Острая травма с позиции теории резания материалов

Под резанием материалов подразумевается процесс отделения от основного тела или массива отдельных кусков (частиц) материала, в большей или меньшей степени связанных между собой, или разделение материала на две или несколько частей посредством различных инструментов.

Назначение процесса резания может быть различным. В одних случаях процесс резания имеет задачу получить образец требуемой формы или размеров (начиная с матрешки, которую многие делали на уроках труда и заканчивая промышленное производство мебели, возведение домов и т.д.). В другом случае процесс резания имеет задачу получить максимальное количество массива материала (резка угля, получение древесной щепы). В третьем случае процесс резания необходим для формирования повреждения.

В основе большинства режущих инструментов, даже очень сложных (фреза, сверло), лежит клин, который внедряется в обрабатываемый материал под действием приложенных сил. Простейшим процессом резания является свободное (элементарное) резание.

В основе процесса резания лежит принцип взаимодействия одной или нескольких режущих кромок с разрушаемым (или обрабатываемым) материалом. На характер резания, а, следовательно, на морфологию повреждения существенно влияет степень погружения резца (или лезвия) в повреждаемую поверхность. Степень погружения резца описывает, фактически, какая часть резца проникает в повреждаемые ткани: только лезвие, лезвие и обух (или носок и пятка - применительно к топору), все грани рабочих поверхностей резца (применительно к топору - внедрение в ткани лезвия, и носка с пяткой). С учетом того, что с повреждаемым материалом могут взаимодействовать различные части резца, выделяют несколько видов резания (С.С. Некрасов, 1971). Рассмотрим наиболее часто встречающиеся виды резания в судебно- медицинской практике.

Свободное резание характеризуется тем, что оно осуществляется только одной режущей кромкой. Применительно к судебной медицине такой тип резания характерен для образования резаных ран (рис. 1, а) и рубленых повреждений, без погружения носка или пятки топора (рис. 2, б). Та единственная кромка, которой осуществляется процесс разделения тканей, называется главной. На рисунках изображены повреждения, принципиально отличающиеся по механизму образования. При этом не важно, что резаная рана наносится ножом, а рубленая - топором. Из рисунков 1 в, г видно, что резаная рана может быть нанесена топором, а рубленая - ножом. Кроме режущей (или острой) кромки в контакт с повреждаемыми тканями вступают две боковые поверхности резца (в нашем случае - ножа и топора), то есть имеет место элементарное, или простое, резание.

Рис. 1. Свободный тип резания. Формирование резаных (а, в) и рубленых повреждений (б, г). Стрелками указано направление движения травмирующего предмета

Полусвободное резание осуществляется двумя режущими кромками (главной и вспомогательной), например, классические колото-резаные повреждения, нанесенные обоюдоострым ножом (в котором более острая кромка работает как главная, а более тупая - как вспомогательная).

При блокированном резании в работе принимают участие три и более режущих кромок (главная кромка и две и более вспомогательных кромок). В качестве главной режущей кромки выступает собственно лезвие острого предмета, а в качестве вспомогательных кромок — ребра резца, а применительно к острым травмирующим предметам - ребра линии пятки и/или носка топора (рис, 2, а, в) ребра обуха ножа (рис. 2, б).

Рис. 2. Блокированный тип резания (а, б, в)

Величина сил резания при полусвободном резании меньше, чем при блокированном, и больше, чем при свободном резании.

Типичным процессом продольного резания является процесс формирования резаной раны. Резаное повреждение, по определению Солохина А.А. (1981), формируется в результате «давления острого края острого предмета с последующим скользящим движением края». Иными словами, резаное повреждение формируется при воздействии режущей кромки острого предмета в плоскости встречного угла по касательному или близкому к нему направлению. Рассматривая более детально механизм образования повреждения можно выделить три части режущего предмета. Собственно рабочий участок режущей кромки (рис. 3, а), который рассекает ткани, локализованный (используя фрактологический термин) во фронте раны. Ткань в месте контакта испытывает минимальное натяжение за счет локализации процесса резания на протяженном, касательном к повреждаемому объекту, участке резания. Упругая реакция кожи проявляется в незначительном смещении кожи под режущей кромкой и формировании по краям и при сильном давлении - перед лезвием валиков кожи. Фактически каждая точка режущей кромки повреждает только малый участок ткани, а каждая следующая - участок ткани, расположенный несколько глубже предыдущего. Второй участок (рис. 3, б) — итактный (обычно более протяженный) участок лезвия, который продвигается параллельно дну раны и вступает в контакт с повреждаемой тканью только при изменении направления движения режущего следообразующего объекта, и превращается, соответственно, в первый, рабочий участок лезвия. Третья часть резца - боковые стеки и обушок «резца» - взаимодействуют только со стенками и краями раны, практически не оказывая на них воздействия: либо они интактны вследствие зияния раны, либо силой трения между стенкой раны и гранью клинка можно пренебречь.

Данный вид взаимодействия клинка и повреждаемого материала считается свободным резанием.

Рис. 3. Формирование резаной раны
(пояснения в тексте)

Типичным процессом «резания в торец» является процесс формирования колотой раны. Четкого определения колотой раны мы в имеющейся литературе не нашли. В большинстве монографий и руководств дается перечень колющих орудий и указывается обязательный признак колотых ран

«...характеризуются резким преобладанием глубины раны над их размерами

на коже...» (А.А. Солохин, 1981). Это определение не отражает собственно механизм формирования колотой раны. Формирование колотой раны - процесс торцевого блокированного резания без отделения конечного элемента. Важен тот момент, что резание осуществляется в одной точке (в области острия), а далее происходит взаимодействие тканей и боковых стенок резца по типу деформации распора. При этом глубина его погружения несущественна.

Торцевым резанием является и процесс формирования рубленой раны. Рубленые раны, по мнению Солохина А.А., образуются при ударе острым краем рубящего предмета. В качестве свойства рубящего предмета в большинстве руководств указывается его «значительная масса».

Отвлекаясь от острой травмы, мы считаем необходимым указать на тот факт, что в физике, механике и т.д., то есть в фундаментальных науках, понятие массы и динамического (ударного) воздействия несовместимы без еще одного компонента - времени взаимодействия. То есть необходимо понять, что для описания динамического процесса необходимо использовать понятие импульса силы (сила, умноженная на время). Следует учесть, что параметр «время» фактически выражает скорость движения травмирующего предмета.

В качестве подтверждения этого приведем следующий пример: ребенок топором (то есть предметом, имеющим «значительную массу») может не сформировать повреждение вообще, или причинить ссадину. Резкий, мощный удар всей длиной лезвия ножа (который не имеет «значительной массы) способен сформировать массивную рубленую рану или отсечь палец.

Рубленое повреждение формируется при таком воздействии режущей кромки острого предмета, при котором все точки режущей кромки погружаются при перпендикулярном встречном угле или близком к нему направлении (рис. 2, а). То есть режущая кромка на всем протяжении лезвия рассекает ткань, осуществляя торцевое резание. Поскольку все точки вершины режущей кромки осуществляют процесс резания, эта часть является рабочей. Сопротивление тканей процессу резания превышает эту же величину при формировании резаной раны не менее чем в 3 раза. Процессу резания предшествует прогиб тканей (насколько позволяет подложка). В контакт со стенками и краями повреждения вступают вначале поля заточки, а затем и щеки топора. С этого момента стенки, края и концы кожной раны начинают взаимодействовать не с острым, а с тупым предметом — боковыми стенками резца. Процесс трения между щекой топора и тканью (первый момент) напрямую связан с давлением щеки топора на стенку ткани. Давление на стенку находится в прямой зависимости от рабочего угла топора (то есть от угла заточки лезвия): чем больше рабочий угол, тем больше давление (деформация распора). Упругая реакция кожи проявляется в формировании прогиба (при условии наличия подлежащих мягких тканей). Поскольку края формирующейся раны прогибаются, возникает их контакт с элементами рубящего объекта - щеками топора, обладающими свойствами тупого предмета, в результате возникают осаднения краев, которые усиливаются при погружении лезвия вглубь тканей, проявляется клиновидное действие следообразующего объекта. Линия щеки и пятки топора, при условии их погружения, проявляют также свойства тупого твердого предмета - возникают разрывы концы, поверхностные дефекты и т.д.

Сравнивая механизм формирования колотой и рубленой ран можно выявить разницу в длине режущей кромки. У колющего предмета, шила, она составляет примерно 0,02 мм или меньше (или радиус кривизны), у рубящего объекта, топора, — 1400-3000 мм, у шашки — около 8130 мм. Формирование осаднений, поверхностных дефектов, надрывов, микроразрубов — следствие комплексного проявления свойств следообразующего объекта (в первую очередь, толщина поперечного сечения, гладкость боковых граней) и свойств материала (толщина кожи и подкожной клетчатки, их упругость, смещаемостъ и т.д.). Само по себе напрашивается понятие об ограниченной и неограниченной контактной поверхности резания. Не имеют принципиального значения и колюще-рубящие повреждения. Они отличаются от рубящих объектов только меньшей шириной лезвия, а от колющих - большей шириной лезвия. В большинстве своем колюще-рубящие предметы обладают одним полем заточки лезвия.

Формирование колотой раны, повреждений, сформированных с полным погружением клина топора в рану, - блокированный тип резания. Формирование раны, повреждения с неполным погружением клина топора в рану — полублокированный тип резания

В формировании колото-резаной раны проявляются два типа резания. Острие ножа осуществляет резание в торец со всеми вытекающими для этого процесса морфологическими проявлениями. Зона острия ножа переходит в режущую кромку собственно лезвия, где осуществляется продольное резание. По данным литературы (И.В. Попов, 1950), колото-резаные раны формируются при частичном или полном погружении острого предмета в глубину повреждаемого объекта. При этом подразумевается, что глубина повреждения резко преобладает над наружными размерами раны. Более точная формулировка механизма образования колото-резаного повреждения, по нашему мнению, следующая: колото-резаное повреждение формируется при последовательном воздействии вначале острия, а затем режущей кромки и обуха (либо второй режущей кромки) следообразующего предмета, действующего чаще нормально к повреждаемой поверхности или в близком к нему направлении (рис. 2, б).

Таким образом, острие, погружаясь в глубину следообразующего объекта, осуществляет торцевое резание ткани (и это место на входной ране именуется точкой вкола), а режущая кромка рассекает (разрезает) ткани, осуществляя продольное резание материала. Обух, если он есть, или ребра обуха, если они выражены, осуществляют продольное резание, выступая в качестве дополнительных или вспомогательных режущих кромок.

Формирование колото-резаной раны — блокированный тип резания. Подводя итог, можно выделить следующие следообразующие объекты:

• • продольно-режущие — объекты, формирующие резаные раны;
• • объекты, осуществляющие торцевое резание (ограниченные и неограниченные контактные поверхности), - объекты, формирующие колотые, рубленые и колото-рубленые раны;
• • объекты, осуществляющие продольно-торцевое резание — объекты, формирующие колото-резаные раны;
• • при блокированном и полублокированном видах резания с повреждаемой поверхностью (краями, стенками раны и т.д.) вступают в контакт грани, ребра следообразующего объекта. Такое контактное взаимодействие привносит в повреждение изменения, характерные для действия тупых твердых предметов, что проявляется в осаднениях, кровоизлияниях, как следствие ушиба тканей, разрыва и т.д.