基于文献计量学指标的法医毒物学研究状况分析

严 慧，史格非，沈 敏

（司法鉴定科学研究院 上海市法医学重点实验室 上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海200063）

法医毒物学是研究毒物的来源性状、入体途径、分离分析以及中毒机理、致死浓度（量）、体内代谢和排泄等问题的一门学科。法医毒物学在实践中的主要任务是对各类案（事）件中可能涉及的毒药物进行分析鉴定，判明有无毒物、毒物性质、毒物含量及毒物与事件的关系等，为案（事）件的侦查和审理提供线索和证据[1]。随着社会和经济的发展，法医毒物鉴定的分析目标物、检验材料、技术平台、鉴定方法和研究对象也随之变迁，呈现出相应的时代特点，而文献计量学则可以知识图谱的方法直观展示学科领域的动态发展特征。

文献计量学是指用数学和统计学的方法，定量地分析一切知识载体的交叉科学。其将复杂的知识通过数据挖掘、信息处理、知识计量和图形绘制显示出来，从而揭示知识领域的动态发展规律。利用文献计量学分析预测学科发展态势已成为各学科领域发展态势分析的方法[2-3]。在法医学领域，韩为民等[4]采用文献计量学的方法对国外法医学文献的来源进行统计分析，提出了55种国外法医学核心期刊。韩雪等[5]、杨博等[6]分别通过文献计量的方法对心源性猝死研究和虚拟解剖研究的文献来源、文献作者、关键词、研究对象和方法等进行深度挖掘。法医毒物学作为法医学的一个重要分支学科，目前尚缺乏对其总体发展态势的相关研究。了解国内法医毒物学领域的研究概况，把握法医毒物学研究的发展历程、主题脉络及前沿趋势是非常必要的。本研究收集《中国法医学杂志》《法医学杂志》《刑事技术》《中国司法鉴定》四本期刊1989-2018年所载法医毒物学研究文献，构建关于研究对象、研究热点的科学知识图谱，从一个侧面揭示法医毒物学的动态发展规律，以期为法医毒物鉴定人员和科研人员开展鉴定和研究工作提供参考信息，为各机构的法医毒物专业发展决策提供情报支撑。

1 研究方法

1.1 研究对象

文献源自CNKI数据库（http://kns.cnki.net/kns/brief/result.aspx?dbprefix=CJFQ）的全部期刊，在“专业检索”界面，发表时间选择1989—2018年，按全文在来源期刊为《中国法医学杂志》《法医学杂志》《刑事技术》《中国司法鉴定》中进行检索。检索词包括“毒物分析”“毒物鉴定”“法医毒物”“代谢物”“法医毒理学”“毒物分布”“LC-MS”“GC-MS”“HPLC”“GC”，共检索文献2880篇。剔除法医病理学、法医临床学、法医物证学、微量物证学等其他专业文献，得到分析样本1480篇。

1.2 研究方法

1.2.1 数据预处理

应用记事本和Microsoft Excel 2016分别对文本文件和电子表格文件中的关键词、机构名称、资助基金进行数据清洗。清洗主要原则为：

（1）同义词合并。如“薄层色谱”“薄层层析”等合并为“薄层色谱”。

（2）统一中英文表述。 如“GC-MS”“GC/MS”“气相色谱-质谱法”“气质联用”等合并为“气相色谱-质谱”。

（3）统一同一机构或项目的不同表述。如“同济医科大学法医学系法医病理学教研室”“同济医科大学法医学系”“华中科技大学同济医学院法医系”等合并为“华中科技大学同济医学院法医学系”，“国家十五重点科技攻关课题”“国家十五重点科技攻关课题”“国家十五攻关延续项目”“国家十五科技攻关项目基金”等合并为“十五国家科技支撑计划项目”。

1.2.2 数据分析

利用Microsoft Excel 2016对文献数量、作者、关键词、发文机构、基金项目进行描述性统计。根据普赖斯定律[7]计算核心作者最低发文数，计算公式为：

式中，umax为作者发文数的最高频数。根据普夫第二定律[8]计算高频词和低频次的分界线，确定高低频关键词的词频。计算公式为：

式中，l1代表出现1次的词的数量。应用Gephi0.9.2 的模块化统计[9-10]和“ForceAltas2”布局对机构合作、作者协作和关键词共现进行分析。其中，通过“拓扑—度范围”选择“10~301”对机构合作网络图进行修剪，通过“属性—范围—frequency”选择“5~357”对关键词共现网络进行修剪，通过“拓扑—度范围”选择“5~103”对作者合作网络图进行修剪。每个聚类（群体）以频数最多者进行命名。通过CiteSpace5.4.R1构建关键词随时间变化趋势图，利用“Pathfinder”和“Pruning the merged network”对趋势图进行修剪，选择“Timezone View”得到时区分布图，显示频次为10次的关键词名称，并进行突显词分析。

2 结果分析

2.1 文献总量

通过统计图表描述法医毒物文献发表情况可以清晰看出研究整体发展情况（图1）。国内法医毒物学研究整体呈平稳上升趋势，平均每年发文（49.33±17.45）篇，中位数为 48 篇，年发文最少 24篇（1998 年）、最多 80 篇（2013 年），平均每年增长1.28篇（平均增长率为5.01%）。近五年，4本期刊的发表文献量呈下降趋势，可能原因包括：一是国内法医毒物学发展趋向于与国际接轨，相当部分高水平的研究论文发表至SCI期刊；二是法医毒物学研究的学科交叉显著增强，部分研究成果发文呈发散状，如刊于质谱学报、色谱、分析化学、药学学报等相关领域期刊，致主要专业期刊的发文量有所下降。法医毒物专业4本重要期刊中，《中国法医学杂志》发文量最多（560篇），其次分别为《刑事技术》（537 篇）、《法医学杂志》（279 篇）和《中国司法鉴定》（104 篇）（图 2）。

图1 4本期刊中法医毒物学领域1989—2018年文献发表趋势

图2 文献来源分布

2.2 研究机构

检索的文献中有11篇未标注机构名称，占所有文献的0.74%。发文量位居前20的研究机构见表1。前20位机构中有8家医学院校法医学院（系）、3家政法类高校、7家公安系统、1家检察院系统，1家司法系统。公安系统除公安部物证鉴定中心和公安部禁毒情报技术中心外，北京、上海、广州、湖北和重庆的省市级科研机构亦位列其中。公安部物证鉴定中心以发文量301篇位居首位，表明其法医毒物学的科研人员群体较大、研究力量较强。

表1 发文量位居前20的研究机构

图3 发文机构的共现网络图

发文机构合作网络图（图3）呈现机构发文量和各机构间合作关系的紧密程度。公安部物证鉴定中心和司法鉴定科学研究院（原司法部司法鉴定科学技术研究所）在图中占据醒目位置，公安部物证鉴定中心和中国人民公安大学、中国政法大学、公安部禁毒情报中心联系密切，司法鉴定科学研究院与复旦大学基础医学院法医系、苏州大学医学部法医系具有合作关系。

2.3 作者

共有作者2103位，平均每篇署名1.42位，平均每位作者发文0.70篇。经计算，核心作者最低出现频率为7.60篇，发文量≧8篇核心作者有114位，占作者总数的5.42%。发表文献数量前十位的作者（表2）分别为沈敏、向平、沈保华、于忠山、卓先义、刘伟、何毅、高利生、刘耀、贠克明。前10位作者分布于3家机构，属司法鉴定科学研究院的有5位（50%），属公安部物证鉴定中心有4位（40%）以及山西医科大学有1位（10%）（表2）。图4为作者合作网络图，可以直观地看到近年来法医毒物研究领域的领军人物及中坚力量。按群体中作者数量排序，前三位群体分别为于忠山（出现57次）群体（27位作者）、沈敏（出现103次）群体（23位作者）和刘良（出现20次）群体（21位作者）。进一步分析作者机构，发现于忠山群体、沈敏群体和刘良群体中作者均分别来自于同一家机构，分别是公安部物证鉴定中心、司法鉴定科学研究院和华中科技大学同济医学院法医系。此外，山西医科大学法医学院、北京市公安局法医检验鉴定中心、上海市公安局物证鉴定中心、四川大学华西基础医学与法医学院、浙江省人民检察院、中国医科大学法医学院、中国刑警学院、中国人民公安大学都形成了稳定的法医毒物学研究团队，各机构发文量最大的作者分别是贠克明（35 篇）、张大明（30 篇）、张润生（29 篇）、廖林川（27 篇）、褚建新（23篇）、刘俊亭（21 篇）、谭家镒（19 篇）、孟品佳（12篇）。

表2 发文量前十的作者

图4 法医毒物学领域1989—2018年文献的作者合作网络图

2.4 基金

389篇文献受到基金资助，涉及基金192项，资助率达26.08%。由图5可见，受基金资助的文献数量呈上升趋势，表明国家对法医毒物学领域科研资助力度和规模加大。位于前十位的基金项目（图6）分别是中央级公益性科研院所科研专项基金资助项目（54项）、国家自然科学基金资助项目（48项）、上海市法医学重点实验室资助项目（47项）、“十一五”国家科技支撑计划项目（31项）、“十二五”国家科技支撑计划项目（21项）、上海市科学技术委员会资助项目（20项）、山西省自然科学基金资助项目（20项）、“十三五”国家重点研发计划资助项目（17项）、公安部应用创新计划资助项目（16项）和公安部重点研究计划项目（11项）。

图5 各出版年基金资助文献数量

图6 资助文献数量排名前十位基金的每年文献资助情况

2.5 关键词

2.5.1 研究热点分析

研究热点常被定义为一定时间内出现频次较高、具有内在联系的一系列论文所共同探讨的科学问题。关键词共现分析作为一种基于文献内容特征的分析方法，主要是计量单元内关键词共同出现的频率及关系，从而揭示某一学科领域内在的知识结构演变状况、研究热点以及科学研究的前沿[11]。根据普夫第二定律确定高频词和低频词的词频分界线为62.68次。本研究中的高频关键词为法医毒物分析、法医毒理学、气相色谱-质谱、气相色谱、液相色谱-串联质谱、液相色谱、固相萃取、血和尿。近30年来，我国法医毒物学的主要研究领域围绕以上热点开展。本文所选文献总体切合法医毒物学主题。

关键词共现分析（图7）发现，词频为5~357次的关键词有159个，被聚类成18个集群，集群中按关键词数量排列，位于前3位的集群分别是“法医毒物分析”集群（49个关键词）、“吗啡”集群（21个关键词）和“法医毒理学”集群（19个关键词）。

法医毒物分析是一门主要研究涉及法律问题的生物检材或其他检材中毒物的分离与测定，为确定是否中毒或中毒致死提供证据的学科[12]。“法医毒物分析”是整个网络中心性最高的节点，出现频次357次。“法医毒物分析”集群中属于分析技术手段的关键词较多，如气相色谱-质谱、液相色谱-质谱、液相色谱-串联质谱、气相色谱、液相色谱等。法医毒物分析的发展与现代仪器分析技术的进步紧密关联。色谱技术经过一百多年的发展，得到了极其广泛的应用。继薄层色谱分离检测法后，气相色谱法以其高分离效能，分析速度快、样品用量少的特点以及多种检测器的优势在法医毒物学领域应用广泛。如1989年采用顶空气相色谱-火焰离子化检测器（FID）对血液中乙醇含量进行测定，研究并颁布了系列检测标准和酒精标准；采用对含卤素或其他亲电子基团的物质选择性产生高强度信号的电子阀值捕获检测器（ECD）检测体内菊酯类杀虫剂、有机磷类杀虫剂、氟乙酰胺类杀鼠剂、抗凝血类杀鼠剂。氮磷检测器（NPD）作为高灵敏度、高选择性的质量检测器，在血液中低浓度的含氮、磷的毒药物的检测方面具有优势，2018年仍有学者采用NPD检测肝组织中佐匹克隆、唑吡坦等安眠药[13]。火焰光度检测器（FPD）是将氢火焰检测器和光度计结合起来的检测器，也可选择性地检测含磷、含硫毒药物。保留指数是气相色谱进行毒物快速筛选和鉴定的理想方法，李玉兰对气相色谱保留指数法在毒物鉴定中的应用在《中国法医学杂志》连载三期进行系列报道[14]。

质谱技术的推出拓展了毒物分析范围，提高了毒物认定的可靠性。气相色谱-质谱联用技术以气相色谱极强的分离能力和质谱的结构鉴定功能以及灵敏度高的特点，成为分离和检测复杂化合物的最有力工具之一，曾是毒物分析的“金标准”，至今仍是法医毒物分析的主流技术平台。司法部司法鉴定科学技术研究所（现为司法鉴定科学研究院）、公安部第二研究所（现为公安部物证鉴定中心）、黑龙江省公安厅等单位率先引入气相色谱-质谱联用技术，并相继开展了生物样品中吗啡等毒品，有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类杀虫剂，巴比妥类、苯二氮卓、吩噻嗪类、生物碱类药物的气相色谱-质谱检测技术研究。沈敏[15]提出体内滥用药物分析方法标准化建议时，推荐采用气相色谱-质谱进行目标物的定性、定量分析。由图7可以看出学者围绕GC样品处理技术也进行了大量研究，在“气相色谱”“气相色谱-质谱”周围连接着“衍生化”“固相萃取”“固相微萃取”“液液萃取”等样品处理关键词。由于气相色谱法是以气体为流动相的色谱方法，适于分离、分析有一定挥发性和热稳定性的化合物，但对于难挥发、热稳定性差或极性大的毒物则难以分析[16]。衍生化处理可降低目标物沸点、提高目标物的热稳定性、提高仪器响应（灵敏度）、改善分离等。沈敏等[17]将微波辅助技术用于阿片类、苯丙胺类毒品的衍生化，取得较好的效果。对样品处理手段的不断改进优化研究，也能反映学者对更高检测灵敏度、更强检测能力的不懈追求。各种新技术平台的涌现推动了法医毒物学科的发展。串联质谱可进行两次离子选择，进一步降低杂质干扰，提高目标物的信噪比。时巧翠建立了介质液液萃取-气相色谱/串联质谱分析血液中吩噻嗪类药物的方法[18]。全二维气相色谱/质谱具有分离效果好，分辨率、灵敏度高，定性分析准确可靠等优点，可解决检材基质复杂、被分析物浓度低的鉴定难题。2018年《刑事技术》上刊登一篇综述，介绍了全二维气相色谱的原理、分析方法和优点，并综述了近年来其在毒物分析、毒品鉴定中的应用[19]。二维气相色谱大大改善了色谱峰分离度，提高了峰容量，在复杂基质多目标物的分析中优势非常明显。

高效液相色谱法（HPLC）与气相色谱法相比较，样品处理简便，分析范围广，可以直接分析不挥发性毒药物、极性毒药物、热不稳定毒药物、结合型代谢物和大分子化合物。液相色谱-质谱联用（LCMS）技术在法医毒物学应用广泛，目前在各种分析方法中占比位于前列。因其分析范围广，“溴敌隆”“氯化琥珀胆碱”“乌头碱”“斑蝥素”“γ-羟基丁酸”等用气相色谱-质谱检测较为困难的化合物的检测问题得以解决，而一些毒品如“冰毒”“摇头丸”“氯胺酮”“去甲氯胺酮”“四氢大麻酚”“大麻酚”“卡西酮”，利用LC-MS检测也有样品处理简便、灵敏度高的优势。但由于LC-MS电离的特殊性，目前国际上还没有公认、通用的质谱检索谱库。

毒理学是一门研究外源化学物对生物体损伤作用规律及其机制的综合性学科。法医毒理学则主要应用毒理学及有关学科的理论和技术，研究与法医学相关的中毒问题。从图7可以看出，国内学者除进行检材中毒物的分离、鉴定和定量检测研究外，也着眼于毒物鉴定实践中常见的法医毒理学问题的研究，如乙醇中毒毒理学、毒品滥用后中毒毒理学、药物死后分布与再分布、非常规检材如毛发和玻璃体液的分析、定量分析的不确定度等。

2.5.2 学科整体演进趋势和发展前沿

通过关键词时区分布图（图8）清晰可见关键词在不同年代的活跃程度，国内法医毒物学科发展大致可分为三个阶段：（1）色谱时代（1989—1998年），这一阶段主要的关键词为“气相色谱”、“液相色谱”“生物检材”“代谢物”“海洛因”“吗啡”“可卡因”“苯巴比妥”“碳氧血红蛋白”，反映了当时研究热点。生物检材中毒药物及代谢物的检出可为中毒案件提供直接证据，因此为法医毒物领域所关注。之后，国内毒品越来越多，为配合禁毒工作，法医毒物学者开始着手于体内外毒品分析研究。“正构烷烃”“衍生化”等关键词进一步表明气相色谱法的研究热度。（2）气相色谱-质谱时代（1999—2005 年），气相色谱-质谱的兴起给法医毒物学带来了前所未有的变革，毛发分析研究也逐渐活跃，“氯胺酮”“苯丙胺”等毒品仍是分析研究的热点，分析目标物进一步丰富，出现“异丙嗪”“咪达唑仑”“镇静催眠药”。尽管毒鼠强从20世纪90年代已开始禁用，但由于其毒性极大，化学结构非常稳定、不易降解、易造成二次、三次中毒，仍是该阶段的热门关键词。 （3）色谱-质谱时代（2006—2018年），伴随着液相色谱-质谱技术和多级质谱的引入，法医毒物学的关键词越来越丰富多样，分析目标物范围进一步扩大，并呈现与时俱进的特点，包括“甲胺磷”“美西律”“GHB”“生物碱”“除草剂”“芬太尼”“氟乙酰胺”“扎来普隆”“河豚毒素”“新精神活性物质”等。新精神活性物质，又称“策划药”或“实验室毒品”，是不法分子为逃避打击而对管制毒品进行化学结构修饰得到的毒品类似物，具有与管制毒品相似或更强的兴奋、致幻、麻醉等效果，已成为继传统毒品、合成毒品后全球流行的第三代毒品。2013年，我国将在国际上引起广泛关注的甲卡西酮等新精神活性物质列入第一类精神药品管理。2015年10月1日由公安部、食药监局、卫计委、国家禁毒办共同发布实施的《非药用类麻醉药品和精神药品管理办法》中，一次性列管了116种新精神活性物质。2017年我国把卡芬太尼、U-47700等8种新精神物质列入管制。2018年9月1日，我国又将4-氯乙卡西酮等32种新精神活性物质列入《非药用类麻醉药品和精神药品管制品种增补目录》。2018年9月1日起我国列管的新精神活性物质已达170种。2019年5月1日起又将芬太尼整类列管。

领域研究前沿分析可利用CiteSpace探测词频突发增长的突现词（burst term）功能来进行，通过考察词频的时间分布，将突现词从大量的主题词中探测出来，依靠词频的变动趋势，而不仅仅是频次的高低，来确定研究的前沿领域。图9显示，主题词强度最高的是“检材”“GC”“毒物分析”“吗啡”“毒鼠强”，强度都大于10，均出现在2006年之前。可能早期法医毒物研究因为鉴定实践的需要，会引发对某个问题的集中研究热潮，而近年来则呈现出更加分散，更加开放的研究态势。2015年之后，突现关键词分别是“LC-MS-MS”“法医毒物学”“色谱法”“唾液”“代谢物”“死后再分布”。这可能因为至今并未出现较“液相色谱-串联质谱”更具优势的分析技术，也可能因为液相色谱-串联质谱技术的高灵敏度优势，可对体内代谢、死后再分布、新型生物检材、低目标物浓度的样品进行深度研究，满足延长检出时限，提供科学证据、分析结果解释的时代要求。学者不再仅满足对毒品、毒物的定性、定量分析研究，更加关注分析结果的评价与解释，为委托方提供更多的信息。2017年5月18日，公安部发布了公共安全行业标准《车辆驾驶人员体内毒品含量阈值与检验》，规定了车辆驾驶人员吸食、注射毒品后驾驶车辆时血液或唾液中常见毒品及代谢物的含量阈值。随着该标准的出台，可以预见唾液中毒品以及新精神活性物质的鉴定和研究热度。

通过对图谱进行分析以及对图谱中生成的文献原文的研读，可以发现法医毒物研究是一多学科交叉的领域，涉及到法医学、药物分析、分析化学、毒理学等多个方面，并且随着学科发展的深化、权威学者的涌现，各领域之间的渗透交流也将更加丰富。选取文献时若限定“法医学”会造成法医毒物文献丢失较多，故选取发文量居前的4本期刊、10个主题词来确定法医毒物文献总体，仍存在遗漏部分文献的可能性，但因法医毒物学者发表文献领域分散度较大，难以囊括全部文献，仅以此文，管中窥豹，可见一斑。

图7 关键词共现分析

图8 关键词时区分布图

图9 54个突现词图谱

3 结语

本文以文献计量学中的共词分析为理论基础，利用信息可视化的前沿技术—知识图谱，以1989—2018年《中国法医学杂志》《法医学杂志》《刑事技术》《中国司法鉴定》的刊载法医毒物文献为数据来源进行研究。通过对图谱进行深入解读，运用作者分析、机构分析确定法医毒物论文的研究主体；运用关键词分析法呈现法医毒物学领域的研究热点；通过突发性检测及时区图，描绘法医毒物研究领域的演进趋势。毒品，包括目前大量涌出的新精神活性物质的鉴定和研究将是未来法医毒物学研究的重要内容，而开展法医毒理学的深度、拓展研究，重视法医毒物鉴定结果的评判和解释也将是未来的重要研究方向。