尸体MSCT血管造影技术的法医学研究现状

万雷，邹冬华，汪茂文，王亚辉，黄平，李正东，田志岭，宋凤祥，刘宁国，陈忆九

（1.司法鉴定科学研究院 上海市法医学重点实验室 司法部司法鉴定重点实验室 上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海 200063；2.上海市（复旦大学附属）公共卫生临床中心，上海 201700）

近年来，死后计算机断层扫描（postmortem computed tomography，PMCT）已逐渐成为法医开展虚拟解剖的重要工具。2003年以来，由瑞士Virtopsy（虚拟解剖）小组、维多利亚法医学研究所（澳大利亚）将专用CT扫描仪引入解剖室，并开展相关研究工作[1-2]。目前，世界各地虚拟解剖的研究成果正在大幅度增加，且已经形成多个合作团体，如国际法医放射学和影像学学会（International Society of Forensic Radiology and Imaging，ISFRI）[3]和死后血管造影技术工作组（Technical Working Group Postmortem Angiography Methods，TWGPAM）[4]，最近还提出了国际出版文献和研究的国际命名标准[5]。

尽管PMCT图像显示优于标准X线摄影检查，但其仍然难以发现更微小的病变[6-8]。因此，在临床实践中，CT被用作对患者检查的辅助手段而不是单一的诊断工具。在法医学实践中，由于死后变化可能迅速引起病理征象的模糊化，加上组织水肿和腐败气体出现等，使PMCT图像比临床CT图像可能更难以解释[2]。在临床上，CT对脉管系统无法完整呈现，通常需要使用对比剂进行造影增强扫描，由于对比剂改变了X射线的衰减使血管和组织对比明显，从而可完整呈现血管的轨迹及形态。

1 血管造影技术概况

早在16世纪初，已经出现通过特定的浑浊化技术对血管和器官腔隙重建的研究，如使用蛆来清除心腔和脑室的血液或脑脊液，然后利用石蜡铸型，形成心腔和脑室的石蜡铸件[9-10]。17世纪和18世纪，GRAAF、RUYSCH、LOWER和VIRCHOW等先驱者开展直接血管注射研究，通过血管铸型研究血管系统的解剖结构[9-10]。

对比剂造影技术的应用始于1896年，由维也纳的HASCHECK和LINDENTHAL使用一种Teichmann’s mixture对比剂（石灰、汞和石油的混合物）在截肢术后对手部血管造影后进行X线摄片[11]。这些对比剂具有毒性，故早期（1899年之前）多应用于尸（离）体研究[9]。在20世纪中期以前，死后血管造影技术研究主要集中于心脏血管方面，不仅造影方法和对比剂材料均有创新，器官血管解剖研究也随之兴起。然而，至20世纪末，死后血管造影研究逐渐减少，仅有特定部位的血管系统，如食管静脉[12]、冠状动脉[13]、颅内动脉[14]和脊髓动脉[15]等文献发表。

1927年，MONIZ首次应用碘化钠进行活体脑血管X线造影[16]。至20世纪30～50年代，以水溶性碘剂为基础的吡啶和苯环对比剂得到了发展。这些对比剂的人体耐受性好、毒性较低，又可通过肾代谢，故在血管造影研究[17-18]和器官增强造影评估［如静脉尿路造影（intravenous urography，IVU）］[19]等方面广受欢迎。在注射方法上，临床放射科医生多将对比剂直接注入患者的动脉、静脉中进行血管成像。而在死后造影方面，多数直接进行离体器官造影，如心脏冠状动脉造影[20]。由于尸体缺乏完整的血液循环，故死后全身血管造影极具挑战性。

2 各国尸体MSCT血管造影方法研究

2.1 死后全身血管造影（瑞士）

2005年，瑞士伯尔尼大学法医学研究所JACKOWSKI等[21]使用meglumine-ioxithala-mate作为对比剂，利用蠕动泵向股动脉加压注射，进行全身微创死后CT血管成像（postmortem computed tomography angiography，PMCTA）技术研究，结果显示该造影方法能够稳定地注射对比剂进行死后全身血管成像。然而，水溶性对比剂虽然成像效果良好，但注射时容易因组织渗透引起组织水肿或产生伪影，加大法医鉴定的难度。考虑到渗出的原因可能与对比剂高渗透压有关，有学者[22]提出可通过添加聚乙二醇改进。

随后，瑞士伯尔尼大学和洛桑大学研究合作小组设计了一种可提供死后再循环的新造影系统，可将对比剂灌注于全身血管[23]。他们先以柴油为灌注液、蠕动泵为灌注装置，在成年犬和猫的尸体上成功建立了循环[24]。然后通过定时注入油性对比剂（碘油）进行灌注，获得了动脉期、“实质”期和静脉期的图像。研究结果表明，油性对比剂在血管内停留时间长，可有效避免外渗现象[25-26]，与标准水溶性对比剂相比，大大提高了“实质”期图像效果。为更好地适应人体模型，他们做出两项重要改进：将灌注装置从滚轮泵改为改良心肺机，以无气味的石蜡替代柴油。该方法形成了“死后血管两步造影术”[23]，包括：（1）建立死后循环（去除血凝块）；（2）灌注对比剂并采集图像。该方法获得的图像可清晰显示血管解剖结构，甚至包括小动脉分支和血管病变，如冠状动脉慢性闭塞和创伤性血管破裂等[23，27]。

上述油性对比剂造影技术的缺点在于灌注液的胃肠渗漏，其原因可能为：死后胃肠道中的细菌分解和自溶活动导致血管通透性增加[24]。这种缺点也受到ROSS等[28]学者的关注，他们比较了油性造影技术与JACKOWSKI等[21]提出的水溶性造影技术，并描述了使用油性对比剂造影技术具有其自身优点[24]。显微组织病理学研究结果表明，油性对比剂造影可产生类似脂肪栓塞的作用而阻塞毛细血管，从而可导致死后渗透性增加。该原理也是临床上通过油性介质栓塞治疗癌症的主要依据[29]。死后血管造影可利用油性对比剂的这一特性，通过调解对比剂黏度而造成“微栓塞”，在动静脉分流下使对比剂通过动脉系统进入静脉系统而显影。

瑞士洛桑大学法医中心的死后调查研究小组致力于PMCTA对比剂和灌注液的开发，通过建立简单实用的标准化方案实现死后血管系统充分灌注，并通过减少伪影以改善图像质量。2011年，该小组首次发表以不同灌注方案对45例尸体的血管造影研究[30]，称为多相死后CT血管成像（multiphase postmortem computed tomography angiography，MPMCTA）。死后调查研究小组尝试用一种新的油性对比剂混合物（称为 Angiofil）进行造影研究[24，28]，该对比剂最终得以研发成功[10，27]，Angiofil对比剂是多碘化脂肪酸和乙酯的混合物，呈黄色，无味，在室温条件下稳定。与柴油[24]、石蜡[23]对比剂不同，Angiofil可溶解于更黏稠的液状石蜡中，通过改变灌注液的黏度即可基本消除胃肠道外渗现象。由于Angiofil经液状石蜡溶剂稀释后黏度降低，更易于进入毛细血管而实现微血管造影[31]。

MPMCTA的标准方案包括：进行一次CT平扫，然后在一侧股动脉插管，先收集血样用于毒物化学和生物化学分析，然后输注由6%的Angiofil和液状石蜡组成的对比剂混合物。该研究建议使用高灌注量以及记录至少3个血管造影阶段和CT平扫。

具体操作步骤如下：在动脉期以800mL/min的流速将1 200 mL对比剂注入股动脉后，立即进行图像采集。在静脉期以相同流速注射1 800 mL对比剂然后进行图像采集，再以200 mL/min的流速额外注入500 mL对比剂，注射对比剂的同时进行PMCT扫描，完成“动态相位”图像采集（即边注射边扫描）。通过MPMCTA技术可显示头、胸、腹部完整的血管系统，但窦腔部位血管显示效果不佳，原因可能是被较大的死后血凝块堵塞所致。与早期使用油性对比剂的技术相比，该方案有效解决了灌注液的胃肠道外渗问题，虽然血管造影结果与尸检对比尚存在一定差距，但该差距已逐步变小。目前，ROSS等[28]提出的方案已成为血管可视化的有效手段，且无需改变尸体位置。由于该方案使用动脉期、静脉期在内的3个不同阶段造影，可有效避免误诊的发生[30]。近年来，MPMCTA的使用率逐年增加，许多中心已将其列为法医学死因鉴定常规尸检的例行检查项目。目前该MPMCTA技术研究方兴未艾，如与尸检对比研究[32]，技术相关的人工伪影研究[33]，与临床CT血管造影的比较研究[34]，及其对生化标志物的影响研究等[35]。同时，MPMCTA还用于不同死因的死亡调查，如突发心脏病死亡[36]、冠状动脉血栓形成[37]和手术后死亡[38]的医疗损害案例。

MPMCTA在法医学死亡原因研究中提供了比非增强PMCT更好的准确性，在某些情况下可指导和替代常规尸检。例如，MPMCTA比常规尸检更容易发现出血源，该出血源甚至在临床CT血管造影中尚难以检出。对于某些病例来说，常规尸检和MPMCTA的组合已经被推荐为死因鉴定的“新黄金标准”。

2.2 心肺复苏技术辅助的死后血管造影（日本）

日本的传统尸检率非常低，但CT扫描仪拥有量居世界前列，因此，日本学者尝试当患者心肺复苏失败宣布死亡后，立即在医院CT室进行PMCT扫描。因此，日本每年有超过20000例尸体进行PMCT扫描[39]，其目的多用于死亡原因鉴定。在日本有30%的非创伤性死亡案例可通过PMCT找到死亡原因，尤其是出血性致死案例，包括脑出血、动静脉畸形和主动脉瘤破裂出血[40-41]。然而，缺血性心脏病在日本占猝死原因一半以上，但其难以通过PMCT平扫被发现。虽然通过临床病史记载的心电图异常或PMCT提示肺水肿等间接征象，可以考虑存在急性左心衰竭[42]，但用非增强PMCT很难作出确切诊断，例如冠状动脉粥样硬化狭窄和肺血栓栓塞等。

2.2.1 心肺复苏技术辅助的造影方法

在日本，因全身和靶向PMCTA需有创处理而难以在临床CT室开展，故多用侵入性较小且相对简单的方式进行。具体方法为：在患者经心肺复苏抢救无效确认死亡后，立即从外周静脉（如心肺复苏时建立的静脉通道）注射对比剂，并结合胸外按压进行PMCT扫描完成造影[43-44]。在心肺复苏期间已经完成静脉注射导管放置，该方法通常从肘静脉入路，用自动注射器通过静脉注射导管将对比剂注入。所用对比剂是临床血管造影常用的非离子型碘剂（水溶性对比剂），按2mL/kg剂量（成人病例的总剂量为100～150mL）以1.5 mL/s的速度注射，同时以100次/min的速度进行胸外按压2min。

心肺复苏胸外按压可升高血压，产生的心输出量约为正常人的1/4～1/3[45]，使心肺复苏技术辅助的PMCTA具有可行性。通过胸外按压，对比剂从上臂（肘静脉）进入右心房，再到右心室、肺动脉、肺静脉、左心房、左心室和主动脉。如果没有胸外按压，对比剂会直接从右心房返流至下腔静脉，而不会流入右心室。注射对比剂的同时进行持续胸外按压，则会完成上述对比剂的回流，达到造影效果。上述研究发现，在死后3h内施行PMCTA几乎没有对比剂的外渗，但超过该时间段则会因腐败导致血管通透性增加，造成对比剂外渗而影响图像质量。

2.2.2 心肺复苏技术辅助死后造影的缺点

目前尚无合适的参数界定心肺复苏PMCTA的注射量、对比剂浓度、流速及胸外按压次数。尽管研究人员推测，增加对比剂的量和浓度可获得更好的血管内CT值，但是最佳的成像条件仍需进一步研究[46]。根据日本学者经验，该技术方法可能存在以下不足：（1）充盈不足。对比剂在通过右心房、右心室或肺动脉后，有时会出现不足以充盈动脉通路的情况，其原因可能是进行了不足200次的额外胸外按压后引起循环动力不足，或对比剂剂量不足。（2）对比剂弥散作用。当胸外按压总次数超过400次时，由于对比剂在体内的弥散较大，图像对比度降低，可能使血管内CT值升高不明显。目前报道的一个心肺复苏PMCTA方法，是从保留在颈内动脉的导管处注射对比剂后立即进行CT扫描[46]。该方法与从静脉注射相比，能够更好地对主动脉、冠状动脉和肺动脉显影[46]。

2.2.3 通过心肺复苏技术进行死后造影的优势

与西方国家的全身PMCTA相比，日本的心肺复苏PMCTA方法虽然简单，但具有以下4个优势：

（1）由于在死亡后立即进行CT扫描，因血管壁渗透性增加导致对比剂外渗的可能性不大。根据其相关经验，这样的外渗并不会在死后3h内发生。

（2）对尸体的侵入性小，仅有死后大约2min的胸外按压。

（3）因为在猝死案例中，血管内皮分泌大量纤溶酶原激活物，从而增加血液流动性，所以心肺复苏PMCTA显示动脉和静脉的充盈缺损可被解释为血栓栓塞，而不是死后血凝块。

（4）心肺复苏PMCTA可在普通医院临床CT室的工作时间内简单、快捷地完成。

总之，心肺复苏PMCTA是一种相对简单、几乎无创、过程有效的方法，可作为常规PMCT的补充，用于检测与血管疾病相关的死亡原因，从而能够详细诊断心搏骤停死亡者因创伤导致的血管、器官损伤。

2.3 针对死后冠状动脉的靶向PMCTA（英国）

在英国，由于医务人员无法明确部分猝死案例的死亡原因，所以约45%的案件被提交给法医进行尸检。自然死亡案件的死亡原因多数为心脏病，特别是冠心病[47]。PMCT平扫只能在28%～41%的猝死案例中给出明确诊断，如大出血致失血性休克等。对于冠心病猝死，如果将PMCT平扫结果与病史结合起来，其诊断正确率可高达60%[6-7]。在临床实践中，冠状动脉CT造影已成为评估和诊断急性和慢性冠状动脉疾病的有力诊断工具[48-50]。

英国牛津大学和莱斯特大学均已开展了PMCT冠脉造影，主要是通过直接将对比剂注射到升主动脉进行PMCT冠脉造影，用以诊断冠心病，操作方法基本相似，仅为注射的对比剂种类有所不同。该技术提供了一种直接的检查方法，具有快速、经济、易于操作的优点[51-52]。在具体操作上，均为先切开左颈动脉直接插入导尿管，然后将导尿管球囊扩张置于升主动脉中，再将对比剂加压注入主动脉根部，借助主动脉瓣和二尖瓣的阻抗，对比剂可充盈于冠状动脉。

2.3.1 插管技巧

SAUNDERS等[51]介绍的插管操作为：尸体仰卧于解剖台上，于肩背部垫高尸体。然后，将头部向右扭转，彻底暴露左侧颈部，在左锁骨内侧上方切口，寻找左颈总动脉并插入导尿管。

在解剖过程中要避免损伤充盈的静脉，以免因出血而增大动脉插管的难度。在插入导尿管之前应去除背部衬垫，否则导尿管可能沿降主动脉下行。最终将导尿管经升主动脉置于主动脉瓣上方并靠近冠状动脉口。在插入导尿管过程中，操作人员应尽可能将导尿管的尖端朝向右腋窝，通过“感觉”（触觉反馈）将导尿管顺利插入。如果导尿管前进5～10 cm时出现障碍，则可能是由于与主动脉弓的下壁接触，此时可操纵导尿管推进到升主动脉中。如果插入20 cm仍未感觉到阻力，说明导尿管可能已沿降主动脉前进，此时需重新插管。当导尿管沿着升主动脉正确地前进时，在10～15 cm处会有“反弹”感，这是接触到主动脉瓣的缘故，可以稍微回抽一点再推进，最后在升主动脉口内充气扩张球囊，以阻止对比剂流向升主动脉。经验表明，通过左侧颈总动脉插管的成功率高于右侧[52]。

有学者[51]认为，标准14F导尿管的球囊等同于30mL气球大小，可以满足造影要求。为了提高插管成功率，是否能够通过其他自行设计的导管进入冠状动脉口也是研究方向。有学者设计了专门的针对性PMCTA导管［Cadatheter专利（PCT/GB2012/050359）］[53]。导管的设计兼顾了硬度、长度、球囊大小和形状，同时也考虑到尖端形态和标准配置以及可重复使用等。该导管还设计了导丝用于提高导管硬度，以便应对某些困难情况[54]。该方法使用稀释的水溶性对比剂（泛影葡胺和生理盐水按1∶50体积比混合）进行球囊膨胀，以便在初始扫描时确定气囊在升主动脉中的位置，并可根据需要调整定位。

2.3.2 对比剂及注射方法

英国两家靶向造影机构都使用水溶性造影剂，对比剂稀释程度需达到保持低渗的效果。目前尚未发现此水溶性对比剂（泛影葡胺和生理盐水按1∶50体积比混合）会引起广泛组织水肿而影响组织学分析，所用对比剂的剂量少于全身PMCTA所使用的量。

这两种技术的对比剂使用方法有所不同，牛津大学仅使用阳性对比剂，并尽可能避免空气进入血管内[52]。莱斯特大学则使用空气和水溶性对比剂。两种技术均使用普通的临床CT高压注射器注射对比剂，注射期间进行冠状动脉动态成像（边注射边扫描），通过模拟生理压力提供更有意义的血管狭窄评估结果[55-56]。

莱斯特大学通过使用改良导尿管，于左颈总动脉入路插管，CT扫描确认升主动脉中导尿管的位置后，再进行气囊充气或在气囊中注入稀释的对比剂来固定[51]。然后，先使用标准的临床高压注射器以6mL/s注射300mL空气（阴性对比），仰卧位注射2次，再右侧卧位注射1次（共3次）。最后将空气抽出，再注射1∶10稀释的水溶性（阳性）对比剂，方法为：先右侧卧位注射1次，再仰卧位注射1次（共2次）。注射结束后立即进行CT扫描，因此一般是在动脉压力最大时获取图像[56]。

2.3.3 靶向PMCTA和全身PMCTA之间的差异

与较高分子量的油基对比剂或黏性载体（如聚乙二醇）相比较，低分子量水溶性碘化对比剂具有从血管内到血管外空间快速弥散的潜力，这可能导致：（1）细胞结构的改变；（2）对比度的降低；（3）对比剂在死后组织坏死区域（比如胃肠道）外溢[26-27]。因此，不同的对比剂需采用不同的灌注模式，并具有不同的病理生理意义。

靶向PMCTA由于在对比剂扩散之前就进行了动态快速扫描，注入的对比剂剂量相对较少，故不会产生上述问题。有人提出对比剂在心肌内的灌注情况有助于诊断心脏缺血的部位和程度[57]。然而，由于灌注缺陷也可能是由造影技术或正常心脏的死后变化引起，故需慎重评估。此外，在临床实践中，由于一些复杂的原因，心肌缺血反而会导致对比剂弥散增加。

通过与尸检结果相比较的研究表明，靶向PMCTA在缺血性心脏病诊断方面表现良好[52，58]，其结果与组织病理学结果高度相关[55]，与全身PMCTA结果[36]也一致。事实上，加压血管造影技术在某些方面可能优于普通病理学检查，例如，严重钙化血管由于没有血管张力，可能使镜下血管腔的狭窄程度显得比实际情况更严重[55]。靶向PMCTA的另一个优点是不影响后期进行生化和毒理学分析[59]。

靶向PMCTA技术的缺点和所有PMCTA技术遇到的问题相同，即使血管狭窄明显的患者也可能因代偿而无明显临床症状，故冠状动脉造影显示狭窄的定性评估不一定与临床症状存在相关性[60-61]。因此，单独将PMCTA诊断的冠状动脉狭窄用于判断死因值得商榷。然而，有证据表明严重的冠状动脉闭塞可以提示冠心病[62]，但除非有明显的闭塞性血栓形成，否则很难根据冠状动脉闭塞确定猝死的真正原因，这一点与尸检结果一致。因此，如果没有其他确定的死亡原因，死亡原因通常只能归因于“冠心病”的可能性较大，而不能明确认定死亡原因为“冠心病”[47]。事实上，在冠心病导致的猝死中，如果死亡是由心律失常等原因引起的，则尸检时可能并无心肌梗死，血栓的存在也并不能证明死亡原因与冠心病之间存在必然因果关系，因为在非心脏病死亡的病例中有时也可见血栓形成[63]。与其他检查手段类似，如果PMCTA初检无阳性发现，则需行进一步检查。需要注意的是，进行PMCT和PMCTA时，如果两种致命病理因素并存，而只有其中一种被证实（例如严重狭窄的冠状动脉），则有可能因为概率平衡而误认为单一死因（冠心病），从而忽略了真正的死因。

2.4 心腔穿刺造影（中国）

2.4.1 左心室穿刺造影

在MSCT介导下利用穿刺针（规格14G×160mm）行左心室穿刺造影，经左前锁骨中线及第5、6肋间隙进针约10cm，多次扫描调整穿刺深度，最后定位针头进入左心室。尽量抽尽心腔内的空气，然后注入对比剂（生理盐水与泛影葡胺按10∶1体积比混合），注射剂量约为1 000 mL，手推注射，压力约13.3～20.0 kPa（100～150mmHg）。使用多层螺旋CT机进行扫描，扫描范围为头顶部到检查床允许躯干进入的最远点（视身高而定，通常在股骨中段或胫腓骨上段），若扫描下肢，可以使用足先进扫描方式[64]。

2017年，司法鉴定科学研究院的SHAO等[65]报道了利用左心室穿刺造影方法发现1例颈内动脉外伤性动脉瘤破裂，死者系道路交通事故致头部外伤，造成额骨及蝶骨左侧骨折，后于2个月内反复左侧鼻腔出血达十余次，出血量较大，常规鼻腔填塞等止血措施效果不佳，后因突发鼻腔大出血致失血性休克死亡，该案需查明死者鼻腔出血的确切原因。司法鉴定科学研究院虚拟解剖小组在尸体解剖前对死者进行虚拟解剖及左心室穿刺尸体血管造影术，自左心室穿刺注射对比剂后，对尸体进行头颈部及全身PMCT扫描并三维重建。虚拟解剖结果显示，死者左颈内动脉C3段造影剂漏出，左侧蝶窦内存在动脉瘤样结构。随后根据虚拟解剖探测到的病变定位进行尸体解剖及组织病理学检查，确定了蝶窦内血管病变为假性动脉瘤，与交通事故所致头部外伤存在因果关系，认为死者系假性动脉瘤破裂致失血性休克死亡。本例死者血管病变位于蝶窦内，蝶窦为颅底蝶骨内部的天然腔隙，结构复杂，解剖难度大，且并非尸体解剖的常规检查部位，而外力破坏蝶骨暴露蝶窦易损伤毗邻血管，对目标结构造成破坏，影响观察。左心室穿刺尸体血管造影术可在不破坏人体组织的情况下，直观、完整、多角度地对目标结构进行观察，显示效果与尸体解剖实际所见几乎无异，同时该方法操作简单、消耗时间短，设备、资金要求低，并且全身血管成像效果较好，可满足血管病变的诊断要求。

2.4.2 右心室穿刺造影

在MSCT介导下利用穿刺针（规格14G×160mm）行右心室穿刺造影，经右前锁骨中线及第3、4肋间隙进针约10cm，多次扫描调整穿刺深度，最后定位针头进入右心室。尽量抽尽心腔内的空气，然后注入对比剂（生理盐水与泛影葡胺按10∶1体积比混合），注射剂量、方法、压力及扫描方法同左心室穿刺造影[64]。

3 结 论

法医学检验的主要目的是确定死亡原因，首先需要确定是自然死亡还是意外死亡，并给出“盖然性权衡（balance of probabilities）”的死亡原因。对于自然死亡案件，最常见的死亡原因是与冠心病相关。针对冠状动脉的PMCTA技术已经开发，为死亡原因的调查提供了快速和相对便宜的方法。选择使用何种血管造影方法取决于不同案件所需要解决的问题，方法的选择取决于成本、经验、可用的扫描仪以及当地的宗教文化等因素。在刑事案件的死亡原因调查中，PMCT虚拟解剖往往作为尸体解剖的辅助手段。在某些情况下，可能单独或综合使用PMCT、全身造影、通过心肺复苏技术进行死后造影、靶向造影、穿刺造影等进行死因判定。毋庸置疑，这些方法的使用将进一步增强PMCT在法医学检验中的准确性。