4种深度学习图像分类算法在人工智能硅藻检验中的比较

目的 选择深度学习图像分类算法中复杂性和准确性较为平衡的4种算法进行硅藻的自动识别,探究最适用于硅藻识别的分类算法,为法医学自动化硅藻检验研究提供数据参考。方法 建立真实水中尸体肺组织消化液涂片的“硅藻”“背景”小样本量数据集（20 000张）,用于4种算法（VGG16、ResNet50、InceptionV3和Inception-ResNet-V2）模型的训练、验证和测试。绘制受试者工作特征曲线、混淆矩阵并计算召回率、查准率、特异性、准确率及F1分数,对各模型性能进行系统性评估。结果 InceptionV3的硅藻识别性能明显优于其他3种算法,具有更为均衡的硅藻查全（89.80%）与查准（92.58%）性能;VGG16和InceptionResNet-V2的硅藻识别性能相当,虽无法做到硅藻查全与查准的性能均衡,但其识别能力尚可接受;特征,且都以硅藻区域为主要识别依据。结论 包含Inception结构的模型,在硅藻特征提取方面具有更强的指向性和靶向性。其中,InceptionV3算法能够更为准确、靶向地提取到硅藻特征,具有最优的硅藻识别性能,更适合应用于日常法医学硅藻检验。     

硅藻的检验现状

<正>在水中尸体的检验中，硅藻的存在可成为判断是否生前溺死的重要证据之一。本文作者就国内外有关硅藻的生物学特性、检验方法、取材部位等研究状况作一综述，旨在为法医学溺死的诊断提供思路。     

硅藻检验方法综述

水中尸体的调查在法医学检案中占了重要的一部分。水中尸体未必就意味着其死亡原因是溺死,也可以由其他原因引起,例如死后入水。实际上,尸体现象很难证明死亡的原因。所以,关于受害者是否为"真的"溺死的问题常常不容易解决。目前,硅藻检验被认为是溺死诊断的"金标准"。通过硅藻的定性定量分析,不仅可以对死亡原因有更直接的判断,也可以指向可能的溺死地点。本文介绍国内外硅藻检验的样本采集、检验方法、结果评价的研究进展,并对硅藻检验研究进行展望。     

498例水中尸体硅藻检验分析

准确、有效地对水中尸体进行生前或死后入水鉴定,组织器官中硅藻的定性和定量检验被认为是较好的一种实验室检验方法[1]。为进一步证明硅藻检验在水中尸体鉴定中的实用价值及其实践意义,本文作者对10年间(1994~2003)498例水中尸体硅藻检验结果进行了回顾性分析,现报道如下。1案例资料1.1一般资料统计10年间(1994~2003)法医室受理的498例水中尸体的硅藻检验案例,根据尸体检验和调查访问,明确为生前入水者124例(24.9%),死后入水者44例(8.8%);不能明确生前或死后入水者330例(66.3%)。男性尸体293例(58.8%),女性205例(41.2%);年龄最小为出生1天,…     

溺死鉴定中硅藻检验的应用

在法医学检案中,溺死诊断以及入水地点的判定一直是重点和难点之一,硅藻检验被认为是一种相对可靠的诊断溺死的方法,而根据硅藻的群落特征推断其入水区域具有一定的可信度。对不同水域内硅藻进行研究,可为溺死鉴定及入水区域的判定提供参考。本文就硅藻相关的生物学特性、检验方法等相关的国内外研究进展进行综述,供法医学工作者在相关科研和检案实践中参考。     

基于扫描电子显微镜硅藻人工智能搜索系统检验效能评估

目的 探讨硅藻人工智能（artificial intelligence,AI）搜索系统在溺死诊断中的应用价值。方法 取12例溺死尸体的肝、肾组织进行硅藻检验,应用扫描电子显微镜获得视场图片,分别在硅藻AI搜索系统的0.5、0.7和0.9阈值下进行硅藻检测及人工识别,用硅藻召回率、查准率和图片排除比例检测并比较搜索系统的效能。结果 硅藻AI搜索系统标注的目标中实际检出硅藻数与人工识别硅藻数之间差异无统计学意义（P>0.05）;不同阈值下硅藻AI搜索系统检测硅藻的召回率差异具有统计学意义（P<0.05）;不同阈值下硅藻AI搜索系统检测硅藻的查准率差异具有统计学意义（P<0.05）,高可达53.15%;不同阈值下硅藻AI搜索系统的图片排除比例差异具有统计学意义（P<0.05）,高可达99.72%。对于同一样品,硅藻AI搜索系统识别硅藻所用时间仅为人工识别的1/7。结论 硅藻AI搜索系统在溺死案例诊断中具有良好的应用前景,其搜索硅藻能力与经验丰富的法医相当,同时可以极大地减少人工观察图片的工作量。     

碎浆法联合硝酸破机法检验硅藻

硅藻检验是法医病理学用于鉴定溺死的传统方法,尤其对高度腐败和白骨化尸体具有重要意义。目前,硅藻检验的破机法主要有：强酸法、物理（机械、焚烧）法、生物酶消化法等。本文尝试采用控温高速组织捣碎机（江苏江阴科研仪器制作厂）制成组织匀浆,以硝酸破机法进行硅藻检验,取得较好结果。     

基于人工智能硅藻自动化识别系统的实际案例应用

目的探讨人工智能硅藻自动化识别系统在实际案例中的应用,为应用该系统进行硅藻定量分析提供参考,并对该系统所搭载的深度学习模型进行验证。方法收集10例水中尸体的器官进行硅藻硝酸消解,利用数字化切片扫描仪将涂片数字化扫描后,使用人工智能硅藻自动化识别系统进行硅藻的定性定量检测。结果该人工智能硅藻自动化识别系统所搭载的深度学习模型的受试者操作特征(receiver opera⁃tor characteristic,ROC)曲线的曲线下面积(area under the curve,AUC)达到98.22%,硅藻识别的查准率达到92.45%。结论该人工智能硅藻自动化识别系统实现了硅藻的自动化识别,可用于实际案例中硅藻的辅助检验,并为水中尸体的死因鉴定提供参考依据。     

常规硅藻检验法的改良

日常办案中,硅藻检验常用的方法是硝酸酒精破机法,但如遇到脂肪的干扰,可能影响检验结果。为了减少人体组织脂肪对硅藻检验的影响和对现场对水样的快速处理,笔者对传统的硝酸破机法进行了改良,使操作更为简单,适用,现报道如下。     

酶消化法检验脏器硅藻

<正> 硅藻除具有一般的细胞结构,其最外层由壳壁包裹。无机硅藻其壳壁含硅酸盐成分较多,使用浓酸或高温处理也不被破坏;有机硅藻其壳壁含硅酸盐成分较少,即使在稀酸中也可被溶解。传统采用的强酸消     

4种硅藻检验方法的比较研究

目的比较硝酸乙醇法、酶消化法、“破机罐”法和Soluene-350法在检验硅藻中各自的优缺点,为法医实际办案提供理论依据。方法取家兔肝、肾和骨髓3种组织各2g,分别用上述4种方法消化,比较4种不同方法分别将组织这些完全消化所需要的时间、消化能力、对硅藻的检出率以及对硅藻的破坏程度。结果消化时间以Solu-ene-350法耗时最长,其次是酶消化法,硝酸乙醇法和破机罐法耗时最短。4种方法消化能力的强弱依次是“破机罐”法、硝酸乙醇法、酶消化法、Soluene-350法。对梅尼小环藻(淡水)和桥弯藻(淡水),酶消化法的检出率最高,硝酸乙醇法其次,“破机罐”法和Soluene-350法最低。对舟形藻(海水),酶消化法的检出率高,其余3种方法几乎没检测到。扫描电镜观察:酶消化法对硅藻结构几乎没有破坏。其余3种方法对硅藻均有不同程度的破坏。结论从降低成本、提高检测效率角度,应选择“破机罐”法和硝酸乙醇法;从安全性和环保角度,或可疑水样为海水及硅藻密度较小时,应选择酶消化法;Soluene-350法因耗时长、成本高且硅藻检出率低,不适于在基层法医中推广。     

德州市水域中硅藻分布的研究

目的研究德州市水域中硅藻分布的特点,建立德州市春季和夏季的各水域硅藻数据库。方法对德州市主要水域的130个取水地点进行春季和夏季两次采样,用强酸消解-真空抽滤-扫描电镜法检测各水域中硅藻的种属及含量,统计分析水域中硅藻含量、群落组成、相对丰度和优势种属特点。结果夏季的硅藻含量高于春季的硅藻含量,河流两个季节硅藻含量无统计学显著差异(P>0.05),湖泊和水库两个季节硅藻含量存在统计学差异(P<0.05)。各水域之间硅藻含量存在差异,含量最高为608020个/10mL,最少为10个/10mL。各水域之间种属组成、优势种属和种属优势率存在差异。结论德州地区不同水域、不同季节的水中硅藻种属和含量具有明显的特异性;建立硅藻数据库和掌握本地区水域中硅藻种属特点,有助于德州市水域内水中尸体案件硅藻的检验和落水地点的判断。     

高通量测序技术在法医学硅藻检验中的应用进展

硅藻检验是法医学水中尸体检验中鉴别生前溺水与死后抛尸、推断落水地点的重要手段,以硅藻DNA为主要研究对象的分子生物学技术成为硅藻检验的重要技术途径之一。近年来,高通量测序技术获得了较快发展,已被广泛应用于硅藻分类调查。本文对高通量测序技术及其在法医学硅藻检验中的研究和应用现状及前景进行综述。     

溺死尸体器官硅藻检出率季节性差异

目的 研究溺水死亡者肺、肝、肾、骨髓等器官淡水硅藻检出率可能存在的季节性差异,为法医学解决水中尸体死因鉴定提供技术帮助与科学证据.方法 收集2009～2011年1、4、7、10月沈阳市浑河中溺死尸体每月(组)各5例;45只家兔分相应月份生前、死后入水组及对照组,分别于当月发现水中尸体后第2天入水,取人及兔肺、肝、肾、股骨骨髓及现场水样备检,应用酶消化法检测各组器官中硅藻数量、种属并与现场水样比对.结果 各组溺死尸体肺中均检出多量硅藻且种属与现场水样一致,春、秋及冬季溺死尸体肝、肾中仅可检出少量体积较小的小环藻等中心纲硅藻,夏季肝、肾及骨髓中均未检出硅藻;各组溺死家兔肺中均检出少量小环藻等中心纲硅藻,肝、肾及骨髓中未检出硅藻.结论 硅藻种群的季节性变化及不同种群硅藻体积的差异可能造成肝、肾等大循环器官中硅藻检出率的季节性差异;仅肺中检出硅藻,肝、肾中硅藻检验结果阴性并不能排除溺死可能.     

西宁市水域硅藻分布特点在溺死鉴定中的应用

目的 研究西宁市城区主要水域硅藻的分布特点,用于涉水尸体的死亡原因鉴定及溺死地点推断.方法 收集冬季(2020年12月)、春季(2021年4月)和夏季(2021年8月)西宁市区湟水河、北川河、南川河10个采集点共30个水样,采用微波消解-真空抽滤-扫描电镜观察法,调查同一时段各采集点、不同时段同一采集点的硅藻种类和数量...     

硅藻定量检验和种属鉴定的实验研究

本实验用家兔18只,分为溺死组、死后(抛尸)入水组及对照组,每组各6只。采用消化—光镜法作肺、肝、肾硅藻计数(定量)及种属鉴定检验,同时作水样检验及空白对照。结果:(一)进一步证实生前硅藻可经空气源性进入肺脏并存积于大循环内脏(肝、肾)的概念;(二)提示水中尸体肺脏如有大量硅藻检出,仅此即可作为诊断溺死的可靠依据;空气源性吸入及检验过程中的污染并不影响该检验结果对鉴定溺死的判断。种属分析溺死组肺与水样的主要硅藻种属相符,而肝、肾中硅藻计数及种属分析均无诊断意义。     

宁波市三江流域夏季硅藻分布

目的研究宁波市三江流域夏季水中硅藻的种类、数量及藻属分布情况,为宁波市相关水域溺死案件的法医学检验提供科学依据。方法在2015年7月和8月份采集标本水样,沿姚江、奉化江和甬江共选取14处样本水采集点,应用显微镜观察技术,通过形态特征辨析硅藻的种属和各河段的优势硅藻。结果姚江、奉化江和甬江的水体中总共发现了16类硅藻种属。姚江的直链藻属最为丰富,数量和丰富度上均高于其他流域;甬江的小环藻属丰富度高于其他流域;奉化江的羽纹藻属和楔形藻属的丰富度总体上要高于姚江和甬江。结论各个河段的硅藻种属和比例具有一定的差异,初步建立了相应流域硅藻种属及相对构成比数据库,为宁波市三江流域的溺死案件法医检验鉴定提供数据支持。     

溺死的法医学检验现状及进展

本文概括阐述了近年来,国内外学者将硅藻的检验、内脏异物颗粒和微量元素成分的检验、血液化学的检验、电子显微镜的观察等方法应用于溺死的诊断,试图为溺死的法医学鉴定提供准确的诊断指标。     

酶消化联合强酸消化法的硅藻检验CSCD

目的采用酶消化联合强酸消化法对溺死尸体的器官进行硅藻检验,并评价其应用价值。方法收集40例本地区确证为溺死的尸体,每例提取肺、肝、肾组织及现场水样,分别采用强酸消化法、酶消化联合强酸消化法、酶消化法对组织样本进行硅藻检验,从消化时间、消化能力、硅藻检出率等方面进行比较分析。结果在消化时间、消化能力方面,酶消化联合强酸消化法明显优于酶消化法;在硅藻检出率方面,酶消化联合强酸消化法明显优于强酸消化法。结论酶消化联合强酸消化法结合了强酸消化法和酶消化法的优点,并且操作安全,环境污染小,具有一定的推广和实践价值。     

德州市漳卫新河硅藻的变化规律

目的 研究漳卫新河硅藻的年度变化规律,为利用硅藻检验判断尸体入水时间、地点提供理论支撑,并建立硅藻数据库。方法 对漳卫新河德城区段4处采样点连续12个月采样,对样品硅藻种属和含量进行非度量型多维尺度（non-metric multi-dimensional scaling,NMDS）分析,以天衢路采样点为基准,与德城区段其他3处及之前研究中漳卫新河乐陵段和宁津段数据进行Sprensen相似系数分析。结果 硅藻种类数与硅藻含量呈正相关。不同月份硅藻的平均含量在1 054～13 041个/10 mL,种属构成为8～16个,优势种属存在差异。硅藻种属构成距离2 km以内相似系数均高于0.956 52,不能进行有效区分。在流域跨市县时相似系数有明显差异,与乐陵段采样点相似系数为0.736 84,与宁津段采样点相似系数为0.588 24,可以进行有效区分。结论 漳卫新河硅藻种属和含量因月份不同具有差异性,硅藻种属构成在不同流域存在差异,可以为判断河流中尸体入水时间和地点提供参考依据。