利用红外热成像技术测量尸体表面温度与环境温度,建立用于推断死亡时间的模型

《Legal Medicine》:Establishing models for postmortem interval estimation based on measuring surface temperature of corpses and ambient temperature by infrared thermography technology

【字体: 时间:2025年11月11日 来源:Legal Medicine 1.4

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  曲春燕|周浩|窦润婷|李永静|李坦|于婷婷|牛诺|牛静静|谢雅玲|张恒中国安徽省合肥市230032,安徽医科大学基础医学科学学院法医学系摘要体温是法医科学家估算死亡后经过时间的重要指标。传统上,法医多通过测量尸体内部温度,如直肠温度和肝脏温度,来推断死亡时间。但这些方法依赖操作者

  
曲春燕|周浩|窦润婷|李永静|李坦|于婷婷|牛诺|牛静静|谢雅玲|张恒
中国安徽省合肥市230032,安徽医科大学基础医学科学学院法医学系

摘要

体温是法医科学家估算死亡后经过时间的重要指标。传统上,法医多通过测量尸体内部温度,如直肠温度和肝脏温度,来推断死亡时间。但这些方法依赖操作者的经验,存在人工测量误差,且无法充分考虑环境因素的干扰,导致推断结果精度不稳定。红外热成像技术则能利用光电技术动态监测物体表面温度及周围环境温度,具有无接触、便捷高效的优点。本研究在25℃、20℃、15℃、10℃、5℃五种不同平均环境温度条件下,运用热成像技术监测SD大鼠尸体的表面温度及实时环境温度,旨在探究尸体表面温度变化、环境温度变化与死亡时间之间的关联。通过比较家兔、SD大鼠和C57小鼠的尸体表面温度变化,研究了体重与尸体表面温度下降速率之间的关系。随后,采用多元相关性分析、多元回归分析和机器学习分析方法构建并优化用于估算死亡时间的模型。最后通过单盲法验证了模型的准确性。研究结果表明,利用红外热成像技术检测尸体表面温度和环境温度,能够更便捷、准确地推断死亡时间,具有较高的应用价值。

引言

死亡时间估算是法医病理学研究中的关键问题之一,它有助于刑事侦查人员缩小案件侦破范围,提高工作效率。现代法医学结合先进技术手段,探索利用分子生物学技术估算死亡时间。例如,有研究表明,死亡后细胞内的分子会逐渐降解,因此研究人员试图通过检测细胞内DNA和RNA的降解规律来估算死亡时间[[1], [2], [3], [4], [5]]。法医病理学家还研究过利用眼球玻璃体中的钾浓度来推断死亡时间[6,7]。其他研究方法包括利用高通量测序技术识别微生物种类,根据尸体表面及内部的微生物群落变化规律来估算死亡时间[8],以及利用生化技术检测尸体玻璃体中钾离子浓度的变化来估算死亡时间[9,10]。然而,由于这些方法成本高昂、耗时较长,且不同研究者的研究结果差异较大,其在实际应用中仍面临诸多挑战[11,12]。
目前,实际工作中最常用的估算死亡时间的方法仍是基于体温测定,主要是通过测量尸体内部温度来实现。具体做法是将温度计插入直肠约15厘米处测量核心温度,或在右上腹肝脏位置切开小口,将温度计插入腹腔测量肝脏表面温度,再根据体内温度下降速度与死亡时间的关系来估算大致的死亡时间[[12], [13], [14]]。研究表明,在春夏季节,死亡后最初10小时内,体温每小时下降1℃;夏季的体温下降速度为春夏季节的0.7倍,而冬季则为1.4倍。不过,测量肝脏表面温度会破坏尸体,而手动测量体温则可能在实际操作中出现人为误差。例如,在测量直肠温度时,若插入过深、触及骨盆或插入深度不足,都可能导致测量结果不准确[15,16]。此外,由于尸体冷却是从表面向内部进行的,环境温度作为影响体温变化的关键因素,也应作为死亡时间估算过程中的重要分析指标[[17], [18], [19]],而目前的估算方法并未全面考虑这一因素。
红外热成像技术利用光电技术检测物体热辐射所发出的特定波段红外信号,将这些信号转化为人类可以识别的图像和图形,还可进一步计算出温度值。该技术帮助人们突破视觉限制,能够检测物体表面的温度分布。红外热成像相机可以实时捕捉尸体的温度分布,生成可视化热图,同时还能动态、连续地监测测量空间范围内数十个测点处的温度变化,进行精确的动态温差分析[20,21]。目前,这项技术主要应用于野生动物保护与畜禽养殖领域,用于采集动物体温作为健康监测指标[[22], [23], [24]],或者通过监测血液灌注情况来判断缺血区域的血液供应恢复情况以及生殖器官的勃起状态[[25], [26], [27]]。
本研究采用了红外热成像技术,以尸体表面温度为研究对象。实验动物在25℃、20℃、15℃、10℃、5℃五种不同日平均环境温度条件下被处死。研究使用红外热成像相机实时监测动物死亡后的身体表面温度及环境温度。针对这五种温度条件,建立了用于估算死亡时间的多元回归模型,并对这些模型的准确性进行了评估。本研究的目的是将红外热成像技术应用于法医病理学中的死亡时间估算实践,期望能得到一种更为准确、便捷的死亡时间估算方法,推动法医科学研究成果的应用与转化。

章节节选

实验动物模型

本研究从安徽医科大学实验动物中心购买了30只健康的8周龄、体重约200克的Sprague-Dawley(SD)大鼠,6只体重约200克的家兔,以及6只8周龄、体重约20克的C57小鼠。实验动物方案遵循1988年中国的《实验动物管理条例》,并已获得安徽医科大学实验动物伦理委员会的批准。

红外热成像相机测温效果评估与测温点筛选

图1A展示了用智能数字温度计测量的SD大鼠直肠温度随死亡时间的变化趋势。大鼠的直肠温度与死亡时间之间存在良好相关性。在死亡后约240分钟时,直肠温度降至与环境温度相同并趋于稳定,曲线拟合度很高,R2值为0.9715。研究还使用红外热成像相机检测了SD大鼠头部和腹部的表面温度,如图1B所示。

讨论

本研究创新性地以尸体表面温度为研究对象,通过红外热成像技术以非接触方式动态监测尸体表面温度及环境温度,探讨二者与死亡时间之间的关系,旨在找到一种更为准确、便捷的死亡时间推断方法。我们的研究结果表明,通过红外热成像技术测量的尸体头部和腹部的表面温度

结论

研究发现,用红外热成像相机测量的尸体表面温度与死亡时间存在良好相关性。相比头部,腹部可能是更优的测温点。尸体表面温度的下降趋势与动物体型有关,体重越大,尸体表面温度的下降速度越慢。在本研究中,SD大鼠的尸体表面温度与死亡时间之间存在非线性关系。

资金来源

本研究得到了安徽省高校自然科学重点研究项目[2022AH050725](负责研究设计、报告撰写及决定投稿)和安徽省高校自然科学重点研究项目[2024AH050700](负责数据收集、分析及解读)的支持。

未引用参考文献

[5,11]。

利益冲突声明

作者声明,他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
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