法医学骨折愈合时间评估的研究进展

王龙龙，黎宇飞，蒲 涛，祝志伟，王旭

（1.司法文明协同创新中心，北京100088；2.克拉玛依市公安局，新疆 克拉玛依834000；3.中国刑事警察学院，辽宁 沈阳110854；4.中国政法大学 证据科学教育部重点实验室，北京100088）

鉴定综述R e v iew

法医学骨折愈合时间评估的研究进展

王龙龙1，2，黎宇飞3，蒲 涛2，祝志伟2，王旭1，4

（1.司法文明协同创新中心，北京100088；2.克拉玛依市公安局，新疆 克拉玛依834000；3.中国刑事警察学院，辽宁 沈阳110854；4.中国政法大学 证据科学教育部重点实验室，北京100088）

创伤性骨折在法医学司法鉴定中始终占据相当数量，一种能监测骨折愈合时间并进行数字化、量化分析的模型对法医学鉴定有着极其重要的意义。合理地选择检查方法可以提高诊断的准确性，为最终的诉讼提供科学的鉴定意见和坚实的证据支持。通过综述影像学技术、振动分析及骨矿密度测定等方法，以测定骨折处骨痂的量、骨密度、刚度及骨代谢变化等，列出各类技术方法的特点，并评估这些技术方法在评估骨折愈合程度中的应用及其法医学意义。经比较研究认为，合理地运用多种技术方法，对骨折愈合程度进行综合评估，较单独使用单一方法更为准确，有助于为骨折形成时间的法医学鉴定提供科学依据。

法医学；骨折；愈合时间；骨矿物密度测定

创伤性骨折的人身伤害案件在司法鉴定实践中较为常见，为查明案件事实，下列问题往往成为关注与争议的热点：骨折是否存在？骨折形成时间？骨折是否为新鲜伤？由此可见，对骨折形成的具体时间进行判断，对于司法领域案件的解决将起到重要作用。而合理选择检查方法可以提高诊断的准确性，为诉讼提供科学的鉴定意见，因此，对骨折形成时间的深入研究有着极为重要的法医学意义。基于上述需求，本文对骨折愈合时间评估的研究进展予以综述。

骨折愈合是一个复杂的、连续的过程，愈合时间受多种因素的影响。目前，骨折愈合是根据功能恢复情况和X线摄片进行综合评估。评估方法依赖临床经验，带有主观性，且难以量化。对X线片判断的准确性，在相当程度上取决于阅片人对X线影像的特点及其解剖、病理基础的认识和诊断经验、思维方法等。因此，一种能监测骨折愈合时间并进行数字化、量化分析的模型将对法医学鉴定起到重要的作用。多年来，国内外学者利用多种方法来监测和评估骨折愈合的时间进程，主要包括应用影像学技术、振动分析及骨矿物密度测定等方法测定骨折处骨痂的量、骨密度、刚度及骨代谢变化等。

1 影像学技术的评估手段

1.1 X线影像技术

常规X线检查时骨盐含量须达到25%，才能经目测分辨。因此X线中骨痂的显像明显滞后于其实际出现的时间，但X线影像技术仍是目前用于临床评价骨折愈合的重要方法。Bresler等[1]采用计算机辅助测量分析动物实验中骨移植的愈合情况，发现骨折愈合区与非愈合区间的密度比值存在显著差异，诊断率达90%。这一早期研究成果奠定了影像学技术广泛应用于监测骨折愈合进程的基础。也有研究表明，在有内固定的骨折中，X线片的结果要谨慎使用[2]。

随着电子信息技术的进步，X线检测逐渐实现数字化，计算机X线摄影（computer radiogaphy，CR）、直接数字化摄影（direct digitial radiogaphy，DR）得到迅速发展。有研究表明[3-4]，DR在综合影像质量评价及细微结构评价上均胜过CR，对骨皮质、骨小梁及软组织的显示优于X线片，可用于评估骨愈合进展。江洁清等[5]利用X线数字图像法推断前臂骨折形成的时间，收集 70例前臂骨折患者随访的 620张X线数字图像，根据骨折愈合过程中X线影像特征，使用了骨膜反应、骨折断端变化及骨痂量、骨痂密度等观察指标，将骨折愈合过程分为5级，运用SPSS11.5软件对各级愈合时间进行分析，对评判标准进行了细化，提高了骨折形成时间推断的准确率。

1.2 CT及MRI技术

与X线数字图像比较，多层螺旋CT扫描并二维、三维重建对骨折的诊断有很高的临床价值。目前，利用多层螺旋CT（MSCT）、螺旋CT三维重组等技术手段评估骨折愈合已较为广泛。有学者利用MSCT获得肋骨细微骨折在3～5周能客观反映肋骨骨折的病理生理改变[6]。有动物实验表明，利用锥束计算机断层摄影（CBCT）监测骨愈合，是一种非侵入性且可靠的方法，但这种新方法在临床中关于剂量暴露和图像质量尚有待进一步评价[7]。

随着MRI设备、技术的迅速发展和扫描序列的完善，MRI也逐渐用于推断骨折的损伤时间。MRI对骨髓信号变化敏感，能够及时反映骨折新旧程度及骨折后骨髓变化的病理过程，并可定量分析骨髓的变化[8]。Wurnig等[9]利用超短回波时间MRI描绘小梁骨结构，获得骨质量的信息，间接评估骨小梁，其作用可与显微CT相媲美。因受多种复杂病理成分的影响，MRI单从信号强度来判断骨折愈合时间尚有难度[10]。也有研究[11]表明，根据多序列MRI图像，观察信号变化，并测量对比信噪比，可评价2个月之内的外伤性胸腰椎压缩性骨折的新旧程度，但对其他类型骨折的损伤时间推断，还有待进一步研究。不过大多数学者都认同数字影像学技术在骨折愈合程度评定方面的重要价值。

1.3 核医学技术

随着核医学在放射影像学中的深入应用，骨扫描（bone scintigraphy，BS）技术也用于骨折愈合程度的监测。有学者将骨扫描与CT、MRI的结果进行间接比较表明，骨扫描的诊断准确率显著高于CT与MRI成像，且漏诊率较低。然而，骨扫描比其他方式更具侵入性，存在辐射暴露水平的安全问题及诊断延迟问题，被认为在一些人群中使用是不甚合适的，尤其是儿童[12]。

目前，CR和DR技术已非常成熟，成像质量也得到较大提高，但受投照原理的局限性，X线技术依然存在密度分辨率低，对骨质重叠和结构复杂部位显示不清等问题。有研究利用多层螺旋 CT与 DR片对120例共315处肋骨骨折进行对比分析，DR平片检出骨折201处，检出率为63.8%；多层螺旋CT检出309处，检出率为98.1%[13]。所以，在法医学鉴定中常见的细微骨折（如无明显移位的肋骨骨折）、复杂关节、软骨及韧带损伤等，使用X线技术可能出现显示不清或无法显示的情况，影响法医对损伤程度的判定，增加了鉴定意见出现偏差的风险。MSCT对密度和空间的分辨率较高，对细微骨折的诊断率也明显提高，其三维重组图像可多角度反映骨折的位置、形态、程度等，可为致伤方式分析提供更为直观和有力的依据。但MSCT对软组织出血、骨挫伤、骨髓水肿等方面的判断能力较差，与之相比，MRI显然在推断新鲜陈旧损伤方面具有优势。

2 振动分析

振动分析是对声波的传播进行检测与分析。骨折愈合过程中，随着骨刚性强度逐渐增强，对振动的反应呈现不同的规律，通过叩诊骨折远端，听诊骨折近端以评估骨折愈合的程度。目前，振动分析系统较以往有了极大的发展，并以其独有的特点，成为评估骨折愈合的重要方法之一。

2.1 超声测量技术

随着超声技术的快速发展，使用超声波来诊断骨质状况是当前研究的热点。不同频率的超声波遇到人体内组织的界面会发生反射、透射、折射等现象，在组织内传播时会产生不同程度的衰减甚至被完全吸收。超声波的传播速率与骨的刚度成正比，因此测量骨折处的超声波频，能反映局部骨质愈合的强度，迄今为止，临床已证实超声波频随骨愈合的进展而增高[14]。

一种是通过测定超声波在骨中传导速度及衰减或将超声波在骨折周围的反射成像两种方法来判断骨折愈合进程；另一种是利用超声波在骨折周围的反射成像。早期研究表明，超声系统测定发现骨折间隙与声速有明显的相关性，且骨折早期到后期声速逐渐递减，对于早期骨折愈合情况的评估有重要意义。有动物实验表明，超声检查与X线平片一样，可以通过骨折间隙的变化及骨痂形成的范围来判断骨折愈合的情况[15]。有学者研究表明，彩色多普勒超声最早能在患者伤后或术后的第 2周，最迟不超过 1个月可以对患者进行评估[16]。王晓玲等[17]用彩色多普勒超声监测64例骨折的研究表明，在血肿机化期超声显示比X线提前2～3周，在原始骨痂形成期提前2～4 d，而在骨痂塑形改造期两者基本相当。超声对骨折及其周围组织的成像能够直接判断骨折裂隙的宽度和骨痂的形成，尤其是日渐成熟的三维超声成像技术更具临床意义。国外学者应用三维超声成像技术监测骨折愈合，能通过观察骨折处骨质成像了解愈合程度，还可以通过骨折周围软组织成像间接判读骨折愈合，较普通超声技术有更精确的判定[18]。虽然超声技术的发展已较为成熟，但超声测定精度会受到不规则的骨形状、周围软组织影像、超声探头放置部位等因素的干扰而影响观察结果[19]。目前，一种新型的定量超声技术正在研究中，可用于定量评价骨折状况、监测骨折愈合[20]。

2.2 脉冲响应技术

脉冲响应法是一种快速振动分析方法。国内学者[21]用带传感器小锤轻敲人体胫骨内踝，在胫骨内侧髁用检波传感器接受波动信号，分析激励信号和响应信号的起始差Δt，并测量波传递的距离L（内踝到内侧髁的长度），求得波的传递速度V=L/Δt，认为测试具有良好的重复性和高分辨性，可用于测定早期骨密度变化。董明荣等[22]在股骨侧方模拟放置加速度传感器，模拟力锤敲击髌骨，获得经股骨-髌骨接触面后的振动波形，以观察不同厚度软骨情况下的变化规律，随着软骨变薄，股骨的速度曲线和加速度曲线均发生明显变化。由于骨的结构复杂及物理性质的差异，要利用脉冲响应法客观评估骨的力学特性还需深入的研究，目前该方法除了在评估骨折愈合上有部分临床应用外，在其他方面的研究还处于实验阶段。

目前，超声技术多用于检查体表软组织损伤，分层显示皮下组织解剖结构及毗邻关系，测量损伤的数量、深度、宽度、走向及损伤组织等。超声技术在观察早期骨痂方面也具有独特的优势，如在骨折愈合过程中的血肿机化期及骨痂形成早期的时间较X线提前，为法医判定骨折形成的先后时间、愈合程度提供了另一种途径。但超声测定精度会受到多种因素的干扰，还受检查者的经验、技术水平等因素影响，故在法医临床检验鉴定中的运用并不多见。

3 骨矿物密度测定技术

骨折愈合过程中，骨组织的修复必然会导致骨形态、骨量和骨密度等参数的变化。有动物实验显示[23]，闭合或开放截骨模型，骨矿物密度（bonemineral density，BMD）的测量值与力学性能之间呈很强的相关性，可以作为评估骨折愈合的方法。当前，BMD测定技术比较有代表的为双能X线吸收测定（dural X-ray absorptiometry，DXA）、定量CT（quantitative CT，QCT）、定量超声（quantitative Ultrasonic，QUS）。

3.1 DXA仪

DXA已广泛应用于骨质疏松的监测和骨折愈合的定量分析，具有准确度和精确度高、照射剂量低、扫描时间短、调节稳定等优点，已成为公认的测量骨密度的“金标准”。尹东等[24]运用DXA仪测定犬胫骨中段骨折端1 cm区域的骨痂密度发现，骨折愈合过程中骨痂骨密度持续增加，自身对照的骨密度比率也随时间增加，为骨折愈合的判断提供了有效参考。也有学者[25]提出DXA在反映骨强度方面有一定的局限性，即使实际骨密度一样，使用DXA测量厚的骨比薄的骨密度要高，在儿童和青少年中，DXA所测的骨密度明显受几何形状的影响。也有研究显示脂肪厚度变化会造成骨的伪像，进而使BMD结果失真[26]。虽热DXA技术仍存在一些不足，但作为公认的测量骨密度的“金标准”，在测量骨密度的诸多方法中具有不可取代的地位。

3.2 QCT技术

QCT可以提供X射线衰减系数的三维数据，由此计算出BMD。对松质骨和皮质骨的骨矿密度和骨矿量可以分开测定，同时可以测量长骨横截面积，而DXA采用投影照射成像法，只能测量整体骨BMD。有学者[27]对53例四肢骨折进行研究，于骨折后第2、6、12周行X线摄片和定量CT检测，根据模体计算骨折处的BMD值、横截面积力学强度指数（BSICSA）和截面惯性矩力学强度指数（BSICSMI），对照骨折愈合组和不愈合组参数之间的差异，认为QCT检测的参数可以用于评估骨折愈合，且比传统X线具有更灵敏的检测效能。由于QCT不适合检测有金属固定物、且辐射大、价格较昂贵等，在临床应用受到一定限制。有动物实验[28]表明，锥体束CT（CBCT）容量程度在组织学上与可见新骨形成和骨再生之间存在显著正相关（r=0.74-0.79，P＜0.001），是一种可靠且能监测骨愈合的非侵入性方法，但辐射剂量和图像质量有待进一步评价。

3.3 QUS技术

QUS是利用了超声对物质密度、结构及材料的特征表现来评价骨质量的一种检测方法，不仅可通过骨折间隙变化及骨痂形成范围来判断骨折愈合情况，还可凭借骨折间隙中骨痂下声束的消逝预示新骨钙化情况，但不同定量超声设备在测量部位、测量参数、测量精度与结果准确性等方面均有不同，没有统一的超声骨密度检测评价标准[29]。有研究表明，采用QUS跟骨测定仪及双能骨密度测定仪，对40例健康志愿者同时测定跟骨超声声速（SOS）、声衰减（BUA）以及全身多个部位骨密度，显示SOS、BUA与大多数部位BMD相关关系显著（r=0.35～0.62，P＜0.05或P＜0.01），QUS是诊断骨质疏松和评价骨强度的良好方法。相对于DXA、QCT而言，其具有简单、便携、廉价、无辐射等优点，但在法医临床中的应用还有待进一步研究。目前仍有新技术正在研究中，如量化光声（QPA）技术使建立在高灵敏的光学对比度基础上，通过高分辨率的光声成像技术，可以将骨质密度和骨质微结构的空间分布呈现出来，以评估骨骼中的不同部位的局部变化[30]。

骨矿物密度测定技术在临床中用于骨质疏松的监测、骨折风险的预测、骨折愈合的定量分析，而在法医临床鉴定中可为判定伤病关系分析、监测骨折愈合时间提供参考依据。判定骨质疏松症在骨折损伤中的伤/病关系，一直是困扰法医检验鉴定的难题。患有骨质疏松症意味着骨折的风险系数增加，也意味着损伤程度或伤残等级的提高，此项技术可为法医检验鉴定中的伤/病关系分析奠定合理判定的基础。同时，在监测骨折愈合时间、临床治疗终结、鉴定时机等方面具有重要的法医学意义。

综上，X线图像可反映正常与病变组织的密度，如高密度和低密度，但没有量的概念，在细微骨折、复杂关节骨折等的诊断方面可能出现漏诊情况，准确率较CT差；CT图像不仅以不同灰度显示其密度的高低，还可用组织对X线的吸收系数说明其密度高低的程度，具有某种定量的概念，对细微骨折的诊断率也明显提高，其3D重组图像可多角度反映骨折的位置、形态、程度等，可为致伤方式分析提供更为直观和有力的依据；MRI所用设备昂贵，普遍应用受到限制，但对软组织出血、骨挫伤、骨髓水肿、推断新鲜陈旧损伤方面具有不可替代的地位；B超检查经济无创、方便灵活、定位准确，对病人损害甚小，在观察早期骨痂方面具有独特的优势，为法医判定骨折形成的先后时间、愈合程度提供了另一种途径；由于骨折愈合过程，骨痂的矿化率在不断变化，因此，通过对骨矿物密度改变的检测可定量判断骨折的愈合程度，亦可为伤/病关系分析奠定合理判定的基础。但目前的双能X线、定量CT、定量超声等检查方法在判断骨折的愈合方面均缺乏统一的正常参考值与技术标准，需与生化检验结果、骨组织的微结构变化等进行对比观察。所以，通过选择各类技术方法的特点，对骨折愈合程度进行综合评估，较单独使用一种方法更为准确。

[1]Bresler F，Simon P，Schmitt D，et al.Digital I mage A nalysis of B one A llograft U nion in S heep[J].Acta Orthopaedica，1998，69（2）：181-3.

[2]Davis B J，Roberts P J，Moorcroft C I，et al.Reliability of R adiographs in D efining U nion of I nternally F ixed F ractures[J].Injury-international Journal of the Care of the Injured，2004，35（35）：557-61.

[3]徐健，胡叶明.DR、CR在腰椎摄影中的临床效果比较[J].医学影像学杂志，2006，16（12）：1334-1335.

[4]晏彬，罗来树.DR与CR临床应用的对比与分析[J].江西医药，2007，42（12）：1181-1183.

[5]江洁清，张继宗，刘旭丹.X线数字图像法推断前臂骨折形成时间[J].中国法医学杂志，2010，25（3）：165-168.

[6]张明贵，孔江明，郑勇，等.肋骨细微骨折MSCT的最佳检查时间[J].法医学杂志，2012，28（3）：188-189.

[7]Kröpil P，Hakimi AR，Jungbluth P，et al.Cone B eam CT in A ssessment of T ibial B one D efect H ealing：an A nimal S tudy[J].Academic Radiology，2012，19（3）：320-5.

[8]魏君臣，李丙曙，翟宁.MRI对比信噪比在推断外伤性胸、腰椎压缩骨折损伤时间中的应用[J].中国中西医结合影像学杂志，2014，12（5）：458-459.

[9]聂素林，郭新全，孙世杭，等.MRI在外伤性椎体压缩骨折时间推断中的应用[J].医学影像学杂志，2011，21（1）：107-111.

[10]Wurnig M C，Calcagni M，Kenkel D，et al.Characterization of Trabecular Bone Density with Ultra-short Echotime MRIat 1.5，3.0 and 7.0T-Comparison with Microcomputed Tomography[J].NMR in Biomedicine，2014，27（10）：1159-1166.

[11]魏君臣，李丙曙，翟宁.MRI对比信噪比在推断外伤性胸、腰椎压缩骨折损伤时间中的应用[J].中国中西医结合影像学杂志，2014，12（5）：458-459.

[12]Mallee W H，Wang J，Poolman R W，et al.Computed Tomography Versus Magnetic Resonance Imaging Versus bone Scintigraphy for Clinically Suspected Scaphoid Fractures in Patientswith Negative Plain Radiographs[J].Cochrane Database of Systematic Reviews，2015，6（6）.

[13]兰庆茂，吕亚萍，黄可祥，等.多层螺旋CT与DR片诊断肋骨骨折的对比分析[J].广西医学，2011，33（5）：592-594.

[14]Protopappas V C，Vavva M G，Malizos K N，et al.Ultrasonic Monitoring of Fracture Healing[J].IEEE Transactions on Ultrasonics Ferroelectrics&Frequency Control，2008，55（6）：1243-1255.

[15]吴贽，赖仁发，刘湘宁，等.超声显像对兔下颌骨体部骨折愈合过程的监测[J].中国组织工程研究，2008，12（48）：9489-9492.

[16]苏海庆，庄小强，白宇，等.彩色多普勒超声观察骨折骨痂血运的临床价值研究[J].中国医学影像技术，2004，20（6）：906-908.

[17]王晓玲，牛晓泉.彩色多普勒超声对骨折的诊断方法及价值评估[J].临床军医杂志，2013，41（11）：1176-1177.

[18]Hacihaliloglu I，Abugharbieh R，Hodgson A J，etal.Bone Surface Localization in Ultrasound Using Image Phasebased Features[J].Ultrasound in Medicine&Biology，2009，35（9）：1475-1487.

[19]Dodd S P，Miles A W，Gheduzzi S，et al.Modelling the Effects of Different Fracture Geometries and Healing Stages on Ultrasound Signal Loss Across a Long Bone Fracture[J].ComputerMethodsinBiomechanics&BiomedicalEngineering，2007，10（5）：371-375.

[20]刘丹，许凯亮，李大为，等.超声导波定量评价长骨骨折状况[J].中国科学：物理学 力学 天文学，2014，（7）：682-690.[21]陈执平，齐振熙，方祖梅.敲击响应法及其用于骨密度测定的原理[J].中医正骨，2000，12（10）：5-6.

[22]董明荣，王华军，张文均，等.脉冲响应法评估关节退变的数值仿真[J].中国老年学，2012，32（5）：963-965.

[23]Blokhuis T J，den Boer F C，Bramer JA，et al.Evaluation of Strength of Healing Fractures with Dual Energy Xray Absorptiometry[J].ClinicalOrthopaedics&Related Research，2000，380（380）：260-268.

[24]尹东，杨惠林，唐天驷，等.双能X线骨密度仪测定骨痂骨密度变化的实验研究[J].中国医学影像学杂志，2004，12（6）：430-432.

[25]刘珺，王维，童琼娟，等.双能X线骨密度仪（DXA）与定量CT（QCT）测量骨密度的比较研究[J].临床放射学杂志，2007，26（5）：504-507.

[26]伍媛，邓小戈.体脂对DXA骨密度测量结果及骨质疏松诊断的影响[J].临床与病理杂志，2009，29（3）：272-276.

[27]袁登翔.CT定量评价对骨折愈合的监控研究[J].河北医学，2013，19（12）：1815-1817.

[28]Kröpil P，Hakimi AR，Jungbluth P，et al.Cone Beam CT in Assessment of Tibial Bone Defect Healing：an Animal Study[J].Academic Radiology，2012，19（3）：320-325.

[29]张薇.定量超声法骨密度检测的关键技术研究[D].江苏：江苏大学，2009.

[30]封婷.光声分析方法在骨质定性和定量评估中的研究[D].江苏：南京大学，2016.

（本文编辑：夏文涛）

Recent Development in the Study of Forensic Estimation of the Healing Time of Traumatic Fractures

WANG Long-long1,2,LIYu-fei3,PU Tao2,ZHU Zhi-wei2,WANG Xu1,4
（1.Collaborative Innovation Center for Judicial Civilization,Beijing 100088,China;2.Public Security Bureau of Karamay, Karamay 834000,China;3.National Police University of China,Shengyang 110854,China；4.Key Laboratory of Evidence Science,China University of Political Science and Law,Ministry of Education,Beijing 100088,China）

As the number of traumatic fractures cases in forensic appraisal is considerable and stable,a model that can monitor,digitize and quantify the healing time of traumatic fractures is of great significance to forensic medical appraisal.Choosing a reasonable inspection approach can improve the accuracy of diagnosis,and also provide scientific appraisal opinions and solid evidence for final litigations.Using themethods of radiological technology,the vibration analysis and the bone mineral density measurements,the data of the fracture callus weight,bone density,stiffness and bone metabolism changes can be acquired.This paper summarized the characteristics of various technology and methods and evaluated the application of these methods in estimating the healing time of traumatic fracture,as well as their forensic significance.Compared with a singlemethod,the rational use of a variety ofmethods to evaluate the degree of fracture healing ismore accurate,and ismore helpful to provide scientific evidence of fracture formation time in forensicmedical appraisal.

forensicmedicine;fracture;healing time;bonemineral densitymeasurement

DF795.4

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2017.03.005

1671-2072-（2017）03-0031-05

2017-02-17

教育部规划项目（10YJA820105）；国家自然科学基金项目（81172912）；国家自然科学基金项目（81450041）；上海市现场物证重点实验室开放课题基金

王龙龙（1984—），男，主检法医师，主要从事法医临床鉴定。E-mail：15408591@qq.com。

王旭（1968—），女，教授，主任法医师，主要从事法庭科学教学、鉴定、科研工作。E-mail：wangxu0409@126.com。