Определение вида внешнего воздействия по морфологии излома длинной трубчатой кости в судебно-медицинской практике

Одно из ведущих мест при травме тупыми предметами от всех повреждений костей скелета составляют переломы костей конечностей [4, 7], вследствие чего большое количество работ в судебно-медицинской литературе посвящено изучению механизмов возникновения и морфологии переломов костей [2, 3, 5]. Однако в литературных источниках не приводится информация по установлению механизмов травмы в случаях ее фрагментации. До настоящего времени имеются лишь отдельные сведения о решении таких вопросов при сочетании механического и термического воздействия [1, 6].

Доминирующее место, наряду с различными вопросами о направлении, уровне, последовательности внешних воздействий, занимает определение вида внешнего воздействия (удар, давление), что отражает скорость нагружения объекта.

Вследствие малоизученности данной проблемы мы решили остановиться на исследовании морфологии разрушения компактного слоя длинных трубчатых костей в эксперименте при ударной и компрессионной нагрузках.

На поверхности излома можно выделить последовательно сменяющие друг друга три зоны: разрыва (зарождение разрушения), сдвига (распространение разрушения) и долома (завершение разрушения). Характеристики поверхности перелома имеют специфику разрушения соответственно его зональности от зарождения до завершения. Однако в отечественной и зарубежной литературе не имеется сведений, касающихся микрофрактографических признаков повреждений костной ткани, указывающих на особенности ее разрушения при относительно близких силовых воздействиях с учетом возраста индивида. Решение данного вопроса является важным при установлении механизма травмы в случаях мелкой фрагментации кости.

Цель настоящей работы заключается в повышении эффективности диагностики механизмов многооскольчатых переломов костей конечностей на основе изучения морфологии излома методом фрактографии.

Для этого проводили эксперименты (в количестве 50) по разрушению образцов нативных большеберцовых костей трупов мужского пола в возрасте 46– 54 лет.

Костные образцы, размерами 120×5×5 мм, разрушали при ударе настольным копром МК-05 и методом кратковременного давления на учебном прессе с гидравлическим приводом.

При этом изучали общую траекторию перелома, мозаику и распространение микротрещин, виды повреждения гаверсовых систем и межостеонного пространства по ходу разрушения.

Для изучения излома использовали методы остеоскопии, стереомикроскопии, электронной микроскопии.

В результате комплексного исследования повреждений костных образцов установлено, что различные виды внешней нагрузки порождают формирование разной по качеству траектории и текстуры разрушения.

Так, при ударе в зоне разрыва отмечается рубцовая текстура разрушения, общий вид его поверхности шероховатый за счет формирования гребней, образующихся в результате разнонаправленности концентрации напряжений в костной ткани. При этом микротрещины выявляются в стенках остеонов и в межостеонных пространствах.

Зона сдвига характеризуется трещинами, пересекающими ламеллы, в результате чего выявляются сколы гаверсовых пластин остеонов с образованием осколков. Прохождение магистральной трещины через стенки остеонов вызывает их разрушение и формирование оставшихся структур в виде гребней, параллельных друг другу. В стенках остеонов выявляются микротрещины в виде острых углов, вершинами направленные навстречу разрушению.

При переходе зоны сдвига в долом поверхность разрушения представлена мелкоячеистой (сетчатой) текстурой. В месте разъединения кости вклинение отломков выражено слабо, контур разъединения – волнистый.

Принципиально иной характер разрушения определяется при исследовании образцов, поврежденных методом давления.

Такой способ внешнего воздействия порождает более сглаженную текстуру разрушения в зоне разрыва, микротрещины концентрируются преимущественно в межостеонных пространствах.

При давлении в зоне сдвига происходит «подрытие» гаверсовых пластин остеонов с образованием мелких осколков, имеющих преимущественно вид пылеобразных частиц, что связно с более поперечным развитием магистрального разрушения в виде внешнего взаимодействия по сравнению с ударом.

За счет глубокого продольного вклинения сопряженных поверхностей излома, а также за счет удлинения по времени конкурирующего действия таких типов разрушения, как поперечного и продольного сдвигов, контур долома зубчатый. Текстура на участке, прилежащем к долому, представлена мозаикой микротрещин в виде «шевронного узора».

Таким образом, экспериментальные исследования на нативных образцах большеберцовых костей дали возможность выявить сущность формирования микроскопических свойств на поверхности излома.

В ходе исследований установлено, что в зависимости от вида внешнего воздействия (удар или давление) образуется неодинаковая морфология поверхности разрушения, что позволяет проводить дифференциальную диагностику различных видов нагружения повреждений в случае мелкой фрагментации.

Список литературы

1. Бахметьев В.И. Множественные переломы длинных трубчатых костей нижних конечностей при травме тупыми предметами: автореф. дис. … д-ра мед. наук / В.И. Бахметьев. – Самара, 1992. – 22 с.

2. Крюков В.Н., Галлиев Б.Х., Сальников Ю.К. Установление видов деформации и разрушений при исследовании отломков костей/ В.Н. Крюков, Б.Х. Галлиев, Ю.К. Сальников // Судебно-медицинская экспертиза. – 1986. – № 2. – С. 28–31.

3. Нагорнов М.Н. Морфология излома костей при разрушении деформации растяжения в области фронта трещины / М.Н. Нагорнов // Современные вопросы судебной медицины и экспертной практики. – Ижевск, 1991. – С. 97–99.

4. Кислов М.А. Особенности разрушений костной ткани при различных способах внешнего воздействия / М.А. Кислов, В.И. Бахметьев, Н.А. Степанян // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. – Москва, 2006. – Т. 5. – № 1. – С. 192–195.

5. Кислов М.А. Статистическая оценка диагностической значимости морфологических признаков повреждений длинных трубчатых костей на основе характеристики излома / М.А. Кислов, В.И. Бахметьев, Ю.А. Полянский // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. – Москва, 2007. – Т. 6. – № 1. – С. 252–253.

6. Кислов М.А. Определение вида внешнего воздействия на основе анализа морфологии излома длинных трубчатых костей нижних конечностей / М.А. Кислов, В.И. Бахметьев // Судебно-медицинская экспертиза. – Москва, 2008. – С. 11–13.

7. Кислов М.А. Судебно-медицинская диагностика вида внешнего воздействия на основе анализа морфологии излома длинных трубчатых костей нижних конечностей. Автореф. дис. … канд. мед наук. – М., 2008. – 16 с.