奧林巴斯光學(xué)數(shù)碼顯微鏡在法醫(yī)研究中的應(yīng)用

阿伯泰大學(xué)

阿伯泰大學(xué)又名阿伯泰鄧迪大學(xué)的前身是成立于1888年的鄧迪技術(shù)學(xué)院，發(fā)展至今，已經(jīng)成為一所規(guī)模較大的大學(xué)。

經(jīng)營(yíng)綜合報(bào)告

從實(shí)驗(yàn)室到法庭，光學(xué)顯微鏡提供了一種跨越法醫(yī)界的新手段。來自奧林巴斯歐洲總部馬庫斯解釋道。

經(jīng)過這些年來，光學(xué)顯微鏡已經(jīng)深深地參與進(jìn)了法醫(yī)學(xué)的領(lǐng)域的研究并且得到了不錯(cuò)的反響。光學(xué)顯微鏡提供了簡(jiǎn)潔而快速的技術(shù)，而也許重要的是它對(duì)珍貴且不可替代的樣品無害。一般來說在幾乎所有的法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室里，專家們永遠(yuǎn)是用的方法來做分析和研究。而其中重要的是在之后的調(diào)查中，必須對(duì)珍貴的證據(jù)進(jìn)行有害的實(shí)驗(yàn)。在一些案例中有足夠的遺留下的信息能通過無損的方法來收集。很多專業(yè)級(jí)的電子顯微鏡也能，比如用偏擴(kuò)散光電子顯微鏡來鑒別和匹配毛發(fā)、火槍，或者刀痕。

在蘇格蘭的阿伯泰大學(xué)，法醫(yī)研究小組使用了的奧林巴斯數(shù)碼顯微鏡來進(jìn)行更深刻的研究。作為光學(xué)顯微鏡中一種新的分類，結(jié)合的光學(xué)和數(shù)碼科技，這款數(shù)碼顯微鏡能在材料分析中進(jìn)行迅速而細(xì)致的測(cè)量和檢查。奧林巴斯DSX系列圍繞研究、測(cè)量和報(bào)告，使操作不再需要復(fù)雜的顯微鏡知識(shí)。此外，顯微鏡采用了數(shù)字采集和顯示技術(shù)，能在屏幕上觀看，使得日常的操作、討論或者培訓(xùn)更為舒適。現(xiàn)在研究團(tuán)隊(duì)正受益于光電顯微鏡的特產(chǎn)，使之能更加細(xì)致地分析許多類型的證據(jù)，包括指紋、違法藥品和筆跡。

揭示潛在的指紋

在接觸物體表面時(shí)每個(gè)人回留下的指紋，這是重要的識(shí)別個(gè)人信息的來源。指紋是由皮膚脊組成形成的一系列的圖案，如環(huán)形、輪形、拱形。另外，每一個(gè)皮膚脊都有一排毛孔，通過它來釋放汗液（圖1），雖然有時(shí)會(huì)在油漆或者血液的作用下下顯現(xiàn)出來，更多的卻是由汗液形成的印記。這種潛在的印記需要根據(jù)他們殘留的表面，進(jìn)行更加深層的處理才能顯現(xiàn)。

罪犯經(jīng)常會(huì)為了有意地消除證據(jù)而在金屬上一定的區(qū)域內(nèi)用衣服來反復(fù)擦拭可能殘余的指紋。有趣的是一旦有過了接觸，一些汗液里的化學(xué)成分能和金屬做出反應(yīng)使得指紋有效地侵蝕了表面，留下一個(gè)無法擦拭的印記。在一些試圖消除與金屬表面接觸痕跡的地方，這也可能留下印記。阿伯泰大學(xué)的研究人員正在尋找使這些印記顯現(xiàn)的方法，通過把金屬加熱到400攝氏度，然后通過奧林巴斯DSX100光學(xué)數(shù)碼顯微鏡來捕捉和分析影像。測(cè)試復(fù)雜的金屬物品，實(shí)驗(yàn)他們?cè)诓煌牟馁|(zhì)下將如何被影響，包括羊毛、棉花、以及尼龍。

圖一

指紋毛孔

使用DSX100能將指紋上的毛孔清晰地顯現(xiàn)出來。毛孔出汗后會(huì)在很多表面留下印記。

從金屬表面顯示潛在的指紋

金屬表面被擦去的指紋在加熱至400攝氏度時(shí)能重新顯現(xiàn)。使用DSX100光學(xué)數(shù)碼顯微鏡，指紋能通過羊毛擦銅（A）或者尼龍（B）重新顯現(xiàn)。圖源出自K·德托，阿伯泰大學(xué)。

通過斜照明突出在金屬表面的指紋

圖三

鋁加熱到400攝氏度時(shí)用棉花擦拭表面，然后用光學(xué)數(shù)碼顯微鏡DSX100來觀察，就能使?jié)撛诘闹讣y顯現(xiàn)出來，通過斜光源的照明能得到的對(duì)比效果。圖片源自阿伯泰大學(xué)，K·德托。

標(biāo)記被扣押的非法藥品

在阿伯特大學(xué)的法醫(yī)研究小組正在和蘇格蘭警察在工作上保持密切的聯(lián)系，給予了警方重要的案發(fā)一線的取證保證。在正在進(jìn)行的合作中，DSX100光學(xué)數(shù)碼顯微鏡被用來分析一批被警察截獲的非法藥品。藥物濫用是個(gè)日趨嚴(yán)重的問題，而加重了這個(gè)問題的是藥品供應(yīng)商經(jīng)常會(huì)使用一些其他的代替物來取代精神刺激類藥物。雖然它們基本是無害的就像砂糖，但有時(shí)他們會(huì)顯得更加危險(xiǎn)。此外，活性藥物的經(jīng)常表現(xiàn)得明顯不同。例如，雖然一些非法藥品的安定片被檢查出含量為10毫克[這些劑量能從藥劑師那里獲得] 而其他的批次藥片被查出4倍于此的劑量，這將會(huì)有個(gè)嚴(yán)重的藥物過量的風(fēng)險(xiǎn)。因此試圖標(biāo)記這些藥物的批次是至關(guān)重要的，在阿伯特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)里正在通過結(jié)合物理和化學(xué)上的特征來實(shí)現(xiàn)這個(gè)可能性。希望用一個(gè)統(tǒng)計(jì)模型來識(shí)別不同人群間的藥物供應(yīng)商，從而協(xié)助警察在不確定的關(guān)系間，追溯到某個(gè)特定的藥品批次的供應(yīng)商。

一個(gè)批次的少量檢驗(yàn)樣品正是用奧林巴斯DSX100光學(xué)數(shù)碼顯微鏡來進(jìn)行分析，如圖4所示。視覺特性能靠一定量的特征來識(shí)別，如顏色和結(jié)構(gòu)。其中的許多含有標(biāo)記，而一些也會(huì)在邊緣留下缺口——可能是因?yàn)閴浩瑱C(jī)損壞的原因，這些重可能會(huì)和一批藥品有關(guān)聯(lián)。這里的DSX100傾斜角度的功能在觀察邊緣處的細(xì)節(jié)特征時(shí)有特別的幫助（圖4B）。數(shù)字信號(hào)提高了這些藥品的觀察性，這杯稱為延長(zhǎng)聚焦圖像工具（EFI）。利用三維成像技術(shù)，EFI工具能橫跨Z軸編譯起一系列的2D圖像，使之形成一個(gè)充分聚焦復(fù)核圖像的完整的作品，從而使得藥片的整個(gè)表面能被細(xì)致地查看。

用特征識(shí)別來查扣藥品

深度解析警察查扣的違禁藥品，以協(xié)助警方追蹤到他們的供應(yīng)商。除了更加清晰的視覺效果，彩色的圖片能從上部更加詳細(xì)的觀察（A)，另外用DSX100的傾角功能可以更加詳細(xì)地突出藥片的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和邊緣。圖源來自S·格林菲爾德，阿伯泰大學(xué)。

紙面上的筆記

文件可能由于欺詐性或者操縱等許多理由被偽造。身份盜用和利益欺詐是十分常見的，或者一個(gè)兇手也可能為受害者偽造一個(gè)自殺說明。任何分析的過程主要都是為了盡快地獲得盡可能多的信息，卻不破壞或改變未見，這是光學(xué)顯微鏡的無破壞性發(fā)揮作用的時(shí)刻。這些文件的分析往往涉及看筆記、墨水和紙張，然而阿伯泰里一個(gè)項(xiàng)目正在查看紙張上圓珠筆筆記的鑒別。當(dāng)一條線被畫在紙上時(shí)，該筆的簡(jiǎn)短會(huì)扭曲紙張的纖維并留下缺口。壓痕的形態(tài)可能會(huì)根據(jù)用戶的書寫方式以及筆，紙張的質(zhì)量和底層墊板的軟硬而有所不同。其他的方法也可以同時(shí)用在光學(xué)顯微鏡中提供補(bǔ)充信息，例如分析墨水的化學(xué)成分。然而色譜法受限于分析凝膠筆墨水，聚合油墨是難以溶解的，需要一種別的手段來進(jìn)行分析。

使用光學(xué)數(shù)碼顯微鏡可以使紙張纖維可視化的同事保持色彩和油墨的分部。壓痕深度也可以測(cè)量，顯示在一個(gè)等高線地圖中能用2D或者3D來進(jìn)行分析和觀察。

分析紙張上的筆跡

通過辨別筆記能鑒別其作者的身份。筆跡可以用DSX100光學(xué)數(shù)碼顯微鏡在明場(chǎng)中進(jìn)行觀察（A），2D圖片的顯現(xiàn)基于一個(gè)高度圖（B)，而3D圖片的顯示基于這個(gè)高度圖（C)。圖片來源于K·大衛(wèi)恩，阿伯泰大學(xué)。

在法庭上

通過顯微鏡獲得的理解對(duì)法醫(yī)學(xué)是十分珍貴的，然而同樣重要的是如何才能將這些證據(jù)提交給法庭。一幅圖片中描繪了一千個(gè)詞匯，而讓信息在一張圖片里能更簡(jiǎn)潔的多的向陪審團(tuán)解釋，而不是通過一個(gè)數(shù)字或者口頭上的解釋。圖6展示了一個(gè)例子，DSX100是如何清楚地通過報(bào)告功能來進(jìn)行交流。此外，在描述的3個(gè)項(xiàng)目中，一個(gè)關(guān)鍵功能對(duì)于圖像分析是必要的關(guān)鍵：圖像拼接功能。無論是研究指紋，非法藥物的標(biāo)識(shí)，或者鑒定可疑文件的筆記，創(chuàng)造和呈現(xiàn)大量的圖像是和陪審團(tuán)溝通至關(guān)重要的證據(jù)。在環(huán)境中呈現(xiàn)的證據(jù)，這些圖像也能被放大觀察精密的細(xì)節(jié)和展示更好的洞察力。

數(shù)據(jù)報(bào)告是非常重要的呈堂證供

圖6

在3D建模和分析并報(bào)告一個(gè)紙張上的筆記，旁邊也會(huì)附有額外的信息如圖片捕獲設(shè)置。

總結(jié)

光學(xué)顯微鏡為法醫(yī)學(xué)的研究科調(diào)查提供了許多可能性?，F(xiàn)代顯微鏡的設(shè)計(jì)越來越多地收到了數(shù)字技術(shù)的影響，從而極大的提高了分辨率和分析系統(tǒng)如奧林巴斯光電顯微鏡的能力。使用奧林巴斯DSX100光學(xué)數(shù)字系統(tǒng)，阿伯特大學(xué)的法醫(yī)研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)得益于許多諸如此類的技術(shù)來觀察更多種類的法醫(yī)學(xué)樣品。

與其他技術(shù)一起提供了一個(gè)互補(bǔ)的方法，光學(xué)顯微鏡使研究人員能更便捷地進(jìn)行設(shè)定，用一個(gè)更簡(jiǎn)便的方法達(dá)到一個(gè)無害的操作。關(guān)鍵的 是光學(xué)顯微鏡在法醫(yī)學(xué)的預(yù)算中真變得越來越受到重視。隨著光學(xué)顯微鏡的速度和可操作性，仍舊明確的是隨著技術(shù)的發(fā)展他將在法醫(yī)學(xué)的調(diào)查和研究取證中更多的被用到。即使是在法庭。