坠桥入水者生存可能性分析1例

马剑龙，叶雪松，董玉友，马雁兵，蔺世杰，郑伟涛，黄锶哲

1.深圳市公安局刑事警察支队刑事技术处 法医病理学公安部重点实验室，广东 深圳 518040；
2.广州市公安局刑事技术科学研究所，广东 广州 510030；
3.武汉体育学院 国家体育总局体育工程重点实验室，湖北 武汉 430079；
4.华中科技大学同济医学院法医学系，湖北 武汉 430030

1.1 简要案情

某日发生一起故意杀人案，犯罪嫌疑人杀人后驾车逃逸，虎门大桥上停车后翻越护栏坠入珠江，未找到坠桥者尸体，需要对嫌疑人坠桥后的生存可能性进行分析。

1.2 法医学分析

通过查阅文献，从桥梁资料、坠桥者落水时所受冲击力、入水姿势、跳水极限高度、人体骨骼生物力学等多方面进行分析。

1.2.1 桥梁资料

桥梁资料由广东虎门大桥有限公司提供。虎门大桥为悬索桥，全长4 588 m，宽30 m，最大跨度888 m，桥距水面高（h）约60 m。虎门大桥两岸为低山丘陵地带，东岸是虎门的威远山，西岸是南沙的南北台。从东岸的威远山到江中心上横档岛的水道称为虎门水道，最大水深21 m，从江中心上横档岛到西岸的水道称为蒲州水道，最大水深19 m。

1.2.2 冲击力计算

采用Dartfish v10软件（瑞士Dartfish公司）对该事件嫌疑人坠桥过程视频资料进行测量，得到相应数值（图1），起点处桥距水面高约60m，落水点距离起点水平位移（l）约为7.45m，水花扬起最大高度约5.09 m、最大宽度约5.88 m，水花扬起至最高时作用时间约0.6 s。

图1 坠桥过程Fig.1 The falling process

已知h=60 m，根据h=计算坠落时间t1=3.5 s；

已知l=7.45 m，根据水平速度v2=，垂直速度v1=gt1，落水时速度，得到v=34.38 m/s；

已知水花扬起至最高时作用时间t2=0.6 s，此处将嫌疑人与水作用时间近似于水花扬起时间进行计算[1-2]，根据动量定理mv=(F-mg)t2，嫌疑人从桥上坠落时所受平均冲击力F=4 361.72 N。

1.2.3 入水姿势分析

专业的跳水运动员入水姿势一般为垂直入水，此时溅起的水花大致呈环形，无明显的不对称形态。本事件中视频见水花主要向一侧溅起，呈现非对称形态，且本案中嫌疑人水平位移7.45 m，水平速度2.13 m/s，综合认为本事件中嫌疑人为非垂直姿势入水[3]。

入水姿势影响受力大小。以流体力学方法进行分析，物体淹没在水中匀速运动时受到的阻力计算公式[4]为Fd=，入水时的冲击力计算公式[5]为Fs=。式中，Fd为水中阻力，Cd为阻力系数，A为运动方向投影面积，U为运动速度，Fs为入水时冲击力，Cs为冲击系数。阻力系数和冲击系数均与物体的形状及其表面特性有关，如流线体型＜球体＜方体型。人体垂直入水时可以看成一个流线体型，其冲击系数最小、运动方向投影面积最小，所受冲击力最小；
若为水平入水，可以近似为一个长方体型，其冲击系数最大、运动方向投影面积最大，所受冲击力最大。本事件中，嫌疑人并非垂直姿势入水，无法有效减少入水冲击力。

1.2.4 跳水极限高度

在跳水比赛中，跳水项目限高10 m。近年来，国际上新兴一项“红牛悬崖跳水世界杯”比赛，规定的男子跳台高度为23～28 m，女子为18～23 m。资料[6]显示，世界上专业运动员挑战高台跳水记录中仅有4例成功完成了50 m 以上的高台跳水，最高纪录为58.8 m。查阅广州市公安局刑科所提供的6例坠桥入水事件资料，落水者均为非专业运动人员，其中1例从15 m高度坠桥入水即引起死亡。故认为本事件中嫌疑人坠落高度远超安全范围。

1.2.5 人体骨骼生物力学分析

人体各骨发生骨折所需力：（1）颅骨约为300～400 N，肋骨约为612 N，胸骨约为335 N[7]，也有从5 m高度跳桥出现胸骨骨折的报道[8]；
（2）下肢骨中，股骨约为448 N，胫骨约为367 N，膝盖约为306 N，下肢韧带撕裂约为100 N[9]；
（3）骨盆是一个位于腰部的坚固结构，一般不易发生骨折，以人体尸体模拟来自汽车侧面碰撞的骨盆冲击发现，骨盆耐受力在女性约为714 N、男性约为1 326 N[10]。本案中嫌疑人从桥上坠落时所受冲击力约为4 361.72 N，远超人体重要部位骨骼的受力极限。

1.3 分析意见

虎门大桥距水面高度60 m，通过观察视频资料，嫌疑人为非垂直姿态入水，入水时身体所受冲击力大于4 361.72 N。经查阅相关文献，尚未有超过58.8 m高度坠落入水后存活的报道，4 361.72 N 远超人体能承受的外力极限。综上，嫌疑人生存可能性接近零。

高坠是常见的非正常死亡类型之一[11]，高坠现场中，死亡性质以自杀、意外多见。坠桥入水属于高坠中特殊的一类，案例数少[8，12-13]，但由于现场地点特殊、水中情况复杂（如尸体随水流移动、船舶碰撞、螺旋桨损伤、海洋生物破坏等），勘验难度较高，若遇到遗体失踪的情况，会导致侦查线索中断，为实际办案带来严重困扰。

一般情况下，只有找到了尸体才能证明死亡。本案中坠桥者尸体未找到，生存可能性的分析必须通过多角度充分论证。通过对多起高坠入水案例进行分析，高坠入水者的死亡机制主要为：（1）高坠。若桥面高度较高，造成的损伤类似于高坠坠地，如颅骨骨折、颈椎骨折、重要器官破裂等致死性暴力损伤。（2）创伤性休克。尸体入水时全身受到强大的冲击力，尤其在非垂直入水的情况下，会出现大面积的软组织损伤（如皮下出血、肌肉出血等），且出血范围与桥面高度呈正相关，此外，严重者还会出现多发性骨折，加重局部损伤、失血和疼痛感，最终导致创伤性休克[14]。（3）溺水。入水时虽然受到巨大暴力，但并非所有落水者都直接死亡，若处于休克或濒死期，还会历经溺水过程。

死亡机制的不同取决于人体受力以及损伤情况。受力情况包括整体受力与局部受力，受坠落高度以及入水姿势等因素影响，损伤情况则取决于软组织和骨骼的生物力学特征。（1）局部受力差异。由于人体并非一个均匀的质点，而是一个不规则的柔性体，根据入水姿势不同，各部位遭受的冲击力并不相同，损伤特点也有所差异。以跳水运动员为例，垂直入水时，其损伤重点部位为腰背部、膝关节、腕关节、眼部、肘关节、颈椎等部位[15]，而未经过专业训练的人若垂直入水，头部可能引起颅骨骨折、颈椎骨折、严重颅脑损伤，如足跟入水可能引起下肢骨折以及由震动波传导引起的内部器官破裂等；
若水平入水，人体全身各部位均受力，容易导致广泛软组织皮下出血、胸腹腔压力骤增致重要器官破裂等损伤。本案例中，整体冲击力为4 361.72 N，超过各类骨折发生的极限值数倍甚至十几倍，可以推断人体任何部位先入水都将造成骨折，同时导致周围软组织损伤。（2）导致死亡所需外力。通过查阅文献可以得到部分软组织或骨骼发生损伤的生物力学数值，但该损伤是否致命以及多少外力会导致致命性损伤，依然缺少文献支持，考虑与无法进行活体实验、实验设计复杂、个体差异大等因素有关。（3）本案为实践中的个例，虽可从多方面进行论证，但并非多样本统计，并不能作为标准方法进行推广，本例分析思路仅能为相似案件的处置提供参考。

损伤鉴定是法医学实践中最困难、复杂的问题之一。近年来，基于医学影像学、计算机仿真学的法医病理数字化新技术为损伤特征和碰撞损伤生物力学的研究开辟了新途径。司法鉴定科学研究院已运用多刚体动力学仿真技术对多起法医学交通事故进行重建认定；
在有限元分析技术方面，组建了自影像学数据采集至有限元建模与计算的工作平台，并根据人体MSCT扫描数据构建了多器官多组织的有限元模型，可模拟撞击、摔跌、碾压等过程，预测损伤发生的部位和形态，结合经验可做出倾向性或排除性意见，现已顺利完成了多起国内重大、疑难案件中致伤方式的认定[16]。

通过本例分析，笔者认为，将来处置此类事件可以遵循以下思路：（1）尽可能通过侦查、视频资料等明确坠桥者的起落点、垂直坠落距离、水平位移距离等参数，精确计算人体所受冲击力的大小，本案采用的是瑞士Dartfish 软件[17]，该软件是当今世界上较先进且应用广泛的运动视频分析系统，具有专业分析、项目战术分析、训练等功能，由于多画面比较、视频重叠分析、关键动作分解、视频标记等功能而特别适用人体运动领域，在本案中可进行准确便捷的参数测量和分析。（2）尽可能了解坠落时是否受到其他损伤及可能的落水姿势，以推测人体受损伤程度。（3）此类情况特殊，一般需经过多方论证后出具专家分析意见。

本案之所以推断坠桥者生存可能性接近零，部分原因是视频资料清晰度满足分析要求、嫌疑人坠落高度达60 m、计算的入水冲击力远超过人体承受范围，但实践中现场复杂，不免出现模棱两可的情况，此时运用数字化新技术进行生物力学仿真可以提供一种新的分析思路。但目前法医病理数字化技术仍处于发展阶段，而且人体结构精细复杂，个体之间差异性大，损伤发生过程多样，因此在分析全身多处受力、损伤复杂的情形时，还需要更高精度的有效的全身三维有限元模型，相信随着技术的进一步发展，将使如高坠入水等类似事件的解决变得更加精确、高效。