頭部CT個人識別研究進(jìn)展

依偉力 楊成文

（中國刑事警察學(xué)院法醫(yī)學(xué)系 遼寧 沈陽 110035）

1 引言

目前臨床應(yīng)用的醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)主要包括X-RAY、CT、MRI（磁共振成像）、ECT（發(fā)射體層成像）、USG（超聲成像）等[1]。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)作為疾病診斷的一個重要輔助手段，在疾病診斷中發(fā)揮的作用越來越重要，已經(jīng)成為某些疾病診斷的唯一標(biāo)準(zhǔn)。同樣，在法醫(yī)活體損傷鑒定中，隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的普及，醫(yī)學(xué)影像學(xué)結(jié)論也成為了某些損傷認(rèn)定的唯一標(biāo)準(zhǔn)，可見醫(yī)學(xué)影像學(xué)在法醫(yī)活體損傷鑒定中所具有的重要作用。正是由于它的重要性，才導(dǎo)致某些被鑒定人為了追求個人利益而篡改醫(yī)學(xué)影像資料片，甚至套用他人的影像資料片，這種行為不僅破壞司法公正，甚至?xí)斐缮鐣涣加绊懙暮蠊?。因此，醫(yī)學(xué)影像資料片的真?zhèn)闻卸ǔ蔀榻鉀Q此類問題的關(guān)鍵。另外，對于某些重大災(zāi)難、燒死、肢解、腐敗、碎尸、白骨化等尸體，指紋、DNA等傳統(tǒng)方法不能認(rèn)定尸源時，可以通過收集死者生前影像資料片，與死后所拍影像資料片對比進(jìn)行個人識別，可以得到準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。

Culbert和Law于1927年[2]首次嘗試了通過對比未知個體生前與死后的X線片來進(jìn)行個人識別，并取得成功。Reichs和Dorion[3]首次嘗試了運(yùn)用CT技術(shù)進(jìn)行個人識別，并提出了一套用于個人識別的Reichs-Dorion分類識別系統(tǒng)。程亦斌[4]184-186通過對比被鑒定人兩次頭部CT下所呈現(xiàn)的頭型、額竇、枕骨外形等特征對一起頭部CT造假案做出了鑒定，是關(guān)于國內(nèi)運(yùn)用頭部CT進(jìn)行個人識別較早的報道?，F(xiàn)階段對頭部CT個人識別的研究主要集中于通過研究鼻竇、牙齒、顴弓等個體差異以達(dá)到個人識別的目的。隨著CT技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)者開始嘗試運(yùn)用螺旋CT下的立體圖像進(jìn)行個人識別。

2 方法

頭部CT片的個人識別可通過特征比對法，即通過CT片所呈現(xiàn)的特征識別點(diǎn)來進(jìn)行簡單的比對，以達(dá)到個人識別的目的；也可通過科學(xué)的數(shù)據(jù)測量，進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，從而進(jìn)行個人識別。

2.1 特征比對法

程亦斌[4-5]首次嘗試通過對比被鑒定人兩次顱腦CT片下所呈現(xiàn)的以下特征：頭型（額枕間距離，斷層面形狀）、額竇（發(fā)育情況，在幾個層面上顯示）、枕骨外形、枕外粗隆是否發(fā)達(dá)情況、枕內(nèi)隆凸是否發(fā)達(dá)及形態(tài)、低密度灶是否存在、松果體的鈣化情況、脈絡(luò)叢的鈣化情況、枕內(nèi)隆凸內(nèi)形態(tài)、顱骨厚度，對一起顱腦CT片的造假案做出了鑒定，并指出顱腦的最常用識別部位為額竇，其次是乳突、蝶骨、顱骨板障靜脈溝及其他骨性結(jié)構(gòu)特征。依偉力等[6]通過對23例法醫(yī)活體損傷鑒定中CT造假問題的研究，提出了可通過對比被鑒定人的兩次CT檢查資料，從中找出圖像中顯示的損傷征象有無相關(guān)性來進(jìn)行個人識別。這些認(rèn)定方法雖然簡單、直接，但主要依靠專家的經(jīng)驗(yàn)來判斷，缺乏科學(xué)的依據(jù)，經(jīng)常成為法庭上爭論的焦點(diǎn)。

2.2 科學(xué)數(shù)據(jù)法

2.2.1 額竇

國內(nèi)外學(xué)者相關(guān)研究已表明，額竇約在20歲時即發(fā)育成形，成形后若無退行性疾病、外傷等因素，其形態(tài)基本保持終生不變。額竇形態(tài)特點(diǎn)具有高度個體特異性，沒有兩個個體的額竇形態(tài)是完全一致的[7-10]。

1987年Yoshino[11]等通過研究日本人顱骨的放射學(xué)影像資料，首次根據(jù)額竇的面積大小、雙側(cè)對稱性、單側(cè)優(yōu)勢、上邊界輪廓、部分間隔、眶上憩室提出了一套額竇的分類編碼系統(tǒng)，以進(jìn)行個人識別。根據(jù)這個系統(tǒng)，額竇形態(tài)在理論上有超過20000種可能的組合代碼編號，因此Yoshino等認(rèn)為兩個隨機(jī)個體的額竇形態(tài)具有相同代碼編號的可能性是很小的。Reichs和Dorion于1992年首次運(yùn)用頭部CT片對額竇形態(tài)進(jìn)行編碼。其額竇編碼指標(biāo)為：兩側(cè)最大直徑、兩側(cè)不對稱指數(shù)、優(yōu)勢側(cè)、部分間隔、部分間隔數(shù)、完整憩室分布、完整憩室個數(shù)?；谶@一系列指標(biāo)，他們提出了一套頭部CT片的額竇編碼識別系統(tǒng)。Haglund和Higner[12]于1993年在沒有找到死者生前X線片情況下，通過對比死者生前CT側(cè)位片與死后X線側(cè)位片，并根據(jù)額竇形態(tài)特征的一致性而確認(rèn)了死者身份。張紅霞等[13]通過對額竇的距離數(shù)量值和形態(tài)學(xué)描述，提出了額竇個人識別的以下識別指標(biāo)并分級：部分隔數(shù)及形態(tài)，中間隔位置及形態(tài)，上緣弓形彎曲數(shù)，最高峰位置，最低峰位置，左右側(cè)額竇寬度，左右側(cè)額竇高度，額竇總寬度。該研究發(fā)現(xiàn)，對于個人識別最有效的指標(biāo)是額竇中間隔的位置及形態(tài)，特別是形態(tài)。Tatlisumak等[14]于2007年對100例樣本進(jìn)行顱腦CT橫軸位和冠狀位掃描，通過對F-額竇出現(xiàn)與否、S-額竇中隔、S-額竇輪廓三項(xiàng)基本特征的描述，以及對左右側(cè)竇的寬、高、前后徑和額竇總寬、左右竇最高點(diǎn)距離、每側(cè)額竇最大寬等數(shù)值的測量分析，提出一套簡單有效的額竇個人識別系統(tǒng)：FSS系統(tǒng)。該研究選用了額竇的幾個具有代表性的指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上對這些指標(biāo)進(jìn)行分類分析，提出了一個簡單有效的新方法，使額竇CT的個人識別更加簡單實(shí)用。Uthman等[15]運(yùn)用螺旋CT技術(shù)對90例20～49歲之間的樣本CT片進(jìn)行研究，在運(yùn)用Tatlisumak等提出的測量指標(biāo)基礎(chǔ)上，又聯(lián)合測量了顱骨的三個指標(biāo)：最大顱長、顱面部長、最大顱寬。通過對這些指標(biāo)的測量和統(tǒng)計學(xué)分析，Uthman等發(fā)現(xiàn)增加顱骨的3個測量指標(biāo)后，性別判斷的準(zhǔn)確率得到了提高，并指出將額竇的特征和測量指標(biāo)轉(zhuǎn)變成獨(dú)特的識別碼，是未來通過骨骼進(jìn)行個人識別的研究方向。Deog-Im Kim[16]等運(yùn)用CT的三維重建技術(shù)對額竇進(jìn)行三維重建并提出一套3D層面下的測量指標(biāo)，指出3D圖像不僅可以通過數(shù)字編碼進(jìn)行個人識別，還可以通過3D圖像重疊部分的大小及形狀進(jìn)行個人識別。該研究還發(fā)現(xiàn)，男性額竇總體積大于女性，雙側(cè)不對稱性指數(shù)上有性別差異，不同人群額竇的最大不同體現(xiàn)在雙側(cè)額竇缺如頻率上，并提出評估額竇時要考慮人種因素，但對于顱骨碎片的測量分析缺乏有效的方法。

2.2.2 牙齒

重大的災(zāi)難性事件后，面部特征、指紋、手掌印等個人特征一般都會被破壞，而牙齒因密度大、硬度強(qiáng)，個人特征可很好地保存下來，所以在重大災(zāi)難后牙齒常常被用以個體識別。對牙齒進(jìn)行個人識別，主要是根據(jù)牙齒的金屬或復(fù)合填充物、牙冠、假牙，頜骨（上顎和下顎）的結(jié)構(gòu)特征，牙根及最大竇的形態(tài)、穩(wěn)定的變化（例如骨折、整形）等[17]。經(jīng)典的牙齒個人識別方法是利用牙齒的根尖片、牙合翼影像和全景攝影資料來進(jìn)行個人識別。Thali等[18]首次嘗試了用一種新的牙齒CT成像軟件技術(shù)——Dentascan程序，以達(dá)到個人識別的目的。Dentascan程序一般應(yīng)用于臨床上對牙齒植入物、腫瘤、膿腫、炎性疾病、骨折、手術(shù)的評估[19]，其開發(fā)的無創(chuàng)全景牙齒影像能清晰顯示牙齒的各方面特征，包括牙齒的牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙髓，牙槽骨的解剖結(jié)構(gòu)（上頜和下頜的標(biāo)志點(diǎn)，例如：下頜神經(jīng)管或鼻腔及上頜竇底），病變特征（齲齒、第三磨牙位置等）。其進(jìn)行個人識別最大的優(yōu)勢是其無創(chuàng)性和數(shù)字化，但在需要更多細(xì)節(jié)進(jìn)行個人識別時，還是傳統(tǒng)的方法更有效。Jackowski等[20]于2005年運(yùn)用3D MIP（Maximum Intensity Projection）方法對一具燒死的尸體進(jìn)行了個人識別。他利用修補(bǔ)牙齒所用的金屬材質(zhì)或復(fù)合材料等比正常牙齒對X射線吸收多的特點(diǎn)，通過精確定位被修復(fù)過的牙齒，再與死者生前的影像資料片相對比，達(dá)到了個人識別的目的。Kirchhoff等[21]通過傳統(tǒng)的可視牙齒記錄進(jìn)行個人識別的方法與運(yùn)用牙齒CT進(jìn)行個人識別的對比，提出了通過牙齒CT進(jìn)行個人識別存在高錯誤率的問題。CT技術(shù)可以迅速收集大量可用數(shù)據(jù)指標(biāo)，在個人識別上有著巨大作用，但是由于設(shè)備及方法的原因，還是有很多問題存在，如大量偽影的干擾、過程耗時等。隨著激光掃描技術(shù)的發(fā)展，越來越多的法醫(yī)人類學(xué)專家開始專注于牙齒的3D激光掃描研究，并取得一定成果[22]。

2.2.3 綜合分析

頭部CT的綜合分析法，是通過對CT影像下所呈現(xiàn)的頭部多個解剖層面的骨性標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行綜合測量、分析，以此進(jìn)行個人識別。譚秋豐[23]于2007年在頭部CT片上篩選出以下測量指標(biāo)：顴弓間距、乙狀竇間距、蝶竇寬徑、蝶竇長徑、眼眶間距、篩板長度、前床突間距、前床突顱內(nèi)寬徑、額竇寬徑，分別計算同一被檢查者不同次頭顱CT片指標(biāo)差值和不同被檢查者頭顱CT片指標(biāo)差值，再應(yīng)用二分類logistic回歸分析相同被檢查者和不同被檢查者指標(biāo)差值，建立頭顱CT片同一認(rèn)定回歸方程。經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在個人識別部分，運(yùn)用一元變量在SPSS軟件中運(yùn)用二分類logistics回歸分析，額竇寬徑進(jìn)行同一認(rèn)定正確率最高，可達(dá)93.5%。運(yùn)用二元變量建立模型的統(tǒng)計分析方法正確率均達(dá)80%以上，其中聯(lián)合運(yùn)用顴弓間距、眼眶間距二元指標(biāo)模型準(zhǔn)確率達(dá)96.4%。運(yùn)用三元指標(biāo)logistics回歸分析，模型準(zhǔn)確率基本都在90%以上，額竇寬徑、眼眶間距、前床突顱內(nèi)寬徑和顴弓間距、眼眶間距、前床突顱內(nèi)寬徑三元指標(biāo)組合建立模型的準(zhǔn)確率均達(dá)98.6%。運(yùn)用四元指標(biāo)組合進(jìn)行二分類logistics回歸分析，各組指標(biāo)模型判定準(zhǔn)確率均可達(dá)90%以上，其中顴弓間距、額竇寬徑、眼眶間距、前床突顱內(nèi)寬徑指標(biāo)組的模型判定準(zhǔn)確率達(dá)100%，效果較好。劉旭丹等[24]于2008年選取了頭部的如下骨性結(jié)構(gòu)及測量指標(biāo)：顱型（頭顱長寬指數(shù)），顳骨巖部與枕內(nèi)隆凸（左右對稱性、夾角），額竇（對稱性、不完整間隔分布、不完整間隔數(shù)目、完整竇腔分布、完整竇腔數(shù)目），蝶竇（中間隔形狀、間隔完整性、不完整間隔附著位置、完整間隔附著位置）。對以上12項(xiàng)指標(biāo)分類編碼，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析建立了一套新的中國漢族成人顱骨CT片分類識別編碼系統(tǒng)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：針對男性個人識別能力最好的指標(biāo)是額竇中不完整間隔分布，女性個人識別能力最好的是蝶竇腔內(nèi)完整間隔附著位置?？傮w12項(xiàng)指標(biāo)中，個人識別能力最好的是頭顱長寬指數(shù)，12項(xiàng)指標(biāo)累計個人識別能力基本可達(dá)100%。王建軍[25]于2010年運(yùn)用三維斜截面圖像重建技術(shù)和斷層解剖學(xué)知識相結(jié)合的方法研究MSCT數(shù)據(jù)集，再現(xiàn)任意CT截面的方位和層面，為不同時間、不同設(shè)備頭顱CT圖像的形態(tài)學(xué)比對提供一種有效的技術(shù)手段。其方法為：設(shè)立“原始組”和“事后組”，對“事后組”進(jìn)行三維重建，接著在“原始組”斷層影像上確立骨性標(biāo)志點(diǎn)，并在“事后組”的三維圖像上尋找相同的骨性標(biāo)志點(diǎn)，通過骨性標(biāo)志點(diǎn)來定位“原始組”斷層影像在“事后組”三維圖像上的位置，截取“事后組”上相應(yīng)位置的二維圖像即為與“原始組”影像層面相同層面的影像。此方法可有效解決不同設(shè)備、不同體位等因素對頭部CT個人識別的影響。

3 展望

（1）醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，在法醫(yī)損傷鑒定中遇到的影像資料片造假問題也層出不窮。但國內(nèi)頭部CT片的個人識別方面，仍然缺乏統(tǒng)一的程序和標(biāo)準(zhǔn)。由于受樣本量的限制，對頭部CT片個人識別的研究相對比較局限。

（2）頭部CT個人識別的研究往往是針對頭部CT的多個層面進(jìn)行綜合分析研究，而對于那些影像資料提供不全（故意不提供全部影像資料或影像資料片部分遺失）的案例，則不能達(dá)到很好的識別要求。因此，針對頭部CT的某一層面展開研究，尋找識別點(diǎn)，以達(dá)到個人識別的目的是一個不錯的探索方向，而這一方面的研究還鮮有報道。

（3）隨著三維重建技術(shù)的興起，其在法醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也越來越受重視。三維重建技術(shù)因其不受體位、設(shè)備因素的影響，能更加直觀地進(jìn)行比對，便于數(shù)據(jù)的儲存與提取，可以更全面細(xì)致地展現(xiàn)識別點(diǎn)等優(yōu)勢，將會是未來研究的熱點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋道江,李明.醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].刑事技術(shù),2009(6):47-49.

[2] Runge H G. Identification by comparison of roentgenograms of nasal accessory sinuses and mastoid processes[J]. Deutsche Zeitschrift Für Die Gesamte Gerichtliche Medizin, 1928(2):86-88.

[3] Reichs K J, Dorion R B J. The use of Computed Tomography (CT)Scans in the Comparison of Frontal Sinus Configurations[J].Canadian Society of Forensic Science Journal,1992(1):1-16.

[4] 程亦斌.顱腦CT片同一認(rèn)定初探[J].法醫(yī)學(xué)雜志,1992(4):184-186.

[5] 程亦斌,涂彬.顱腦CT及X片的同一認(rèn)定[J].法醫(yī)學(xué)雜志,1994(3):114-116.

[6] 依偉力,劉大荒,李剛,等.23例法醫(yī)活體損傷鑒定中CT造假圖像的識別[J].刑事技術(shù),2010(1):41-42.

[7] Ribeiro F A. Standardized measurements of radiographic films of the frontal sinuses: an aid to identifying unknown persons.[J].Ear Nose & Throat Journal,2000(1):32-33.

[8] Murphy W A, Spruill F G, Gantner G E. Radiologic identification of unknown human remains.[J]. Journal of Forensic Sciences,1980(4):727.

[9] Kahana T, Goldin L, Hiss J. Personal identification based on radiographic vertebral features[J]. American Journal of Forensic Medicine & Pathology,2002(1):36-41.

[10] Pfaeffli M, Vock P, Dirnhofer R, et al. Post-mortem radiological CT identification based on classical antemortem X-ray examinations[J]. Forensic Science International,2007(2):111-117.

[11] Yoshino M, Miyasaka S, Sato H, et al. Classification system of frontal sinus patterns by radiography. Its application to identification of unknown skeletal remains[J]. Forensic Science International,1987(4):289-299.

[12] Haglund W D, Fligner C L. Confirmation of human identification using computerized tomography (CT)[J]. Journal of Forensic Sciences,1993(3):708-712.

[13] 張紅霞,楊春波,郭莉,等.用于法醫(yī)學(xué)同一認(rèn)定的額竇CT編碼[J].法醫(yī)學(xué)雜志,2011(1):13-16.

[14] Tatlisumak E, Ovali G Y, Aslan A, et al. Identification of unknown bodies using CT images of frontal sinus[J]. Forensic Science International,2007(1):42-48.

[15] Uthman A T, Al-Rawi N H, Al-Naaimi A S, et al. Evaluation of frontal sinus and skull measurements using spiral CT scanning: an aid in unknown person identification[J]. Forensic Science International,2010(1-3):124.e1-124.e7.

[16] Kim D I, Lee U Y, Park S O, et al. Identification using frontal sinus by three-dimensional reconstruction from computed tomography[J]. Journal of Forensic Sciences,2013(1):5-12.

[17] Fixott R H. How to become involved in forensic odontology[J].Dental Clinics of North America,2001(2):417-425.

[18] Thali M J, Markwalder T, Jackowski C, et al. Dental CT Imaging as a Screening Tool for Dental Profiling: Advantages and Limitations[J]. Journal of Forensic Sciences,2006(1):113-119.

[19] Abrahams J J. Dental CT imaging: a look at the jaw.[J].Radiology,2001(2):334-345.

[20] Jackowski C, Aghayev E, Sonnenschein M, et al. Maximum intensity projection of cranial computed tomography data for dental identification.[J]. International Journal of Legal Medicine,2006(3):165-167.

[21] Kirchhoff S, Fischer F, Lindemaier G, et al. Is postmortem CT of the dentition adequate for correct forensic identification?: comparison of dental computed tomograpy and visual dental record[J]. International Journal of Legal Medicine,2008(6):471-479.

[22] Zhang Z, Ong S H, Zhong X, et al. Efficient 3D dental identification via signed feature histogram and learning keypoint detection[J]. Pattern Recognition,2016(C):189-204.

[23] 譚秋豐,黃飛駿.頭顱CT片同一認(rèn)定研究[J].證據(jù)科學(xué),2008(2):250-256.

[24] 劉旭丹,張繼宗,田雪梅,等.中國漢族成人顱骨CT片同一認(rèn)定方法的研究[J].中國法醫(yī)學(xué)雜志,2008(5):312-314.

[25] 王建軍.基于三維斜截面圖像重建技術(shù)進(jìn)行頭顱CT同一性認(rèn)定的研究[D].上海:復(fù)旦大學(xué),2010:24-27.