Зависимость разрушения диафизов трубчатых костей от слоистости костной ткани

В литературе описывается структура остеона, и для диафизов трубчатых костей дана их четкая ориентировка - вдоль длинной оси кости. Вне всякого сомнения, что ориентированность остеона вдоль прилагаемой («гравитационной») нагрузки обеспечивает максимальную прочность костной ткани к вертикальной нагрузке.

Глубоко изучены и освещены в литературе [1, 2, 3,4, 5, 6, 7] условия возникновения переломов, описаны условия зарождения, развития трещин (переломов) и завершения разрушения. Определены свойства, механика и морфология, выделены зоны разрушения. А факту дугообразного изгиба магистральных трещины (при переломах диафизов трубчатых костей) внимание не уделено.

При формировании переломов от воздействия тупых твердых предметов, при рубленой травме могут образовываться схожие разрушения, с той разницей, что при рубленом повреждении в месте контакта формируется разруб (см. рис 1 и 2). Схожую морфологию разрушения объясняет схожесть прилагаемых к кости нагрузок, в частности деформация изгиба кости (при условии опирания как концевой опертой балки)

Рис. 1. Зона разрыва.

Рис. 2. Ветвление и дугообразный изгиб магистральных трещин.

Силы разрушения, взаимодействуя с упругими свойствами кости претерпевают изменение. Это проявляется в виде изменения направления трещины. Разрушение развивается по пути наименьшего сопротивления, вдоль направления остеонов кости. Силы, формирующие деформацию отрыва, направлены строго перпендикулярно по отношению к линии отрыва, а костная ткань наиболее устойчива по отношению к силам, приложенным вдоль оси остеона. В результате силы деформации разрыва действуют в направлении наибольшей «слабости» костной ткани, то есть поперечно к линии остеона, а линия перелома развивается вдоль остеона.

Подобным образом происходит и разрушение трубчатых костей при выраженных, глубоких рубленых повреждениях (при расположении кости на упругоподатливой подложке и при угле резания меньшем 90 гр. В процессе резания формируется опережающая трещина, которая постепенно изгибается от первоначального направления, приближаясь к направлению, близкому к направлению продольной оси кости (направление остеонов). Режущая кромка, продвигаясь за опережающей трещиной формирует дугообразную плоскость резания (рис. 3).

Рис. 3. Торцевое резание. Дугообразная плоскость разруба на бедренной кости.

Уместно вспомнить П.Ф. Лесгафта, который сформулировал ряд общих принципов организации костей:

• губчатое костное вещество образуется в местах наибольшего сжатия или натяжения;
• развитие костной ткани пропорционально деятельности связанных с данной костью мышц;
• трубчатое и арочное строение кости обеспечивает наибольшую прочность при минимальной затрате костного материала;
• внешняя форма костей зависит от давления на них окружающих тканей и органов и меняется при уменьшении или увеличении давления;
• перестройка формы кости происходит под влиянием внешних (для костей) сил.

Таким образом, прочностные свойства костной ткани обеспечиваются и ее структурой. Морфология излома обеспечивается не только свойствами травмирующего предмета, но и остеонной архитектоникой pазушаемой кости. Для механики разрушения важно соответствие направление прилагаемой травмирующей силы с ориентацией прочностных характеристик кости в месте травмы и на отдалении. Совпадение или не совпадение этих направлений обеспечивает не только различную морфологию разрушения, но и собственно объем повреждения.

Литература:

1. В.И.Бахметьев, В.Н. Крюков, В.П.Новоселов и др. Диагностикум механизмов и морфологии переломов при тупой травме скелета, Т. 1 — Новосибирск: Наука, 1996. — 166 с.
2. Бахметьев В.И. Множественные переломы длинных трубчатых костей нижних конечностей при травме тупыми предметами: Автореф. дис. ...канд. мед. наук. — М., 1977. — 18 с.
3. Горяинов О.П. Закономерности микроразрушений диафизов длинных трубчатых костей нижних конечностей в зависимости от вида внешнего воздействия (удар, медленный изгиб): Дис. ...канд. мед. наук. — 19926. — 134 с .
4. Копылов В.А. Морфологические критерии прочности длинных трубчатых костей в судебно-медицинском отношении: Автореф. дис... .канд. мед. наук. — Барнаул, 1972. — 18 с.
5. Крюков В.Н. Механизмы переломов костей. — М. : Медицина, 1971. — 107 с.
6. Крюков В.Н. Механика и морфология переломов. — М.: Медицина, 1986. — 160 с.
7. Крюков В.Н. Основы механо- и морфогенеза переломов. — М.: Фолиум, 1995. — 232 с.