電導(dǎo)率測(cè)定在法醫(yī)學(xué)中的研究進(jìn)展

李永林，夏志遠(yuǎn)，鄭哲，孫凱，莫耀南

（1.河南科技大學(xué)法醫(yī)學(xué)院，河南 洛陽 471023；2.迪安鑒定虛擬解剖研究中心，北京 100192）

19世紀(jì)以來，電化學(xué)分析法發(fā)展迅速，是一種便捷、靈敏、準(zhǔn)確的微量和痕量分析方法，可分為電導(dǎo)分析法、電位分析法、伏安法等[1]。其中，電導(dǎo)分析法是通過測(cè)量溶液的電導(dǎo)率（electrical conductivity，EC）來表示溶液傳導(dǎo)電流的能力，其能力大小主要與溶液中離子和導(dǎo)電小分子物質(zhì)的濃度成正比。尸體腐敗是多種組織成分分解的綜合過程，以往的研究方法注重研究某種成分的變化規(guī)律，對(duì)腐敗進(jìn)程的復(fù)雜性難以準(zhǔn)確反映。EC反映的是溶液中多種帶電物質(zhì)的總體濃度，從宏觀上對(duì)腐敗過程進(jìn)行定量分析，更符合尸體腐敗分解規(guī)律。通過測(cè)定EC研究死后尸體腐敗規(guī)律可以為法醫(yī)學(xué)研究提供理論基礎(chǔ)，本文將近年來EC在生物組織新鮮程度測(cè)定、推斷死亡時(shí)間和法醫(yī)埋藏學(xué)（forensic taphonomy）3方面的研究成果進(jìn)行綜述，以期為相關(guān)研究提供參考資料。

1 應(yīng)用電導(dǎo)率測(cè)定生物組織新鮮程度

食品科學(xué)對(duì)肉類的研究較為成熟，在評(píng)價(jià)肉類新鮮程度方面已有較為成熟的指標(biāo)，如EC、揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）、pH值與菌落總數(shù)等[2-3]。其中TVB-N是各種蛋白質(zhì)在酶和細(xì)菌的作用下腐敗分解產(chǎn)生的堿性含氮物質(zhì)的總和。TVB-N可以客觀反映肉類的變質(zhì)腐敗程度，是我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，但TVB-N的測(cè)定操作相對(duì)復(fù)雜且耗時(shí)，不利于樣本的快速檢測(cè)。在尋找測(cè)定肉類新鮮程度和貨架期指標(biāo)的過程中，有學(xué)者[4-5]發(fā)現(xiàn)，不同種肉類浸漬液EC與TVB-N呈高度線性相關(guān)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)肉類品質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)便、快速的評(píng)價(jià)。作為評(píng)價(jià)肉類新鮮程度的一種簡(jiǎn)便、靈敏的檢測(cè)指標(biāo)，EC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于肉類產(chǎn)品新鮮度的檢測(cè)。例如，YAO等[6]運(yùn)用EC對(duì)鯽魚新鮮度與儲(chǔ)藏溫度、儲(chǔ)藏時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)EC值隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，溫度越高，EC值變化率越大，并建立了基于EC評(píng)價(jià)鯽魚新鮮度的動(dòng)力學(xué)模型。楊秀娟等[7]應(yīng)用EC評(píng)價(jià)豬肉的新鮮度，發(fā)現(xiàn)隨著肉的腐敗變質(zhì)，EC值逐漸增加，認(rèn)為豬肉EC值≤1.37mS/cm，可評(píng)為新鮮豬肉。盡管法醫(yī)學(xué)尸體腐敗與食品科學(xué)肉類變質(zhì)過程存在一定的差異，如在體與離體組織的差異、腐敗程度的差異等，但離體組織在體外同樣發(fā)生組織自溶、腐敗，并可以觀察到有規(guī)律的變化，借鑒和改進(jìn)食品科學(xué)對(duì)離體組織的研究方法，使之與法醫(yī)尸體組織變化研究相適應(yīng)，可以為法醫(yī)學(xué)研究提供新的思路。XIA等[8]建立了與法醫(yī)學(xué)尸體組織腐敗研究相適應(yīng)的TVB-N電導(dǎo)滴定測(cè)定法，研究并測(cè)定了大鼠死后13d內(nèi)肌肉TVB-N的含量變化，發(fā)現(xiàn)TVB-N與PMI存在高度相關(guān)性，為尸體腐敗程度評(píng)估及晚期PMI推斷提供了基本方法。

2 尸體組織電導(dǎo)率改變?cè)谒劳鰰r(shí)間推斷中的應(yīng)用

死亡時(shí)間（postmortem interval，PMI）推斷始終是法醫(yī)病理學(xué)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，傳統(tǒng)方法主要依靠死后尸體變化或尸體內(nèi)源性指標(biāo)[9-10]。機(jī)體死后因受物理、化學(xué)和生物學(xué)等各種內(nèi)外因素的作用，在尸體上發(fā)生各種不可逆的、漸進(jìn)的變化。國(guó)內(nèi)外學(xué)者依據(jù)死后變化推斷PMI提出了許多新的方法[8-10]，從傳統(tǒng)的大體觀察逐步發(fā)展到組織學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、光譜學(xué)、代謝組學(xué)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段。但是，由于死后變化受外界環(huán)境、尸體本身等因素的影響，推斷PMI的單一方法存在諸多限制，問題依然沒有得到很好的解決[11-12]。尋找客觀、精準(zhǔn)且簡(jiǎn)便的方法研究死后變化對(duì)于準(zhǔn)確推斷PMI具有重要意義[13]。

隨著尸體的腐敗，在各種酶類和微生物作用下，組織內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸、脂肪等大分子逐漸發(fā)生分解，小分子物質(zhì)不斷增多，尸體組織EC發(fā)生改變。有研究[14]表明，尸體肌肉組織EC隨PMI的延長(zhǎng)而增加，EC值呈現(xiàn)穩(wěn)定期、快速上漲期、緩慢上漲期的階段性變化，肌肉EC變化結(jié)果與法醫(yī)尸體腐敗進(jìn)程相似。該研究[15]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，大鼠死后肌肉EC與TVB-N具有良好的線性關(guān)系，說明兩指標(biāo)在腐敗程度量化上具有一致性，EC可替代TVB-N作為評(píng)價(jià)尸體肌肉腐敗程度的指標(biāo)。

由于機(jī)體各器官組織的結(jié)構(gòu)及其致密程度、解剖位置、細(xì)菌等因素的影響，各器官組織腐敗發(fā)展速度不相同，因此不同組織的EC隨PMI的變化規(guī)律存在差異。CANTüRK等[16]對(duì)人體死后前臂皮下組織EC變化進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)死亡后細(xì)胞膜破裂，電解質(zhì)不斷流向細(xì)胞外，皮下組織EC隨PMI的延長(zhǎng)而增加。鄭哲等[17]測(cè)定了大鼠死后腦、肝、肺、骨骼肌的EC值，研究結(jié)果表明，4種組織器官的EC值隨PMI變化呈現(xiàn)出不同的增長(zhǎng)速率，4種組織器官EC整體上與PMI相關(guān)性均較好。之后的研究還發(fā)現(xiàn)，大鼠死后肝、脾浸漬液的EC變化與早期PMI相關(guān)[18]。不同組織EC的時(shí)序性變化研究，可提高對(duì)于尸體整體腐敗規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

機(jī)體死后變化受溫度、濕度、衣著、死亡原因等多種因素影響，溫度是占比重較大的影響因素之一[19]。周睿卿等[20]對(duì)20℃和30℃條件下家兔死后玻璃體液的EC隨PMI的變化規(guī)律進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，兩種溫度下曲線變化規(guī)律相似，EC均隨PMI延長(zhǎng)而持續(xù)升高，30℃條件下眼球腐敗較快，與人和動(dòng)物死后眼球腐敗規(guī)律大致相同，但隨著晚期尸體的眼球腐敗破裂，玻璃體液采集較為困難。此外，有學(xué)者[21]比較了室外環(huán)境溫度和室內(nèi)恒溫環(huán)境條件下肌肉浸漬液EC值的變化，發(fā)現(xiàn)兩種環(huán)境條件下EC隨放置時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大，但室外環(huán)境（5.7～28.2℃）下EC變化受溫度影響呈現(xiàn)晝夜變化速率的差別，表現(xiàn)為白天變化快，夜晚變化較慢，在低于13℃時(shí)，EC值增長(zhǎng)緩慢。

3 電導(dǎo)率測(cè)定在法醫(yī)埋藏學(xué)中的應(yīng)用

法醫(yī)埋藏學(xué)是對(duì)尸體分解過程、尸體周圍環(huán)境進(jìn)行研究，從而為推斷PMI或埋藏時(shí)間、發(fā)現(xiàn)埋藏地點(diǎn)、重建案件現(xiàn)場(chǎng)等犯罪調(diào)查工作提供線索。土中埋藏的尸體由于埋藏環(huán)境、微生物、個(gè)體差異等因素的影響，其腐敗分解速率與地表尸體存在較大差異，同時(shí)由于埋藏地點(diǎn)隱蔽難以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致在案件調(diào)查時(shí)，根據(jù)土中高度腐敗及完全白骨化的尸體尋找有效證據(jù)存在較大困難[22-23]。近年來，越來越多的方法用于法醫(yī)埋藏學(xué)研究，如探地雷達(dá)、電磁探測(cè)法、遙感技術(shù)、土壤探針、地質(zhì)化學(xué)調(diào)查等[24-25]。

PRINGLE等[26-29]研究了墓穴中豬尸體附近土壤水樣EC在6年埋藏期間的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：EC在2周即達(dá)到對(duì)照組的兩倍；12～307d，EC快速上漲；307～671 d，EC呈緩慢上漲趨勢(shì)；671～840 d，EC快速下降；840～1 621 d，緩慢下降到與對(duì)照組地下水樣的EC相同。電導(dǎo)率在研究期間的變化經(jīng)過校正后可以歸類成6個(gè)線性回歸曲線，EC與埋藏時(shí)間曲線擬合程度較好（R2為0.72～0.99），同時(shí)，對(duì)另一個(gè)模擬墓穴中腐敗液體EC測(cè)定，推斷的埋藏時(shí)間與實(shí)際埋藏時(shí)間有12%的誤差。此外，該研究認(rèn)為EC的異常變化可為發(fā)現(xiàn)埋藏地點(diǎn)提供信息，可從墓穴中反復(fù)提取樣本液體，簡(jiǎn)便、快速測(cè)定EC，且實(shí)驗(yàn)樣本量小，為埋藏學(xué)研究提供了基本方法。

通過動(dòng)物模擬實(shí)驗(yàn)來評(píng)估尸體在埋藏環(huán)境中的腐敗分解過程是常用的研究方法。有學(xué)者[30]取埋藏的動(dòng)物尸體（如豬、羊、牛）骨骼肌組織的周圍土壤，與去離子水按比例配成浸漬液，進(jìn)行EC測(cè)定發(fā)現(xiàn)，土壤浸漬液EC隨埋藏時(shí)間均呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)，但動(dòng)物模型與尸體在土壤中的腐敗分解過程存在較大差異。也有學(xué)者[31]對(duì)用豬模擬的地下墓穴進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)隨著豬的腐敗，腐敗液體流入土壤中，尸體附近的地下水樣離子濃度增加，具有更高的EC，在27～139d和139～307d的研究期內(nèi)，EC與埋藏時(shí)間呈直線正相關(guān)，EC升高引起的低電阻率異常有助于探測(cè)地下墓穴。

4 電導(dǎo)率成像的潛在應(yīng)用

生物體不同組織內(nèi)導(dǎo)電物質(zhì)空間分布和密度的差異，使得生物體EC呈現(xiàn)空間異質(zhì)性，這為生物EC成像奠定了理論基礎(chǔ)。目前，生物組織EC成像是生物醫(yī)學(xué)功能成像研究的重要領(lǐng)域之一，其操作簡(jiǎn)便和無創(chuàng)的特點(diǎn)賦予了其潛在的優(yōu)勢(shì)和重要的研究?jī)r(jià)值[32-33]。已有研究[34]表明，EC可用于血管源性病變組織的探查，如腫瘤因其血液供應(yīng)異常增高，其EC顯著增大。也有研究[35-36]運(yùn)用磁共振電阻抗成像技術(shù)（magnetic resonance electrical impedance tomography，MREIT）研究死后犬腦、豬腿EC成像，結(jié)果表明，生物組織內(nèi)電流強(qiáng)度與組織空間EC呈現(xiàn)顯著相關(guān)性。最重要的是，生物組織EC成像技術(shù)為研究法醫(yī)學(xué)尸體EC的時(shí)空分布和虛擬尸體檢驗(yàn)提供了新的思路。人體死后EC改變規(guī)律的探究可能為早期和晚期PMI推斷帶來全新的研究模式。尸體EC全息成像，也有可能為死亡原因、活體損傷時(shí)間和損傷機(jī)制的研究提供嶄新的思路。另外，尸體EC非接觸的磁場(chǎng)感應(yīng)斷層成像（contactless magnetic induction tomography，CMIT）技術(shù)，憑借其非接觸式和無損檢驗(yàn)的特點(diǎn)[37]，可能成為繼CT和MRI之后的一種新型虛擬解剖技術(shù)。

5 展 望

機(jī)體死后變化是一個(gè)復(fù)雜的過程，與之相關(guān)的死亡時(shí)間推斷、埋藏時(shí)間、腐敗尸體死亡原因診斷等也因此成了法醫(yī)學(xué)研究的難點(diǎn)問題。目前，生物離體組織EC與新鮮程度、放置時(shí)間或貨架期的相關(guān)性已經(jīng)得到證實(shí)。在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，EC用于測(cè)定尸體組織腐敗程度、推斷早期或晚期PMI、探查隱匿尸體和估計(jì)埋藏時(shí)間也得到了初步的論證。未來隨著生物體EC成像技術(shù)的進(jìn)一步完善，尸體EC全息成像的研究也將成為可能。有理由相信，隨著尸體EC全息成像技術(shù)的應(yīng)用，開啟法醫(yī)學(xué)腐敗尸體死亡原因分析、損傷機(jī)制和時(shí)間相關(guān)問題全新研究模式，將成為現(xiàn)實(shí)。