电导率测定在法医学中的研究进展

李永林，夏志远，郑哲，孙凯，莫耀南

（1.河南科技大学法医学院，河南 洛阳 471023；2.迪安鉴定虚拟解剖研究中心，北京 100192）

19世纪以来，电化学分析法发展迅速，是一种便捷、灵敏、准确的微量和痕量分析方法，可分为电导分析法、电位分析法、伏安法等[1]。其中，电导分析法是通过测量溶液的电导率（electrical conductivity，EC）来表示溶液传导电流的能力，其能力大小主要与溶液中离子和导电小分子物质的浓度成正比。尸体腐败是多种组织成分分解的综合过程，以往的研究方法注重研究某种成分的变化规律，对腐败进程的复杂性难以准确反映。EC反映的是溶液中多种带电物质的总体浓度，从宏观上对腐败过程进行定量分析，更符合尸体腐败分解规律。通过测定EC研究死后尸体腐败规律可以为法医学研究提供理论基础，本文将近年来EC在生物组织新鲜程度测定、推断死亡时间和法医埋藏学（forensic taphonomy）3方面的研究成果进行综述，以期为相关研究提供参考资料。

1 应用电导率测定生物组织新鲜程度

食品科学对肉类的研究较为成熟，在评价肉类新鲜程度方面已有较为成熟的指标，如EC、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）、pH值与菌落总数等[2-3]。其中TVB-N是各种蛋白质在酶和细菌的作用下腐败分解产生的碱性含氮物质的总和。TVB-N可以客观反映肉类的变质腐败程度，是我国国家标准指标，但TVB-N的测定操作相对复杂且耗时，不利于样本的快速检测。在寻找测定肉类新鲜程度和货架期指标的过程中，有学者[4-5]发现，不同种肉类浸渍液EC与TVB-N呈高度线性相关，可实现对肉类品质进行简便、快速的评价。作为评价肉类新鲜程度的一种简便、灵敏的检测指标，EC已经广泛应用于肉类产品新鲜度的检测。例如，YAO等[6]运用EC对鲫鱼新鲜度与储藏温度、储藏时间的关系进行分析，发现EC值随储藏时间的延长而增加，温度越高，EC值变化率越大，并建立了基于EC评价鲫鱼新鲜度的动力学模型。杨秀娟等[7]应用EC评价猪肉的新鲜度，发现随着肉的腐败变质，EC值逐渐增加，认为猪肉EC值≤1.37mS/cm，可评为新鲜猪肉。尽管法医学尸体腐败与食品科学肉类变质过程存在一定的差异，如在体与离体组织的差异、腐败程度的差异等，但离体组织在体外同样发生组织自溶、腐败，并可以观察到有规律的变化，借鉴和改进食品科学对离体组织的研究方法，使之与法医尸体组织变化研究相适应，可以为法医学研究提供新的思路。XIA等[8]建立了与法医学尸体组织腐败研究相适应的TVB-N电导滴定测定法，研究并测定了大鼠死后13d内肌肉TVB-N的含量变化，发现TVB-N与PMI存在高度相关性，为尸体腐败程度评估及晚期PMI推断提供了基本方法。

2 尸体组织电导率改变在死亡时间推断中的应用

死亡时间（postmortem interval，PMI）推断始终是法医病理学研究的热点与难点，传统方法主要依靠死后尸体变化或尸体内源性指标[9-10]。机体死后因受物理、化学和生物学等各种内外因素的作用，在尸体上发生各种不可逆的、渐进的变化。国内外学者依据死后变化推断PMI提出了许多新的方法[8-10]，从传统的大体观察逐步发展到组织学、物理化学、生物化学、光谱学、代谢组学等先进的科学技术手段。但是，由于死后变化受外界环境、尸体本身等因素的影响，推断PMI的单一方法存在诸多限制，问题依然没有得到很好的解决[11-12]。寻找客观、精准且简便的方法研究死后变化对于准确推断PMI具有重要意义[13]。

随着尸体的腐败，在各种酶类和微生物作用下，组织内蛋白质、核酸、脂肪等大分子逐渐发生分解，小分子物质不断增多，尸体组织EC发生改变。有研究[14]表明，尸体肌肉组织EC随PMI的延长而增加，EC值呈现稳定期、快速上涨期、缓慢上涨期的阶段性变化，肌肉EC变化结果与法医尸体腐败进程相似。该研究[15]进一步发现，大鼠死后肌肉EC与TVB-N具有良好的线性关系，说明两指标在腐败程度量化上具有一致性，EC可替代TVB-N作为评价尸体肌肉腐败程度的指标。

由于机体各器官组织的结构及其致密程度、解剖位置、细菌等因素的影响，各器官组织腐败发展速度不相同，因此不同组织的EC随PMI的变化规律存在差异。CANTÜRK等[16]对人体死后前臂皮下组织EC变化进行研究，发现死亡后细胞膜破裂，电解质不断流向细胞外，皮下组织EC随PMI的延长而增加。郑哲等[17]测定了大鼠死后脑、肝、肺、骨骼肌的EC值，研究结果表明，4种组织器官的EC值随PMI变化呈现出不同的增长速率，4种组织器官EC整体上与PMI相关性均较好。之后的研究还发现，大鼠死后肝、脾浸渍液的EC变化与早期PMI相关[18]。不同组织EC的时序性变化研究，可提高对于尸体整体腐败规律的认识。

机体死后变化受温度、湿度、衣着、死亡原因等多种因素影响，温度是占比重较大的影响因素之一[19]。周睿卿等[20]对20℃和30℃条件下家兔死后玻璃体液的EC随PMI的变化规律进行研究，结果显示，两种温度下曲线变化规律相似，EC均随PMI延长而持续升高，30℃条件下眼球腐败较快，与人和动物死后眼球腐败规律大致相同，但随着晚期尸体的眼球腐败破裂，玻璃体液采集较为困难。此外，有学者[21]比较了室外环境温度和室内恒温环境条件下肌肉浸渍液EC值的变化，发现两种环境条件下EC随放置时间的延长而逐渐增大，但室外环境（5.7～28.2℃）下EC变化受温度影响呈现昼夜变化速率的差别，表现为白天变化快，夜晚变化较慢，在低于13℃时，EC值增长缓慢。

3 电导率测定在法医埋藏学中的应用

法医埋藏学是对尸体分解过程、尸体周围环境进行研究，从而为推断PMI或埋藏时间、发现埋藏地点、重建案件现场等犯罪调查工作提供线索。土中埋藏的尸体由于埋藏环境、微生物、个体差异等因素的影响，其腐败分解速率与地表尸体存在较大差异，同时由于埋藏地点隐蔽难以发现，导致在案件调查时，根据土中高度腐败及完全白骨化的尸体寻找有效证据存在较大困难[22-23]。近年来，越来越多的方法用于法医埋藏学研究，如探地雷达、电磁探测法、遥感技术、土壤探针、地质化学调查等[24-25]。

PRINGLE等[26-29]研究了墓穴中猪尸体附近土壤水样EC在6年埋藏期间的动态变化，结果发现：EC在2周即达到对照组的两倍；12～307d，EC快速上涨；307～671 d，EC呈缓慢上涨趋势；671～840 d，EC快速下降；840～1 621 d，缓慢下降到与对照组地下水样的EC相同。电导率在研究期间的变化经过校正后可以归类成6个线性回归曲线，EC与埋藏时间曲线拟合程度较好（R2为0.72～0.99），同时，对另一个模拟墓穴中腐败液体EC测定，推断的埋藏时间与实际埋藏时间有12%的误差。此外，该研究认为EC的异常变化可为发现埋藏地点提供信息，可从墓穴中反复提取样本液体，简便、快速测定EC，且实验样本量小，为埋藏学研究提供了基本方法。

通过动物模拟实验来评估尸体在埋藏环境中的腐败分解过程是常用的研究方法。有学者[30]取埋藏的动物尸体（如猪、羊、牛）骨骼肌组织的周围土壤，与去离子水按比例配成浸渍液，进行EC测定发现，土壤浸渍液EC随埋藏时间均呈现上涨趋势，但动物模型与尸体在土壤中的腐败分解过程存在较大差异。也有学者[31]对用猪模拟的地下墓穴进行研究，发现随着猪的腐败，腐败液体流入土壤中，尸体附近的地下水样离子浓度增加，具有更高的EC，在27～139d和139～307d的研究期内，EC与埋藏时间呈直线正相关，EC升高引起的低电阻率异常有助于探测地下墓穴。

4 电导率成像的潜在应用

生物体不同组织内导电物质空间分布和密度的差异，使得生物体EC呈现空间异质性，这为生物EC成像奠定了理论基础。目前，生物组织EC成像是生物医学功能成像研究的重要领域之一，其操作简便和无创的特点赋予了其潜在的优势和重要的研究价值[32-33]。已有研究[34]表明，EC可用于血管源性病变组织的探查，如肿瘤因其血液供应异常增高，其EC显著增大。也有研究[35-36]运用磁共振电阻抗成像技术（magnetic resonance electrical impedance tomography，MREIT）研究死后犬脑、猪腿EC成像，结果表明，生物组织内电流强度与组织空间EC呈现显著相关性。最重要的是，生物组织EC成像技术为研究法医学尸体EC的时空分布和虚拟尸体检验提供了新的思路。人体死后EC改变规律的探究可能为早期和晚期PMI推断带来全新的研究模式。尸体EC全息成像，也有可能为死亡原因、活体损伤时间和损伤机制的研究提供崭新的思路。另外，尸体EC非接触的磁场感应断层成像（contactless magnetic induction tomography，CMIT）技术，凭借其非接触式和无损检验的特点[37]，可能成为继CT和MRI之后的一种新型虚拟解剖技术。

5 展 望

机体死后变化是一个复杂的过程，与之相关的死亡时间推断、埋藏时间、腐败尸体死亡原因诊断等也因此成了法医学研究的难点问题。目前，生物离体组织EC与新鲜程度、放置时间或货架期的相关性已经得到证实。在法医学领域，EC用于测定尸体组织腐败程度、推断早期或晚期PMI、探查隐匿尸体和估计埋藏时间也得到了初步的论证。未来随着生物体EC成像技术的进一步完善，尸体EC全息成像的研究也将成为可能。有理由相信，随着尸体EC全息成像技术的应用，开启法医学腐败尸体死亡原因分析、损伤机制和时间相关问题全新研究模式，将成为现实。