1背景与目的机械性窒息（Mechanical asphyxia）是法医病理学鉴定中常见的一大类死亡原因。因与心源性猝死、过敏性窒息、电击、急性中毒、潜水病等急性死亡存在相似的尸体征象,特别是缺乏明显的体表口鼻、颈部和胸部捂勒扼压痕,以及呼吸道阻塞等特殊征象时,只能依据现场案情和系统法医病理学尸检所见,结合常见毒物检测等证据资料,进行综合排他性死因鉴定,因此,一直是法医病理学鉴定实践中的难点问题。本研究分3部分,探讨各类窒息共性的气压损伤机制、特征性病变及其法医病理学鉴定实用:第一部分,回顾性研究人体尸检的各类窒息死案例。第二部分,前瞻性建立离体家猪气道-肺组织、在体大鼠气道-肺-肝-肾-肠系膜组织的梯度正压和负压损伤模型,同时,建立大鼠气管上段梯度正压灌注墨汁和造影剂,肉眼和影像学观察内脏组织的气压伤传播路径和分布,系统性观察呼吸系统、纵膈、心、肝、肾等生理解剖关联内脏组织气压损伤的量化病理形态学改变类型、发生机制和分布规律,以期为机械性窒息的法医病理学鉴定提供科学依据。第三部分,采用生物医学数字化形态计量方法,开展多种死因大鼠肺组织形态结构变化的定量描述、参数分析,以期作为死因鉴定的量化病理学证据指标。2材料与方法2.1各类窒息死尸检案例选自所在单位系统法医病理学尸检的各类机械性、病理性和CO中毒性窒息共计21例,均符合死后时间48h内或冷藏良好的无明显腐败的标准化尸体,复检各例的咽喉-气管、肺、脑、心、肝、肾、脾、肠等大体照片、HE染色和Masson特染切片,光镜观察组织损伤性病变,探讨人窒息的气压性损伤形态类型、分布部位等特征。2.2动物气压损伤模型2.2.1家猪离体脏器梯度正压和负压损伤模型⑴可控压力真空泵和高精度数显压力计组装的数显量化气压装置,自动定时计算通气时间及其气压均值。⑵购买常规放血屠宰4小时内新鲜成年家猪全套的完整喉-气管-肺脏组织。⑶定位定性定量定时地建立气压损伤模型:声室皱襞区、肺胸膜的负压吸气性损伤,肺门主支气管-肺胸膜的正压充气性损伤,设定0、40、80、120mm Hg四个正压和负压梯度气压损伤组,通气3分钟,5个/组。2.2.2大鼠在体梯度正压损伤模型成年清洁级SD大鼠,切开气管上段并插管扎紧固定,同上数显量化气压装置定位定性定量定时地建立正压损伤模型:⑴气道灌注空气0、40、80、120mm Hg四个梯度组,10只/组,尸体解剖肉眼观察;⑵气道灌注墨汁0、80、120、160mm Hg四个梯度组,7只/组,尸体解剖肉眼观察;⑶气道灌注造影剂0、160、240mm Hg三个梯度组,7只/组,CT影像学检查。2.3动物气压损伤的器官组织量化病理学⑴所有气压损伤的动物均大体观察和照相记录后,立即解剖提取脑、喉-气管、肺、心、肝、肾、脾等器官,常规10%中性甲醛固定、取材、石蜡包埋、切片、HE染色。⑵光镜观察各脏器组织病理学改变,图像采集,Image-Pro Plus 6.0图像软件量化不同压力梯度的肺、肝组织气肿和气栓的绝对面积。2.4大鼠肺脏数字化形态计量学建立大鼠断颈处死、溺死、冠脉结扎-心肌缺血-心源性猝死、过敏性休克4种急死模型,10只/组。常规尸检提取肺组织检材、切片染色和镜检。MATLAB软件编制函数计算机程序图像处理,观测肺泡腔和肺泡隔形态结构变化,ROC曲线效能检验。2.5统计分析所有数值变量资料使用SPSS分析,统计结果以“均数±标准差”表示,单因素方差分析、多重比较,Spearman相关性分析,p＜0.05表明差异有统计学意义。3结果3.1各类窒息死人体尸检案例回顾性研究选取的21例潜在窒息性气压伤的人尸检案例中,包括各类机械性窒息11例、病理性窒息8例和CO中毒性窒息2例,其中年龄为新生儿1小时-64岁,男性19例、女性2例。3.1.1气压损伤的大体观察除各自的原发性疾病的相应大体和组织病理学变化之外,可见不同程度的颜面-颈-上胸和/或上肢弥漫淤血,眼球睑结膜、甲状腺被膜、胸腺被膜、肺胸膜、心外膜瘀点瘀斑（塔雕氏斑）等上腔静脉回流综合征,口唇、指甲床发绀明显、趾甲床发绀不明显,尸斑暗红色或暗紫红色弥漫体背部,咽喉-气管粘膜淤血水肿,肺淤血膨隆等非特异性急性死亡的尸体征象。同时,可见肺胸膜散在性或聚集性急性肺大泡形成,呈表面光泽、膨隆,肺泡壁淤血、肺泡腔浆液淤积等特征性气压伤征象。3.1.2气压损伤的镜检组织观察可见5种特征性气压损伤的形态类型及其好发部位或最佳取材部位:⑴喉-气管上段粘膜上皮不规则皱缩、剥离、脱落,呈皱襞状隆起,以声皱襞及其下区气管为重;固有层-粘膜下层-声带肌间隙疏松水肿;Masson染色粘膜固有层-粘膜下层胶原纤维结构紊乱、撕裂、出血、浆液渗出,这类负压拉伸性/撕裂性损伤发生率为76.2%。⑵肺门区支气管、血管鞘外膜聚集性积气撕裂状,周边肺泡膨胀性充气扩张、肺泡壁破裂肺泡融合成急性肺大泡,肺泡壁疏松淤血,散在出血灶;各级支气管不同程度孤立性或聚集性气泡和血性液淤积;各级血管气栓,大中血管单一性大泡状、小细血管边集性泡沫状,这类正负压交替张力性气肿和气栓损伤的发生率为66.7%。⑶肺胸膜半月形、新月形隆起,胸膜下串珠状气泡,周边肺泡充气扩张和急性肺大泡形成,呈胸腔负压性急性肺气肿,这类肺胸膜的负压拉伸性/撕裂性损伤的发生率为71.4%。⑷肝小叶下静脉、中央静脉及其周边肝窦聚集性气栓,肝小叶中央区葡萄样气栓,肝被膜气肿,这类肝组织正压性气栓和气肿的发生率为47.6%。⑸其他脏器组织中,脑蛛网膜静脉气栓的发生率为14.3%;心肌间隙血管外膜旁气肿的发生率为33.3%;肾小动静脉气栓的发生率为23.8%;脾静脉气栓的发生率为14.3%。3.2动物气压损伤模型的前瞻性研究各部位气压伤的组织形态变化的类型及其分布特征均与人窒息死基本相同。3.2.1家猪离体脏器梯度正压和负压损伤及量化病理学结果⑴声室皱襞-气管上段粘膜负压性损伤,呈负压越大、损伤越重。⑵肺门区肺支气管-血管旁组织正压张力性气肿面积,与通气正压力呈显著正相关（r=0.954,p＜0.001）。⑶肺胸膜及胸膜下区负压性气肿面积,与负压吸引力呈显著正相关（r=0.972,p＜0.001;r=0.822,p＜0.001）。3.2.2大鼠在体梯度正压损伤途径及量化病理学结果⑴气管-各级支气管-呼吸性支气管-肺泡管-肺泡积气和肺大泡,呈通气正压力越大、损伤越重。⑵肺门-纵隔-胸腹腔内脏的气肿,表现为以肺门区为中心,向肺内外两方向扩散。气肿面积与通气正压力呈显著正相关（r=0.864,p＜0.001）。⑶肺-上下腔静脉-胸腹腔器官静脉系的气栓:表现为以肺门区血管为中心,向上下腔静脉两方向扩散。其中,肝静脉-小叶下静脉-小叶中央静脉及其周边肝窦气栓最多见、最具特征性,肝内积气面积与通气正压力呈显著正相关（r=0.915,p＜0.001）。⑷肺静脉-左心房-胸腹腔器官动脉系的气栓,可分左心体循环和右心肺循环两方面播散路径,与通气正压力的正相关性应体现在上述各类气压之中。3.2.3大鼠在体梯度正压灌注墨汁和造影剂的扩散经气管梯度正压灌注墨汁和造影剂后大体观察胸腹腔器官组织、血管的扩散部位、范围与正压气道注射空气的气压伤情况基本相似,即正压力越大、损伤越重、扩散范围越广。其中,240mm Hg最大压力灌注造影剂组呈（1）X线片示脑组织和胸腹部显影更广更强;（2）CT片示气胸、气腹、肝积气更重（右叶著）,上下腔静脉显影更清晰,血管、淋巴管破裂外漏所致胸腹腔造影剂淤积更重。鉴于大鼠的气道和肺等胸腹腔器官体积小,同样正压力注气、墨汁和造影剂的各类梯度压力性损伤比人和家猪的更明显。3.3大鼠肺脏数字化形态计量学结果溺死大鼠的肺泡总面积、平均肺泡面积,与断颈处死、心源性猝死、过敏性休克3组比较显著增高,肺泡隔总面积、平均肺泡隔厚度显著降低,两两比较均差异显著（p＜0.01）。上述4个肺组织形态学参数均具有单独诊断溺死的检验效能（AUC均大于0.8）,参数联合应用可提高溺死诊断效能。4结论1.各类机械性、病理性和中毒性等窒息或潜在性窒息反应,均不同程度地存在声室皱襞和肺胸膜的负压性损伤,肺门区-纵膈-胸腹腔内脏被膜及间质正压膨胀性和负压牵拉性交替损伤所致气肿,以及肺、肝、心、肾、脑等内脏气栓,这些气压伤组合具有一定的窒息特异性法医病理学诊断价值,各自好发部位可指导窒息死的尸检取材。2.窒息性气压伤类型、分布及其严重程度的量化病理学改变与压力梯度呈正相关,压力越大、损伤越重、损伤类型越多、分布范围越广。3.数字化形态计量学技术,观测肺、肝等器官组织气肿和气栓面积、肺泡总面积、平均肺泡面积、肺泡隔总面积、平均肺泡隔厚度等参数指标,可量化描述、分析组织形态学变化,可作为窒息死的量化病理学鉴定辅助手段。