骨骼損傷與墜落高度相關性研究進展

高 飛 李南陽 吳 羽 王穎華 王 鑫

（廣州市公安局越秀區分局，廣東 廣州 515000）

高墜是常見的非正常死亡現場，意外墜落在城市中的傷害死亡方式中排名前列，廣東省第三位［1］，上海市第二位［2］，高墜自殺高居自殺現場的首位［3］。高墜死亡方式的推定是國內外法醫現場學和法醫病理學的重點和難點之一，還原墜落起點現場的初始狀態有助于死亡方式的推定，但是墜落起點往往具有不確定性。隨著簡明損傷定級標準（abbreviated injury scale，AIS）的更新和法醫病理學領域關于高墜研究的進展，根據人體損傷程度與損傷特點推測墜落高度已成為法醫學高墜研究的有效策略。

骨骼損傷是墜落損傷的常見損傷類型。人體的骨借助關節形成骨骼，構成堅硬的骨支架，賦予人體基本形態，以支撐體重及保護內臟。骨骼按照部位可分為顱骨、軀干骨和四肢骨三部分，前二者統稱中軸骨，四肢骨又稱附肢骨，分別由肢帶骨（肩胛骨、鎖骨、髖骨）和自由肢骨組成。

人從高處墜落，與地面碰撞時產生的沖擊能量造成人體損傷，根據能量守恒定律：mgh=mv2，沖擊能量的大小與墜落高度密切相關。機械力學中，人體損傷是人體發生變形的結果，而堅硬骨支架維持人體的基本形態，它通過自身變形即損傷，吸收沖擊能量。骨骼損傷表現為骨折，主要有線性、粉碎性、開放性三種形態，也是骨骼損傷程度的常用表述方式。骨骼損傷形態不同，沖擊能量的大小也不同。目前國內法醫學高墜研究，骨骼損傷是人體損傷程度的衡量標準，本文回顧近幾年相關文獻，探討高墜形成的骨骼損傷程度及損傷特點推測墜落高度的可能性。

1 骨骼損傷程度

《人體損傷程度鑒定標準》（以下簡稱《標準》）是國內通用的人體損傷程度分級定量方法，將骨骼損傷形態由重至輕分為開放性骨折（重傷二級）、粉碎性或凹陷性骨折（輕傷一級）和線性骨折（輕傷二級）三種基本骨折形態，其中開放性骨折是一種特殊骨折形態，是骨折斷端刺破皮膚軟組織而暴露在空氣中的損傷類型。AIS 是基于交通事故中大量的人體損傷數據建立的國際通用的人體損傷程度分級定量方法，其骨骼損傷分級與《標準》大致相仿，骨骼損傷的分類更復雜多樣，目前AIS 評分系統對損傷程度分級定量廣泛應用于法醫學高墜研究。

1.1 損傷形態類型

國內外法醫學高墜研究表明，高度是決定骨折形態的主要因素。2013 年Petaros A 等回顧了179 例高墜解剖案例，分析死亡個體的骨骼損傷與墜落高度的關系，發現10m 以下高度組，70%顱骨骨折形態為線性，10.5m以上的高度組，74%顱骨骨折形態為粉碎性，筆者認為較高的高度墜落發生碰撞運動時，更多的沖擊能量造成粉碎性骨折，也可能是二次碰撞引起線性骨折升級為粉碎性骨折；2016 年Kusior ME 等評估不同高度（1 ～10 層）墜落者損傷類型與程度的研究結果顯示，大多骨骼損傷在1 樓的高度墜落就開始出現，從8 樓墜落的個體50%出現四肢長骨開放性骨折，50%出現四肢骨粉碎性骨折的高度為6 樓，而顱骨多發骨折及顱骨骨折的50%發生率的高度分別9 樓和5 樓，這項研究表明損傷數量、損傷的分級與定量及每一種損傷類型對應的高度閾值是損傷推測墜落高度的重要參數；法醫人類學家Rowbotham SK（2018）等分析低位高墜（≤3m）的死亡個體的骨骼損傷形態與高度的關系，表明從1.5 ～3.0m 的高度墜落，顱骨骨折形態為線性骨折，與Lefèvre T（2015）等的研究一致。國內人體頭顱墜落與水平撞擊實驗結果進一步證實，顱骨粉碎性骨折比顱骨線性骨折需要更大的撞擊力或更高的高度墜落才能形成。

1.2 損傷程度的定量

AIS-ISS 評分系統是常用的損傷分級定量工具，主要應用于人體全身損傷（如內臟損傷、骨骼損傷、軟組織損傷等）的綜合評估，并沒有對骨骼損傷程度進行單獨分析，且推測墜落高度的準確性存在爭議。1998 年Lau G 等認為骨盆骨折與脊柱骨折的AIS 1998 評分≥3 是墜落高度更高的陽性表現，據此建立人體損傷程度與年齡推測墜落高度的數學模型（R2=0.466，誤差=5m），這是法醫學者首次嘗試建立定量的墜落損傷與墜落高度的數學模型；意大利學者Casali MB 等（2019）也基于AIS-ISS 評分系統的基礎嘗試建立墜落損傷與墜落高度的數學模型，但模型的擬合優度并未超過Lau G 模型；國內學者高飛等（2020）建立基于顱骨及四肢骨骨折損傷程度推測墜落高度的理想模型（R2=0.871，誤差小于5m），但用于實際案例的驗證有限且缺少統計學處理。人體多發損傷的分級定量通常使用最高AIS（Maximal AIS，MAIS）或損傷嚴重程度評分（Injury Severity Score，ISS），Teresiński G（2016）等采用兩種方法分別評估41 例高墜死亡個體的損傷程度，對損傷程度與墜落高度進行相關性分析，發現根據AIS98-ISS 分級定量的損傷程度與墜落高度（2 ～30m）之間存在顯著相關性（r=0.50），但是與AIS98-MAIS 對單個身體部位的損傷的分級定量之間無顯著相關性；臨床醫學學者Alizo G（2018）等研究發現隨著高度的增加，損傷的ISS 分值也會增加，但是僅靠ISS 值推測高度的準確性不高。

2 骨骼損傷特點

早期的國內外法醫高墜研究文獻主要討論骨折部位的發生率、骨折數量及骨折定位的解剖學結構等損傷特點與墜落高度的關系。

2.1 損傷部位

國內外法醫學者多以解剖學為基礎劃分骨骼損傷的部位，研究不同骨折部位的發生率與墜落高度的相關關系。Thierauf A（2010）等回顧291 例高墜死亡案例的顱骨損傷情況，首次提出顱骨骨折發生率呈雙相分布的概念，這項研究發現顱骨骨折發生率隨高度增加而增加至15m，15m 以上高度發生率呈下降趨勢，但是并沒分析現象出現的原因；Petaros A（2013）等回顧了179 例高墜案例（自殺與意外相當）并對相關數據進行Logistic 回歸分析，結果表明胸部骨折、四肢骨骨折和骨盆骨折的發生率隨高度增加而增加，而顱骨骨折的發生率與高度同樣表現為雙相分布，同時筆者注意到墜落者接觸地面的體位與損傷部位的關系，認為高墜自殺者多以肢體先接觸地面；Park S（2015）等采用計算機仿真工具（MADYMO 7.5）對高墜所致的顱骨損傷進行了生物力學分析，并解釋這種雙相分布的現象是因為墜落時人的身體發生向前旋轉所致；而國內學者楊偉棟等回顧103 例高墜案件（以自殺為主），對四肢骨折與墜落高度的分布情況進行統計分析，發現各個高度組的四肢骨骨折的發生率均較高，筆者認為這與四肢先接觸地面有關，與Petaros A 等的統計結果不同，這可能與國內外學者的研究案例中死亡方式自殺與意外的占比不同有關；Abder-Rahman H（2018）等在墜落高度與骨折類型相關性研究中，細分骨骼損傷區域，研究結果表明椎骨、胸骨、鎖骨、骨盆及髖部的骨折發生率與墜落高度呈正比，但是面部骨折發生率在9m 以上的墜落高度明顯增加，在9m 以下的高度卻很少被發現，這個現象與自殺者基于避險本能的心理狀態有關。人體從高處墜落接觸地面的體位決定骨折部位，大多文獻的觀點認為接觸地面的體位是由墜落者的心理狀態和高度是否給予足夠的反應時間決定。

2.2 損傷的數量

國內外法醫學者均發現骨折區域的數量與墜落高度存在正相關關系。Petaros A 等分析骨折區域與墜落高度的關系時，將人體分為頭部、頸部、肩胛骨、上肢、胸部、骨盆與腰椎及下肢七個區域，其中四肢骨折記錄單側或雙側，發現骨折區域的數量與高度具有正向的相關關系（r=0.34），這可能與較高的高度墜落產生的高沖擊能量需要更多骨折區域來吸收有關；國內學者陸雪松（2016）等采用尸表檢驗方法記錄骨折損傷數據，對246 例高墜案例的相關信息進行統計分析，發現人體全身骨骼（除頸椎以外）損傷的范圍與墜落高度呈正比，與Petaros A 等的尸體解剖情況的統計結果基本一致；Abder-Rahman H 等進一步研究發現四肢骨的自由肢骨骨折的數量在3m 以上的墜落高度會明顯增加。墜落高度是決定骨折區域數量的主要因素，骨折區域的數量會隨墜落高度增加而增加。

國外法醫學者基于骨骼呈對稱分布的解剖結構特征，針對雙側或單側骨折的發生率在不同墜落高度的差異進行了比較，但是統計結果并不一致。Petaros A 等注意到雙側的骨骼損傷隨高度增加而顯著增加，但是盆骨的雙側骨折并沒有這種關系，在各個高度組，單側骨盆骨折的發生率均大于雙側骨折；而Rowbotham SK等的研究結果顯示不一樣的結果，他們發現肋骨雙側或單側骨折均在1.5 ～3.0m 出現的概率較大，這可能與后者研究的個體年齡較大且墜落高度限定在3m 以下有關。

2.3 解剖學結構

骨骼損傷定位在不同解剖結構與墜落高度相關關系也會出現不一樣的結果。Rowbotham SK 等的研究發現中軸骨骨折好發于較高高度（1.5 ～ 3.0m）墜落，而四肢骨骨折好發于更低（≤1.5m）的高度，這可能與文獻中四肢骨骨折主要為髖關節的股骨轉子間骨折有關，老年個體于站立位跌倒時易發生該類骨折；Acosta-Olivo C 等研究表明≥30 歲的個體站立位跌倒時易發生踝關節骨折。關節部位骨折在AIS 評分也低于四肢長骨骨折，這與關節活動度大，當低位高度墜落（≤1.5m），人體側面與地面接觸易發關節扭轉骨折有關。

Casali MB 等回顧分析307 例高墜案件中墜落損傷類型與墜落高度關系時，將顱骨損傷區域分為顱骨穹隆部、顱底、面顱骨（鼻骨、顴骨及上頜骨）和下頜骨進行分類分析，Casali MB 的顱骨損傷區域四分法證實面顱骨及下頜骨骨折與高度正相關。

3 展望

在法醫學高墜研究中，骨骼損傷程度及特點與墜落高度具有一定相關性，其中隨高度增加而增加的骨骼損傷程度和數量可以解釋墜落高度產生的沖擊能量的大小，是骨骼損傷推測墜落高度的重要參數，而骨折部位的發生率及骨折定位的解剖學結構與墜落高度的相關關系尚未明確?，F階段AIS-ISS 評分系統在墜落損傷程度推測墜落高度的研究結果不理想，國內學者建立專門針對骨骼損傷的分級定量方法，但尚需大量實際案例驗證，科學的損傷分級定量方法是骨骼損傷推測墜落高度的數學模型不能忽視的問題。針對這一問題，可以嘗試目前國際流行的其他損傷評分定量方法，如AISMAIS，也可以參照AIS，針對高墜所致的骨骼損傷，利用國內高墜案（事）件中大量的尸體骨骼損傷數據，分析探索一種全新且行之有效的科學評分方法。