法医分子影像学技术活体检验的进展与应用前景
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Progress and Application Prospects of Forensic Molecular Imaging Technology in Living Individual Examination
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通讯作者: 田梅,女,教授,主要从事分子影像学研究;E-mail:tianmei@fudan.edu.cn丛斌,男,教授,中国工程院院士,主要从事法医学研究;E-mail:cong6404@hebmu.edu.cn
第一联系人:
编委: 高东
收稿日期: 2024-03-16
| 基金资助: |
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Received: 2024-03-16
作者简介 About authors
严治(1981—),男,博士,高级工程师,主要从事司法鉴定和法医分子影像学研究;E-mail:yanzhify2016@163.com
吉训明(1970—),男,教授,中国工程院院士,主要从事神经疾病研究;E-mail:jixm@ccmu.edu.cn
提出法医分子影像学概念,利用分子影像技术为法医精神病鉴定、毒品损伤、网络游戏成瘾及应激性损伤等法医学领域重要问题寻找有效的解决方案。法医分子影像学属于创新交叉学科,在中国的发展刚刚起步,存在一定问题和挑战,如人才欠缺、缺乏规范等。中国应加强法医分子影像学方面的人才培养、基础研究与实践应用。法医分子影像学将在公共安全、公共卫生、司法审判、民事调解等方面发挥支撑作用,维护司法公正和社会稳定,促进平安中国和法治中国建设。
关键词:
To propose the definition of forensic molecular imaging (FMI) and to utilize molecular imaging techniques to seek effective solutions to important issues in the field of forensic medicine, such as forensic psychiatry, drug-related damages, internet gaming addiction, and stress-induced injuries. FMI is an emerging interdisciplinary field. It is in its infancy in China and faces certain problems and challenges, such as a shortage of skilled professionals and a lack of standardization. Therefore, it is crucial for China to enhance the cultivation of talents, fundamental research, and practical applications in FMI. FMI will play its supporting role in public security, public health, judicial trials, civil mediation and other aspects, to safeguard judicial justice and social stability, and promote the construction of a peaceful and rule-of-law society in China.
Keywords:
本文引用格式
严治, 吉训明, 何晓, 张晓静, 万雷, 张宏, 田梅, 丛斌.
YAN Zhi, JI Xun-ming, HE Xiao, ZHANG Xiao-jing, WAN Lei, ZHANG Hong, TIAN Mei, CONG Bin.
随着科学技术的快速发展,影像医学已经从传统医学成像发展到分子成像水平,使得医学影像成像从传统的解剖、生理功能研究水平,深入到分子和代谢水平,为人类健康作出了巨大贡献。传统医学影像技术已广泛应用于法医人类学、法医临床学和法医病理学等法医学领域,在评价人身损害、追溯死亡原因、鉴识身份信息等方面发挥着重要作用,目前已成为法医学鉴定的关键技术。但该领域仍有大量问题无法用传统医学影像技术解决,如精神疾病法医学鉴定的客观证据问题、毒品损伤机制以及青少年游戏成瘾问题等。借助分子影像学技术在细胞和分子水平对机体内的生物化学变化进行在体、无创、时空动态可视化监测的巨大优势,积极促进分子影像学与法医学的有机融合,建设更高水平的司法鉴定技术平台,为司法活动提供更为精准有力的证据,对促进依法治国、实现公平正义具有重要的意义,同时也将有力促进法医学基础研究、理论拓展、标准建立和鉴定技术的创新发展。
1 法医分子影像学的发展
1.1 分子影像学的发展
分子影像学的概念最早由美国哈佛大学WEISSLEDER于1999年提出[1],是将体内成像和分子生物学相结合,使用无创手段在细胞和分子水平了解机体的特异性基因或蛋白质表达的部位、水平、分布及持续时间等。分子影像学融合了分子生物化学、数据处理、纳米技术、图像处理等技术,具有很高的灵敏度和特异性,能为疾病提供定性、定位、定量诊断信息。与常规成像相比,分子成像可以更准确地检测病变并确定早期病变的性质,有助于临床医生对疾病早期的发生和形成阶段进行有效诊断和干预。
分子影像探针是分子影像技术中的核心组成部分,主要由信号剂、靶向部分、靶向部分与信号剂的连接部分(连接子)组成[6]。所谓信号剂即探针的信号源,经典的核医学分子影像常使用放射性同位素标记物来制备探针,如PET分子探针常以能够发射正电子的放射性核素18F作为标记,单光子发射计算机断层成像(single photon emission computed tomography,SPECT)分子探针则使用发射γ射线的放射性核素99mTc进行标记;靶向部分是任何靶向目标组织的配体,包括但不限于小分子、肽、蛋白质、抗体及其片段和纳米颗粒;连接部分则是将靶向部分与信号剂耦联,使靶向部分与信号剂之间的相互作用最小化,不同类型的连接子在调节成像探针的药代动力学方面起关键作用,影响其诊断效率、治疗效果及毒性特征等。分子探针要求对目标组织具备高亲和力、高特异性、高灵敏度、高对比度,并具备体内高稳定性、低免疫原性和低毒性,同时有批量生产和产生经济效益的可行性。
1.2 法医分子影像学概念的提出
分子影像学技术的快速发展,一定程度上推动了分子影像学在法医学领域的研究及应用,但受限于学科交叉知识壁垒高、分子影像设备费用不菲、法医分子影像人才稀缺等现状,分子影像学在法医学领域的应用仅初露锋芒,国内外均处在研究的起步阶段[12]。
为了加快分子影像学在法医学领域的发展,中国工程院法医学专家丛斌院士、中国工程院神经病学专家吉训明院士、世界分子影像学会主席复旦大学田梅教授、浙江大学分子影像学专家张宏教授、首都医科大学法医学博士严治、西湖大学医学院影像医学与核医学博士何晓等在学界提出建立法医分子影像学学科概念。法医分子影像学旨在利用分子影像学技术,针对法医精神病鉴定、毒品损伤、网络游戏成瘾及应激性损伤等法医学领域重要问题寻找有效的解决方案,在公共安全、公共卫生、司法审判、民事调解等方面发挥支撑作用,维护司法公正和社会稳定,促进平安中国和法治中国建设。
1.3 法医分子影像学的研究路径
剖析分子影像技术的学科内涵,我们认为构建和发展法医分子影像学的具体研究路径分为5个阶段(图1)。
图1
第一阶段,即法医学领域关键科学问题的提出阶段,涉及内容为法医学领域现状分析,结合分子影像技术优势,挖掘亟待解决的具体重要科学问题。针对提出的问题,设计可行的解决方案,确立法医分子影像学的大概研究方向。
第二阶段,即分子影像学探针制备阶段,这个过程涉及放射化学、分子生物学、细胞生物学、临床医学等多领域合作。针对拟解决的法医学重大问题,应用系统生物学、基因组学、蛋白质组学等技术,筛选分子靶向的目标基因和蛋白质是制备分子探针的第一步。制备分子探针的过程中,需要用到化学及材料科学相关知识。分子探针制备完毕,还需要解决分子探针进入活体的问题,此过程又会涉及分子和细胞生物学知识。
第三阶段,即动物实验及数据分析阶段。针对法医学关键问题开展必要的动物实验,观察分子探针在动物体内的生物分布,绘制时间活性曲线,评价其药代动力学,进行图像重建、定量分析、数学建模及统计学分析。
第四阶段,即临床评价阶段。如果动物实验安全,数据可靠,可引入临床评价体系,启动临床试验,评价分子探针的有效性及安全性。
第五阶段,即法医学应用阶段,经过前期的动物实验、临床试验,结合法医学领域预设问题,探索法医分子影像学应用场景。主要针对法医学相关问题的基础研究和应用研究两方面进行,研究方向集中在法医精神病鉴定、毒品损伤、青少年网络游戏成瘾及应激性损伤(包括应激相关障碍)等方面。
1.4 法医分子影像学的转化医学研究基础
丛斌院士提出构建中国法医转化医学技术体系和技术规范[13],指导了基础医学、临床医学、生物学等其他学科的研究成果在法医学的转化应用。法医分子影像学的转化医学研究亦属于法医转化医学的具体范畴。法医分子影像学的转化医学研究主要基于分子影像学在临床医学、基础医学中的研究成果与法医学理论成果的结合并进行升级研发,转化为法医检案技术以适应新时代法医学的发展需要。
ABI-DARGHAM等[14]提出,精神病学诊断主要依赖于患者的行为和症状表现,诊断标准通常是描述性的,缺乏具体的生物学依据;神经影像技术(如PET和MRI)能够在活体无创揭示大脑结构、功能变化,为精神病学的诊断从主观描述转变为客观测量提供了机会;神经影像学发现可以转化为临床有用的生物标志物,但需要注意其生物标志物的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值、外部效度、内部效度、可靠性等指标。BUCHSBAUM等[15]使用18F-氟脱氧葡萄糖PET、18F-fallypride PET、弥散张量成像、结构MRI 4种成像方式,对19例健康受试者和25例精神分裂症受试者分别评估功能与结构之间的关系,结果显示,与健康受试者相比,精神分裂症受试者重复出现前额叶功能减退、纹状体和丘脑多巴胺能异常、白质完整性降低和额颞叶灰质缺陷等结构和功能异常表现,灰质中的18F-fallypride PET在评估精神分裂症方面比其他成像方式更有效。ERRITZOE等[16]应用[11C]Cimbi-36 PET比较重度抑郁症患者与没有抑郁症的健康受试者的大脑5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)释放能力,发现重度抑郁症患者的5-HT释放能力降低,为抑郁症患者的5-HT能神经传递功能失调提供了明确的证据。随着相关研究的进一步深入,分子影像学有望为精神疾病客观证据的认定[17-19]、毒品损伤[20-21]和青少年网络游戏成瘾[22]的机制研究以及相关职业保护[23]等方面提供关键支撑手段。这些研究构成了法医分子影像学转化医学研究的基础。
2 我国发展法医分子影像学的必要性分析
2.1 全面依法治国的指导要求
“全面依法治国”是党中央提出的“四个全面”战略布局之一。全面推进依法治国,必须坚持公正司法,公正司法是维护社会主义公平正义的最后一道防线。司法鉴定是司法活动的重要环节,由法医学技术支撑的司法鉴定意见作为一种独立的证据类型广泛应用于我国民事诉讼、刑事诉讼和行政诉讼等司法活动中[24]。在以审判为中心的诉讼制度改革中,法院对证据提出了“科学求证”“精准证据”的要求。在法医学领域引入分子影像学,促进法医学和分子影像学的深度融合,探明法医分子影像学的应用领域,寻求更客观准确的证据方法,谨慎制定相应流程、规范以及鉴定标准,可为诉讼活动提供更为可靠的依据,有利于维护司法公正和社会正义,是落实“全面依法治国”指导要求的具体执行动作,符合党中央、国务院的大政方针政策,实践意义明确。
2.2 法医学鉴定的现实困境
法医精神病鉴定在刑事、民事和行政三大诉讼领域中发挥着重要作用,尤其在刑事案件中,刑事责任能力评定常成为定罪的核心证据。近年来,法医精神病鉴定在其规范、制度等方面的建设取得了长足进步,但仍存在不少问题,主要表现在:(1)涉及法医精神病鉴定的刑事案件常引起舆论关注,如中国科学院研究生被杀案,法医精神病鉴定成为主要争议焦点;南京“宝马车撞人”交通肇事案件中涉案人被鉴定为限制刑事责任能力,引发舆论哗然;(2)民事案件中,“被精神病”、诈病、精神损害等情况时有发生,常引发负面评价,导致纠纷升级,需耗费国家司法资源进行调解;(3)有关法医精神病鉴定的案件中,如专家鉴定意见不一致或结论相悖,常引发争议,甚至被大众质疑鉴定结果的专业性。霍宪丹[25]亦认为,法医精神病鉴定领域存在“三多三少”现象,争论多、成果少,观点多、共识少,经验多、规范少。目前法医精神病鉴定多参考精神病临床诊断,结合司法鉴定标准,根据临床评分量表、临床表现、案情调查等情况进行综合评定,鉴定人的主观判断性强,这是目前中国法医精神病鉴定面临的现实困境。究其背后原因,我们认为,这既与精神病的发病机制不明、病情多变、人脑认知活动复杂有关,更与法医精神病鉴定缺乏客观证据和业内公认的统一鉴定标准有关。因此,迫切需要引入更先进的法医精神病鉴定新技术。分子影像技术能够实现在体、无创、客观地检测大脑结构和功能的变化[26-27],有望摆脱法医精神病领域的现实困境,让法医精神病鉴定意见更具科学性、客观性和准确性,保护人民群众的合法权益,保障司法公正,减少舆论压力,节省司法行政成本。
此外,结合法医学应用场景,从分子影像学的专业角度分析,分子影像学亦有望在法医临床学损伤形成时间鉴定中发挥作用,但需要进一步开展基础与实证研究。
2.3 法医学领域时代科技发展的必然趋势
3 我国发展法医分子影像学的应用分析
结合我国司法鉴定领域现状,分析法医学和分子影像学的专业属性,现提出我国发展法医分子影像学应用的三大典型场景,并逐一进行分析。
3.1 检案应用
在检案应用中,典型的应用场景是在法医精神病鉴定中,需要考虑三大主要问题:(1)被鉴定人的精神病定性问题,是否存在精神病,系何种类型的精神病,这涉及刑事案件中刑事责任能力的认定;(2)被鉴定人何时患病,持续时间,犯罪时的精神状况,这与刑事案件激情犯罪鉴别、借精神病逃脱刑事责任以及民事案件中精神损害赔偿都有关系;(3)被鉴定人的精神病是何种原因或者因素所致,什么因素会加重精神病的发作,有助于明确案件性质以及判断精神损害的程度。法医分子影像学应首先应用于法医精神病鉴定领域,针对以上3个问题展开专门性研究,其研究成果有望对法医精神病鉴定刑事案件中刑事责任能力、受审能力、服刑能力、性自我防卫能力、精神损伤程度,以及民事案件中民事行为能力、诉讼能力、精神残疾等级、劳动能力、作证能力、受处罚能力等方面的工作提供新的理论基础和依据[31]。
3.2 基础研究
毒品,尤其是新型毒品,种类多,作用机制更复杂,成瘾性更高,对人类精神的控制力更强、伤害更重[32]。另外,青少年网络游戏成瘾也是一个普遍的社会问题。法医分子影像学应用领域的基础研究主要有两个方面:一是新型毒品损伤机制研究。CUMMING等[33]研究发现,致幻剂(双氢麦角碱、苯乙胺和色胺等)在中枢神经系统中结合和作用的位点可以通过PET或SPECT进行研究,脑灌注和连接功能可以通过功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)进行研究。而使用PET、SPECT和fMRI研究致幻剂的报道相当少[34],利用PET与fMRI相结合的技术手段对致幻剂作用的部位及其脑代谢作用的基础影像学进行探讨是未来的研究方向。二是青少年网络游戏成瘾机制研究。NIU等[35]用meta分析的方法对网络游戏障碍患者的大脑结构和功能改变进行了研究,发现与执行控制、认知功能和基于奖励的决策相关的大脑区域存在结构和功能障碍。借助基础研究成果,再采取相应干预性措施,可减轻涉事家庭的负担,促进社会和谐发展。
3.3 职业保护
公检法系统的工作人员,由于职业原因,不得不面对违法犯罪活动、亲历流血事件甚至同事的牺牲,接受比普通人群更大的应激强度。他们既是违法犯罪案件的处理者,同时也是突发事件的经历者和二级受害者,属于罹患应激相关障碍的高危人群,尤其易发生创伤后应激障碍(post traumatic stress disorder,PTSD)。维护公检法系统高危人群的身心健康,有助于提高工作效率和工作热情,保障核心法治队伍的战斗力。
4 我国发展法医分子影像学面临的问题与挑战
4.1 法医分子影像学专业知识体系尚未搭建,无法满足新时代法医学的发展
法医分子影像学属于跨专业、跨领域、跨界综合技术集成的创新学科,涉及细胞生物学、分子生物学、材料科学、药学、临床医学、法医学、法学等多个学科,中国发展法医分子影像学,必须从头搭建法医分子影像学专业知识体系,构建学科理论基础,整合跨界知识,集成跨界技术,探明法医学应用场景,升级传统法医学知识体系,拓展法医学发展边界,给公共安全、公共卫生、疾病防控、社会治理等法医学相关领域提供发展新动能,方能很好地满足新时代法医学的发展需求。
4.2 法医分子影像学鉴定规范尚未制定,无法满足高科技时代的法治建设需求
法医学作为法庭证据的支撑学科,高科技时代下的中国法治建设对法医学的发展提出了更高的要求。开展法医分子影像学的基础研究,加强法医学领域的应用探索,经过5~10年的攻坚发展,产出系列基础研究成果和实战应用成果,有望从法医分子影像学的鉴定专业技术出发制定相应的管理制度、操作步骤、技术规范,并据以保障相应司法鉴定活动的法治化、规范化,完善和健全中国的司法鉴定法律体系。
4.3 法医分子影像学人才稀缺,不利于法医分子影像学学科发展
当前中国法医学人才质量与需求之间的矛盾突出,高层次专业人才培养体系发展相对滞后,法医学专业人才培养结构无法满足新时代法治建设的需求[42]。法医分子影像学的发展,更是离不开法医分子影像学复合型人才的支撑。法医分子影像学需要医学影像技术学、放射医学、核医学、超声医学、分子生物学、化学、物理学、计算机科学等相关专业的跨界人才,目前国内具备这种多学科交叉背景的复合型人才仍然十分稀缺,需要加强学科间交叉合作,在项目合作中培养和造就一批能够胜任法医分子影像学学科建设的高层次人才队伍。
5 我国发展法医分子影像学的建议
5.1 建设中国法医分子影像学研究中心,开展前期探索工作
为推进学科建设更快落地,应建立专门的法医分子影像学研究中心,设立项目组,组建法医分子影像团队,制定研究目标,启动项目研究,开展起步工作。前期工作内容包括但不限于:(1)完成中国法医分子影像学应用现状和应用场景的调查报告;(2)建立基于法医分子影像学的适应证指导目录;(3)完善法医分子影像技术的基础引导文件;(4)形成法医分子影像案例数据库;(5)推动法医分子影像学的转化医学研究。
5.2 创建法医分子影像学学科,构建法医分子影像学专业知识体系
搜索谷歌学术、PubMed等数据库,发现目前国内、国际尚无专门的法医分子影像学学科。创建法医分子影像学学科,加强法医分子影像学鉴识研究,注重应用场景的经验总结,经过实践检验和严密的逻辑论证,构建全新的法医分子影像学理论和技术的专业知识体系,是中国发展法医分子影像学的必然选择。
5.3 加速法医分子影像学跨界人才培养,构筑全球法医分子影像学人才发展优势
为尽快适应国家对法医学人才的需求,针对国外法医分子影像学人才同样稀缺的现状,应加速法医分子影像学高素质跨界跨专业人才培养,分析认为目前最优路径是从分子影像学领域选拔人才,进行专业的法医学培养,构筑中国在全球的法医分子影像学人才发展优势,依托人才强国战略,打造中国法医分子影像技术的核心竞争力!
5.4 加强实践领域的应用研究,探索法医分子影像学鉴定标准建设
法医分子影像学同法医学一样,是实践性很强的应用学科,应响应国家重大战略需求号召,面向世界科学前沿,加强法医分子影像学领域的实践应用研究和基础理论研究,在关键技术领域实现重大突破,通过5~10年的探索,逐步建立起适合中国国情的法医分子影像学鉴定标准和行业规范,让人民群众在每一个涉及法医分子影像学鉴定的司法案件中都能感受到科学技术带来的公平正义,这是时代赋予法医分子影像学发展的意义!
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