Экспериментальные повреждения шейного и верхнегрудного отделов позвоночника при падении на плоскости и ударе затылком о покрытие

Травма шейного и верхнегрудного отделов позвоночника, возникающая при падении на плоскости, специально не изучалась, и в судебно-медицинской литературе сведений о характере и механизме возникновения таких повреждений мы не встретили.

Из экспертной практики известно, что при падении на плоскости, например навзничь, и при ударе областью затылка о тупую твердую поверхность, кроме черепно-мозговой травмы, могут произойти повреждения шейного и верхнегрудного отделов позвоночника.

Для установления характера, локализации и особенностей таких повреждений мы произвели эксперименты на 29 биоманекенах. Одновременно ставили задачу выяснить условия, способствующие возникновению повреждений шейного и верхнегрудного отделов позвоночника и значения для их образования силы удара затылком о то или иное покрытие.

Для воспроизведения подобного механизма травмы использовали специальный стенд, сконструированный для моделирования повреждений головы при падении на плоскости (А.П. Громов, Б.С. Болонкин, О.А. Ромодановский).

Основной частью стенда является раздвижная металлическая рама прямоугольной формы, имеющая горизонтальную ось вращения (на подшипниках). Биоманекен жестко фиксировали в раме, причем стопы укрепляли на оси вращения, а голову и шею оставляли свободными. Раме придавали вертикальное положение, из которого ее опускали, в результате биоманекен падал и ударялся затылком о плиту мерзлой земли (19 экспериментов) или бордюрный камень, имитирующий «бровку» тротуара (10 экспериментов), размещенные на горизонтальной плоскости соответственно уровню головы упавшего биоманекена. Поверхность бордюрного камня возвышалась над плоскостью на 15 см. Падение биоманекена осуществляли либо при нулевой начальной скорости (V₀, 14 экспериментов), либо после толчка (Vнач, 15 экспериментов), т. е. некоторой начальной скоростью.

Условия эксперимента и частота возникновения повреждений

Для определения величины ударных нагрузок под поверхность соударения помещали специальное регистрирующее устройство типа мессдозы¹ соединенное с тензоусилителем 8 АНЧ 7 М и шлейфовым осциллографом Н-102. Для расшифровки полученных осциллограмм использовали тарировочный график, показывающий зависимость изменения силы тока от заведомо известной приложенной нагрузки.

Для эксперимента использовали трупы лиц мужского (24) и женского (5) пола в возрасте от 17 до 70 лет (в возрасте до 50 лет — 20 экспериментов), окружность шеи которых составляла 36—40 см, а длина (от наружного затылочного бугра до остистого отростка С7) — 12—15 см.

Перед экспериментом окоченение мышц шеи разрешали настолько, чтобы голова склонялась вперед на 15—20°, вследствие чего при падении биоманекена навзничь разгибательное движение головы и шеи кзади было выражено незначительно. В 12 экспериментах на голову биоманекена одевали шапку-ушанку.

Максимальная сила удара (F) при нулевой начальной скорости падения составляла 506—748 кг (при ударе о мерзлую землю) и 530—726 кг (при ударе о бордюрный камень); после толчка сила удара о мерзлую землю достигала 2090 кг (см. таблицу).

После проведения эксперимента описывали образовавшиеся повреждения мягких тканей головы, костей черепа и позвоночного столба. Шейный и верхнегрудной отделы позвоночника извлекали для анатомо-топографического препарирования. Производили вскрытие позвоночного канала и позвоночных артерий. Ткани с кровоизлияниями (мышцы, связки, межпозвоночные хрящи) исследовали микроскопически.

В результате удара возникали повреждения мягких тканей затылочной области (кровоизлияния, ссадины, ушибленные раны) и костей черепа (переломы и трещины свода и основания).

Повреждения шейного и верхнегрудного отделов позвоночника возникали постоянно, в том числе при отсутствии переломов и трещин черепа (см. таблицу).

Большая часть повреждений позвоночника возникла в результате непрямого воздействия в связи с вентральным сгибанием головы и позвоночника, его растяжением и «провисанием» кзади в момент удара затылочной областью головы о мерзлую землю и особенно о бордюрный камень. Среди повреждений преобладали разрывы и растяжения пучков глубоких мышц задней поверхности шеи и верхней части спины (16 наблюдении) с образованием посмертных кровоизлияний в длиннейших и полуостистых мышцах. Они локализовались по обеим сторонам остистых отростков, в основном на уровнях С₆—Т₁ но иногда (4 наблюдения) от С₂—С₃ до Т₃—Т₆. Разрывы и растяжения более поверхностных мышц спины (ременных, ромбовидных, трапециевидных) с кровоизлияниями в месте разрыва и в межмышечную клетчатку произошли 3 раза на уровне С₆—Т₁ С₇—T₁, С₅—Т₃. Они сочетались с выраженными повреждениями глубоких мышц.

В 19 случаях обнаружены кровоизлияния у мест прикрепления поверхностных и глубоких длинных мышц спины и шеи к затылочной кости и сосцевидным отросткам ниже (или тотчас ниже).

В сочетании с этими повреждениями, а также при их отсутствии отмечали (в 16 экспериментах) кровоизлияния в глубоких коротких мышцах затылка (прямых и косых). Они имели полосчатый характер, распространялись вдоль мышечных пучков или локализовались у места их прикрепления к затылочной кости, поперечным отросткам C₁—С₂ и к задней дуге атланта. Эти кровоизлияния были больше выражены на той стороне, где пришелся удар и возникли переломы затылочной кости, сопровождавшиеся затеканием крови в затылочные мышцы. Подобные кровоизлияния выявлены также в 3 случаях без повреждения костей. Такие же повреждения затылочных мышц постоянно наблюдали при нанесении экспериментальных ударов в теменную область головы (1972), когда условий для образования повреждений затылочной кости или прикрепленных к ней мышц не было, а происходило резкое сгибание головы и верхней части шеи.

Помимо этого, возникали симметричные или односторонние кровоизлияния в заднюю перепончатую связку между затылочной костью и атлантом (membrana atlanto-occipitalis poster.) и прилежащую к ней сзади клетчатку (18 наблюдений). Кровоизлияния окружали задние ветви первого шейного спинно-мозгового нерва (C₁) — n. suboccipitalis. Наиболее постоянными признаками травмы были кровоизлияния в заднюю перепончатую связку между C₁ и С₂ (membrana atlanto-axialis posterior) и прилежащую к ней клетчатку (23 наблюдения), что можно объяснить растяжением ее в связи с большой подвижностью позвоночника в сочленении между этими позвонками. Кровоизлияния распространялись на клетчатку, окружающую заднюю ветвь 2-го шейного спинномозгового нерва (С2), ее разветвления, в частности наиболее длинную ветвь n. occipitalis major (спинная ветвь С₂), проникали в эпиневрий, что можно было видеть при микроскопическом исследовании.

При рассечении задней перепончатой связки между C₁ и С₂ в эпидуральной клетчатке, как правило, отмечали светло-красные кровоизлияния, окружающие корешки и спинно-мозговые узлы, а также начальный отдел спинномозгового нерва (С₂). В двух наблюдениях кровоизлияния имели место в наружные слои твердой мозговой оболочки на уровне C₁—С₂, что было подтверждено гистологически.

Наблюдали растяжения с кровоизлияниями (2) и разрывы (11) межостистых связок, главным образом на уровне С₆—С₇ и С₅—С₆, причем в 5 случаях произошли разрывы 2—3 межостистых связок, в том числе вышележащих позвонков (С₃—С₄). Разрывы надостистых и желтых связок обнаружили дважды, они сочетались с разрывами трех межостистых связок и сопровождались растяжением и кровоизлиянием в капсулу межпозвоночных суставов.

Повреждения на вентральной поверхности позвоночника не были значительными. В 4 наблюдениях в возрастной группе 51—70 лет имели место компрессионные повреждения (кровоизлияния, размятия, разрывы) передних отделов межпозвоночных дисков С₄—С₅ (1), С₅—С₆ (2), С₆—С₇ (1). В одном из этих случаев, кроме того, возник компрессионный перелом переднего верхнего края тела С5. Передняя продольная связка позвоночника не повредилась и лишь в одном случае под ней имелось небольшое кровоизлияние (без препарирования передней продольной связки указанные повреждения могли остаться незамеченными).

В 15 экспериментах образовались симметричные кровоизлияния в клетчатку, окружающую позвоночную артерию, и в ее адвентицию на участке прохождения в канале на уровне С₂—C₁ и после выхода из канала в борозде атланта. Кроме того, в 3 случаях кровоизлияния образовались в канале позвоночной артерии на уровне компрессионных повреждений дисков и тел позвонков.

Особенно выраженные кровоизлияния вокруг позвоночной артерии при прохождении ее по борозде атланта наблюдали в случаях удара затылочной областью слева или справа от средней линии. При этом происходило резкое сгибание головы («кивок») в противоположную сторону, где возникали условия для ущемления, прижатия, перепончатой связки, артерии и окружающей ее клетчатки.

Наряду с повреждениями шеи возникали контактные повреждения задней поверхности тела. В 15 экспериментах наблюдали ограниченные кровоизлияния в подкожно-жировую клетчатку на уровне С₇—Т₁ проникавшие до поверхностной фасции, иногда и под нее, и в поверхностные мышцы (они не были связаны с кровоизлияниями в глубокие мышцы спины и шеи). Два раза наблюдали переломы вершин остистых отростков С₇.

Сравнительная оценка результатов экспериментов показала, что повреждения шейного и верхнегрудного отделов позвоночника, возникающие при ударах затылком о мерзлую землю и бордюрный камень, в основном однотипны, поскольку механизм их возникновения сходен. Однако степень выраженности повреждений была более значительной при ударах о бордюрный камень в связи с более резким вентральным сгибанием головы и шеи. Повреждения позвоночника в этих случаях (при максимальной силе удара затылком 530—726 кг) оказались более значительными, чем при падении тела на мерзлую землю, когда при сообщении ему начальной скорости сила удара была 1122—2200 кг.

Таким образом, характер и интенсивность травмы в нашем эксперименте определялись прежде всего степенью сгибания головы и шейного отдела позвоночника, а не силой удара затылком о покрытие.

Вместе с тем следует отметить, что в одинаковых условиях эксперимента при ударах о мерзлую землю без предшествующего толчка (сила удара 506—748 кг) постоянно возникали лишь кровоизлияния в места прикрепления длинных мышц спины к затылочной кости, а также в перепончатую связку между C₁ и С₂. Только в одном случае произошло кровоизлияние в короткие глубокие мышцы затылка. При падении же с начальной скоростью (сила удара превышала 1000 кг) возникали (с различной частотой) описанные выше повреждения, включая разрывы связок, размятия и разрывы межпозвоночных дисков, кровоизлияния в клетчатку, окружающую позвоночную артерию, и т. д. Эти данные свидетельствуют о значении и силе удара, прежде всего как фактора, обусловливающего большую степень сгибания позвоночника.

Зависимости между тяжестью травмы позвоночника и костей черепа в наших наблюдениях не выявлено. Более того, при ударах о мерзлую землю (4) и о бордюрный камень (1), когда повреждения черепа не возникло, травма позвоночника была значительной: в 3 случаях возникли компрессионные повреждения межпозвоночных дисков, а в одном из них — компрессионный перелом верхнего края тела С6, наблюдались множественные разрывы связок и т. п.

Головной убор ослаблял силу удара и уменьшал интенсивность повреждений мягких тканей и костей черепа. Из 5 только что упомянутых наблюдений в 4 на голове был головной убор. В то же время наличие или отсутствие головного убора не оказывало влияния на возникновение и степень выраженности повреждений позвоночника.

Проведенное исследование показало, что повреждения шейного и верхнегрудного отделов позвоночника часто возникают при падении на плоскости и ударе затылочной областью о жесткую поверхность (отмечены во всех проведенных экспериментах). Для обнаружения их в

ряде случаев требуется дополнительная препаровка, для чего необходимо изымать указанные отделы позвоночника вместе с частью затылочной кости.

Выявленные данные о характере повреждений позвоночника при падении на плоскости могут иметь значение при решении вопроса о механизме травмы. Эти повреждения могут обусловить соответствующие клинические симптомы, которые необходимо принимать во внимание при решении вопроса о степени тяжести телесных повреждений.

ЛИТЕРАТУРА

• — Громов А.П., Прудковский А.Б., Ромодановский О.А. и др. Суд.-мед. эксперт., 1971, № 2, с. 8.
• — Зинченко А.П., Брок Ф.Л. Вопр. нейрохир., 1971, № 2, с. 46.
• — Кураченков А.И. Вестн. рентгенол., 1973, № 3, с. 185.
• — Майорников Ю.Н., Брюханов В.А. В кн.: Вопросы судебной медицины и экспертной практики. Чита, 1973, в. 5, с. 106.
• — Щеголев П.П. В кн.: Сборник научных работ сотрудников кафедры судебной медицины Ленинградск. ин-та усовершенствования врачей. Л., 1957, в. 10, с. 58.

¹ Принцип установления ударных нагрузок с помощью мессдоз заимствован из техники, методика применения их для регистрации величины приложенной силы при моделировании повреждений разработана на кафедре судебной медицины (А.П. Громов и соавт., 1971).