骨骼损伤与坠落高度相关性研究进展

高 飞 李南阳 吴 羽 王颖华 王 鑫

（广州市公安局越秀区分局，广东 广州 515000）

高坠是常见的非正常死亡现场，意外坠落在城市中的伤害死亡方式中排名前列，广东省第三位［1］，上海市第二位［2］，高坠自杀高居自杀现场的首位［3］。高坠死亡方式的推定是国内外法医现场学和法医病理学的重点和难点之一，还原坠落起点现场的初始状态有助于死亡方式的推定，但是坠落起点往往具有不确定性。随着简明损伤定级标准（abbreviated injury scale，AIS）的更新和法医病理学领域关于高坠研究的进展，根据人体损伤程度与损伤特点推测坠落高度已成为法医学高坠研究的有效策略。

骨骼损伤是坠落损伤的常见损伤类型。人体的骨借助关节形成骨骼，构成坚硬的骨支架，赋予人体基本形态，以支撑体重及保护内脏。骨骼按照部位可分为颅骨、躯干骨和四肢骨三部分，前二者统称中轴骨，四肢骨又称附肢骨，分别由肢带骨（肩胛骨、锁骨、髋骨）和自由肢骨组成。

人从高处坠落，与地面碰撞时产生的冲击能量造成人体损伤，根据能量守恒定律：mgh=mv2，冲击能量的大小与坠落高度密切相关。机械力学中，人体损伤是人体发生变形的结果，而坚硬骨支架维持人体的基本形态，它通过自身变形即损伤，吸收冲击能量。骨骼损伤表现为骨折，主要有线性、粉碎性、开放性三种形态，也是骨骼损伤程度的常用表述方式。骨骼损伤形态不同，冲击能量的大小也不同。目前国内法医学高坠研究，骨骼损伤是人体损伤程度的衡量标准，本文回顾近几年相关文献，探讨高坠形成的骨骼损伤程度及损伤特点推测坠落高度的可能性。

1 骨骼损伤程度

《人体损伤程度鉴定标准》（以下简称《标准》）是国内通用的人体损伤程度分级定量方法，将骨骼损伤形态由重至轻分为开放性骨折（重伤二级）、粉碎性或凹陷性骨折（轻伤一级）和线性骨折（轻伤二级）三种基本骨折形态，其中开放性骨折是一种特殊骨折形态，是骨折断端刺破皮肤软组织而暴露在空气中的损伤类型。AIS 是基于交通事故中大量的人体损伤数据建立的国际通用的人体损伤程度分级定量方法，其骨骼损伤分级与《标准》大致相仿，骨骼损伤的分类更复杂多样，目前AIS 评分系统对损伤程度分级定量广泛应用于法医学高坠研究。

1.1 损伤形态类型

国内外法医学高坠研究表明，高度是决定骨折形态的主要因素。2013 年Petaros A 等回顾了179 例高坠解剖案例，分析死亡个体的骨骼损伤与坠落高度的关系，发现10m 以下高度组，70%颅骨骨折形态为线性，10.5m以上的高度组，74%颅骨骨折形态为粉碎性，笔者认为较高的高度坠落发生碰撞运动时，更多的冲击能量造成粉碎性骨折，也可能是二次碰撞引起线性骨折升级为粉碎性骨折；2016 年Kusior ME 等评估不同高度（1 ～10 层）坠落者损伤类型与程度的研究结果显示，大多骨骼损伤在1 楼的高度坠落就开始出现，从8 楼坠落的个体50%出现四肢长骨开放性骨折，50%出现四肢骨粉碎性骨折的高度为6 楼，而颅骨多发骨折及颅骨骨折的50%发生率的高度分别9 楼和5 楼，这项研究表明损伤数量、损伤的分级与定量及每一种损伤类型对应的高度阈值是损伤推测坠落高度的重要参数；法医人类学家Rowbotham SK（2018）等分析低位高坠（≤3m）的死亡个体的骨骼损伤形态与高度的关系，表明从1.5 ～3.0m 的高度坠落，颅骨骨折形态为线性骨折，与Lefèvre T（2015）等的研究一致。国内人体头颅坠落与水平撞击实验结果进一步证实，颅骨粉碎性骨折比颅骨线性骨折需要更大的撞击力或更高的高度坠落才能形成。

1.2 损伤程度的定量

AIS-ISS 评分系统是常用的损伤分级定量工具，主要应用于人体全身损伤（如内脏损伤、骨骼损伤、软组织损伤等）的综合评估，并没有对骨骼损伤程度进行单独分析，且推测坠落高度的准确性存在争议。1998 年Lau G 等认为骨盆骨折与脊柱骨折的AIS 1998 评分≥3 是坠落高度更高的阳性表现，据此建立人体损伤程度与年龄推测坠落高度的数学模型（R2=0.466，误差=5m），这是法医学者首次尝试建立定量的坠落损伤与坠落高度的数学模型；意大利学者Casali MB 等（2019）也基于AIS-ISS 评分系统的基础尝试建立坠落损伤与坠落高度的数学模型，但模型的拟合优度并未超过Lau G 模型；国内学者高飞等（2020）建立基于颅骨及四肢骨骨折损伤程度推测坠落高度的理想模型（R2=0.871，误差小于5m），但用于实际案例的验证有限且缺少统计学处理。人体多发损伤的分级定量通常使用最高AIS（Maximal AIS，MAIS）或损伤严重程度评分（Injury Severity Score，ISS），Teresiński G（2016）等采用两种方法分别评估41 例高坠死亡个体的损伤程度，对损伤程度与坠落高度进行相关性分析，发现根据AIS98-ISS 分级定量的损伤程度与坠落高度（2 ～30m）之间存在显著相关性（r=0.50），但是与AIS98-MAIS 对单个身体部位的损伤的分级定量之间无显著相关性；临床医学学者Alizo G（2018）等研究发现随着高度的增加，损伤的ISS 分值也会增加，但是仅靠ISS 值推测高度的准确性不高。

2 骨骼损伤特点

早期的国内外法医高坠研究文献主要讨论骨折部位的发生率、骨折数量及骨折定位的解剖学结构等损伤特点与坠落高度的关系。

2.1 损伤部位

国内外法医学者多以解剖学为基础划分骨骼损伤的部位，研究不同骨折部位的发生率与坠落高度的相关关系。Thierauf A（2010）等回顾291 例高坠死亡案例的颅骨损伤情况，首次提出颅骨骨折发生率呈双相分布的概念，这项研究发现颅骨骨折发生率随高度增加而增加至15m，15m 以上高度发生率呈下降趋势，但是并没分析现象出现的原因；Petaros A（2013）等回顾了179 例高坠案例（自杀与意外相当）并对相关数据进行Logistic 回归分析，结果表明胸部骨折、四肢骨骨折和骨盆骨折的发生率随高度增加而增加，而颅骨骨折的发生率与高度同样表现为双相分布，同时笔者注意到坠落者接触地面的体位与损伤部位的关系，认为高坠自杀者多以肢体先接触地面；Park S（2015）等采用计算机仿真工具（MADYMO 7.5）对高坠所致的颅骨损伤进行了生物力学分析，并解释这种双相分布的现象是因为坠落时人的身体发生向前旋转所致；而国内学者杨伟栋等回顾103 例高坠案件（以自杀为主），对四肢骨折与坠落高度的分布情况进行统计分析，发现各个高度组的四肢骨骨折的发生率均较高，笔者认为这与四肢先接触地面有关，与Petaros A 等的统计结果不同，这可能与国内外学者的研究案例中死亡方式自杀与意外的占比不同有关；Abder-Rahman H（2018）等在坠落高度与骨折类型相关性研究中，细分骨骼损伤区域，研究结果表明椎骨、胸骨、锁骨、骨盆及髋部的骨折发生率与坠落高度呈正比，但是面部骨折发生率在9m 以上的坠落高度明显增加，在9m 以下的高度却很少被发现，这个现象与自杀者基于避险本能的心理状态有关。人体从高处坠落接触地面的体位决定骨折部位，大多文献的观点认为接触地面的体位是由坠落者的心理状态和高度是否给予足够的反应时间决定。

2.2 损伤的数量

国内外法医学者均发现骨折区域的数量与坠落高度存在正相关关系。Petaros A 等分析骨折区域与坠落高度的关系时，将人体分为头部、颈部、肩胛骨、上肢、胸部、骨盆与腰椎及下肢七个区域，其中四肢骨折记录单侧或双侧，发现骨折区域的数量与高度具有正向的相关关系（r=0.34），这可能与较高的高度坠落产生的高冲击能量需要更多骨折区域来吸收有关；国内学者陆雪松（2016）等采用尸表检验方法记录骨折损伤数据，对246 例高坠案例的相关信息进行统计分析，发现人体全身骨骼（除颈椎以外）损伤的范围与坠落高度呈正比，与Petaros A 等的尸体解剖情况的统计结果基本一致；Abder-Rahman H 等进一步研究发现四肢骨的自由肢骨骨折的数量在3m 以上的坠落高度会明显增加。坠落高度是决定骨折区域数量的主要因素，骨折区域的数量会随坠落高度增加而增加。

国外法医学者基于骨骼呈对称分布的解剖结构特征，针对双侧或单侧骨折的发生率在不同坠落高度的差异进行了比较，但是统计结果并不一致。Petaros A 等注意到双侧的骨骼损伤随高度增加而显著增加，但是盆骨的双侧骨折并没有这种关系，在各个高度组，单侧骨盆骨折的发生率均大于双侧骨折；而Rowbotham SK等的研究结果显示不一样的结果，他们发现肋骨双侧或单侧骨折均在1.5 ～3.0m 出现的概率较大，这可能与后者研究的个体年龄较大且坠落高度限定在3m 以下有关。

2.3 解剖学结构

骨骼损伤定位在不同解剖结构与坠落高度相关关系也会出现不一样的结果。Rowbotham SK 等的研究发现中轴骨骨折好发于较高高度（1.5 ～ 3.0m）坠落，而四肢骨骨折好发于更低（≤1.5m）的高度，这可能与文献中四肢骨骨折主要为髋关节的股骨转子间骨折有关，老年个体于站立位跌倒时易发生该类骨折；Acosta-Olivo C 等研究表明≥30 岁的个体站立位跌倒时易发生踝关节骨折。关节部位骨折在AIS 评分也低于四肢长骨骨折，这与关节活动度大，当低位高度坠落（≤1.5m），人体侧面与地面接触易发关节扭转骨折有关。

Casali MB 等回顾分析307 例高坠案件中坠落损伤类型与坠落高度关系时，将颅骨损伤区域分为颅骨穹隆部、颅底、面颅骨（鼻骨、颧骨及上颌骨）和下颌骨进行分类分析，Casali MB 的颅骨损伤区域四分法证实面颅骨及下颌骨骨折与高度正相关。

3 展望

在法医学高坠研究中，骨骼损伤程度及特点与坠落高度具有一定相关性，其中随高度增加而增加的骨骼损伤程度和数量可以解释坠落高度产生的冲击能量的大小，是骨骼损伤推测坠落高度的重要参数，而骨折部位的发生率及骨折定位的解剖学结构与坠落高度的相关关系尚未明确。现阶段AIS-ISS 评分系统在坠落损伤程度推测坠落高度的研究结果不理想，国内学者建立专门针对骨骼损伤的分级定量方法，但尚需大量实际案例验证，科学的损伤分级定量方法是骨骼损伤推测坠落高度的数学模型不能忽视的问题。针对这一问题，可以尝试目前国际流行的其他损伤评分定量方法，如AISMAIS，也可以参照AIS，针对高坠所致的骨骼损伤，利用国内高坠案（事）件中大量的尸体骨骼损伤数据，分析探索一种全新且行之有效的科学评分方法。