-2，4-6］。作為虛擬解剖技術(shù)的分支，尸體血管造影技術(shù)在法醫(yī)學(xué)和病理學(xué)中同樣得到廣泛應(yīng)用。通過將對比劑灌注入尸體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，采用特定技術(shù)進(jìn)行成像，可探測尸體內(nèi)血管畸形、病變以及血管破裂的形態(tài)、大小、部位，用于指導(dǎo)尸體解剖路徑，輔助判斷死亡原因［1，6］。

虛擬解剖技術(shù)相關(guān)研究在國內(nèi)起步較晚，筆者所在的司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所（以下簡稱“司鑒所”）是國內(nèi)最早開展系統(tǒng)性虛擬解剖研究的機構(gòu)。司鑒所自2005年起即開始進(jìn)行虛擬解剖、虛擬人體生物力學(xué)研究及其他數(shù)字化技術(shù)手段的探索工作，目前已完成虛擬解剖并收集尸體影像學(xué)資料共計數(shù)百例，類型涵蓋了高墜、交通事故、故意傷害（機械性損傷、機械性窒息）、燒死、溺死、電擊死和醫(yī)療糾紛等多個方面，初步建立了尸體影像學(xué)數(shù)據(jù)庫，并致力于推動國內(nèi)虛擬解剖技術(shù)的發(fā)展［7-8］。此外，部分國內(nèi)公安鑒定機構(gòu)及醫(yī)學(xué)院校基于尸體槍彈損傷探測及解剖學(xué)教學(xué)等目的亦開展了虛擬解剖研究工作［9-11］。目前虛擬解剖技術(shù)已被應(yīng)用于國內(nèi)多起特（重）大交通事故及疑難復(fù)雜案件的死亡原因鑒定與人體損傷檢驗中，順利完成了死亡原因判定與致傷方式推斷，科學(xué)、準(zhǔn)確、客觀的鑒定意見順利解決了辦案單位的需求，解答了死者家屬的疑問，并避免了社會問題與民族問題的激化。

【虛擬解剖技術(shù)實際應(yīng)用的案例】：刁某于2014年某日發(fā)生道路交通事故致頭部外傷，造成額骨及蝶骨左側(cè)骨折，后于兩個月內(nèi)反復(fù)左側(cè)鼻腔出血達(dá)十余次，出血量較大，常規(guī)鼻腔填塞等止血措施效果不佳，后因突發(fā)鼻腔大出血致失血性休克死亡，本案需查明刁某鼻腔出血的確切原因。本機構(gòu)在尸體解剖前對死者進(jìn)行虛擬解剖及尸體血管造影術(shù)，自左側(cè)頸總動脈向頭部注射對比劑后，對尸體進(jìn)行頭頸部及全身MSCT掃描及三維重建。虛擬解剖結(jié)果顯示死者左頸內(nèi)動脈C3段造影劑漏出，左側(cè)蝶竇內(nèi)存在動脈瘤樣結(jié)構(gòu)。隨后根據(jù)虛擬解剖探測到的病變定位，進(jìn)行尸體解剖及組織病理學(xué)檢查，確定了蝶竇內(nèi)血管病變?yōu)榧傩詣用}瘤，與交通事故所致頭部外傷存在因果關(guān)系，死者系假性動脈瘤破裂致失血性休克死亡。本例死者血管病變位于蝶竇內(nèi)，蝶竇為顱底蝶骨內(nèi)部的天然腔隙，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，解剖難度大，且并非尸體解剖中的常規(guī)檢查部位。而外力破壞蝶骨暴露蝶竇易損傷毗鄰血管，對目標(biāo)結(jié)構(gòu)造成破壞，影響觀察。虛擬解剖技術(shù)可在不破壞人體組織的情況下，直觀、完整、多角度的對目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，顯示效果與尸體解剖實際所見幾乎無異（圖1），有助于明確死亡原因，并進(jìn)行責(zé)任判定。

圖1　虛擬解剖與尸體解剖結(jié)果對比

2　基于多剛體動力學(xué)的法醫(yī)學(xué)道路交通事故重建技術(shù)

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展、交通工具種類及數(shù)量的增多，交通事故的發(fā)生率及死傷人數(shù)亦呈上升趨勢，成為影響社會發(fā)展以及人民生活的重要因素，交通事故鑒定也逐漸上升為一項法醫(yī)病理學(xué)的重點鑒定項目。交通事故現(xiàn)場重建是通過對交通事故進(jìn)行現(xiàn)場勘查、人體損傷檢驗、車輛勘驗等，并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控、目擊者證詞等綜合分析以還原交通事故發(fā)生的過程。傳統(tǒng)的交通事故重建依賴于事故分析者的專業(yè)經(jīng)驗、知識和空間想象力，事故再現(xiàn)過程僅停留于專家的判斷推理，對交通參與方的交通行為方式及人體致傷過程難以進(jìn)行客觀、量化的還原。且由于交通事故現(xiàn)場證據(jù)信息存在不確定性、可移動性和信息量大等特點，用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方法對事故進(jìn)行定量分析精確度較低，諸多事故現(xiàn)場提供的信息不能得到有效分析和綜合利用［11-12］。近年來，隨著計算機硬件和數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，使通過數(shù)字化重構(gòu)方法進(jìn)行交通事故重建在技術(shù)上成為可能。數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)及多剛體動力學(xué)仿真技術(shù)可對交通事故現(xiàn)場進(jìn)行重建，并對事故中發(fā)生的碰撞、致傷過程進(jìn)行數(shù)字化仿真、模擬與可視化再現(xiàn)，從而輔助交通傷法醫(yī)學(xué)鑒定工作的開展，提高事故鑒定的準(zhǔn)確性、客觀性和事故責(zé)任處理的公正性、科學(xué)性。

多剛體系統(tǒng)動力學(xué)方法是近20年來在經(jīng)典剛體力學(xué)、分析力學(xué)和計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的力學(xué)分支。它以多剛體為研究對象，采用平面、柱面、橢球或超橢球剛體作為單位，剛體間由各種動態(tài)鉸鏈進(jìn)行連接，并對它們進(jìn)行運動學(xué)分析和動力學(xué)分析?；诙鄤傮w動力學(xué)的交通事故重建主要是對交通事故進(jìn)行碰撞軌跡分析及運動學(xué)的模擬，運用相關(guān)計算機軟件，通過對交通事故中車輛、人員等元素進(jìn)行多剛體建模，進(jìn)行碰撞仿真試驗，并求解仿真系統(tǒng)內(nèi)模型的運動學(xué)響應(yīng)，研究事故發(fā)生前、后車輛及人員的運行速度與軌跡，預(yù)測涉事人員與車輛在交通事故中的運動狀態(tài)［13］。

自20世紀(jì)70年代開始，美國、歐洲、日本和澳大利亞等地的研究機構(gòu)利用多剛體動力學(xué)方法進(jìn)行車輛碰撞試驗和乘員保護(hù)裝置的沖擊試驗，對車輛在碰撞事故中的結(jié)構(gòu)變形、耐撞性以及安全性等問題展開仿真分析，揭示車內(nèi)人員的損傷機制，制定損傷評價標(biāo)準(zhǔn)，并對車輛設(shè)計提出改進(jìn)意見。自21世紀(jì)初期起，歐美研究機構(gòu)開始利用多剛體行人和車輛模型重建真實道路交通事故，模擬汽車-行人碰撞，再現(xiàn)交通傷致傷過程，判斷行人姿勢、車輛的碰撞速度和制動狀態(tài)等，并分析車型、行人體形、初始姿態(tài)、車輛制動狀態(tài)等因素對碰撞后行人拋距、拋落位置及人體損傷的影響［14-7］。

國內(nèi)多剛體交通事故仿真模擬研究起步較晚，有關(guān)汽車-行人碰撞事故的數(shù)字化再現(xiàn)研究主要在2002年以后展開，清華大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)、第三軍醫(yī)大學(xué)等研究機構(gòu)通過自主構(gòu)建或應(yīng)用商業(yè)模型，進(jìn)行真實案例的汽車-行人碰撞事故再現(xiàn)，研究內(nèi)容包括車速與人體拋距之間的關(guān)系，不同車速、不同車型結(jié)構(gòu)造成車外人員損傷的特點，并結(jié)合人體損傷指標(biāo)探討了車外人員防護(hù)的可能性［18-21］。

2007年司鑒所與上海交通大學(xué)合作，率先在國內(nèi)利用多剛體動力學(xué)法進(jìn)行多種類型的法醫(yī)學(xué)交通事故重建研究。利用MADYMO、PC-CRASH、LSDYNA等碰撞軟件，對事故中涉案的人、車、道路等建立符合實際尺寸的數(shù)字模型，結(jié)合事故現(xiàn)場有效參數(shù)和專家經(jīng)驗，對事故發(fā)生過程進(jìn)行動態(tài)再現(xiàn)。重建的交通事故中，涉事車輛包括汽車、摩托車、自行車等，事故類型包括車-車碰撞、車-人碰撞及單車事故等［22-3］。將研究成果應(yīng)用于鑒定實踐，目前司鑒所已完成了40起不同交通事故碰撞過程的可視化再現(xiàn)，通過重建還原事故發(fā)生時各涉事人員所處的位置和交通狀態(tài)，對汽車內(nèi)人員的駕乘關(guān)系、摩托車類兩輪車上人員的司乘關(guān)系、行人交通狀態(tài)的認(rèn)定、自行車騎行狀態(tài)的認(rèn)定、車輛是否碾壓人體等關(guān)鍵事實進(jìn)行認(rèn)定，從而幫助交警、法院等辦案單位更為準(zhǔn)確、細(xì)膩地進(jìn)行責(zé)任劃分。

【多剛體仿真技術(shù)實際應(yīng)用的案例】：兩男子合騎一輛二輪摩托車在行駛過程中追尾一行駛中的小客車，致摩托車上兩人一死一傷，本案需對摩托車上兩人的駕乘關(guān)系進(jìn)行鑒定。首先進(jìn)行車輛勘驗及人體損傷檢驗，根據(jù)車輛損壞部位及人體損傷部位、性質(zhì)初步確定摩托車上兩人與小客車的接觸部位。隨后利用多剛體動力學(xué)分析軟件，構(gòu)建包括人、車、道路在內(nèi)的仿真模型，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后模擬碰撞全過程，并依據(jù)車輛、人體損傷情況及事發(fā)現(xiàn)場人、車位置等信息對模擬結(jié)果進(jìn)行迭代修正。最終依據(jù)現(xiàn)場、人、車檢驗所見及多剛體仿真結(jié)果綜合分析判斷，傷者為摩托車駕駛員，死者為后座乘員（圖2）。本例摩托車上兩人一死一傷，需鑒定駕乘關(guān)系，考慮到傷者可能存在推卸責(zé)任的情況，其口供的真實性存疑，故需借助一種科學(xué)的鑒定手段，依據(jù)交通事故現(xiàn)場的客觀信息對碰撞過程進(jìn)行還原，確定駕乘位置，劃分事故責(zé)任。運用多剛體仿真技術(shù)對交通事故在時-空-力上進(jìn)行重建，從受力-變形-損傷的角度闡明交通傷致傷方式及損傷機制，所形成的證據(jù)在科學(xué)性、直觀性及說服力方面都有較大的突破。

圖2　交通事故多剛體動力學(xué)仿真結(jié)果

3　基于有限元方法的法醫(yī)損傷生物力學(xué)分析技術(shù)

人體損傷是法醫(yī)病理實踐中最常見的內(nèi)容。鑒于損傷的致傷物種類繁多、機械作用力的形式各異以及人體組織結(jié)構(gòu)的差別，使得人體損傷的鑒定始終是法醫(yī)學(xué)鑒定中最困難、最復(fù)雜的問題之一。傳統(tǒng)法醫(yī)病理學(xué)對于人體損傷的分析，主要憑肉眼觀察、尸體解剖、光學(xué)顯微鏡觀察加上經(jīng)驗判斷等方法，主觀隨意性較強，對于損傷的認(rèn)識多局限于損傷形態(tài)學(xué)［13］。

隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，法醫(yī)病理數(shù)字化新技術(shù)為探討損傷形態(tài)和碰撞損傷生物力學(xué)開辟了一條新途徑。與上述虛擬解剖、多剛體動力學(xué)仿真技術(shù)一同發(fā)展的還有有限元分析技術(shù)。該技術(shù)方法的基本思想是將需計算的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限單元劃分，通過對各個單元內(nèi)的場函數(shù)進(jìn)行計算，計算結(jié)果通過方程組整合后用來描述整個結(jié)構(gòu)的情況。人體組織器官通過三維建模和單元離散，最終形成人體有限元模型，在給定邊界條件、載荷和材料屬性后，模擬人體組織受到外力作用，經(jīng)計算機計算后得到人體模型的位移、應(yīng)力、應(yīng)變等生物力學(xué)指標(biāo)的大小、分布與變化情況，從而重建和預(yù)測可能發(fā)生的損傷部位、損傷形態(tài)及損傷程度，進(jìn)行損傷鑒別與致傷方式推斷，為法醫(yī)損傷鑒定提供參考依據(jù)。

自20世紀(jì)70年代起有限元方法便被應(yīng)用于人體頭部、脊柱等部位的建模與損傷生物力學(xué)研究中，研究范圍逐漸擴展至骨盆、胸廓、四肢骨關(guān)節(jié)等結(jié)構(gòu)。除骨骼系統(tǒng)外，心血管、眼球、胃腸道、肺、肝、腎、甚至胎盤等部位均已構(gòu)建了有限元模型并進(jìn)行了損傷分析。目前有限元建模與分析方法在下列常見損傷的生物力學(xué)研究中已取得了一定的成果，包括頭部發(fā)生加速/減速及旋轉(zhuǎn)運動時形成的損傷，胸腹部受到外力作用時造成的體內(nèi)臟器及血管的損傷，以及外界暴力作用導(dǎo)致的胸廓、脊柱、骨盆、四肢骨關(guān)節(jié)及附屬結(jié)構(gòu)的損傷［13，24-27］。

有限元建模與人體損傷相關(guān)研究國內(nèi)起步較晚，近年來才陸續(xù)有研究成果報道，主要集中在工程與材料力學(xué)領(lǐng)域、交通傷防范和臨床創(chuàng)傷研究領(lǐng)域。南方醫(yī)科大學(xué)、第三軍醫(yī)大學(xué)、上海交通大學(xué)等開展數(shù)字化虛擬人計劃，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究、臨床治療及教學(xué)，取得了相應(yīng)的研究成果。湖南大學(xué)、天津科技大學(xué)等各自開展了人體生物力學(xué)模型研究計劃，用于模擬交通事故中車輛與人體不同部位的碰撞，進(jìn)行數(shù)值響應(yīng)分析及人體損傷致傷機制研究［28-9］。此外，基于武器損傷保護(hù)研究需要，國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)在胸部有限元建模與損傷分析方面亦開展了相關(guān)研究［30-1］。但上述研究工作的關(guān)注重點與法醫(yī)學(xué)研究中注重的損傷形態(tài)、損傷機制及損傷生物力學(xué)分析等存在一定的差距。

自2009年起，司鑒所在國內(nèi)率先將有限元方法應(yīng)用于法醫(yī)損傷學(xué)研究，組建了自影像學(xué)數(shù)據(jù)采集至有限元建模與計算的一站式軟硬件工作平臺，并根據(jù)人體MSCT掃描數(shù)據(jù)自主構(gòu)建了包括顱骨、胸廓、肝臟、骨盆、膝部、下肢及軀干部等多部位有限元模型。模型經(jīng)過驗證后加載不同類型的外力載荷，模擬法醫(yī)學(xué)實踐中常見的撞擊、摔跌、碾壓等機械性損傷，采集人體結(jié)構(gòu)靜態(tài)和動態(tài)響應(yīng)信息，結(jié)合損傷指標(biāo)，從生物力學(xué)角度對損傷形態(tài)、損傷成因進(jìn)行論證與解釋。目前相關(guān)研究成果在實際案件鑒定中發(fā)揮了重要的作用，利用有限元模型對案件中可疑的致傷方式進(jìn)行模擬，預(yù)測損傷發(fā)生的部位、形態(tài)，經(jīng)與真實人體損傷進(jìn)行比對并結(jié)合法醫(yī)學(xué)專家經(jīng)驗判斷，做出傾向性與排除性意見，進(jìn)行損傷鑒別，并為法庭科學(xué)舉證，已順利完成多起國內(nèi)重大、疑難案件中致傷方式的認(rèn)定［32-4］。

【有限元分析技術(shù)應(yīng)用于鑒定實踐的案例】：老年女性王某在翻越馬路中央隔離帶后跌倒在車道上，造成膝部損傷。王某稱跌倒前曾遭小轎車撞擊，司機稱轎車未與王某發(fā)生接觸，王某系自行摔倒，雙方各執(zhí)一詞。王某下肢損傷致傷方式的法醫(yī)學(xué)鑒定意見即成為本案的關(guān)鍵證據(jù)之一。由于缺乏明確的體表損傷檢驗及車輛勘驗信息，僅有事發(fā)后王某雙下肢的CT數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)的法醫(yī)病理學(xué)鑒定手段無法明確致傷方式，案件雖經(jīng)多次訴訟仍懸而未決。根據(jù)王某健側(cè)下肢CT數(shù)據(jù)構(gòu)建直立位人體膝部有限元模型，設(shè)定保險杠從正外側(cè)、側(cè)后方及側(cè)前方以不同速度撞擊膝部，模擬人-車碰撞過程；構(gòu)建屈曲位人體膝部有限元模型，設(shè)定小腿正前方與外側(cè)方分別以不同速度與地面接觸撞擊。依據(jù)接觸部位的應(yīng)力、接觸力等響應(yīng)情況分析損傷機制，預(yù)測損傷形態(tài)、范圍與程度。模擬結(jié)果顯示，保險杠于后外側(cè)及正外側(cè)直接撞擊作用下更易形成脛骨平臺及腓骨小頭的損傷，與王某實際損傷形態(tài)較為一致。脛骨前側(cè)與前外側(cè)直接摔跌形成的損傷部位與形態(tài)與王某實際損傷不一致（圖3～5）。本例在案發(fā)時間久、案件客觀信息缺乏的情況下，運用有限元建模與分析技術(shù)對下肢損傷的致傷方式進(jìn)行鑒定，給出了傾向性意見，解決了由于缺乏證據(jù)多年來懸而未決案件的關(guān)鍵技術(shù)性問題，對案件審判起到了推動作用，對維護(hù)社會和諧、實現(xiàn)司法公正起到了促進(jìn)作用。

圖3　傷者CT數(shù)據(jù)三維重建結(jié)果

圖4　屈曲位與直立位膝部有限元模型

圖5　膝部遭車輛撞擊與摔跌有限元模擬結(jié)果

4　展望

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)及計算機技術(shù)的發(fā)展，由此催生出的法醫(yī)病理數(shù)字化新技術(shù)為人體死亡原因及損傷致傷方式的鑒定與研究開辟了一條新途徑，極大的促進(jìn)了法醫(yī)學(xué)的發(fā)展。通過虛擬解剖技術(shù)，可以清楚地探測到人體損傷，并對損傷情況進(jìn)行有效評價；通過多剛體動力學(xué)仿真技術(shù)，可以有效地進(jìn)行道路交通事故重建，還原真實事故的發(fā)生情況與人體損傷致傷方式；通過有限元建模與分析技術(shù)，可以從生物力學(xué)角度對損傷進(jìn)行動態(tài)、定量地分析，預(yù)測損傷部位，并觀察損傷的發(fā)生與發(fā)展過程。所形成的電子化證據(jù)可以圖像的形式、動態(tài)的效果展現(xiàn)，清晰明了、通俗易懂，便于訴訟過程中涉及的非法醫(yī)學(xué)人員進(jìn)行理解，極大地提升了案件的鑒定品質(zhì)。鑒于上述多種數(shù)字化技術(shù)的原理、設(shè)備及關(guān)注點存在差異，聯(lián)合應(yīng)用多種數(shù)字化技術(shù)，進(jìn)行優(yōu)勢互補，已成為國際法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點與發(fā)展趨勢。

目前法醫(yī)病理數(shù)字化技術(shù)仍處于發(fā)展階段，本文介紹的虛擬解剖、多剛體仿真及有限元分析等技術(shù)均存在一定缺陷與技術(shù)盲點，數(shù)字化技術(shù)尚不能完全替代傳統(tǒng)的法醫(yī)學(xué)鑒定與研究手段。但不容置疑的是數(shù)字化方法在法醫(yī)學(xué)鑒定與研究中的重要性將越來越突出，將數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)鑒定手段相結(jié)合，形成包括專家體系、數(shù)據(jù)信息體系及計算機體系的損傷分析新模式，保障法醫(yī)學(xué)鑒定及所形成的科學(xué)證據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性、客觀性和準(zhǔn)確性。

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（本文編輯：秦志強）

The Development and Application of New Digital Techniques in Forensic Pathology

CHEN Yi-jiu
（Shanghai Key laboratory of Forensic Medicine，Shanghai Forensic Serrice Platform，Institute of Forensic Science，Ministry of Justice，P.R. China，Shanghai 200063，China）

Abstract:The traditional methods of forensic pathology，such as autopsy and histopathological examination，sometimes can not provide completely scientific and objective forensic evidence. With the development of computer and medical imaging technology，some emerging digital techniques，such as virtopsy，multi-body dynamic simulation and finite element method，have made the body examination and research of forensic pathology to be non-invasive，easily observed and more accurate. These techniques could help to achieve human body injury re-construction and injury mechanism analysis，and represent the damage process by graphics and animation，thus providing scientific and objective forensic evidence. In this paper，the development and application of these new techniques in forensic pathology are elaborated，according to the literature and the research results of the Institute of Forensic Science，Ministry of Justice，China.

Key words:digital technology；forensic pathology；virtopsy；multi-body dynamic simulation；finite element method

中圖分類號:DF795.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

doi:10.3969/j.issn.1671-2072.2016.03.011

文章編號：1671-2072-（2016）03-0064-08

收稿日期：2016-04-03

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（81273338，81571851）；上海市科技攻關(guān)項目（14231202500）；上海市法醫(yī)學(xué)重點實驗室資助項目（14DZ2270800）；上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺資助項目（16DZ2290900）

作者簡介：陳憶九（1962—），男，研究員，博士研究生導(dǎo)師，主要從事法醫(yī)病理學(xué)研究。E-mail:chenyj@ssfjd.cn。