Судебно-медицинские аспекты экспериментального моделирования падения с высоты

Резкое увеличение населения городов повлекло за собой изменение количественных и качественных показателей смертности населения. Застройка домами повышенной этажности влечет рост травмы, связанной с падениями с высоты (большой, малой, из положения стоя, со ступеней лестничного марша). Разработка методов, которые позволили бы судить о механизмах травмы в условиях неочевидности происшествия, является актуальной задачей судебно-медицинской науки и экспертной практики.

Целью ряда научных работ кафедры судебной медицины ДВГМУ (1988-2007) явилась разработка комплекса научно обоснованных критериев судебно-медицинской диагностики факта травмы и её биомеханических условий при падении на лестничном марше (Авдеев А.И., 1988, 2001), с высоты роста (Зарубина С.В., 2007), с малой высоты (Жуков В.А., 2007).

Для достижения указанной цели были поставлены задачи:

• - на практическом материале (архивные, собственные и экспериментальные наблюдения) выделить группы повреждений, характеризующих факт падения с различной высоты и при разных условиях;
• - теоретически обосновать особенности биомеханики вариантов падения при различных условиях и высоте, разработать их физико- математическую модель при самопроизвольном падении и падении вследствие приданного ускорения (толчка-удара);
• - выделить и рассчитать диагностические коэффициенты признаков-повреждений, характеризующих условия травмы при разных обстоятельствах и высоте падения.

Материалы и методы исследования

1. Были изучены архивные материалы судебно-медицинских исследований 1512 трупов: 1040 — обнаруженных в подъездах, 334 — после падения с малой высоты, 138 — после падения на плоскость. Обстоятельства, предшествующие обнаружению тела: активное и пассивное падение, падение с неизвестными или неуточненными обстоятельствами, падение после полученной травмы тупыми твердыми предметами.
2. Осуществлены теоретические разработки условий биомеханики падения тела на плоскость с высоты роста, малой высоты и на лестничном марше с последующей проверкой результатов вычислений в опытах на сконструированном на кафедре судебной медицины сбалансированном антропологическом манекене. Проведено 36 экспериментов падения на лестничном марше, 136 - с малой высоты, 110 - на плоскость.
3. Было реализовано 262 наблюдения различных ситуаций биомеханики падения биоманекена на лестничном марше и 50 добровольцев - падение на плоскость. Разделяли падение с ускорением и самопроизвольно. По положению тела в момент соударения выделяли падение ничком, навзничь, боком (падение на плоскость и на лестничном марше), а также дополнительно — вниз головой и на ноги (при падении с малой высоты).

Моделирование падения осуществлялось: со ступеней — на типовом лестничном марше, с малой высоты — из типового здания (с 1 по 5 этажи), на плоскость — на бетонном и деревянном покрытии. Процесс моделирования фиксировали методами фотовидеосъемки, цифровой камеры.

Для решения альтернативных задач распознавания наличие предварительного ускорения, высоты падения, положения тела при падении был использован метод последовательного анализа, основанный на формуле Байеса с расчетом диагностических коэффициентов (ДК). При анализе архивных случаев обнаружения трупов в подъездах было выделено 28 признаков; падения с малой высоты — 40; при падении на плоскость с высоты роста — 28, Определение факта падения на плоскость с высоты роста, малой высоты и на лестничном марше проводилось на основании сопоставления математической модели групп архивного и экспериментального материала. Были рассчитаны диагностические коэффициенты (ДК) для каждого сравниваемого сочетания.

Наблюдавшаяся нами динамика падения антропометрического сбалансированного манекена и биоманекенов позволила достоверно установить траекторию, протяженность движения тела и конечный пункт остановки в зависимости от положения тела перед падением и наличия предварительного ускорения. Протяженность скольжения тела при падении оказалась неодинаковой и зависела от высоты нахождения тела (разные этажи или участки лестничного марша), от положения в момент соударения (вниз головой или ногами, навзничь, ничком, боком).

Изучение биокинематики при падении из положения стоя на плоскость позволило выделить характерные повреждения для этого вида падения (Авдеев А.И., Зарубина С.В., 2006).

Первичное соударение при некоординированном самопроизвольном падении на плоскость происходит задней поверхностью тела — областью затылка, лопаточной областью, поясничной, ягодичной областями, а затем верхними и нижними конечностями.

Выявлены фазы движения некоординированного падения на плоскость в результате толчка в грудь манекена:

• а) движение назад верхней части туловища по направлению толчка, руки по инерции делают движение вперед;
• б) сгибание в тазобедренных суставах и отрыв ног, сгибание рук в локтях;
• в) свободное падение с запрокидыванием рук по ходу направления движения;
• г) контакт с поверхностью, упругое соударение;
• д) вторичное соударение верхних конечностей и головы.

Исследовалась координированная реакция (на добровольцах) при падении на плоскость. В момент после потери равновесия (2 секунды) в результате выбивания ноги при наружной подножке наблюдаются непроизвольные движения рук, при сохранении контакта опорной ноги с плоскостью — резкое сгибание шеи вперед. При координированном падении (0,9 секунды) наблюдаются непроизвольные опережающие движения рук перед прикосновением тела с контактной поверхностью.

При математическом анализе совокупности повреждений, обнаруженных на исследуемых трупах, погибших в разных условиях падения на плоскость, для группы падения с предварительным ускорением выделены характерные повреждения: кровоизлияния в мягкие ткани волосистой части головы передне-боковой локализации; как изолированные переломы костей свода черепа, так и переломы костей свода и основания черепа; переломы лицевого черепа; субдуральные и эпидуральные кровоизлияния головного мозга; ссадины, кровоподтеки, раны туловища по передней и задней поверхностям.

Для группы самопроизвольного падения на плоскость отмечены характерные повреждения: кровоизлияния в мягкие ткани спины, переломы позвоночника, переломы верхних конечностей, переломы нижних конечностей, ссадины и кровоподтеки верхних и нижних конечностей, травма органов грудной клетки, ссадины и кровоподтеки в области живота, травма органов живота, травма органов шеи, травма органов таза.

Экспериментальное изучение биокинематики падения со ступеней лестничного марша позволило выделить характерные повреждения для этого вида падения с высоты (Авдеев А.И., 1988,2001).

При падении с нижних ступеней лестничного марша происходит соударение с ровной плоскостью лестничной площадки. При падении со средних ступеней (особенно в положении навзничь) происходит сгибание туловища по контуру угла, образуемого лестничной площадкой и маршем. При падении с верхних ступеней все тело соударяется о наклонную ребристую поверхность лестничного марша с последующим скольжением вниз. Это вносит принципиальные отличия травмы на лестничном марше как между этими группами, так и по отношению к другим видам падения.

Характерным признаком травмы на лестничном марше является выявление поперечно расположенных по отношению к продольной оси тела загрязнений на одежде вследствие контакта со ступенями лестничного марша. Такую же ориентацию получали т.н. «штампссадины» и раны кожного покрова от ударов о края ступеней. Локализация названных признаков-повреждений позволяет судить об уровне нахождения потерпевшего на лестничном марше перед падением.

Видоспецифичными признаками являются изолированные наружные повреждения в области головы, лица, туловища (на противоположной от соударения стороне тела), свидетельствующие о причиненной перед падением травме (например, удар кулаком).

«Горизонтально» расположенные загрязнения, микроследы пыли, ссадины и ушибленные раны в области головы, туловища и нижних конечностей возникают от соударения о края ступеней. По мере возрастания уровня падения эти следы и повреждения появляются на более высоких областях: только на нижних конечностях при падении с нижнего участка лестничного марша; на туловище и нижних конечностях - со среднего участка; на голове и туловище — с верхних ступеней лестничного марша. Их особенностью является то, что они параллельны и расположены друг от друга на одном расстоянии.

Для «некоординированного» падения со ступеней навзничь характерно не только загрязнение одежды и тела, наличие ссадин и кровоподтеков (в том числе расположенных горизонтально), но и повреждения костей скелета, кровоизлияния в мягкие ткани в задних отделах головы, туловища.

Для падения тела человека навзничь с приданным ранее ускорением большое диагностическое значение имеют такие признаки, как, микроналожения пылевых частиц по задней поверхности плеча, ссадины и кровоподтеки теменной области, задней поверхности области плечевого сустава, в лопаточной и ягодичной областях, по наружной поверхности плеча, в локтевой области, тыла кисти. Среди переломов ребер преобладают локальные по лопаточной линии, а конструкционные — по средней ключичной линии. При травме черепа диагностическую ценность приобретают переломы теменно-затылочной области и основания черепа.

Экспериментальное изучение падения с малой высоты выделило характерные повреждения для этого вида падения (В.А. Жуков, 2007).

На архивных и собственных наблюдениях выявлены наиболее распространенные и травматичные варианты падения для различных уровней малой высоты, согласно этажности современных зданий (1 этаж, 2-3 этажи, 4-5 этажи). Анализ смертельных случаев кататравмы с малой высоты показал, что подавляющее большинство пострадавших перед падением находились в положении сидя. Положение сидя подразумевает нахождение во взаимно уравновешивающем положении двух сегментов — туловища и нижних конечностей. При этом падение возможно при потере равновесия одним из них, что в активном варианте падения достигалось ударом-толчком в область туловища и резким подъемом ног. Моделирование производилось с уровней малой высоты, соответствующей современной типовой застройке городов.

Падение манекена из положения сидя с уровня первого этажа происходило вниз головой, что сопровождалось появлением на голове участка уплощения с негативным отпечатком контактной поверхности. В архивных и собственных наблюдениях повреждения контактного характера локализовались в области волосистой части головы. При соударении с поверхностью падения областью головы у манекена повреждался смоделированный шейный отдел позвоночника. В архивных и собственных наблюдениях встречались кровоизлияния в мягкие ткани задней поверхности шеи, переломы тел шейных позвонков. В группах самопроизвольных падений указанные признаки были менее выражены, чем в группах экспериментальных падений с наличием предварительного ускорения, что обусловлено дополнительной кинетической энергией, приобретенной телом за счет насильственного воздействия.

В группе падения с уровня до 3-х метров (1 этаж) повреждения в области лица и волосистой части головы в сочетании с травмой шейного отдела позвоночника свидетельствовали о насильственном воздействии (толчок-удар) перед падением.

Отличительная особенность биомеханики самопроизвольных экспериментальных падений с уровня второго и третьего этажа заключается в появлении в группах активного падения, промежуточного контакта с фасадом здания. При падении из положения сидя боком на голове манекена формировались следы скольжения. В практических наблюдениях соударения с фасадом здания сопровождались образованием обширных ссадин и скальпированных ран. В группе экспериментальных падений из положения сидя назад в результате соударения с деталями фасада здания формировался горизонтальный след-вдавление на пластической массе головы манекена.

Анализ представленного материала позволяет прийти к следующим выводам:

1. Травма вследствие падения человека на плоскость из положения стоя на лестничном марше с малой высоты отличается спецификой биомеханики формирования конкретных комплексов повреждений, позволяющих диагностировать условия и последовательность их возникновения и тем самым воссоздавать основные события происшествия.
2. Факт падения возможно устанавливать на основе особенностей сочетания наружных и внутренних повреждений, из которых наиболее весомое диагностическое значение приобретают характерные повреждения кожного покрова в совокупности с кровоизлияниями в мышцы туловища, особенностями переломов костей черепа и грудной клетки, а также контактные следы своеобразного загрязнения одежды, возникающие вследствие удара и скольжения.
3. На основании оценки данных осмотра места происшествия и метода математического моделирования с рассчитанными диагностическими коэффициентами (ДК) наружных и внутренних повреждений представляется возможным осуществлять дифференциальную диагностику характера и особенностей падения: «свободное» или «с приданным ускорением», а также устанавливать положение тела в момент соударения.