Особенности механизма разрушения плоских костей при деформации изгиба

Проблеме установления механизма разрушения костной ткани посвящено немало работ, в том числе работы, основанные на фрактографическом анализе поверхностей изломов. Анализ литературы показал, что несмотря на наличие определенного количества исследований в области разрушения кости ряд вопросов данной проблемы еще мало или вообще не изучен. Это, в частности, относится к разрушению плоских костей, которые в силу своих анатомических особенностей, даже при так называемых "чистых" видах нагружения испытывают сложную деформацию.

Целью нашей работы явилось установление особенностей деформации и разрушения плоских костей в зависимости от особенностей их строения и вариантов внешнего воздействия.

В качестве объекта исследования была взята лопаточная кость. Особенности деформации и разрушения кости исследовали на изолированных пластинках, выпилинных из различных участков лопатки - из краевых и центральных отделов тела, ости лопатки и надостной области. Один из концов пластинки фиксировали, а по другому наносили удар, моделируя тем самым повреждение кости в результате "чистого" изгиба.

При анализе полученных повреждений установлено, что траектории разрушения зависели от топографии ориентации гаверсовых систем. В том случае, когда изгиб осуществлялся в поперечном направлении относительно длинника костного образца и параллельно относительно траектории гаверсовых систем, траектория перелома также располагалась в поперечном направлении и совпадала с ориентацией гаверсовых систем. При ориентации последних под острым углом или перпендикулярно к длиннику костного образца траектория перелома в начале располагалась поперечно, а затем отклонялась вверх, приобретая косо-поперечное, а иногда приближалась к продольному направлению. Примерно такая же закономерность наблюдалась в том случае, когда образец имел неравномерную толщину или двухслойная костная пластинка переходила в трехслойную, с выраженным губчатым веществом (краевые участки тела и угол лопатки).

Исследование свойств излома показало, что в случае, когда траектория перелома располагалась поперек или несколько косо по отношению к траектории гаверсовых систем край излома на стороне растяжения представлял собой чередование мелких зубцов, а весь край излома имел пилообразный вид. По мере отклонения траектории перелома и приближении ее к направлению ориентации гаверсовых систем край излома приобретал относительно ровные очертания. Такая картина, на наш взгляд, может объясняться тем, что на стороне растяжения разрушение кости происходит в результате комбинации разрыва и сдвига, по типу "выдергивания". На стороне сжатия край излома имел волнистые очертания и представлял собой множество мелких зубцов, выраженность которых, в отдельных случаях, была меньше, чем на стороне растяжения.

Плоскости изломов (при переломах двухслойных пластинок кости) на стороне растяжения и сжатия отличались не только углом наклона относительно поверхности кости, но и проекцией относительно друг друга, что было особенно выражено при изменении траектории перелома от поперечной к косо-вертикальной. В начальном отделе плоскость излома на стороне растяжения была отвесной и располагалась несколько ниже плоскости излома на стороне сжатия. В средней части перелома излом на стороне растяжения был несколько скошенным вниз, а на стороне сжатия скошенным вверх, что придавало плоскости излома на одном из отломков вид желоба, а на противоположном отломке вид выступающего ребра. При этом плоскости изломов относительно друг друга располагались примерно на одном уровне. На конечном участке перелома, где имелись максимальные отклонения траектории перелома от первоначального направления, наблюдалась картина, аналогичная той, что была зафиксирована на начальном участке перелома, но с зеркально противоположными признаками; плоскость излома на стороне растяжения была скошена и была выше, чем плоскость излома на стороне сжатия. Последняя располагалась почти отвесно относительно поверхности кости.

Полученные данные показывают, что при моделировании переломов в результате "чистого" изгиба костная пластинка испытывала двойную деформацию - изгиб и кручение, что можно объяснить только особенностями строения костной ткани; неравномерной толщиной в различных отделах, двух- или трехслойным строением (так называемый "сэндвич"), сложной пространственной конфигурацией, особенностями топографии ориентации гаверсовых систем.