生物電阻抗在法醫(yī)學(xué)中應(yīng)用

1、生物電阻抗在法醫(yī)學(xué)中應(yīng)用【摘要】目的利用生物電阻抗技術(shù)測(cè)量尸體組織的電阻抗的死后變化，與死后經(jīng)過(guò)時(shí)間的內(nèi)在變化關(guān)系，試圖尋找一種簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確可靠推斷死后經(jīng)過(guò)時(shí)間的新方法。方法用阻抗測(cè)量?jī)x測(cè)量大鼠全身多處、牛骨骼饑豬肝臟組織不同死后經(jīng)過(guò)時(shí)間的電阻抗。結(jié)果大鼠軀體組織的電阻抗、牛骨骼肌和豬肝臟組織電阻抗隨著死后經(jīng)過(guò)時(shí)間的延長(zhǎng)存在規(guī)律性變化。有望推斷人體死后經(jīng)過(guò)的時(shí)間。【關(guān)鍵詞】法醫(yī)病理學(xué)死后經(jīng)過(guò)時(shí)間生物電阻抗【Abstrat】bjetiveTstudytherelatinshipbeteenthepstrtetissuesipedaneandPstrteinterval.ethdUsebieletr

2、ialipedaneeasureapparatusteasuretheipedaneftheultiplesptfratdeadbdyandxbneskeletalusles,andsineliver.ResultTheBieletrialipedanefratpstrtetissues,xbneskeletalusles,sineliver,hangesalngpstrteintervalregularlyTheresultstelluseasureentftheipedanefhuanpstrtetissuesaybeusedtestiatepstrteinterva1【Keyrds】Fr

3、ensipathlgypstrteintervalBieletrialipedane死亡時(shí)間推斷指從死亡發(fā)生到發(fā)現(xiàn)或檢查尸體時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，又稱死后間隔時(shí)間。是法醫(yī)工作的一個(gè)重要方面，也是工作中的難點(diǎn)。目前用于推斷死亡時(shí)間的各種指標(biāo)中，仍沒(méi)有一個(gè)理想的簡(jiǎn)便的易于操作的價(jià)格低廉的指標(biāo)用于死亡時(shí)間的推斷，所以急待發(fā)現(xiàn)新的指標(biāo)推斷死亡時(shí)間。更簡(jiǎn)便實(shí)用應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)的理論，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)大鼠尸體組織及軀干階段的電阻抗及豬肝臟組織、牛骨骼肌電阻抗值隨著死亡時(shí)間的延長(zhǎng)存在規(guī)律性變化，本文對(duì)這方面的研究成果加以綜述。生物電阻抗技術(shù)的概念生物電阻抗技術(shù)(bieletrialipedanetehni)是利用生物組

4、織及器官的電學(xué)特性及其變化來(lái)提取人體生物體內(nèi)生理、病理狀況相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)信息的一種無(wú)損傷的檢測(cè)技術(shù)。它通常是借助置于生物組織外表的驅(qū)動(dòng)電極向檢測(cè)對(duì)象送入一微小的交變電流(或電壓)信號(hào)，同時(shí)，通過(guò)測(cè)量電極測(cè)量組織外表的電壓(電流)信號(hào)，計(jì)算出相應(yīng)電阻抗，然后根據(jù)不同的應(yīng)用目的，獲取相關(guān)的生理和病理信息1-3這種技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用，如利用生物組織電阻抗技術(shù)測(cè)定阻抗血流圖、人體阻抗成像、人體成分測(cè)量；心、腎、腦等臟器的循環(huán)功能監(jiān)測(cè)及疾病的診斷4-8這種技術(shù)具有無(wú)創(chuàng)、無(wú)害、廉價(jià)、操作簡(jiǎn)單和功能信息豐富等特點(diǎn)，因此在法醫(yī)工作中有廣闊的應(yīng)用前景；南非學(xué)者Querid等91992年首先將生物電

5、阻抗技術(shù)應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)推斷死后時(shí)間研究,本文將從尸體組織電阻抗相對(duì)于死后時(shí)間的關(guān)系研究方面進(jìn)展綜述。大鼠軀干、胸部、腹部皮膚、頭皮、皮下肌肉等處不同死后經(jīng)過(guò)時(shí)間的電阻抗變化1)大鼠完好軀干、胸部及腹部皮膚電阻的死后變化：QueridD等10人檢測(cè)大鼠完好軀干、胸部、腹部直流電阻的死后變化，條件溫度控制為9.01.5，對(duì)儀器也做了些改良，選擇了8只大鼠完好的軀干、胸腹部的肌肉組織，主要由骨骼肌組成，電極保存21天不動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中選擇死后時(shí)間間隔分別為1h、2d、3d、21d，胸部電阻1h、3d、21d分別為17427、33336、17333，軀干部電阻1h、2d、21d分別為33731、56746、2

6、9439，腹部電阻1h、1d、21d分別為16322、25433、12119，通過(guò)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)這些部位的電阻值呈現(xiàn)先線性上升后線性下降的趨勢(shì)。2)大鼠腹部皮褶、頭皮阻抗的死后變化：QueridD.等10人取8只大鼠，恒溫箱溫度設(shè)為(9.01.5)，交流電鼓勵(lì)頻率為1KHz,測(cè)量死后大鼠腹部皮褶電阻抗變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)8只大鼠皮褶阻抗表現(xiàn)相似的變化規(guī)律，死后1h、24、48、72、96、120h的電阻抗值分別為15718.0、238.925.2、256.327.4、268.929.9、279.531.7、283.232.5,大鼠腹部皮褶阻抗逐漸下降，與死亡時(shí)間(h)的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，這個(gè)結(jié)果提示死后

7、大鼠腹部皮褶阻抗可能作為最有用的推斷死亡時(shí)間的阻抗指標(biāo)之一；QueridD.等人還對(duì)8只大鼠頭皮的交流電時(shí)阻抗進(jìn)展了測(cè)量，交流電鼓勵(lì)頻率為1KHz，結(jié)過(guò)顯示死后1-24h內(nèi)大鼠頭皮阻抗變化最大，24h-144h內(nèi)大鼠頭皮阻抗與時(shí)間呈雙峰曲線變化，提示大鼠頭皮阻抗可能不合適作為推斷死亡時(shí)間的指標(biāo)。3)大鼠皮下肌肉組織電阻抗測(cè)量，分析肌肉組織電阻抗和死亡時(shí)間之間的內(nèi)在聯(lián)絡(luò)；國(guó)內(nèi)學(xué)者趙小紅等11人利用華中科技大學(xué)研制的四電極生物阻抗測(cè)量?jī)x選取20只成年大白鼠為研究對(duì)象，隨機(jī)分成四組，并且選定四個(gè)不同的測(cè)量的溫度9，14，16，20，設(shè)定每隔3h記錄一次電阻數(shù)據(jù)值，然后對(duì)所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)展統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)不同

8、時(shí)間點(diǎn)電阻抗值和死亡時(shí)間的關(guān)系進(jìn)展曲線擬合，計(jì)算相關(guān)系數(shù)；結(jié)果顯示所有的大鼠皮下肌肉組織電阻抗呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，即死亡初期14天電阻抗幅值迅速上升，達(dá)峰后隨著時(shí)間的推移呈下降趨勢(shì)，最終趨于平坦；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)溫度越高，生物電阻抗值上升和下降的速度也越快。牛宰后骨骼肌生物電阻抗隨死亡時(shí)間的變化劉慧燕等13學(xué)者采用四導(dǎo)聯(lián)的生物阻抗測(cè)量?jī)x，試驗(yàn)變頻范圍設(shè)定為5KHZ-200KHZ,通過(guò)RS232串口線與計(jì)算機(jī)相連接，試驗(yàn)中隨機(jī)采取15頭牛作為樣品，分為兩個(gè)組，每頭牛取樣品10份，除了當(dāng)天測(cè)定的樣品外，其余9份分樣真空包裝，當(dāng)天測(cè)定的樣品立即測(cè)定(放血到測(cè)定大概需要3個(gè)小時(shí))生物電阻抗值、PH值，以

9、后每24小時(shí)取樣測(cè)定以上指標(biāo)，對(duì)測(cè)定出的結(jié)果進(jìn)展分析，分析宰后牛骨骼肌生物電阻抗隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，牛宰后初期，僵直化開(kāi)場(chǎng)建立，生物電阻抗迅速上升，頻率在5、10、20KHZ時(shí)，阻抗值第二天最高，第三天隨時(shí)間的推移呈線形下降趨勢(shì)，最終趨于平坦。頻率大于40KHZ時(shí)，第三天生物電阻抗值最高，第四天開(kāi)場(chǎng)生物電阻抗值變化緩慢。頻率在5、10、20KHZ時(shí)，阻抗值第二天最高，這與電流信號(hào)較弱和僵直過(guò)程細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一系列生理生化反響有親密的關(guān)系。生物電阻抗值變化的影響因素溫度：環(huán)境溫度是影響電阻抗幅值最主要的參數(shù)之一，生物電阻抗與死亡關(guān)系其本質(zhì)是反映尸冷和自溶的結(jié)合作用。趙小紅等12人取ist

10、ar安康成年20只大鼠，分成4個(gè)實(shí)驗(yàn)組，分別對(duì)應(yīng)于四個(gè)不同的測(cè)量溫度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度越高，生物電阻抗值上升的越快，下降的也越快，溫度低生物電阻抗值上升得越緩慢，下降得更緩慢，生物電阻抗下降斜率與溫度變化成正相關(guān)。DavidQuerid等11人在室溫下測(cè)量大鼠尸體細(xì)胞外阻抗的同時(shí)，將不同尸溫下的測(cè)量值糾正為40的理論值，校正后的阻抗值從死后172h一直呈直線下降。PH值：尸體組織由于血供的中斷，尸體組織的有氧代謝中止，取而代之的是無(wú)氧糖酵解增強(qiáng)，最后代謝中止，無(wú)氧糖酵解導(dǎo)致了肌肉的PH值的下降，加之低溫的作用，使得肌槳網(wǎng)的鈣離子游離出來(lái)，PH值的變化，也使得細(xì)胞膜上的鈉鉀ATP酶的活性發(fā)生變化，從

11、而引起細(xì)胞內(nèi)外離子變化，細(xì)胞內(nèi)鈉水滯留，從而引起細(xì)胞內(nèi)浸透壓升高，細(xì)胞腫脹。細(xì)胞外離子濃度減少，電導(dǎo)減少，生物電阻抗增強(qiáng)，隨著時(shí)間的變化，細(xì)胞腫脹破裂，電導(dǎo)增強(qiáng)，從而引起生物電阻抗下降。因此選擇適宜的PH值環(huán)境監(jiān)測(cè)，有利于利用生物電阻抗推斷死亡時(shí)間的變化。頻率：1964年Shan提出頻散理論，說(shuō)明生物組織的電特性隨頻率在不同的頻段呈顯著變化，生物電阻抗值受電流信號(hào)頻率的影響較明顯，頻率越大，阻抗值越校方海田22等對(duì)40頭牛的實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，隨著頻率的升高生物電阻抗值均呈下降趨勢(shì)，尤其前三天變化較明顯，第四天到第十天生物電阻抗值的下降幅度逐漸減校這符合了電阻抗頻率特性。電阻抗頻率特性就是生物

12、組織的電阻抗隨著鼓勵(lì)信號(hào)頻率增加而減小現(xiàn)象，19世紀(jì)末BersnstEin提出了他的細(xì)胞膜理論，他認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)才是導(dǎo)電性的組織，而包圍它的細(xì)胞膜在低頻時(shí)是絕緣的，細(xì)胞外是導(dǎo)電的細(xì)胞間質(zhì)。當(dāng)輸入低頻電流時(shí)，由于細(xì)胞膜在低頻時(shí)是絕緣的，所以電流必須繞過(guò)細(xì)胞膜流過(guò)。然而，在輸入高頻電流時(shí)，細(xì)胞膜的電容特性允許電流進(jìn)入細(xì)胞，這樣就大大增加了細(xì)胞直接載流的才能，1910年，Hber實(shí)驗(yàn)也支持了這一理論。肌肉組織纖維方向：劉慧燕等20人也發(fā)現(xiàn)肌肉的纖維方向?qū)ι镫娮杩怪狄灿泻艽蟮挠绊?，頻率在5KHZ到100KHZ時(shí)，肌肉纖維方向?qū)﹄娮杩怪涤绊懽畲螅礄M向電阻沿垂直于骨骼肌的方向大于縱向電阻沿骨骼肌的方向在1

13、00KHZ到200KHZ時(shí)影響較校這可能與肌肉組織的成分有關(guān)。離子要穿過(guò)肌纖維膜和結(jié)締組織膜，這使得離子在肉組織內(nèi)的運(yùn)動(dòng)阻力增大，所以電導(dǎo)率較低，阻抗值較大。肌肉組織的失水率：方海田等14人對(duì)牛宰后骨骼肌肉的生物電阻抗值、失水率進(jìn)展了測(cè)試，結(jié)果說(shuō)明宰后十天牛肉樣二項(xiàng)指標(biāo)均有明顯的變化全部肉樣的失水率總的變化是先上升后下降，這點(diǎn)和牛宰后骨骼肌肉的生物電阻抗值變化趨勢(shì)一樣，同時(shí)宰后肉的保水性受以下幾方面因素的影響：pH值、蛋白質(zhì)的變性程度、ATP含量，可以推測(cè)是因?yàn)槭艿嚼砘蚧サ挠绊?，從而影響肌肉組織的保水性，繼而引起生物電阻抗值的變化。電極：宮偉彥等15人人選取了不同消費(fèi)廠家的4種一次性銀氯化銀

14、心電圖，按順序編號(hào)為電極1，2，3和4，對(duì)其交、直流阻抗性能及其變化情況進(jìn)展觀察。為了攤除其他因素的影響，測(cè)量時(shí)將同樣的2只被測(cè)電極互相對(duì)接，形成電極對(duì)進(jìn)展測(cè)量。電極1為不干涸導(dǎo)電凝膠，電極2為導(dǎo)電壓敏膠，電極3，4為預(yù)制膠。每種電極均選取5對(duì)進(jìn)展測(cè)量，取其平均。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電極1測(cè)量到8到10小時(shí)，其交流阻會(huì)突然發(fā)生變化，直降為零，如停頓測(cè)量，過(guò)1到2個(gè)小時(shí)，電阻抗值會(huì)恢復(fù)，再在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又會(huì)降到零，而電極2沒(méi)有較大的變化，電極3、4也不會(huì)突然變?yōu)榱?，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)電極對(duì)的接觸狀態(tài)對(duì)電阻抗有很大的影響，當(dāng)電極對(duì)接觸較緊的時(shí)，交流阻抗較小，當(dāng)電極對(duì)接觸較松時(shí)，交流阻抗較大。因此選擇適宜的電極測(cè)量電

15、阻抗極為重要，應(yīng)當(dāng)建立電阻抗測(cè)量電極技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)評(píng)價(jià)方案，這在國(guó)內(nèi)外研究還是沒(méi)有的。回憶與展望QueridD.等9-11人經(jīng)過(guò)多年的研究，發(fā)現(xiàn)了生物組織的電阻率、腹部皮褶阻抗，國(guó)內(nèi)學(xué)者趙小紅等19人也發(fā)現(xiàn)大鼠皮下肌肉組織電阻抗也有婁似規(guī)律的變化，劉慧燕等13學(xué)者對(duì)牛骨骼肌研究以及國(guó)外學(xué)者D.Haeerih等16對(duì)豬肝臟組織生物電阻抗的研究都得到了婁似規(guī)律性的變化，為最后過(guò)度到人的尸體，獲得有用價(jià)值的根據(jù)，實(shí)驗(yàn)中選材有軀體肌肉組織到和內(nèi)臟組織，可以更可靠反映電阻抗與死亡時(shí)間的關(guān)系，有待我們深化研究。參考文獻(xiàn)1leleKS.EletriipedanefsuspensinsfsPheresJ.Ge

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