为什么要做尸体扫描?

瑞士的法医科学家们正在开创一种全新的尸检方式,无需手术刀。

灯光透过瑞士伯尔尼大学医学中心深处一条昏暗走廊尽头放射治疗室紧闭的门。室外,在荧光路灯的光线下,一辆空灵车在装货码头等待。今晚,当地的殡仪员正在赚取额外收入,运送一份特殊的货物。他从后门进入放射治疗室,小心翼翼地将一个裹着蓝色袋子的遗体放在全身扫描仪的滑动床上。为了尊重死者的隐私,同时也避免打扰室内其他非法医人员,袋子将保持封闭,但X射线可以轻易穿透。在扫描过程中,袋子将保持原样。

法医病理学家迈克尔·塔利(Michael Thali)表示,如果不是因为这个袋子,大学诊断放射学研究所就不会批准在其无菌研究设施中进行尸检研究。瑞士人对秩序和精确性的重视延伸到了死亡调查任务上。

这种对精确性的文化热情——有些人可能会说是痴迷——对于任何乘火车抵达这座拥有800年历史、一丝不苟地保存下来的瑞士首都的游客来说,都会显而易见。火车站走廊里排列着一排排时钟,所有时钟都精确同步,甚至秒针的摆动也是如此。本着这种精神,塔利和他在伯尔尼法医研究所的同事们正在完善最终的“无痕迹”尸检:精确、客观、无损,死亡的每一个数据点都被永久地记录在光盘上,科学家们将其存放在附近瑞士银行的保险库中(还能去哪里呢?)。

塔利称这项技术为“虚拟尸检”(virtopsy)。具体来说,他的研究团队已经改进了计算断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)这两种医学成像技术,以创建犯罪受害者内脏器官的三维高分辨率计算机图像。塔利将这些数字化的血液和内脏“倾倒”到一个受害者空心人模型中。结果是一个从头到脚的数字尸体,病理学家可以从任何深度和角度查看——包括内部——所有伤口一目了然。

数字保存的虚拟尸检项目遗体不仅是一种无血的尸检方法(否则这将是一项肮脏的工作),还具有永久性的额外好处。塔利指出:“谋杀受害者有一个不幸的习惯,就是会腐烂。”当然,警方和病理学家长期以来一直通过照片和详细的医学报告来记录这些消失的证据。然而,照片受限于其二维性和相机角度的固有扭曲。据塔利说,医学报告仍然存在不可接受的主观性。

法庭上的嘈杂声音支持了这一批评,在那里,控方和辩方律师经常会提出对峙的病理学家,他们各自重新解释尸检报告以偏袒一方。令陪审员难以理解这些论点的是,通常血淋淋的尸检照片会让许多人惊恐地转过脸去。塔利指出:“我们(在瑞士)不太习惯像《犯罪现场调查》(CSI)这样的节目。这可能是一个真正的问题。”

在塔利设想的未来,任何出庭作证的病理学家都可以通过调用光盘上存储的原始数据,无血地重新解剖受害者,并让陪审团完全看到。“图形化,是的。血腥,不,”他说。

在过去的三年里,塔利已经进行了100多次虚拟尸检,每次尸检后都进行了传统的尸检以确认他的发现。尽管他的实验技术已被证明非常准确,但他预计还需要完成至少100个案例,才能首次在法庭上使用虚拟尸检。

塔利说:“虚拟尸检仍然像个婴儿,还没有准备好独立存在。”首先,他必须证明它至少和传统尸检一样准确。他说,到目前为止,虚拟尸检在检测内出血、弹道和隐藏骨折方面特别有效,这些骨折在病理学家被迫完全暴露身体时,可能极其难以在大量血液和内脏中分离出来。
CT和MRI扫描能够突出栓子——气泡阻塞血管,很可能通过某种伤口进入身体——这一点是最好的。塔利解释说,这些容易消失的证据一旦病理学家切开静脉或器官查找,就会消失。“这个问题非常棘手,以至于有人建议在游泳池中进行水下尸检以检测逸出的气泡,”他说。

扫描还大大简化了检测肺部吸入的水和血液。这些法医“生命体征”可以告知病理学家,受害者在进入水中或遭受伤害时还活着,这对于确定明显的溺水或车祸是为了掩盖谋杀而伪造的至关重要。肺部、血液或水的气穴在CT和MRI扫描中显示为黑点、亮白点或灰点,与身体组织背景形成对比。
另一方面,虚拟尸检在诊断中毒以及感染或心力衰竭等常见自然死亡原因方面仍然远远不够。塔利承认:“显然,在疑似谋杀的案件中,排除这些自然死亡原因非常重要。”

今晚摆在塔利面前的法医问题是,这位遗体袋中的老年妇女在昨天下午被一辆沃尔沃(Volvo)跑车压在车底之前是否已经死亡。沃尔沃司机坚称,他在倒车进入发现尸体的停车位之前检查了他的后视镜。考虑到这位女士的年龄——大约70岁——她之前可能患有心脏病发作或中风的可能性似乎是合理的。

塔利的研​​究小组在当天早些时候就开始检查遗体,当时遗体仰面躺在法医研究所二楼尸检间的大理石检查台上。可视化专家乌苏拉·巴克(Ursula Buck)和病理学住院医师埃明·阿加耶夫(Emin Aghayev)通过在遗体表面贴上纽扣状参照标记,并从九个角度用数码相机对其进行拍照,从而准备了遗体。然后,他们使用头顶灯和透明胶片,将一个编号的黑色点网格投射到遗体上,然后启动计算机引导的3D扫描,使用安装在顶部梁上的摄像头。翻转遗体后,巴克和阿加耶夫重复了这一过程,然后将尸体放入袋子,通过私人灵车将其送往几条街外的大学神经放射学研究所进行MRI扫描。

自1980年推出以来,磁共振成像已成为医学诊断中相当常规的手段。通过强大的磁场发射射频波,MRI产生具有无与伦比细节的三维内部图像。但这个过程远未实现自动化,需要操作员学习复杂的协议来从不同类型的身体组织中提取图像。对于虚拟尸检项目来说,事情变得更加复杂,MRI技术员卡琳·兹维加特(Karin Zwygart)不得不创建特殊的协议来补偿塔利冷藏研究对象的体温较低。较低的温度否则会严重影响结果,因为MRI机器通过翻译原子不同种类核发出的特征振动来工作。在较低的温度下,这些核振动会减慢。

好的一面是,生成的图像非常清晰,以至于塔利在国际会议上展示这些图像时,放射科医生会惊叹不已。“它们不仅不动,”他说,“而且没有跳动的心脏,没有循环的血液,没有消化的动作会模糊我们的图像。”晚上,遗体最后的目的地是伯尔尼大学诊断放射学研究所。在这里,它穿过了CT扫描仪的甜甜圈状孔,该扫描仪通过一系列X射线切片构建身体的三维图像。在放射治疗室昏暗的计算机房里,影像研究所主任彼得·沃克(Peter Vock)和神经放射学家卢卡·雷蒙达(Luca Remonda)共享一台电脑。两人就像拿到新电子游戏的孩子一样,轮流点击和拖动屏幕控件来操作显示器上的图像。沃克定义并删除了CT扫描仪的床,让女性的身体悬停在屏幕中间。他缓慢地融化了银色的皮肤、肌肉和结缔组织层,露出一个光裸的白色骨骼。他旋转图像,头朝下,停下来注意到多处肋骨骨折、胸骨断裂、锁骨粉碎和椎体破碎。然后,他一层一层地重新组装身体。当他达到筋膜层——介于裸骨和完整肌肉之间——时,他再次停下来,对女性胃部异常高的位置以及器官中部像过度收紧的腰带一样的凹痕感到好奇。

“我们称之为‘衣领征’(collar sign),”沃克解释说。“我们认为,也许这位女士的胃穿过了她隔膜——分隔肺部和腹腔器官的大肌肉——的一个破口。”为了看得更清楚,沃克完成了躯干的重建,然后从中间向下切割,每次点击五毫米,直到他在隔膜的白色肌肉中发现一个黑色的缝隙。

沃克将控制权交给雷蒙达,塔利请放射科医生检查女性肺部是否有吸入血液的迹象。早些时候,在MRI扫描过程中,塔利注意到女性肌肉组织中的浅色区域。如果这代表活动性出血,那么就表明她在身体被压在路面上时还活着。但是尸检后的损伤也可能导致一些内出血渗出。更具说服力的是吸入性血液的明确证据——这证实了该女子在受伤时仍在呼吸。

雷蒙达在检查肺部进行第二三次切片时,出现了第一个白色斑点。当他继续深入组织时,每个亮点都消失了,取而代之的是其他亮点。显然,是吸入性血液。

雷蒙达和沃克转向塔利,请他宣布可能的死因。“继挤压伤导致胸部不稳定,”他总结道:因肋骨骨折而窒息,受害者无法呼吸。

第二天早上,塔利的顶头上司、法医研究所所长理查德·迪恩霍夫(Richard Dirnhofer)将进行一次常规尸检以作确认。“那肯定会是一团糟,”塔利 grimaced 说。“没人愿意给陪审团看。”

迪恩霍夫进行第一次切口的同时,可视化专家巴克将把她的表面扫描设备运到警方车库,嫌疑人的沃尔沃(Volvo)仍被扣押在那里。在那里,她将以与为尸体拍照相同的方式,创建汽车表面的三维计算机图像。然后,巴克和塔利将在网络空间中将遗体和汽车结合起来,将伤口与汽车表面进行匹配,直到他们能够确定女性在遭受每次伤害时的位置。塔利特别关注汽车的后保险杠和后备箱盖与女性膝盖表面扫描上的划痕以及MRI检测到的髋部肌肉深层出血的匹配程度。“这不是使用人造模型进行的动画程序,”塔利坚持说。“你看到的是来自原始汽车、原始人、原始伤口和骨骼的真实数据。”根据数据匹配情况,司机可能面临过失杀人指控。

这种动态的伤口与武器匹配是塔利在伯尔尼的法医病理学团队与苏黎世警察局科学法医服务部之间更大范围合作的一个分支。1995年,伯尔尼的迪恩霍夫打电话给苏黎世法医首席瓦尔特·布施韦勒(Walter Brschweiler),提出了一个挑战。他想要一种比通常将一张照片覆盖在另一张照片上的方法更好的方式来匹配伤口和疑似武器。

“那时我才想到了马塞尔,”布施韦勒说。苏黎世交通警探马塞尔·布劳恩(Marcel Braun)一直在将新的摄影测量技术应用于事故调查。摄影测量软件——最初是为地形图制作开发的——可以将一系列校准过的照片转化为三维模型。本质上,布劳恩用它来回放多车交通事故,从最终的连环撞车的凹痕和扭曲的金属推断出谁撞了谁,一直追溯到第一次撞击。与塔利合作,布劳恩改进了这项技术,通过观察尸体上和体内的损伤来重现暴力死亡。

伯尔尼和苏黎世法医科学家合作的一个最有趣的案例发生在2003年7月。这是一起三人谋杀案,三名妓女被发现在苏黎世郊区的一间公寓里被殴打致死。警方
有一名嫌疑人,他承认与这些女性发生过性关系,但坚称她们在他离开公寓时都还活着。

凶杀案调查的重点是其中一名受害者肩膀上的一处深咬痕。该男子否认咬过任何人,伤口上的DNA拭子混合的遗传指纹无法在法庭上证明。仍然存在女性互相杀死的可能性。事实上,根据咬痕的大小,警方最初认为受害者肩膀上的咬痕来自其他两名受害者之一。当苏黎世警方获得其他女性嘴巴的牙科模型时,其中一个模型与她们的伤口照片相当吻合。

与此同时,塔利的团队已经完成了对三名女性的虚拟尸检,布劳恩进行了三维表面扫描。他们现在可以超越用二维照片匹配牙科模型,而是重现牙齿如何穿透死者皮肤。

在苏黎世办公室最近的一个早晨,布施韦勒在他的笔记本电脑上重播结果——调出男性嫌疑人牙齿的数字化银灰色复制品,并将其与受害者瘀伤和流血的肩膀的全彩虚拟尸检扫描进行接触。当门牙开始进入皮肤时,布施韦勒切换到底部视图。“你看,受害者还没有做出反应,”他
叙述道,“只有咬人的动作。”但当前磨牙刺破皮肤时,牙齿开始横向拖动,扩大伤口。“现在你看,女人对咬做出反应了。她开始躲闪。”

他再次放慢速度重播模拟,强调牙齿和咬痕之间的完美匹配。然后,他调出警方最初将咬痕与之一致的已故女性的数字化牙科模型。“左边匹配,但角度不对,”他说。“看看这里,前牙之间的小缝隙也不完全匹配。”重要的是,布施韦勒说,法官和陪审员在嫌疑人的谋杀审判中能够理解这些重现和背后的科学,最终导致了定罪。

苏黎世警察局和虚拟尸检项目在共同追求更准确的凶杀案重现过程中,已经获得了瑞士军方的额外帮助,瑞士军方已将可观的和平红利投资于科学。瑞士之所以能够同时跻身世界上最和平和最军事化的国家之列,是因为它在150多年里避免了战争,同时将几乎所有的男性公民都纳入了其军事预备役。

瑞士国防部数学家比阿特·克内布厄尔(Beat Kneubuehl)说:“我们有时间和人力以及和平来投入研究。”他是一位在弹道学——子弹、其碎片以及相关的空气射流穿过人体物理动力学——方面享有国际声誉的专家。克内布厄尔对枪伤的兴趣可以追溯到1978年,当时瑞士军方请他设计一系列弹药,并证明其符合国际上禁止不必要痛苦的公约。
为了证明他的子弹穿过腿或手臂时不会造成截肢导致的大量骨骼和血管损伤,克内布厄尔决定使用模拟身体部位而不是尸体或动物尸体,部分是出于道德原因。“我们瑞士人对此很不屑,”他说。但克内布厄尔的瑞士情怀受到更大冒犯的是这种目标的精度不高。“每一具尸体,每一个人或动物的骨骼都略有不同,”他解释说。“当我想隔离一个变量——我的子弹设计——我必须从我的实验中排除所有其他变量。”

克内布厄尔制造的仿体部位可以像真实物体一样断裂、飞溅和撕裂——只是更一致。他的模拟骨骼由两层聚氨酯夹着一层凝胶组成,并覆盖着一层薄薄的橡胶。他的头骨是像西瓜一样的球体,上面有一个软木塞孔,可以注入凝胶状的大脑和假血。它们对重现致命的殴打和枪击事件很有用。
在克内布厄尔最近的一次测试日,塔利加入了他在阿尔卑斯山村庄图恩(Thun)附近瑞士军方的林地训练场。机关枪的声音与鸟鸣声交替响起,两人进入了该场地三个地下弹道测试隧道中最小的一个。这些100米、200米和500米长的隧道建于20世纪90年代初,以最大限度地减少对图恩居民的噪音干扰,是世界上最大的地下靶场。

克内布厄尔当天的目标是研究子弹伴随的空气射流引起的脑组织短暂膨胀,并测量进入“受害者”大脑的颅骨碎片的飞行速度。首先,他使用高速定格视频捕捉他的头骨-大脑模型的膨胀,每个模型都受到枪击或霰弹枪射击头部。然后,他将同样的弹药穿过绑在大块甘油肥皂上的合成骨骼板。在彻底测量了甘油的稠度后,克内布厄尔可以通过测量碎片进入测试材料的距离,在数学上确定内爆骨骼碎片的能量。

甘油肥皂还有一个额外的优点,就是能够保持子弹穿过软组织时伴随的空气射流造成的空腔。相比之下,真实的大脑组织会立即塌陷。“我们知道,射击时的动态

空腔比尸检中看到的伤口大得多,”克内布厄尔解释说。
塔利当天的任务更简单:他给克内布厄尔的一个头部模型戴上假发,进行了一次“处决式”枪击。塔利想确定是用粘性胶带收集头发上的枪击残留物更好,还是剃掉头发直接检查头皮。

在不熟悉的人看来,试射似乎导致了最终的“糟糕”时刻,大脑掉在地板上,破碎的头骨飞向墙壁。“实际上,我们在案件中也看到过这种情况,”塔利说。“在欧洲,我们称之为‘kroenlien’,或者大脑的内脏器官外溢。”他捡起沾满火药的假发和头骨进行后续分析,并将合成大脑的团块丢进垃圾桶。

尽管这些实验在学术上很有趣,甚至很有趣,但问题仍然存在:瑞士的法医方法如何能应用于美国肮脏的凶杀案调查世界?塔利在美国工作过一年,他认为很少有美国病理学家有奢侈的时间进行实验方法和详尽的研究。“像巴尔的摩这样的城市的验尸官可能在一个周末看到的谋杀案比我一个月看到的还多,”他说。

也许接近一年。伯尔尼法医研究所的10名全职病理学家负责管理瑞士西南部一个拥有150万人口的地区,每年进行约500次尸检,其中10到20次是凶杀案。马里兰州验尸办公室设在巴尔的摩,拥有14名全职病理学家,人员规模相似。但相似之处仅此而已。负责管理一个拥有500万人口的州,巴尔的摩的工作人员每年平均进行4100次尸检,其中包括500到600起凶杀案。

此外,瑞士的六个法医研究所都隶属于该国资金充足的大学系统。另一方面,美国验尸官的办公室的资金来源于拮据的市、县和州政府。

虚拟尸检所需的设备包括一台价值100多万美元的MRI机器,一台价格约50万美元的CT扫描仪,以及价值超过10万美元的三维表面扫描设备。“许多验尸官如果有一台X光机就算幸运了,”华盛顿特区武装部队病理学研究所(Armed Forces Institute of Pathology)负责特别调查的副首席验尸官威廉·罗德里格斯(William Rodriguez)说。“短期内,这种极其昂贵的设备将被视为一种奢侈。”

与此同时,应对大规模伤亡的需求使得美国国防部对在其位于特拉华州多佛空军基地的大型停尸房建立虚拟尸检设施(尽管成本高昂)非常感兴趣——罗德里格斯说。“随着技术的进步,这将成为在更短的时间内用更少的病理学家扫描更多遗体的一种方式,”他解释道。

国防部的验尸官已经使用了一种类似于机场安检的传送带式扫描仪,来检查士兵体内的子弹、弹片和未爆弹药。“当遗体通过机器时,我们也能看到骨骼结构,并对受到的较大损伤有一个很好的了解,”罗德里格斯说。“塔利博士所做的那种技术将使我们能够将其细化到微观细节水平。”

“也许我们在瑞士可以扮演这样的角色,”塔利谈到有机会探索和完善可能有一天会改变世界尸检技术的机会。“他预测,虚拟尸检最终将通过指导病理学家的手术刀并保留解剖前内部组织外观的记录来加快和改进尸检程序。尽管如此,“autopsy”这个词来自希腊语,意为“亲眼所见”,没有人相信虚拟尸检会完全取代病理学家的手术刀。“我们亲眼所见,”塔利说,“仍将是尸检的黄金标准。”

约翰·B·卡内特
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