数字虚拟切片技术在教学、诊断、分析、会诊、存档和新药研制、病理毒理学研究等方面具有广泛地应用, 但利用此技术鉴定硅藻国内外迄今未见报道。利用数字虚拟切片技术鉴定硅藻, 首先需要建立各地区的水域硅藻形态数据库, 关于这方面国内大多的研究局限于定性方面或者局限于某一水域, 而从定性、定量角度共同研究某一地区所有水域硅藻的组成、构成比、优势种属等, 并将之用于溺死的诊断和死亡地点的推断, 至今也未见报道。本研究开创性的将数字虚拟切片技术应用于溺死诊断的研究, 创建武汉中心城区春季的硅藻形态数据库, 从定性、定量角度共同研究武汉中心城区春季各水域硅藻的组成、构成比、优势种属等, 并将之用于诊断溺死、推断溺死地点等, 在国内尚属首次, 具有重要的学术及应用价值。

在分析武汉中心城区春季各水域的优势种属时, 发现个别研究结果和以往的研究成果似乎存在差异, 如本文分析汉江的优势藻属为星杆藻属(单优势藻属), 小圆藻属排名第二, 而况琪军等关于汉江中下游江段藻类现状调查及“ 水华” 成因分析的文献报道表明^[7], 汉江武汉段的优势藻属冬季为小环藻, 夏季为颗粒直链藻。仔细对比、分析发现, 以上的差异可能主要源于水样的采集时间(包括年代和季节), 本文采集水样的时间在2012年, 且集中在春季3、4月份, 而上述文献的分析结果来源于1998年夏季和冬季。不同的年代和季节, 水体理化指标(水温、无机氮、无机磷、可溶硅、溶解氧、pH值、透明度等)可能有所差异, 遂导致硅藻优势种属一定程度上的变迁^[8]。这便提示我们, 建立硅藻形态数据库并非一劳永逸的事情, 而应该注意时间和其他因素的影响, 做到全面、细致且要及时更新, 以提高硅藻检验的时效性和实用性。

建立硅藻形态数据库, 必须建立在准确统计的基础上, 且要便于计算机进行处理, 它要求:(1)提高检出率。这一方面要求显微镜的性能要比较优越, 使硅藻在镜下能够得到清晰的显示, 以便于计数, 另一方面要求减小镜下直接阅片计数所带来的误差; (2)便于储存和分析。它要求便于对检测结果及图像进行储存, 以利于后期的比对、分析和应用^{[9, 10]}。

数字虚拟切片技术在硅藻检验上的应用很好的解决了这一问题, 它将设定倍率的镜下图像从单个观察视野升级为由计算机控制的全景自动扫描采集视图, 用全景传递替代单视野图, 用连续图像替代分列图像, 自动生成数字切片全景图, 保证了图像信息的最大化储存, 使得检查者可全面观察到水样切片中任意层面、任意区域的硅藻, 大大降低了硅藻漏诊率, 且便于计算机进行储存和处理。

通过数字虚拟切片工作站扫描得到图像后, 再经过计数, 分析构成比和优势藻属等步骤, 便可初步应用于溺死的诊断和落水地点的推断, 缩小侦查范围。例如在镜下发现大量的星杆藻属, 通过与数据库的比对便可将落水地点锁定在长江和汉江(金湖含量极少, 可排除), 对硅藻数量分别按属种进行计数后进一步比对, 若星杆藻属大于小环藻属数量的两倍, 可判定为单优势藻属, 则可初步推断落水地点在长江; 若星杆藻属小于小环藻属数量的两倍, 可判定为双优势藻属, 则可初步推断落水地点在汉江, 此时若尸体是在长江中发现, 则应怀疑死后移尸、尸体随水流冲入长江等方面的可能^[11]。如检验结果为单优势藻属且为小圆藻属时, 菱角湖、下马湖、马沧湖、墨水湖、水果湖、南湖、野芷湖均有可能, 通过比对即可快速推断落水地点。

本研究独立、开创性的将数字虚拟切片技术(OLYMPUS-DotSlide)应用于溺死鉴定的研究, 提高了硅藻的阳性检出率、计数的准确率以及溺死诊断的效率, 通过采集水样、扫描图片、分析数据, 建立了武汉中心城区水域春季的硅藻种属及相对构成比数据库, 为溺死案件中相应水域的硅藻比对提供了基础检测平台, 为溺死地点的推断提供了依据, 为溺死的法医学诊断带来了新的契机。在后续研究中, 将进一步统计武汉中心城区水域其他季节(夏、秋、冬)硅藻的种属及相对构成比, 并逐渐建立全国各地一年四季的硅藻形态数据库, 以逐步完善其在法医学溺死案件中的应用, 最终为刑事案件的侦破以及司法公正的维护提供帮助。