Отличие локальных переломов от конструкционных

Введение

Согласно нашим исследованиям смертельная черепно-мозговая травма составляет 10% от всех экспертиз по г. Барнаулу. Из них ударное воздействие по голове (убийства и транспортная травма) составили 78,8%, остальные были представлены травмой от падения (падение с высоты и на плоскости – 11,2% и 10% соответственно). Из всего числа подобной травмы переломы костей черепа встречались в 52,4%. Обычно возникает необходимость дифференцировать действие широкой ударяющей поверхности при падении и ударе. В таких случаях чаще всего формируются идентификационно малопригодные линейные и паутинообразные переломы черепа. Необходимость установления различий подобных травм вызвана важностью решения этого вопроса для судебно-следственных органов. Однако до сих пор в экспертной практике весьма распространен шаблонный вывод о механизме формировании перелома «как от удара твердым тупым предметом, так и при падении и ударе о таковой».

Наша работа является продолжением этой давней судебно-медицинской дискуссии о возможностях дифференцировки повреждений возникающих при ударе и падении. Изучению подобных переломов черепа посвящено достаточно большое число работ [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Одни авторы объясняли различия в формировании переломов черепа, влиянием кривизны кости и приданым ускорением [7, 8], другие говорили о жесткости поверхности соударения и силе удара [9].

Основная часть

Берясь за решение этого вопроса, мы стремились получить внятное теоретическое обоснование возможностей решения этой проблемы, на основании которой можно было бы выработать экспертный подход для подобных исследований.

Любой перелом это результат взаимодействия свойств ударяющей поверхности (площадь, форма, твердость) и условий нагружения (масса, скорость, направление) с конструкционными (зона форма, рельефность) и локальными (плотность и кривизна компакты, толщина диплоэ) уровнями прочности черепа [10]. Анализируя основные составляющие возникновения переломов черепа, мы пришли к выводу, что растрескивание черепа в результате падения и удара о твердую поверхность в большей степени зависит от условий нагружения [11]. Большую роль в формировании морфологических особенностей переломов черепа играет его строение и в первую очередь степень его рельефности [12] (что требует отдельного рассмотрения).

Согласно данным теоретической механики, масса движущейся точки равна массе всего тела [13]. Следовательно, масса взаимодействующих объектов при ударе предметом по голове исчисляется килограммами, а при ударе головой в результате падения она уже соответствует многим десяткам килограммов.

Учитывая скорость нагружения при ударе и свободном падении (метры в секунду) очевидно, что она в обоих случаях меньше скорости отклика системы [14]. С учетом различий в массе головы можно легко сделать приблизительные расчеты их разрушающей энергии, которая будет различаться на порядок (в первом десятки, а во втором сотни джоулей).

Сравнивая направление нагрузки , что при ударе она всегда перерастает в инерционное ускорение головы, что постепенно гасит травмирующую энергию на уровне контактных деформаций. Тогда как при падении (из-за невозможности смещения опоры) мгновенно приложенная нагрузка затухает за счет инерции торможения. Это ведет к выраженной деформации всего черепа.

Экспериментальное подтверждение: Для имитации зон контакта от удара и падения по шару из пластической массы, наносили удар широкой плоским предметом большой твердости. Через 20см полета (не меняя скорости) шар упирался в преграду аналогичных характеристик. Начало движения было относительно плавным, а торможение сопровождалось зависанием шара на опоре. Изучение участков его остаточной деформации показало, что уплощение от первого (инерции ускорения) воздействия был в полтора раза меньше второго (инерции торможения). Кроме того, первый след сохранил некоторую округлость поверхности, тогда как второй был абсолютно плоским, а за пределами зоны контакта отмечалось волнообразное смятие образца. Все это доказывало, что объем деформации при ударе меньше и носит более локальный характер, нежели при падении.

Изучая морфологические особенности перелома черепа, было установлено, что любой перелом локально-конструкционного характера (при падении или ударе) имеет три зоны: прогиба, разрыва и участка сложных деформаций с расщеплением кости.

Таблица 1

Отличия линейных переломов, возникающих от удара и падения на плоскости

В результате было установлено, что при ударе зона прогиба закономерно короче (до 2,0 см), чем при падении (более 2,0см), хотя длина зон разрыва у них примерно одинаковая. Зона расщепления при ударе всегда расположена перед областью максимальной кривизны кости, тогда как при падении на плоскости после этого участка, что представлено в таблице 1.

Представленные данные подтверждают, что в сравнении с падением на плоскости при ударном воздействии по голове повреждения носят более «локальный» характер.

Если при воздействии в теменно-затылочную и теменно-височную области формируется паутинообразный перелом, то независимо от варианта первичного растрескивания наблюдается картина, представленная в таблице 2.

Таблица 2

Отличия в расположении концентрических и дугообразных трещин паутинообразных переломов, возникающих от удара и падения

Из полученных результатов следует, что при ударе предметом по голове радиальные трещины обычно свободно распространялись на площади в пределах одной кости, редко вырываясь за ее пределы. Концентрические трещины обычно ограничивают распространение радиальных на плоском участке перед ребром жесткости свода черепа. Это выражается в меньшей площади паутинообразного перелома (от эпицентра удара до первого ряда концентрических трещин) при ударе, в сравнении с падением.

Кроме того, при падении на плоскости радиальные трещины легко распространяются вплоть до участков наибольшей кривизны (теменных бугров, височных линий), т.е. по самому ребру жесткости. Это позволяет зарождаться концентрическим трещинам дальше от места удара, что увеличивает площадь паутинообразного перелома первого порядка. От этих образований часто отходят дополнительные радиальные трещины второго порядка, часть из них распространяется на противоположную область черепа, также проходя через участки с максимальной кривизной кости.

Одним из значимых различий образования переломов при таких условиях является характер микроразрушения свода черепа. В результате удара от падения на своде микротрещины формировались как в местах непосредственного воздействия (теменно-затылочная и теменно-височная области), так и на отдалении (теменные бугры височные ямки).

Отмечено, что в отличие от падения удар формирует сравнительно меньшее количество микротрещин, и они расположены только в зоне контакта.

Другим значимым отличием падения являются изолированные трещины основания черепа в передней и средних черепных ямках.

Эти короткие трещины образуются в центральных областях передней черепной ямки с повреждением верхней стенки пазухи основной кости и в области обеих верхних стенок глазниц. Иногда эти трещины локализуются на теле и крыльях основной кости, реже на скате затылочной кости, надглазничных областях и решетчатой кости.

При ударе твердым тупым предметом в затылочную область подобные трещины не образуются.

Большое внимание следует уделять изучению магистральной трещины основания черепа. При падении она состоит из нескольких сливающихся трещин конструкционного характера, с общим направлением из центральных отделов основания черепа к месту контакта. Этот перелом как бы разделяет основание черепа на две половины, что напоминает перелом от сдавливания черепа. (У этих переломов действительно весьма схожий механизм уплощения черепа при контакте с встречающей опорой.)

При ударе, как правило, имеется лишь одна трещина локального характера, ориентированная от места контакта к основной кости. Нередко по ходу она может ветвиться, концы этих ответвлений затухают в естественных отверстиях или участках упрочения основания черепа.

Заключение

В дополнение к установленным различиям не следует забывать и о других возможных отличиях. Во-первых, удары обычно наносятся ограниченным объектом, что формирует разные варианты локальных переломов (дырчатый, вдавленный, и пр.) Тогда как падение происходит на относительно широкой плоскости и его характеризуют конструкционные переломы (линейные, паутинообразные). Во-вторых, если падение было на ограниченный объект, то обычно это сопровождается формированием скальпированных ран (из-за сферической формы свода черепа, относительно низкой скорости свободного падения, касательного направления вектора нагрузки). В-третьих, при падении на плоскости для формирования травмы мозгового черепа наиболее типичными следует считать падение навзничь – на спину (с ударом теменно-затылочной областью) или на бок (удар теменно-височной областью). Другие ситуации можно исключить, так как падение вперед лицом (ничком), обычно относится к координированным видам, что практически исключает формирование переломов мозгового черепа. Особое место занимает падение с большой высоты на теменные области головы, когда происходит осевое сдавливание головы между туловищем и встречающей опорой с формированием двух встречных паутинообразных растрескиваний свода и основания.

Таким образом, использование предлагаемых данных, позволит эксперту с высокой долей вероятности установить вид травмы и сделать вполне обоснованные выводы об условиях формирования перелома черепа.

Библиография

1. Гедыгушев И.А. Судебно-медицинская оценка повреждений мягких тканей головы и костей свода черепа при установлении особенностей травмирующего тупого твердого предмета: Автореф. дис. канд.-М.., 1986
2. Громов А.П.
   Биомеханика травмы (повреждения головы, позвоночника, грудной клетки). – М.: Медицина, 1979, 275с.
3. Крюков В.Н.
   Механика и морфология переломов. – М: Медицина, 1986 г., 160 с.
4. Крюков В.Н. Основы механо-и морфогенеза переломов. – М.: Фолиум, 1995. – 232 с.
5. Плаксин В.О. Судебно-медицинская оценка механизмов множественных переломов свода черепа при травме тупыми предметами: Дис. … д-ра мед. наук. – М., 1996. – 204 с.
6. Попов В.Л.
   Черепно-мозговая травма. – Л.: Медицина, 1988. – 240 с.
7. Волох Д.Ю. Судебно-медицинская оценка повреждений затылочной области головы при действии твердых тупых предметов – Автореф. дис. … канд. мед. наук. – Москва, 1991. – 25 с.
8. Дербоглав В.В.
   Судебно-медицинская оценка повреждений костей черепа в зависимости от условий падения на плоскость и характера поверхности соударения: Автореф. дис. … канд. мед. наук. – М., 1975. – 22 с.
9. Якунин С.А. Дифференциальная диагностика повреждений теменно-затылочной области головы у практически здоровых лиц // Проблемы экспертизы в медицине. – 2002. – № 4. – С. 3-7.
10. Шадымов А.Б. Анатомо-морфологическая характеристика черепа, как прочностной конструкции // Проблемы экспертизы в медицине. Научно-практический журнал. – Ижевск, 2005.-В1.-С. 9-14.
11. Шадымов
    А.Б. Переломы черепа. – Барнаул: 2009. – 332 с.
12. Шадымов А.Б. Судебно-медицинское определение механогенеза и идентификационной пригодности переломов черепа при основных видах внешнего воздействия // Дисс. Докт.мед.наук – Москва, 2006, 365с.
13. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М., Наука.,1967.478с.
14. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Курс физики полимеров. – под ред. Проф. С.Я. Френкеля. Л.: Химия, 1976. – 128 с.

References (transliterated)

1. Gedygushev I.A. Sudebno-meditsinskaya otsenka povrezhdenii myagkikh tkanei golovy i kostei svoda cherepa pri ustanovlenii osobennostei travmiruyushchego tupogo tverdogo predmeta: Avtoref. dis. kand.-M.., 1986
2. Gromov A.P. Biomekhanika travmy (povrezhdeniya golovy, pozvonochnika, grudnoi kletki). – M.: Meditsina, 1979, 275s.
3. Kryukov V.N. Mekhanika i morfologiya perelomov. – M: Meditsina, 1986 g., 160 s.
4. Kryukov V.N. Osnovy mekhano-i morfogeneza perelomov. – M.: Folium, 1995. – 232 s.
5. Plaksin V.O. Sudebno-meditsinskaya otsenka mekhanizmov mnozhestvennykh perelomov svoda cherepa pri travme tupymi predmetami: Dis. … d-ra med. nauk. – M., 1996. – 204 s.
6. Popov V.L. Cherepno-mozgovaya travma. – L.: Meditsina, 1988. – 240 s.
7. Volokh D.Yu. Sudebno-meditsinskaya otsenka povrezhdenii zatylochnoi oblasti golovy pri deistvii tverdykh tupykh predmetov – Avtoref. dis. … kand. med. nauk. – Moskva, 1991. – 25 s.
8. Derboglav V.V. Sudebno-meditsinskaya otsenka povrezhdenii kostei cherepa v zavisimosti ot uslovii padeniya na ploskost’ i kharaktera poverkhnosti soudareniya: Avtoref. dis. … kand. med. nauk. – M., 1975. – 22 s.
9. Yakunin S.A. Differentsial’naya diagnostika povrezhdenii temenno-zatylochnoi oblasti golovy u prakticheski zdorovykh lits // Problemy ekspertizy v meditsine. – 2002. – № 4. – S. 3-7.
10. Shadymov A.B. Anatomo-morfologicheskaya kharakteristika cherepa, kak prochnostnoi konstruktsii.//Problemy ekspertizy v meditsine. Nauchno-prakticheskii zhurnal. – Izhevsk, 2005.-V1.-S. 9-14.
11. Shadymov A.B. Perelomy cherepa / Barnaul: 2009. – 332 s.
12. Shadymov A.B. Sudebno-meditsinskoe opredelenie mekhanogeneza i identifikatsionnoi prigodnosti perelomov cherepa pri osnovnykh vidakh vneshnego vozdeistviya// Diss. Dokt.med.nauk – Moskva, 2006, 365s.
13. Targ S.M. Kratkii kurs teoreticheskoi mekhaniki. M., Nauka.,1967.478s.
14. Bartenev G.M., Zelenev Yu.V. Kurs fiziki polimerov. – pod red. Prof. S.Ya. Frenkelya. L.: Khimiya, 1976. – 128 s.

Рассмотрен вопрос о том, что перелом чаще формируются не в результате какой-то простой деформации (растяжения, сжатия или изгиба), от их комбинации с присоединением элементов кручения. Это оказывает значительное влияние на морфологические особенности переломов, что необходимо учитывать при определении механизмов их образования и условий травмы.

Образование перелома – многофакторный процесс взаимодействия внешней нагрузки и кости. На этот процесс оказывают влияние, как свойства этой нагрузки, так и свойства самой кости на органном и структурном уровнях. В результате в кости возникают на органном уровне возникают 4 вида деформация: растяжение, сжатие, изгиб и кручение, каждое из которых характеризуется определенными морфологическими свойствами перелома.

Сложность строения конкретной кости как конкретного органа (разная общая форма, толщина, форма поперечного сечения, кривизна разных участков, асимметрия относительно сагиттальной и фронтальной плоскостей) обусловливают неоднозначные процессы деформации даже при простых ее видах.

Опыт исследования переломов показывает, что наиболее часто они возникают при действии одного из видов деформации – изгиба, когда, например, прямолинейный стержень становится изогнутым. Это может быть результатом поперечного или продольного изгибов. Здесь и переломы нижних конечностей при фронтальном ударе легковым автомобилем, местный изгиб ребра или прогибание кости свода черепа при ударах твердым тупым предметом, переломы диафизом трубчатых в случаях падения человека с высоты на ноги и мн. др. При этом возникают как локальные, так и конструкционные переломы.

Типичным представителем конструкционного переломы являются винтообразные, образующиеся при деформации кручения, когда на кость действует пара сил, равная по величине, приложенная к концам кости, вызывающая их скручивание в противоположном направлении. На практике оказывается, что одна часть кости оказывается фиксированной (например, связками в суставе или опорная нога при кручении туловища в случаях тангенциального удара движущимся автомобилем), а другая – получает активный крутящий момент.

Механизм образования винтообразных переломов диафизов трубчатых костей детально описан нами [4]. Элементами винтообразного перелома следует считать его винтообразную часть, которая, огибая диафиз, проходит по гелликоидной поверхности, а ее излом со свободной поверхностью кости составляет угол 900, но и концевые отделы, один из которой приобретает лезвиеобразный вид и образуется за счет расщепления кости.

Проведенные нами сотрудниками кафедры судебной медицины последующие исследование, показали, что деформация кручения в чистом виде на практике наблюдается довольно редко. Кручение часто сочетается с поперечным и продольным изгибами. В этих случаях внешняя сила, вызывающая изгиб, действует не симметрично относительно осей кости, а смещена к одному из краев. Такая осенесимметричность может быть обусловлена и не симметричным строением самой кости. В результате несовпадения вектора нагрузки и механической кости возникают элементы кручения. Например, в силу несимметричности поперечного сечения большеберцовой кости при поперечном изгибе она всегда приобретает вращение, занимая наиболее устойчивое противодействующее положение.

В результате такого сочетания изгиба и кручения возникают оскольчатые переломы диафизарных отделов трубчатых и других костей[4].

Элементы винтообразности обнаруживаются в переломах ребер, когда они подвергаются косому изгибу при воздействии в область грудной кости (удар или сдавливание грудной клетки спереди назад с приложением силы в грудину).

При этом симметричные ребра на уровне воздействия будут подвергаться поперечному изгибу по типу изгиба консольной балки с образованием симметричных поперечных переломов. Выше и ниже расположенные ребра испытывают косой изгиб, они скручиваются с образованием косых встречно направленных переломов. Эта закономерность в расположении и виде переломов (поперечные и косые) послужила основой в разработке метода векторографического анализа и определения места воздействия [3].

Винтообразность присуща и переломам ребер в поясничных отделах. Прежде всего, это сильное сдавливание грудной клетки в переднезаднем направлении, например, при переездах через ее переднюю поверхность колесами движущегося автомобиля. При этом происходит уплощение грудной клетки с одновременным опусканием ребер, особенно, среднего «этажа» и прилежащих ребер – нижнего. В поясничном отделе ребра одновременно разгибаются и скручиваются с образованием или винтообразных, или винтообразно-оскольчатых переломов с расположением винтовой части на заднее-верхней поверхности [2].

Другое условие образование винтообразных переломов ребер в поясничном отделе описано А.И.Коноваловым [1]. Это падение человека с высоты в положении «сидя» со сгибанием туловища кпереди. При этом грудная клетка, ударяясь о переднюю поверхность бедер, испытывает сдавливание спереди назад. Ребра нижнего «этажа», кроме свободных ребер, поднимаются вверх. Их задние отделы сгибаются и скручиваются с образованием винтообразных или винтообразно-оскольчатых переломов в шеечном отделе, винтообразная часть которых располагается на нижней и передней поверхностях.

Элементы винтообразности могут формироваться на переломах скуловой дуги при ее осенесимметричном разгибании, иногда на переломах подъязычной кости в силу косого расположения ее больших рогов. Эти элементы могут быть найдены и в переломах костей черепа.

Таким образом, переломы костей редко образуются от действия какого-либо одного простого вида деформации. Обычно возникает их комбинация, о чем свидетельствует комплекс морфологических признаков. Выявление этих признаков в переломе, их анализ и сопоставление позволяет уточнить механизм образования перелома (переломов) и условия травмы.