基于文獻計量學指標的法醫毒物學研究狀況分析

嚴 慧，史格非，沈 敏

（司法鑒定科學研究院 上海市法醫學重點實驗室 上海市司法鑒定專業技術服務平臺，上海200063）

法醫毒物學是研究毒物的來源性狀、入體途徑、分離分析以及中毒機理、致死濃度（量）、體內代謝和排泄等問題的一門學科。法醫毒物學在實踐中的主要任務是對各類案（事）件中可能涉及的毒藥物進行分析鑒定，判明有無毒物、毒物性質、毒物含量及毒物與事件的關系等，為案（事）件的偵查和審理提供線索和證據[1]。隨著社會和經濟的發展，法醫毒物鑒定的分析目標物、檢驗材料、技術平臺、鑒定方法和研究對象也隨之變遷，呈現出相應的時代特點，而文獻計量學則可以知識圖譜的方法直觀展示學科領域的動態發展特征。

文獻計量學是指用數學和統計學的方法，定量地分析一切知識載體的交叉科學。其將復雜的知識通過數據挖掘、信息處理、知識計量和圖形繪制顯示出來，從而揭示知識領域的動態發展規律。利用文獻計量學分析預測學科發展態勢已成為各學科領域發展態勢分析的方法[2-3]。在法醫學領域，韓為民等[4]采用文獻計量學的方法對國外法醫學文獻的來源進行統計分析，提出了55種國外法醫學核心期刊。韓雪等[5]、楊博等[6]分別通過文獻計量的方法對心源性猝死研究和虛擬解剖研究的文獻來源、文獻作者、關鍵詞、研究對象和方法等進行深度挖掘。法醫毒物學作為法醫學的一個重要分支學科，目前尚缺乏對其總體發展態勢的相關研究。了解國內法醫毒物學領域的研究概況，把握法醫毒物學研究的發展歷程、主題脈絡及前沿趨勢是非常必要的。本研究收集《中國法醫學雜志》《法醫學雜志》《刑事技術》《中國司法鑒定》四本期刊1989-2018年所載法醫毒物學研究文獻，構建關于研究對象、研究熱點的科學知識圖譜，從一個側面揭示法醫毒物學的動態發展規律，以期為法醫毒物鑒定人員和科研人員開展鑒定和研究工作提供參考信息，為各機構的法醫毒物專業發展決策提供情報支撐。

1 研究方法

1.1 研究對象

文獻源自CNKI數據庫（http://kns.cnki.net/kns/brief/result.aspx?dbprefix=CJFQ）的全部期刊，在“專業檢索”界面，發表時間選擇1989—2018年，按全文在來源期刊為《中國法醫學雜志》《法醫學雜志》《刑事技術》《中國司法鑒定》中進行檢索。檢索詞包括“毒物分析”“毒物鑒定”“法醫毒物”“代謝物”“法醫毒理學”“毒物分布”“LC-MS”“GC-MS”“HPLC”“GC”，共檢索文獻2880篇。剔除法醫病理學、法醫臨床學、法醫物證學、微量物證學等其他專業文獻，得到分析樣本1480篇。

1.2 研究方法

1.2.1 數據預處理

應用記事本和Microsoft Excel 2016分別對文本文件和電子表格文件中的關鍵詞、機構名稱、資助基金進行數據清洗。清洗主要原則為：

（1）同義詞合并。如“薄層色譜”“薄層層析”等合并為“薄層色譜”。

（2）統一中英文表述。 如“GC-MS”“GC/MS”“氣相色譜-質譜法”“氣質聯用”等合并為“氣相色譜-質譜”。

（3）統一同一機構或項目的不同表述。如“同濟醫科大學法醫學系法醫病理學教研室”“同濟醫科大學法醫學系”“華中科技大學同濟醫學院法醫系”等合并為“華中科技大學同濟醫學院法醫學系”，“國家十五重點科技攻關課題”“國家十五重點科技攻關課題”“國家十五攻關延續項目”“國家十五科技攻關項目基金”等合并為“十五國家科技支撐計劃項目”。

1.2.2 數據分析

利用Microsoft Excel 2016對文獻數量、作者、關鍵詞、發文機構、基金項目進行描述性統計。根據普賴斯定律[7]計算核心作者最低發文數，計算公式為：

式中，umax為作者發文數的最高頻數。根據普夫第二定律[8]計算高頻詞和低頻次的分界線，確定高低頻關鍵詞的詞頻。計算公式為：

式中，l1代表出現1次的詞的數量。應用Gephi0.9.2 的模塊化統計[9-10]和“ForceAltas2”布局對機構合作、作者協作和關鍵詞共現進行分析。其中，通過“拓撲—度范圍”選擇“10~301”對機構合作網絡圖進行修剪，通過“屬性—范圍—frequency”選擇“5~357”對關鍵詞共現網絡進行修剪，通過“拓撲—度范圍”選擇“5~103”對作者合作網絡圖進行修剪。每個聚類（群體）以頻數最多者進行命名。通過CiteSpace5.4.R1構建關鍵詞隨時間變化趨勢圖，利用“Pathfinder”和“Pruning the merged network”對趨勢圖進行修剪，選擇“Timezone View”得到時區分布圖，顯示頻次為10次的關鍵詞名稱，并進行突顯詞分析。

2 結果分析

2.1 文獻總量

通過統計圖表描述法醫毒物文獻發表情況可以清晰看出研究整體發展情況（圖1）。國內法醫毒物學研究整體呈平穩上升趨勢，平均每年發文（49.33±17.45）篇，中位數為 48 篇，年發文最少 24篇（1998 年）、最多 80 篇（2013 年），平均每年增長1.28篇（平均增長率為5.01%）。近五年，4本期刊的發表文獻量呈下降趨勢，可能原因包括：一是國內法醫毒物學發展趨向于與國際接軌，相當部分高水平的研究論文發表至SCI期刊；二是法醫毒物學研究的學科交叉顯著增強，部分研究成果發文呈發散狀，如刊于質譜學報、色譜、分析化學、藥學學報等相關領域期刊，致主要專業期刊的發文量有所下降。法醫毒物專業4本重要期刊中，《中國法醫學雜志》發文量最多（560篇），其次分別為《刑事技術》（537 篇）、《法醫學雜志》（279 篇）和《中國司法鑒定》（104 篇）（圖 2）。

圖1 4本期刊中法醫毒物學領域1989—2018年文獻發表趨勢

圖2 文獻來源分布

2.2 研究機構

檢索的文獻中有11篇未標注機構名稱，占所有文獻的0.74%。發文量位居前20的研究機構見表1。前20位機構中有8家醫學院校法醫學院（系）、3家政法類高校、7家公安系統、1家檢察院系統，1家司法系統。公安系統除公安部物證鑒定中心和公安部禁毒情報技術中心外，北京、上海、廣州、湖北和重慶的省市級科研機構亦位列其中。公安部物證鑒定中心以發文量301篇位居首位，表明其法醫毒物學的科研人員群體較大、研究力量較強。

表1 發文量位居前20的研究機構

圖3 發文機構的共現網絡圖

發文機構合作網絡圖（圖3）呈現機構發文量和各機構間合作關系的緊密程度。公安部物證鑒定中心和司法鑒定科學研究院（原司法部司法鑒定科學技術研究所）在圖中占據醒目位置，公安部物證鑒定中心和中國人民公安大學、中國政法大學、公安部禁毒情報中心聯系密切，司法鑒定科學研究院與復旦大學基礎醫學院法醫系、蘇州大學醫學部法醫系具有合作關系。

2.3 作者

共有作者2103位，平均每篇署名1.42位，平均每位作者發文0.70篇。經計算，核心作者最低出現頻率為7.60篇，發文量≧8篇核心作者有114位，占作者總數的5.42%。發表文獻數量前十位的作者（表2）分別為沈敏、向平、沈保華、于忠山、卓先義、劉偉、何毅、高利生、劉耀、贠克明。前10位作者分布于3家機構，屬司法鑒定科學研究院的有5位（50%），屬公安部物證鑒定中心有4位（40%）以及山西醫科大學有1位（10%）（表2）。圖4為作者合作網絡圖，可以直觀地看到近年來法醫毒物研究領域的領軍人物及中堅力量。按群體中作者數量排序，前三位群體分別為于忠山（出現57次）群體（27位作者）、沈敏（出現103次）群體（23位作者）和劉良（出現20次）群體（21位作者）。進一步分析作者機構，發現于忠山群體、沈敏群體和劉良群體中作者均分別來自于同一家機構，分別是公安部物證鑒定中心、司法鑒定科學研究院和華中科技大學同濟醫學院法醫系。此外，山西醫科大學法醫學院、北京市公安局法醫檢驗鑒定中心、上海市公安局物證鑒定中心、四川大學華西基礎醫學與法醫學院、浙江省人民檢察院、中國醫科大學法醫學院、中國刑警學院、中國人民公安大學都形成了穩定的法醫毒物學研究團隊，各機構發文量最大的作者分別是贠克明（35 篇）、張大明（30 篇）、張潤生（29 篇）、廖林川（27 篇）、褚建新（23篇）、劉俊亭（21 篇）、譚家鎰（19 篇）、孟品佳（12篇）。

表2 發文量前十的作者

圖4 法醫毒物學領域1989—2018年文獻的作者合作網絡圖

2.4 基金

389篇文獻受到基金資助，涉及基金192項，資助率達26.08%。由圖5可見，受基金資助的文獻數量呈上升趨勢，表明國家對法醫毒物學領域科研資助力度和規模加大。位于前十位的基金項目（圖6）分別是中央級公益性科研院所科研專項基金資助項目（54項）、國家自然科學基金資助項目（48項）、上海市法醫學重點實驗室資助項目（47項）、“十一五”國家科技支撐計劃項目（31項）、“十二五”國家科技支撐計劃項目（21項）、上海市科學技術委員會資助項目（20項）、山西省自然科學基金資助項目（20項）、“十三五”國家重點研發計劃資助項目（17項）、公安部應用創新計劃資助項目（16項）和公安部重點研究計劃項目（11項）。

圖5 各出版年基金資助文獻數量

圖6 資助文獻數量排名前十位基金的每年文獻資助情況

2.5 關鍵詞

2.5.1 研究熱點分析

研究熱點常被定義為一定時間內出現頻次較高、具有內在聯系的一系列論文所共同探討的科學問題。關鍵詞共現分析作為一種基于文獻內容特征的分析方法，主要是計量單元內關鍵詞共同出現的頻率及關系，從而揭示某一學科領域內在的知識結構演變狀況、研究熱點以及科學研究的前沿[11]。根據普夫第二定律確定高頻詞和低頻詞的詞頻分界線為62.68次。本研究中的高頻關鍵詞為法醫毒物分析、法醫毒理學、氣相色譜-質譜、氣相色譜、液相色譜-串聯質譜、液相色譜、固相萃取、血和尿。近30年來，我國法醫毒物學的主要研究領域圍繞以上熱點開展。本文所選文獻總體切合法醫毒物學主題。

關鍵詞共現分析（圖7）發現，詞頻為5~357次的關鍵詞有159個，被聚類成18個集群，集群中按關鍵詞數量排列，位于前3位的集群分別是“法醫毒物分析”集群（49個關鍵詞）、“嗎啡”集群（21個關鍵詞）和“法醫毒理學”集群（19個關鍵詞）。

法醫毒物分析是一門主要研究涉及法律問題的生物檢材或其他檢材中毒物的分離與測定，為確定是否中毒或中毒致死提供證據的學科[12]。“法醫毒物分析”是整個網絡中心性最高的節點，出現頻次357次。“法醫毒物分析”集群中屬于分析技術手段的關鍵詞較多，如氣相色譜-質譜、液相色譜-質譜、液相色譜-串聯質譜、氣相色譜、液相色譜等。法醫毒物分析的發展與現代儀器分析技術的進步緊密關聯。色譜技術經過一百多年的發展，得到了極其廣泛的應用。繼薄層色譜分離檢測法后，氣相色譜法以其高分離效能，分析速度快、樣品用量少的特點以及多種檢測器的優勢在法醫毒物學領域應用廣泛。如1989年采用頂空氣相色譜-火焰離子化檢測器（FID）對血液中乙醇含量進行測定，研究并頒布了系列檢測標準和酒精標準；采用對含鹵素或其他親電子基團的物質選擇性產生高強度信號的電子閥值捕獲檢測器（ECD）檢測體內菊酯類殺蟲劑、有機磷類殺蟲劑、氟乙酰胺類殺鼠劑、抗凝血類殺鼠劑。氮磷檢測器（NPD）作為高靈敏度、高選擇性的質量檢測器，在血液中低濃度的含氮、磷的毒藥物的檢測方面具有優勢，2018年仍有學者采用NPD檢測肝組織中佐匹克隆、唑吡坦等安眠藥[13]。火焰光度檢測器（FPD）是將氫火焰檢測器和光度計結合起來的檢測器，也可選擇性地檢測含磷、含硫毒藥物。保留指數是氣相色譜進行毒物快速篩選和鑒定的理想方法，李玉蘭對氣相色譜保留指數法在毒物鑒定中的應用在《中國法醫學雜志》連載三期進行系列報道[14]。

質譜技術的推出拓展了毒物分析范圍，提高了毒物認定的可靠性。氣相色譜-質譜聯用技術以氣相色譜極強的分離能力和質譜的結構鑒定功能以及靈敏度高的特點，成為分離和檢測復雜化合物的最有力工具之一，曾是毒物分析的“金標準”，至今仍是法醫毒物分析的主流技術平臺。司法部司法鑒定科學技術研究所（現為司法鑒定科學研究院）、公安部第二研究所（現為公安部物證鑒定中心）、黑龍江省公安廳等單位率先引入氣相色譜-質譜聯用技術，并相繼開展了生物樣品中嗎啡等毒品，有機磷類、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類殺蟲劑，巴比妥類、苯二氮卓、吩噻嗪類、生物堿類藥物的氣相色譜-質譜檢測技術研究。沈敏[15]提出體內濫用藥物分析方法標準化建議時，推薦采用氣相色譜-質譜進行目標物的定性、定量分析。由圖7可以看出學者圍繞GC樣品處理技術也進行了大量研究，在“氣相色譜”“氣相色譜-質譜”周圍連接著“衍生化”“固相萃取”“固相微萃取”“液液萃取”等樣品處理關鍵詞。由于氣相色譜法是以氣體為流動相的色譜方法，適于分離、分析有一定揮發性和熱穩定性的化合物，但對于難揮發、熱穩定性差或極性大的毒物則難以分析[16]。衍生化處理可降低目標物沸點、提高目標物的熱穩定性、提高儀器響應（靈敏度）、改善分離等。沈敏等[17]將微波輔助技術用于阿片類、苯丙胺類毒品的衍生化，取得較好的效果。對樣品處理手段的不斷改進優化研究，也能反映學者對更高檢測靈敏度、更強檢測能力的不懈追求。各種新技術平臺的涌現推動了法醫毒物學科的發展。串聯質譜可進行兩次離子選擇，進一步降低雜質干擾，提高目標物的信噪比。時巧翠建立了介質液液萃取-氣相色譜/串聯質譜分析血液中吩噻嗪類藥物的方法[18]。全二維氣相色譜/質譜具有分離效果好，分辨率、靈敏度高，定性分析準確可靠等優點，可解決檢材基質復雜、被分析物濃度低的鑒定難題。2018年《刑事技術》上刊登一篇綜述，介紹了全二維氣相色譜的原理、分析方法和優點，并綜述了近年來其在毒物分析、毒品鑒定中的應用[19]。二維氣相色譜大大改善了色譜峰分離度，提高了峰容量，在復雜基質多目標物的分析中優勢非常明顯。

高效液相色譜法（HPLC）與氣相色譜法相比較，樣品處理簡便，分析范圍廣，可以直接分析不揮發性毒藥物、極性毒藥物、熱不穩定毒藥物、結合型代謝物和大分子化合物。液相色譜-質譜聯用（LCMS）技術在法醫毒物學應用廣泛，目前在各種分析方法中占比位于前列。因其分析范圍廣，“溴敵隆”“氯化琥珀膽堿”“烏頭堿”“斑蝥素”“γ-羥基丁酸”等用氣相色譜-質譜檢測較為困難的化合物的檢測問題得以解決，而一些毒品如“冰毒”“搖頭丸”“氯胺酮”“去甲氯胺酮”“四氫大麻酚”“大麻酚”“卡西酮”，利用LC-MS檢測也有樣品處理簡便、靈敏度高的優勢。但由于LC-MS電離的特殊性，目前國際上還沒有公認、通用的質譜檢索譜庫。

毒理學是一門研究外源化學物對生物體損傷作用規律及其機制的綜合性學科。法醫毒理學則主要應用毒理學及有關學科的理論和技術，研究與法醫學相關的中毒問題。從圖7可以看出，國內學者除進行檢材中毒物的分離、鑒定和定量檢測研究外，也著眼于毒物鑒定實踐中常見的法醫毒理學問題的研究，如乙醇中毒毒理學、毒品濫用后中毒毒理學、藥物死后分布與再分布、非常規檢材如毛發和玻璃體液的分析、定量分析的不確定度等。

2.5.2 學科整體演進趨勢和發展前沿

通過關鍵詞時區分布圖（圖8）清晰可見關鍵詞在不同年代的活躍程度，國內法醫毒物學科發展大致可分為三個階段：（1）色譜時代（1989—1998年），這一階段主要的關鍵詞為“氣相色譜”、“液相色譜”“生物檢材”“代謝物”“海洛因”“嗎啡”“可卡因”“苯巴比妥”“碳氧血紅蛋白”，反映了當時研究熱點。生物檢材中毒藥物及代謝物的檢出可為中毒案件提供直接證據，因此為法醫毒物領域所關注。之后，國內毒品越來越多，為配合禁毒工作，法醫毒物學者開始著手于體內外毒品分析研究。“正構烷烴”“衍生化”等關鍵詞進一步表明氣相色譜法的研究熱度。（2）氣相色譜-質譜時代（1999—2005 年），氣相色譜-質譜的興起給法醫毒物學帶來了前所未有的變革，毛發分析研究也逐漸活躍，“氯胺酮”“苯丙胺”等毒品仍是分析研究的熱點，分析目標物進一步豐富，出現“異丙嗪”“咪達唑侖”“鎮靜催眠藥”。盡管毒鼠強從20世紀90年代已開始禁用，但由于其毒性極大，化學結構非常穩定、不易降解、易造成二次、三次中毒，仍是該階段的熱門關鍵詞。 （3）色譜-質譜時代（2006—2018年），伴隨著液相色譜-質譜技術和多級質譜的引入，法醫毒物學的關鍵詞越來越豐富多樣，分析目標物范圍進一步擴大，并呈現與時俱進的特點，包括“甲胺磷”“美西律”“GHB”“生物堿”“除草劑”“芬太尼”“氟乙酰胺”“扎來普隆”“河豚毒素”“新精神活性物質”等。新精神活性物質，又稱“策劃藥”或“實驗室毒品”，是不法分子為逃避打擊而對管制毒品進行化學結構修飾得到的毒品類似物，具有與管制毒品相似或更強的興奮、致幻、麻醉等效果，已成為繼傳統毒品、合成毒品后全球流行的第三代毒品。2013年，我國將在國際上引起廣泛關注的甲卡西酮等新精神活性物質列入第一類精神藥品管理。2015年10月1日由公安部、食藥監局、衛計委、國家禁毒辦共同發布實施的《非藥用類麻醉藥品和精神藥品管理辦法》中，一次性列管了116種新精神活性物質。2017年我國把卡芬太尼、U-47700等8種新精神物質列入管制。2018年9月1日，我國又將4-氯乙卡西酮等32種新精神活性物質列入《非藥用類麻醉藥品和精神藥品管制品種增補目錄》。2018年9月1日起我國列管的新精神活性物質已達170種。2019年5月1日起又將芬太尼整類列管。

領域研究前沿分析可利用CiteSpace探測詞頻突發增長的突現詞（burst term）功能來進行，通過考察詞頻的時間分布，將突現詞從大量的主題詞中探測出來，依靠詞頻的變動趨勢，而不僅僅是頻次的高低，來確定研究的前沿領域。圖9顯示，主題詞強度最高的是“檢材”“GC”“毒物分析”“嗎啡”“毒鼠強”，強度都大于10，均出現在2006年之前。可能早期法醫毒物研究因為鑒定實踐的需要，會引發對某個問題的集中研究熱潮，而近年來則呈現出更加分散，更加開放的研究態勢。2015年之后，突現關鍵詞分別是“LC-MS-MS”“法醫毒物學”“色譜法”“唾液”“代謝物”“死后再分布”。這可能因為至今并未出現較“液相色譜-串聯質譜”更具優勢的分析技術，也可能因為液相色譜-串聯質譜技術的高靈敏度優勢，可對體內代謝、死后再分布、新型生物檢材、低目標物濃度的樣品進行深度研究，滿足延長檢出時限，提供科學證據、分析結果解釋的時代要求。學者不再僅滿足對毒品、毒物的定性、定量分析研究，更加關注分析結果的評價與解釋，為委托方提供更多的信息。2017年5月18日，公安部發布了公共安全行業標準《車輛駕駛人員體內毒品含量閾值與檢驗》，規定了車輛駕駛人員吸食、注射毒品后駕駛車輛時血液或唾液中常見毒品及代謝物的含量閾值。隨著該標準的出臺，可以預見唾液中毒品以及新精神活性物質的鑒定和研究熱度。

通過對圖譜進行分析以及對圖譜中生成的文獻原文的研讀，可以發現法醫毒物研究是一多學科交叉的領域，涉及到法醫學、藥物分析、分析化學、毒理學等多個方面，并且隨著學科發展的深化、權威學者的涌現，各領域之間的滲透交流也將更加豐富。選取文獻時若限定“法醫學”會造成法醫毒物文獻丟失較多，故選取發文量居前的4本期刊、10個主題詞來確定法醫毒物文獻總體，仍存在遺漏部分文獻的可能性，但因法醫毒物學者發表文獻領域分散度較大，難以囊括全部文獻，僅以此文，管中窺豹，可見一斑。

圖7 關鍵詞共現分析

圖8 關鍵詞時區分布圖

圖9 54個突現詞圖譜

3 結語

本文以文獻計量學中的共詞分析為理論基礎，利用信息可視化的前沿技術—知識圖譜，以1989—2018年《中國法醫學雜志》《法醫學雜志》《刑事技術》《中國司法鑒定》的刊載法醫毒物文獻為數據來源進行研究。通過對圖譜進行深入解讀，運用作者分析、機構分析確定法醫毒物論文的研究主體；運用關鍵詞分析法呈現法醫毒物學領域的研究熱點；通過突發性檢測及時區圖，描繪法醫毒物研究領域的演進趨勢。毒品，包括目前大量涌出的新精神活性物質的鑒定和研究將是未來法醫毒物學研究的重要內容，而開展法醫毒理學的深度、拓展研究，重視法醫毒物鑒定結果的評判和解釋也將是未來的重要研究方向。