Установление механизма травмы по морфологическим признакам поверхности перелома при ударной нагрузке в зоне сдвига

При исследовании излома в зоне сдвига отчетливо наблюдалась разная протяженность участков с преобладанием сглаженной текстуры над крупнобугристой, так как происходит присоединение сдвиговых деформаций на первом этапе, который имеет меньшую протяженность, чем второй, после чего резкое нарастание скорости разрушения приводит к формированию сглаженного участка.

В ходе изучения поверхности перелома при ударе нами были выявлены рубцы, которые имели параллельное или под углом 45º направление по ходу развития трещины. Для образования таких рубцов необходима совокупность условий:

• распространение трещины на ограниченном участке материала, имеющего в сечении полосовидную форму и определенную толщину (ширину)
• относительно высокая и стабильна скорость распространения трещины на этом участке
• фронт движущейся трещины должен иметь дугообразную форму, т.е. разрушение распространяется сначала в центральной части и несколько отстает по краям.

При таких условиях выступающая часть движущегося фронта трещины, идущая по центральной линии полосовидного участка, является постоянным «источником» рубцов, располагающихся последовательно один за другим на поверхности разрушения. При этом из центра через определенное расстояние исходит два рубца, образующих друг с другом острый, постепенно развертывающийся угол. Они, стремясь расположиться перпендикулярно движущемуся фронту, несколько изгибаются и косо идут к берегам трещины, образуя в целом характерный рисунок. Так образуется симметричный «шевронный узор».

При исследовании излома нами были выявлены рубцы, которые, по сути, являются «шевроными», но не имеют такой четкой выраженности. Это связано с тем, что при высокой скорости нагружения не могут соблюдаться все условия, которые характерны для их образования – длинная трубчатая кость имеет разную толщину в диаметре и разнотвердость зон. Вследствие чего мы можем наблюдать не четко выраженную текстуру «узора», а только те рубцы, которые при движении трещины определенный момент объединяли все условия механогенеза «шевронного узора». И при высокой скорости нагружения рубцы стоит называть не «шевронными», а «гребнями» под острым углом к краю излома, так как это в большей степени отражает морфологию.

В процессе развития разрушения происходит возрастание срезывающих сил в геометрической прогрессии в соответствии с принципами работы стержня при потере его устойчивости. При этом возрастание срезывающих сил четко отражается на боковых поверхностях излома в виде зубцов, которые располагаются на всем протяжении в сдвиговой зоне. Они имеют вид «зубьев пилы»: практически одинаковы по высоте с заостренными краями к поверхности перелома. Образуются они за счет срезывающих сил, а так как продвижение трещины идет с высокой стабильной скоростью, то образование «пилообразного» края является одинаковым по краевым поверхностям перелома.

Это же было отмечено в работе В.И. Бахметьева [1], где он на гистологическом срезе показал, что вследствие ударной нагрузки излом приобретает зубчатый контур с перпендикулярным расположением зубцов относительно плоскости разрушения. Но в его работе это носило лишь морфологический характер, мы же нашими исследованиями подтвердили это статистически.

После того, как возник участок начального разрывного разъединения поверхностные, а также внутренние растягивающие напряжения становятся ассиметричными, что приводит к зарождению и высокому росту касательных напряжений. Такое «смещение» разрывных усилий и приводит к полной замене деформации разрыва на срезывающие деформации. Крюков В.Н. [2] описывает, что при распространении трещины в направлении вдоль остеонной системы, при действии поперечного сдвига на поверхности образуются характерные ступеньки, расположенные вдоль фронта трещины, где ступенька – это след слияния двух трещин (распространяющихся в различных плоскостях) в магистральную. В этом случае механизм образования ступеньки, а точнее ее собственная поверхность имеет самостоятельную природу, как правило, отличающуюся от разрушения на основной плоскости излома. При этом ровная поверхность ступеньки свидетельствует о том, что при ее образовании преобладают растягивающие напряжения. Однако, при высокой скорости нагружения растягивающие напряжения и сдвиговые деформации настолько велики, что приводит к прохождению трещин через всю толщу диафиза. В зоне сдвиговых деформаций преобладает прохождение пасынковой трещины через всю поверхность с четким образованием «подрытия».

Известно, что по ходу формирования трещины выделяют специфичные виды деформаций (типы разрушений), преобладающие или конкурирующие друг с другом соответственно конкретной зоне разрушения [2]. Остановимся на II и III зоне – поперечный и продольный сдвиг. Они имеют преимущественное влияние в зоне развития (распространения) разрушения и зоне долома. При ударной нагрузке разрушение отличается высокой скоростью процесса, слабой сопротивляемостью распространения трещины и происходит в несколько этапов: зарождение трещины, рост и самопроизвольное стремительное распространение. Исходя из этого, трещина лавинообразно проходит через толщу диафиза трубчатых костей и подходя к свободной поверхности происходит резкий переход поперечного в продольный сдвиг.

В заключении хочется отметить, что экспериментальные лабораторные исследования на нативных образцах длинных трубчатых костей дали возможность выявить сущность формирования признаков на поверхности излома при давлении. Важными моментами оказались:

• выявление морфологических признаков на поверхности излома, которые характерны для ударной нагрузки.
• возможность проводить дифференциальную диагностику по поверхности разрушения длинных трубчатых костей на основании только одного из представленных отломков при данном виде внешнего воздействия.

Литература:

1. Бахметьев В.И. Множественные переломы длинных трубчатых костей нижних конечностей при травме тупыми предметами : дис. … д-ра мед. наук / В.И.Бахметьев. – Воронеж, 1992. – 296 с.
2. Крюков В.Н. Основы механо- и морфогенеза переломов / В.Н.Крюков. – М. : Фолиум, 1995. – 232 с.