虛擬解剖在法醫(yī)學中的應用

謝 楊，胡曉飛，李 陽

（1.北京鐵路公安局 石家莊公安處，河北 石家莊050000；2.石家莊市公安局 刑警支隊，河北 石家莊050000）

瑞士伯恩大學研究所的Thali博士團隊在20世紀末最先提出虛擬解剖技術(shù)的觀點，進行研究并形成了理論系統(tǒng)。“虛擬解剖”是法醫(yī)在尸體檢驗過程中借助影像學檢查的手段，創(chuàng)造了一種全新的工作思路，即在不損傷尸體完整性的前提下，完成法醫(yī)病理尸檢的部分工作。采用數(shù)字成像技術(shù)（計算機斷層掃描技術(shù)和核磁共振成像技術(shù)）獲取尸體的數(shù)字數(shù)據(jù)，進而建立完整的立體圖像；根據(jù)圖像中骨骼、臟器、軟組織等的不同影像學表現(xiàn)分析判斷，為后期檢驗鑒定提供更加直觀的證據(jù)。目前虛擬解剖技術(shù)包括3D 攝影、光學三維表面掃描、計算機斷層掃描（CT）和核磁共振成像（MRI）等。

一、虛擬解剖技術(shù)在法醫(yī)病理學實踐中的應用現(xiàn)狀

這種獨具特色的新型解剖技術(shù)自誕生以來，就受到法醫(yī)學界高度的關(guān)注與重視，在法醫(yī)學多個領(lǐng)域進行了探索性研究。此項技術(shù)目前已成為法醫(yī)病理學的研究熱點，并通過研究取得了一定的科研成果。鄭劍等運用CT、MSCT 平掃、三維重建技術(shù)，結(jié)合法醫(yī)病理學尸體解剖檢驗，通過對10例機械性致死案例的對比研究，在國內(nèi)利用影像學技術(shù)進行尸體檢驗領(lǐng)域開了先河。

我們也在致力于虛擬解剖技術(shù)的研究與應用，近兩年來，使用CT（安科牌ANATOM16X 射線計算機體層攝影系統(tǒng)）對44例死亡案（事）件進行虛擬解剖檢驗，并與大體解剖檢驗的結(jié)果進行比較。案（事）件涉及交通事故、爆炸傷致死、自身疾病死亡、暴力損傷致死等多種類型。其中，冠心病及其他疾病異常狀態(tài)9例，可見冠脈、基底動脈及胸腹主動脈的鈣化狹窄，有些改變雖不是死因，但可作為個體死亡的潛在危險因素；銳器致大失血死亡6例，可通過CT 觀察創(chuàng)道及積血情況；溺死5 例，對認知臟器的整體形態(tài)、與毗鄰器官的聯(lián)系，臟器的瘀血水腫狀態(tài)，均有著積極的作用；骨折11例，對于發(fā)現(xiàn)隱匿部位的骨折和骨折內(nèi)固定物有著絕對的優(yōu)勢；爆炸案件4例，檢出體內(nèi)爆炸拋射物3例，直接明確死亡原因及機制。

通過對上述案例的分析，我們發(fā)現(xiàn)虛擬解剖技術(shù)在隱匿性骨折、臟器損傷、爆炸拋出物及爆炸致內(nèi)臟損傷的檢驗及個體識別等方面均發(fā)揮了較大的作用。虛擬解剖相較大體解剖對損傷發(fā)現(xiàn)率較高，具有一定的指向性作用，可以使大體解剖更加具有針對性。針對現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)，我們對涉及顱腦損傷和骨折案件進行了詳細的數(shù)據(jù)統(tǒng)計比對（見表1、表2）。

表1 11例骨折案例兩種手段檢驗結(jié)果比對表

（一）骨折的檢驗

虛擬解剖技術(shù)在骨折案例檢驗中具有獨特的優(yōu)勢，3D成像技術(shù)能夠在不破壞損傷原始位置的情況下顯示骨折的具體情況并進行重建和分析，避免了檢驗過程中因碎骨片的移位而影響分析，為推斷致傷過程和致傷機制提供了直接依據(jù)，這是傳統(tǒng)的大體解剖無法比擬的。

交通事故中臥位碾壓與站立位撞擊所致腿部骨折，骨折形態(tài)是有明顯區(qū)別的。應用虛擬解剖技術(shù)檢驗骨折形態(tài)，以此來判斷發(fā)生交通事故時人員的體位狀態(tài)，從而確定被鑒定對象受傷時的自主行動能力；而常規(guī)解剖有可能破壞骨折原始狀態(tài)，且不一定能夠清晰地反映骨折形態(tài)，影響致傷過程、致傷機制的分析。顱骨骨折為法醫(yī)尸體檢驗中的常見損傷，虛擬解剖技術(shù)不需要鋸開顱骨，可以避免開顱檢驗時造成二次損傷，骨折線相混淆，影響致傷物判斷及擊打順序的分析。機械性窒息案件中，我們在取出舌骨及甲狀軟骨時可能造成舌骨大角、甲狀軟骨上角的人為骨折，虛擬解剖技術(shù)可以很好地解決此項問題。我們在多個案例中應用此項技術(shù)對骨折進行了檢驗。

2018 年4 月7 日，我市孫某某在某建筑工地宿舍被人打傷頭部死亡。此案例我們首先進行了CT檢驗，發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)積氣（見圖1、圖2）及顱骨骨折（見圖2），為下一步解剖檢驗指明了重點檢驗部位，通過詳細檢驗最終確定死亡原因為鈍性外力致顱腦損傷死亡。

我們對近兩年積累的骨折案例進行了分析匯總（見表1）。胸骨、肋骨骨折2 例，其中1 例常規(guī)大體解剖沒有陽性發(fā)現(xiàn)，該案例為后肋骨折，位置較隱匿，不易發(fā)現(xiàn)。顱骨骨折案例11 例，5 例常規(guī)大體解剖未能及時發(fā)現(xiàn)骨折部位，其骨折集中在顱底、枕部及顳骨巖部，分析原因是損傷位置在常規(guī)解剖時不易觀察而未被發(fā)現(xiàn)。由此可見，虛擬解剖對于位置較為隱匿的骨折檢驗較大體解剖有明顯的優(yōu)勢。

圖1 顱內(nèi)積氣

圖2 顱骨骨折

（二）體內(nèi)氣體及血腫的檢驗

虛擬解剖應用3D成像技術(shù)，無創(chuàng)的顯示出氣體栓塞、皮下氣腫的分布及體積，在不破壞檢材的同時可多次檢驗，為此類案件的鑒定提供了穩(wěn)定、客觀的依據(jù)。例如在縊死人員的檢驗鑒定中，虛擬解剖技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)其皮下氣腫，對鑒定結(jié)論提供證據(jù)支持。傳統(tǒng)的解剖可能影響氣腫觀察，使證據(jù)湮滅。國外Helliwig 就曾通過應用MSCT 精確地定位四個月大死嬰右下肢靜脈的空氣栓塞，進而解決了一起醫(yī)療糾紛［1］。

2019年5月29日，某辦公樓東側(cè)發(fā)現(xiàn)一名剛出生的嬰兒高墜死亡。我們應用CT 掃描技術(shù)對新生兒呼吸系統(tǒng)及消化系統(tǒng)進行觀察，檢驗發(fā)現(xiàn)其胃內(nèi)（見圖3）及腸道內(nèi)（見圖4）均有氣體存在，證明嬰兒并非死胎，而是存活一定時間后死亡，為案件的定性起到關(guān)鍵性的作用。如若應用傳統(tǒng)大體解剖技術(shù)，則需經(jīng)過系統(tǒng)解剖，并進行胃腸浮揚實驗后，才能確定胎兒是否為活胎。

圖3 胃內(nèi)氣體

圖4 腸道內(nèi)氣體

（三）臟器、脊髓、血管等組織的檢驗

MSCT和MRI技術(shù)對于臟器、脊髓、血管等的檢驗可以立體、直觀地顯示出組織水腫、出血、撕裂等損傷改變。如2018年8月31日，龐某某軍訓一天后于宿舍內(nèi)猝死。CT掃描顯示心界明顯增大，呈靴形心表現(xiàn)（見圖5），提示龐某某生前患有心源性疾患，隨后又排除外傷、窒息、中毒及腦出血等常見死因，雖尚未進行組織病理學解剖檢驗，但可以推定死者患有心血管系統(tǒng)疾病，最終確定死因為心源性猝死。該案例中死者為青少年兒童，如若進行解剖確定死因，家屬情感上不易接受，借助虛擬解剖完美地解決了這一問題。

圖5 心影偏大

我們對近兩年12 例顱腦損傷案件數(shù)據(jù)進行分析匯總，除去顱骨骨折，在其他損傷的檢驗方面兩種方法無顯著差異（見表2）。需要指出的是，對于蛛網(wǎng)膜下腔出血和薄層血腫的檢驗，大體解剖直視下更加直觀，虛擬解剖有假陽性的可能，如個體死亡后血液在矢狀竇等腔隙墜積，易被誤認為是蛛網(wǎng)膜下腔出血，實際應用中需要特別注意。

表2 12例頭部損傷案例兩種方法檢驗結(jié)果比對表

虛擬解剖技術(shù)對血管病變的檢測，具有直觀、真實的特點，對后續(xù)的解剖工作具有指向性意義。CT掃描可清晰地顯示出血管內(nèi)的斑塊，提示可能的死亡原因、重點解剖及病理切片部位。2018 年5 月13日，張某某在省二院門診樓5樓被人毆打，經(jīng)民警調(diào)解后回家，五十分鐘后在家中暈倒，經(jīng)120 急救，轉(zhuǎn)院搶救無效死亡。通過CT 掃描觀察到死者腹主動脈斑塊形成（見圖6），提示張某某血管情況欠佳；又觀察到死者冠狀動脈亦可能有斑塊形成。通過解剖檢驗發(fā)現(xiàn)，其冠狀動脈Ⅳ級硬化，冠狀動脈可見血管內(nèi)鈣鹽沉積。病理切片鏡下觀察示片狀心肌纖維斷裂，灶性心肌纖維化（見圖7）。綜合分析確定死因為冠心病急性發(fā)作，輕微外力、情緒激動等為誘發(fā)因素。此案例中虛擬解剖、大體解剖及病理學檢驗完美結(jié)合，虛擬解剖為后續(xù)工作提供了重點方向，大體解剖和病理學檢驗又在直觀上給予了證據(jù)支持，做到了結(jié)果相互印證。

圖6 腹主動脈斑塊

圖7 冠脈狹窄病理鏡下表現(xiàn)

（四）個體識別的檢驗

傳統(tǒng)法醫(yī)學可以通過檢驗DNA、指紋、牙科記錄等方法進行身份識別，但在群體性災難事件中，尸體毀損程度較重，傳統(tǒng)方法大打折扣，此時可應用虛擬解剖技術(shù)，將不明身份尸體的X 線成像與可疑失蹤者的生前X 線片進行對比，若有同樣的特異性改變，即可進行同一認定或身份印證?，F(xiàn)今很多內(nèi)固定及人工關(guān)節(jié)技術(shù)廣泛應用（如骨折修復的螺釘、鋼板、種植牙固定物等外源性材料），這些技術(shù)均可在尸體上發(fā)現(xiàn)相關(guān)材料，幫助確定死者身份。當死者留有癌癥、手術(shù)史等相關(guān)醫(yī)學資料時，可依據(jù)虛擬解剖發(fā)現(xiàn)的臟器完整性及病理性改變進行身份的印證。伴隨檢驗技術(shù)的發(fā)展，我們可以通過MSCT對尸體的表面及組織結(jié)構(gòu)特征進行檢驗，與其生前醫(yī)學記錄進行比對，幫助進行身份識別［2-3］。

2018年10月30日，某派出所接群眾報警稱，發(fā)現(xiàn)一名男子躺臥在某飯店門口公路上，120 送至縣醫(yī)院進行救治，于2019 年3 月3 日在某醫(yī)院內(nèi)死亡。通過CT 掃描發(fā)現(xiàn)死者左股骨骨折鋼板內(nèi)固定（見圖8），并在后期解剖中重點尋找（見圖9），若無前期影像學指明方向，勢必會造成遺漏。我們在鋼板上發(fā)現(xiàn)了編號，從此處進行鋼板唯一性標志的識別，對后期未知名尸體身份的查找提供了新的思路。

圖8 骨折內(nèi)固定物三維重建影像

圖9 解剖見內(nèi)固定物

（五）槍彈傷及爆炸傷的檢驗

虛擬解剖技術(shù)在槍彈類及爆炸類損傷檢驗中也可以進行應用。2002年，Thali等研究人員通過利用高速照相及螺旋CT 技術(shù)對人造顱骨模擬槍彈創(chuàng)損傷，建立模型并進行研究，研究結(jié)論與傳統(tǒng)解剖所見完全相同，且檢驗過程中并未造成任何損傷［4］。2003 年，Thali 等人又在10 例頭顱槍彈創(chuàng)的案例實踐中應用了此項技術(shù)，獲得良好的效果［5］。

2018年4月22日，某公司員工陳某駕駛叉車運輸鐵架過程中，行駛至某車間時，叉車車座下方發(fā)生爆炸，陳某被炸傷，經(jīng)醫(yī)院搶救無效死亡。CT 掃描檢測，顯示左大腿及會陰部有多個金屬異物（見圖10、11），進而明確致傷機制。在后期解剖過程中，對照相應部位精準提取出相應碎片備檢（見圖12）。虛擬解剖技術(shù)在此案例中起到指向性作用，精確提供了體內(nèi)留存拋射物數(shù)目及位置，避免盲目解剖尋找。另有3 例爆炸案件應用虛擬解剖，觀察到了明確的臟器損傷和拋射物碎片，直接明確致傷機制和死亡原因，避免后期解剖檢驗，更易于與家屬溝通，取得了良好的社會效果。

圖10 體內(nèi)拋射物

圖11 拋射物定位

圖12 解剖提取拋射物

（六）腐敗尸體的檢驗

通過系統(tǒng)解剖評估腐敗尸體的顱腦損傷情況十分困難，尤其是腦實質(zhì)的損傷，很大程度會丟失細節(jié)改變。在大腦腐敗過程中，腦組織呈泥狀改變（又稱瑞士干酪腦），當腐敗氣體產(chǎn)生時，游離氣體類似于顱內(nèi)積氣。需要先行排除顱腦損傷，方可排除顱內(nèi)積氣。而通過影像學的方法，則有助于發(fā)現(xiàn)這些陽性改變。

2016年4月23日，某市轄區(qū)某車站招待所內(nèi)一男性旅客死亡，因無法核實身份，尸體一直冷凍保存無法處理。兩年后找到家屬，家屬要求進行解剖檢驗明確死因，此時尸體已有腐敗的征象。根據(jù)尸體檢驗所見，死者腦組織呈豆渣狀，CT下觀察到廣泛性腦實質(zhì)內(nèi)出血（見圖13），結(jié)合組織病理學檢查結(jié)果，分析死者符合自發(fā)性腦出血造成死亡。如果沒有虛擬解剖技術(shù)，由于腦實質(zhì)腐敗存在，則內(nèi)出血情況很大可能無法觀察到，進而增加確定死因的難度。

圖13 腦實質(zhì)內(nèi)出血

二、虛擬解剖與傳統(tǒng)解剖比較的優(yōu)勢

第一，傳統(tǒng)法醫(yī)病理學解剖是一種有損的檢驗過程，這種方式對于家屬來說，情感上難以接受；虛擬解剖通過無創(chuàng)或者微創(chuàng)的檢驗，在一定條件下，可以很好地解決這一矛盾［6］。例如前述學生龐某某死亡案、爆炸案等，便是利用虛擬解剖技術(shù)，解決了這一矛盾。

第二，傳統(tǒng)大體解剖的尸檢結(jié)果有很強的主觀性。虛擬解剖技術(shù)采用影像技術(shù)對尸體進行掃描，得到數(shù)字信息并建立立體圖像，而且這些數(shù)據(jù)可以遠程傳輸進行專家會診，更具有客觀性及公正性。3D成像技術(shù)的發(fā)展及應用，更賦予了虛擬解剖與傳統(tǒng)解剖相同的識別能力，并可以在法庭上提供更直觀的視覺證據(jù)［7］。更容易被非醫(yī)學專業(yè)人員理解和接受。

第三，傳統(tǒng)的大體解剖在檢驗完成之后，絕大部分尸體會焚化處理，證據(jù)滅失。而虛擬解剖的影像學數(shù)據(jù)可以永久保存，可以不受限制地進行多次復檢，利于證據(jù)數(shù)字化保存。特別是對未知名尸體案件，若干年后找到家屬，如若家屬提出異議，客觀證據(jù)的流失導致無法進行準確檢驗，缺少說服力。如前述2016 年4 月23 日某火車站招待所一男性死亡。兩年后找到家屬，家屬要求明確死因，尸體雖然冷凍保存，但已顯示腐敗征象，很難通過傳統(tǒng)的大體解剖確定死因。

第四，傳統(tǒng)的大體解剖存在傳染疾病的風險，部分尸體是攜帶有病原體的，法醫(yī)工作者直接暴露，存在極大的感染風險。虛擬解剖技術(shù)避免直接暴露的風險，規(guī)避了這一問題。

第五，傳統(tǒng)的大體解剖有一定的破壞性和盲目性。傳統(tǒng)解剖技術(shù)，對檢驗的結(jié)果及檢驗的重點在一定程度上處于事先屬未知狀態(tài)（通過對案事件的調(diào)查了解、體表損傷的檢驗，可以做到解剖前對死因的預估，但往往因為工作經(jīng)驗及尸體個體差異產(chǎn)生偏差影響）。類似于臨床檢驗中的手術(shù)探查，沒有解剖重點，而且解剖過程中還有可能造成二次損傷，與原有的損傷混淆，造成干擾或遺漏，增加鑒定難度。而通過虛擬解剖初步檢驗，最大程度的發(fā)現(xiàn)陽性指標，根據(jù)這些陽性指標提示，確定檢驗重點，在大體解剖時可以有針對性地重點探查，減少系統(tǒng)解剖的工作量。我們接觸的許多案件中虛擬解剖技術(shù)均起到了指向性作用，指明重點部位，避免遺漏。如前文爆炸案件，死者爆炸損傷在醫(yī)院已進行傷口縫合處理，正因我們及時進行了虛擬解剖檢驗，有效的提示我們損傷的方式，進而避免案件定性出現(xiàn)偏差。

第六，虛擬解剖具有的科學性和原位性，是傳統(tǒng)大體解剖無法比擬的。其保持了原有的組織斷裂、破碎，尸體臟器的空間位置關(guān)系，避免了解剖過程對尸體造成的二次損傷；提供了客觀數(shù)據(jù)并可三維記錄。為“復雜身體部位”（如面部、頸部、骨盆、關(guān)節(jié)）的檢驗提供更多的檢驗方法。在骨折案例中能夠清晰地反映出骨折的原位狀況，在創(chuàng)道損傷（如槍彈創(chuàng)、刺創(chuàng)）案例的檢驗鑒定中可以立體的分析致傷物的運行軌跡［8］。虛擬解剖技術(shù)可以在無損的情況下，通過對骨折原始形態(tài)、損傷情況分析致傷機制，有效保證了法醫(yī)檢驗結(jié)果的客觀真實性和準確性［9］。

三、虛擬解剖與傳統(tǒng)解剖比較的劣勢

一是虛擬解剖儀器設(shè)備價格高昂，操作人員需要經(jīng)專門的培訓，需要建立專門的檢驗場所進行放射性檢查；而且對于影像學結(jié)果的解讀也考驗著工作者的知識和能力。這些對于基層單位難度極大，限制了虛擬解剖技術(shù)的推廣。

二是虛擬解剖技術(shù)無法替代組織病理學及毒物檢驗功能。這兩項檢驗均需依托于傳統(tǒng)的大體解剖進行組織器官的部分提取。學者Aghayev曾提出可以通過CT 引導下的微創(chuàng)解剖技術(shù)解決這一問題，他將此種技術(shù)稱作“虛擬組織學”（即利用影像學技術(shù)、在最小侵入的情況下解決細胞水平問題）。其優(yōu)點體現(xiàn)在，通過CT 引導下的穿刺取樣，可以將對尸體的損壞降到最低。虛擬組織學的推廣應用則很大程度上依賴于顯微CT、MRI的進一步發(fā)展［10］。

三是CT 和MRI 技術(shù)在法醫(yī)學檢驗中，仍存在一定的局限性。死后CT 檢查無法完全評估重要的生命反應，沒有器官顏色的顯影，部分損傷無法區(qū)分生前傷還是死后傷或是正常的死后尸體變化。例如，溺亡類的法醫(yī)學鑒定中，CT 檢查無法檢測硅藻等物質(zhì)；對于蛛網(wǎng)膜下腔出血及薄層血腫可能有假陽性的風險，無法對死因分析提供有力的支持。