咬痕证据在法医牙科学中的应用现状及前景

（新疆医科大学第一附属医院，新疆 乌鲁木齐 830054）

咬痕是指某个体牙齿或牙齿与口腔其他部分一起作用于物体（人体、食物或其他物品），造成该物体在形态上发生改变而留下的痕迹[1]。人类咬痕最常出现在受害者的皮肤上，并且几乎可见于身体所有部位，在性犯罪案件中最常见于女性的乳房、胸部、大腿和男性的臂部、肩部[2]。咬痕分析的科学依据源于人类牙列个性化的前提下，就牙齿的大小、形状和排列而言，每个人的牙列都是独一无二的[3-4]，基于此牙列可在咬合过程中形成具有特征性的细节信息，使研究者可以根据咬痕分析进行嫌疑人的排除或认定从而有助于司法系统的判断[5]。本文就咬痕证据的实际应用、咬痕分析的研究现状和面临的问题进行简要综述，并对咬痕分析的前景进行展望。

1 咬痕证据在法医牙科学中的应用

2016年，NANDAN等[6-7]的回顾性研究发现，咬痕多见于虐童、性犯罪等暴力案件中，常是嫌疑人攻击或受害者自卫的结果。根据遗留在人体组织上的咬痕，提取咬痕信息，有助于分析案件发生的经过，并用于嫌疑人的排除或认定，因此咬痕证据在法医牙科学中正发挥着越来越不可替代的作用。

1870年，俄亥俄州诉罗宾逊一案可能是美国有记载的最早的咬痕案例[8]。这起发生在俄亥俄州的朗斯福德谋杀案中，调查者在受害人的肩部发现了牙齿形成的痕迹，并认定这个痕迹是在谋杀案发生时造成的，根据嫌疑人上颌仅有5个牙齿的特征，将牙列模型与皮肤咬痕直接对比确定嫌疑人，但罗宾逊还是被判为无罪。由于涉及咬痕的先例定罪在法律文献中比较少见，因此很难确定早期案件的性质。咬痕作为证据在美国法庭上的第一次应用，其可信度以及调查者是否为该领域有资质的专家受到当时人们的质疑。1874年，美国“防止虐待动物学会”报告了1例儿童虐待案例——玛丽·艾伦案，其中再次涉及咬痕证据[8]。1972年，伊利诺伊州的约翰逊强奸案是第一个涉及咬痕且上诉后嫌疑人被判有罪的案例[9]。直至1986年美国法医牙科学委员会（American Board of Forensic Odontology，ABFO）出版了咬痕分析的指南，使咬痕分析得以快速发展。

2013年，VERMA等[5]的研究认为，咬痕分析结果有助于解释犯罪现场的一些关键性问题，从而有助于司法系统的判断，而有时仅凭借咬痕分析无法判定嫌疑人有罪，但当数据无法与实际吻合时可用于排除可疑者，即咬痕认定的否定价值更大。

2015年，徐杰等[10]在案发现场拍照提取女尸腹部咬痕，根据牙齿大小形态特点判断上下颌牙及参与咬痕形成的牙齿，同时采集嫌疑人牙痕蜡片，对比结果为女尸腹部咬痕与牙痕蜡片形态一致，牙冠大小相同。结合DNA综合分析得出女尸腹部咬痕确为嫌疑人造成的结论。但该案是建立在咬痕表面擦拭物检出DNA数据，经DNA数据库比对初步确定嫌疑人的基础之上，且结论排除了由于皮肤松弛弹性以及咬痕形成时的相对运动造成的与牙痕蜡片的差异带来的误差。

2016年，MAISTRY[11]报道了一则自伤性咬痕的案例。该案例是一个受到严重攻击的35岁中年女性，尸体检验发现其左臂有表浅咬痕，由于病损表浅且未穿透皮肤故未取得咬痕印模。使用ABFO标尺作为牙齿所致损伤大小的参考拍照记录咬痕，使用硅胶印模材料取得受害者牙列印模并制成石膏研究模型，将模型上下颌在咬合记录蜡上施压获得受害人上下颌牙精确的咬合形态，并与实际咬痕比较。将蜡上的牙齿形态描记在塑料板上与咬痕图片重叠后找出一致性特征，一致性特征的数量越多，匹配的可能性就越高。比对结果为上颌牙与上颌咬痕外侧有6处一致性特征，与上颌咬痕内侧有7处一致性特征，很大程度上表明，受害者左前臂咬痕为自伤所致。

在法医牙科学中，运用咬痕分析判断受害者或嫌疑人的牙齿与咬痕之间完全匹配的一致性特征的最小数量并没有一致的标准。一致性特征的数量越多，则匹配的可能性就越高。

2 咬痕证据相关分析的研究方法

咬痕研究常用的方法是形态学比对[12]，包括记分识别法[13]及计点测量法[14-15]等，随着计算机及信息技术的发展，出现计算机重叠、3D成像等技术，咬痕研究也逐渐由手工描记向数字化方向发展。

STROM[16]首次对咬痕证据进行形态学分析，1924年他将所用的方法命名为“牙列印记检查（odontoscopy）”，类似于指纹识别的“指纹鉴定法”。方法是先获得嫌疑人牙齿的石膏模型，干燥后浸入印刷墨，使牙齿的切嵴和面蘸上印刷墨。在模型上放一张湿润的纸，印记就转移到这张纸上，再将这张纸放到与咬痕实物大小一致的照片上进行对比。在实际应用中STROM的方法是可行的，也正因他的第1次尝试，促进了咬痕分析后续的发展。

1994年，NARU等[17]使用数字化成像技术与手工描记法对比，认为数字化成像技术的可重复性强，优势是可减少操作者的主观性，节约时间，提高嫌疑人牙列与损伤处图像的对比精确度。

2003年，THALI等[13]使用记分识别法对受害者背部的咬痕进行分析，首先使用标准摄影方法获得一系列有特定排列位点的无扭曲的咬痕图像，所有数据在三维空间进行定点、测量和分析，再使用3D扫描仪获得嫌疑人牙列模型，将数据导入3D/CAD程序中，运用计算机技术将图片重叠在3D模型上，嫌疑人牙列的3D模型在咬痕图片下方并穿透图片，这样就能清楚看到咬痕是如何形成的，最后根据形状、角度、尺寸等指标将咬痕与嫌疑人牙列匹配。值得注意的是，最先接触皮肤的前牙在进行精确比对时非常关键。

同年，刘力等[15]使用计点测量法对400例牙列模型进行分析、计算后将牙齿形状、排列转化成数字坐标，并根据每颗牙与坐标原点的相对位置运用Borland C++5.0语言编写程序计算牙齿和牙弓特征。最后通过牙特征点位与坐标原点的距离、牙长、旋转角度、牙间隙来确定牙齿的位置，完成咬痕个体识别。该方法的优点是将形态学特征数字化，量化比对标准，可得出比对精度，但缺点是所需的最少牙点位数目为12～14个，大致需要5～7个完整的牙痕。在实际应用中，由于事件发生所致咬痕的原因不同，无法保证获得足够多的完整牙痕，且由于咬痕作用时间、发生部位、不同咬合力量使咬痕在皮肤上发生扭曲、变形，造成的咬痕形态差异，以及咬痕形态随时间的变化等，使咬痕难以同“可疑者”牙列模型的平面相对位置坐标匹配，故匹配误差较大[13]。

2009年，苏俭生等[18]自制人牙咬痕模拟系统，利用可控咬合力大小的加载装置在乳猪皮肤上形成实验性咬痕。较以往研究不同，该研究优点是：考虑到在实际案例中，疑犯或受害者在实施咬合动作时上下颌切牙通常是切对切的关系，实验中上架时，在相当于关节窝部位放入大小适中的小圆柱体，直径以上下前牙位置恰好切对切位为准，并且通过控制弹簧压缩量计算咬痕的加载力度，以还原咬痕发生时上下颌牙运动的真实状态，为后续的咬痕实验室研究及咬痕的同一认定提供了条件。

2011年，吴砚等[19]运用三维锥形束CT（cone beam CT，CBCT）鉴定1例咬痕。其将死者左上肢咬痕和嫌疑人上下颌牙列用人造石灌模后，使用CBCT生成咬痕和嫌疑人的牙列相重叠（在Adobe Photoshop软件中使用图层样式进行两张图的叠加），根据测量参数分析特征性牙位，采用计点测量法变化率公式计算得出参数总体误差率为1.18%，认为死者上肢咬痕为该嫌疑人所留的可能性较大。吴砚等认为，咬痕和牙模中有4～5个特征性牙位形态特征相同，同一认定误差率可小于8/10万，如果有8颗牙以上特征相同，可基本达到同一认定。

2014年，GOREA等[20]研究一批志愿者在皮肤和泥土上形成的咬痕并用不同的方法（手绘、拍摄、扫描）进行比对分析，得出泥土上的咬痕可以100%精确识别，而人类皮肤是记录咬痕较不准确的载体。尽管咬痕有各种局限性，但仍是犯罪者同一认定的有利证据，上颌咬痕用于比对的结果优于下颌。另外，除了皮肤具有弹性，受到咬合力作用发生扭曲外，拍摄时导致的照片扭曲变形也会影响比对结果。

2016年，de SAINTE CROIX等[21]为了研究3D成像技术形成的三维咬痕延时图像可否就受伤部位及性质提供信息以及用于分析咬痕随时间的变化，将上架后的牙列模型在志愿者前臂造成实验性咬痕。在即刻和间隔3、6、24、72、96h后拍摄前臂图像，并使用三维空间成像技术（3D dimensional imaging）获取3D动态图，运用3D成像技术，选取最清晰、保留时间最长的咬痕损伤制作动态图。作者认为以这种方式制作的动态图将对在法庭中展示照片证据和估计受伤时间能发挥重要作用。同时，若能够加入多个相机拍摄更多的角度，可获得更加精确的图像，进一步改进后，这项技术在许多领域都有应用价值。

2018年，CHINTALA等[2]运用计算机重叠技术，使用Adobe Photoshop软件对受害者身上的咬痕进行分析及同一认定。学者们从咬痕鉴定、证据收集和使用Adobe Photoshop软件分析咬痕三方面对5组案例进行研究分析，使用Adobe Photoshop软件扫描咬痕照片及嫌疑人牙列模型后重建重叠影像进行咬痕与嫌疑人牙列的非度量分析，均可得出嫌疑人牙列与咬痕重叠影像可匹配的结论。使用Adobe Photoshop软件运用计算机的重叠技术分析咬痕优点是精确且经济高效，其操作简便、重复性强且人为误差小，但时效性强，越早采集到咬痕信息，就能越全面地将咬痕与牙列信息进行匹配。同年，ALI等[22]运用CBCT分析不同食物（巧克力、苹果、口香糖、奶酪）形成咬痕后的尺寸和尖牙间距离随时间（即刻、3h、6h）的变化。研究者使用CBCT评估咬痕的形状和宽度并与研究对象的模型对比，根据其特征的符合度赋予不同分值（0、1、2分）。结果表明，牙齿可以将其特性转移到被咬的食物中，即使食物在室温下放置了数小时，根据食物上的咬痕来辨认嫌疑人也是可行的，其中咬痕分析准确度最高的是巧克力，其次是奶酪、口香糖和苹果。牙齿及口腔结构形成的咬痕和牙列都具有三维结构，三维结构的二维分析涉及信息的失真和丢失，而CBCT辅助下的咬痕分析是一种无损、准确、有效的方法，信息没有失真伪影，故可以在三维空间中进行测量、定位和后续分析。同期，MAJI等[23]利用一种新的间接计算机辅助方法对男性和女性的咬痕进行评估，并说明其在法医牙科学中的应用。研究者采用秩和检验比较男、女性咬痕，得出男性和女性尖牙间距离（intercanine distance，ICD）均值分别为32.95mm和29.84 mm，差异有统计学意义，男性的ICD、AB线（从上颌中切牙近中邻接点向上颌两尖牙牙尖连线做垂线，垂足即交点，该交点至中切牙近中邻接点之间的距离为AB线）和ABX（从上颌中切牙近中邻接点向上颌两尖牙牙尖连线做垂线，垂足即交点，将交点与右上中切牙远中邻面相连，与AB线之间形成夹角为ABX）角均高于女性。使用咬痕推断性别是法医牙科学中咬痕的又一应用，同时有待进一步研究性别与咬痕之间的关系。

3 咬痕证据存在的问题和展望

研究者们曾尝试系统地调查分析咬痕及其在法医学上的应用，但并没有就国家或国际比较标准达成普遍协议。因为在当时咬痕被认为缺乏科学价值，这些不同的意见导致一些学者质疑咬痕证据的客观性。基于此，咬痕证据的应用受到了挑战，正如直到1911年指纹得到普遍接受和使用后美国法庭才接受指纹比对鉴定结果一样，咬痕作为证据的应用也取决于其在科学界的普遍接受程度[8]。由于法医牙科学家对提交给法庭的咬痕证据的质量没有充分的判断标准，嫌疑人可能因此被判无期徒刑或死刑，不正确的咬痕分析所带来的影响堪比最严重的临床误诊，故咬痕证据的使用需要承认其局限性并结合多种方法做出谨慎判断[24]。

咬痕分析作为一种相对简便、可快速得到结果的特定识别工具[25]是值得推广的，但是仍需要与DNA技术结合才能更加准确。目前，国内外许多研究者采用3D成像技术、五轴三维扫描系统等数字化分析方法研究咬痕，使用较多的能够采集到咬痕证据三维数据的方法主要有CT切片提取法、近景摄影测量法、激光扫描提取法以及光栅扫描法，可以很大程度地提高分析的准确性[26-27]。但由于人类身体不同部位皮肤具有高度可变性，其延展性、弹性各不相同，还受到年龄、性别、种族、疾病及健康状态等的影响[28]。另外，咬人者牙列在皮肤表面造成的物理变化也是一种高度复杂的过程，包括闭唇的速度和力量、咬合位置的滑动和吮吸、被咬处皮肤的特性、受害者的移动以及牙列的角度、咬合的牙齿健康状态和位置、咬人者的习惯咬合方式、颞下颌关节以及的影响等，都使咬痕的形成独一无二且难以再现[29]。

皮肤不仅是获取精确印模的不良载体，人体组织也常由曲线和其他不规则的部分组成，从而皮肤上的咬痕会产生内在的扭曲。此外，任何对皮肤的拉伸都会使牙印形状和牙弓大小产生大量的变形。故所采集到的咬痕都有一定程度的变形，不注意细节及不统一的摄影标准更会增加咬痕分析误差。咬痕在皮肤上形成后会经历从凹陷至局部肿胀、肿胀、模糊至消失并伴有淤血等动态变化过程[30]，会限制咬痕三维数据的采集。这意味着咬痕发生和检测到咬痕这两者间的时间很关键[10]。在法医牙科学的实际运用中，由于咬痕发生与调查者发现咬痕间隔一段时间，常常无法获取较原始的三维数据，此时二维数据的采集和最大化保留原貌、避免拍照时的扭曲和失真就尤为重要。摄影是记录和保存咬痕的主要方法，在记录证据方面是至关重要的。由于皮肤上的痕迹会随着时间的推移而改变，所以照片是保存信息最可靠的方法。但无论照片的价值有多大，依然有相当大的内在局限性，对复制的准确性也有严格的要求，包括在二维胶片上复制三维物体，并生成具有真实颜色和空间关系的图像。综上所述，咬痕证据用于同一认定尚无统一标准，单独使用时存在争议。同时，咬痕作为法庭证据使用时，还需要综合考虑，联合两种或更多类型的分析方法可以获得更高的准确性[31]。如何联合运用二维和三维的方法，简单、快捷并较为精确地获取咬痕证据、存储咬痕证据的信息、建立比对标准、提高咬痕证据的可信度，并建立可用于比对的国人咬痕数据库成为亟待解决的问题。