Механизм разрушения костей черепа при однократных статических воздействиях рубящим предметом с различной остротой лезвия

ным техническим состоянием значительной части транспортных средств и дорог, снижением уровня транспортной дисциплины участников дорожного движения, состоянием службы ГИБДД, несвоевременным оказанием неотложной медицинской помощи. Из общего количества умерших в результате ДТП в 68,0+1,8% смерть наступила на месте происшествия. Отличительной особенностью смертельной дорожной травмы является локализация телесных повреждений на всех анатомических частях тела: голове (24,0±1,2%), туловище (24,5±1,2%), на верхних конечностях (24,0+1,2%), на нижних конечностях (25,1±1,2%). Непосредственными причинами смерти при ДТТ являются черепно-мозговая травма (65,3+1,3%), острая кровопотеря и травматический шок (38,2±1,2%).

Выводы

Рост количества дорожно-транспортных происшествий в Амурской области имеет явную тенденцию к росту. Выявлена причинно-следственная связь между наличием алкогольного опьянения у участников дорожного движения и тяжестью последствий дорожно-транспортных травм. Алкогольное опьянение сопровождает 63,8±1,1% смертельной травмы. Уровень травматизма среди городского населения значительно выше, чем среди сельского. В

структуре телесных повреждений в результате автодорожной травмы наблюдается значительное разнообразие. Основными причинами дорожно-транспортных происшествий являются нарушения Правил дорожного движения водителями транспортных средств и пешеходами.

Литература

1. Лисицын Ю.П.// Экономика здравоохранения. 1998. №2. С. 5-9.

2. Николаева Е.В. // Главный врач. 2003. №1-2. С. 48-52.

3. Фархатов А.З. // Социальная медицина на рубеже XXI века. Краснодар, 1999. С. 317-325.

4. Шипунов Д.А. Эпидемиологическая модель дорожно-транспортного травматизма крупного промышленного центра: Дис. ... канд. мед. наук. Волгоград, 2001. 155 с.

5. Шумада И.В., Костин Н.С. // Ортопедия, травматология. 1987. №6. С. 64-66.

6. Arroyo I., Crosby L. // Clin. Orthop. Rel. Res. 1995. №318. P. 11-12.

7. Faith N. Crash: the limits of car safety. London, Boxtree. 1997. P.34.

8. Jacobs G., Aeron-Thomas A., Astrop A. Estimating global road fatalities. Cromthorne, Transport research laboratory. 2000. P. 342.

УДК 61:342 С. В. Леонов

МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ КОСТЕЙ ЧЕРЕПА ПРИ ОДНОКРАТНЫХ СТАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ РУБЯЩИМ ПРЕДМЕТОМ С РАЗЛИЧНОЙ ОСТРОТОЙ ЛЕЗВИЯ

Дальневосточный государственный медицинский университет, г. Хабаровск

В настоящее время одной из проблем, решаемых судебно-медицинской наукой и практикой, является установление механизмов образования переломов при действии рубящих предметов, что в совокупности с анализом характера и локализации других повреждений дает возможность эксперту решать важный в следственном отношении вопрос об условиях нанесения повреждений [10]. Данные архивных на-

блюдений, личное участие в следственных экспериментах (показах) по выяснению обстоятельств нанесения повреждений, о механизме и способах расчленения, указываемых обвиняемыми, показали наличие нетипичных способов нанесения рубленых повреждений. Подозреваемый указывал на нанесение рубленых повреждений с це.щ>ю отчленения какой-либо части человеческого тела, удерживая одной рукой

топорище выше уровня захватной части, другой фиксировал обух топора. Энергичное давление корпусом и руками приводило к формированию разруба. Данные повреждения имели специфические особенности — на отдельных костных объектах обнаруживались косые разрубы с формированием отщепленных протяженных костных отломков. С позиции механики деформированного твердого тела имело место статическое нагружение объекта индентором, то есть медленное поступательное движение топора в разрушаемом объекте [6]. Поскольку данный вид травмы в литературе не освещен, нами предпринята попытка исследовать такой вид травматического воздействия.

Цель данного экспериментального исследования - определить возможность и условия возникновения процесса резания материала кости при рубящем воздействии лезвиями с различными рабочими углами.

Материалы и методы

Для исследования характера образования повреждений при однократных рубящих воздействиях с различной остротой лезвия (радиус режущей кромки в пределах 0,02-0,25 мм) проведено 75 экспериментальных наблюдений. Резание с встречным углом 51-91° — 42 экспериментальных наблюдения. Лезвия были изготовлены из плотницкого топора, имели ширину от 20 до 40 мм, рабочий угол 11; 24; 30; 45°. Гладкость полей заточки обеспечивалась в процессе точки лезвия мелким абразивным диском. В качестве объекта разрушения использовались образцы плоских костей свода черепа шириной около 40 мм, что соответствовало ширине лезвия. Лезвия закреплялись в струбцине пресса УМ-5А (г. Армавир, 1963 г.). Костные объекты помещались на специально изготовленные подложки, обеспечивающие различные углы резания. Изменение прилагаемой нагрузки при проведении исследований регистрировалось на шкале пресса УМ-5А. Степень остроты проверялась по ширине (стереомикроскоп МБС-2) окрашенной полосы-желоба, оставляемой на бумаге при "прокатывании" окрашенного лезвия. Изначально лезвия имели высокую остроту лезвия — 20 мкм. После каждой серии экспериментов лезвие последовательно тупилось мелким точильным бруском (Art. 3572-15). Для изучения зоны разруба на увеличении 200 использовался металлографический микроскоп "МЕТАМ", люминесцентный микроскоп "ЛЮ-МАМ".

Условия опирания костного объекта нами использовались в нескольких вариантах, моделирующих формирование оригинальных повреждений:

— шарнирно опертая по концам пластина;

— шарнирно опертая с одного конца пластина с заделкой другого конца;

— пластина с заделкой концов (консольное крепление).

При исследовании рубленых повреждений плоских костей выделены 76 признаков повреждений и их сочетаний. Для каждого признака кроме его абсолютного значения в определенной группе и подгруппе рассчитана условная вероятность Р. Для решения поставленных задач по определению вероятных свойств следообразующего объекта по повреждениям (по характеру разруба) нами был использован ме-

Резюме

В результате экспериментальных исследований установлены условия возникновения процесса резания материала кости при рубящем воздействии. Автором дан анализ морфологической картины разрубов костных объектов, на основании чего установлена этапность механизма разрушения, подтверждено, что процесс торцевого резания более энергоемкий, нежели перелом кости, предложены два варианта формирования истинного разруба, что может оказать значительную помощь при проведении следственных действий.

S.V. Leonov

MECHANISM OF CRANIAL BONES DAMAGE AT

ONE TIME STATISTIC IMPACT OF CHOPPING OBJECT WITH BLADES OF DIFFERENT SHARPNESS

Far Eastern Sate Medical University, Khabarovsk Summary

At the experimental analysis the conditions of bones material cutting process by chopping objects were detected. The author presents the analysis of morphological picture of cut osseous object, consequently determining the phases of mechanism of damage. It was proved that process of frontal cutting is the most energetic than bone fracture. Two variants for creating a real slash have been offered. It can be very useful while conducting criminal investigation.

тод последовательной процедуры распознавания с помощью диагностических коэффициентов [5].

Результаты исследования

Полученные данные проанализированы нами с позиции теории резания материалов [1, 9]. При данных условиях опирания начало процесса резания начиналось при усилии 100 кг и выше. При этом лезвие формировало на кости костную насечку, то есть не повреждало компакту на всю глубину слоя. Однако при среднем усилии 325,7 кг формировался разгиба-тельный перелом объекта с локализацией зоны разрыва на внутренней костной пластинке (ВКП) с развитием магистральной трещины под углом 45-60° к поверхности кости и зоной долома в точке резания или невдалеке от нее. Площадь сечения кости составляла в среднем 1,455 см2. То есть, для формирования перелома на 1 см2 разрушаемого объекта приходилась средняя нагрузка 223,8 кг.

Таким образом, исследование механики разрушения [3,4,7] при описанных условиях опирания и перпендикулярных (или близким к ним) ударах показало, что разрушение костной ткани при рубящем воздействии приводит к формированию разгибательно-го перелома [10]. Разрушение проходит в 5 этапов.

1 этап. Первичный контакт режущей кромки и кости. Формирование незначительного участка уплощения (или прогиба). Резание кости на протяженном участке (по длине) и на минимальную глубину.

2 этап. Разгибательный перелом кости. В сформировавшуюся зону разрушения погружается лезвие

рубящего предмета. Помимо действия травмирующей силы по нормали (то есть перпендикулярно к поверхности кости) появляются силы, образуемые давлением полей заточки на боковые стенки в зоне разрушения (фактически, на берега линии перелома). В результате давления полей заточки формируются участки краевого смятия. Далее, по мере погружения резца (или топора) и увеличения силы давления полей заточки на стенки материала кости формируются участки выкрашивания. В фрактологии выкрашивание краев перелома характерно для участка зоны сжатия при деформации изгиба или взаимодействия краев перелома при повторной травматизации [4]. Отличие выкрашивания, формирующегося при торцевом резании, заключается в наличии четкой границы, являющейся демаркационной линией, отделяющей зону поврежденных и неповрежденных тканей, что обусловлено вторичностью процесса, формирующегося вслед за участками краевого смятия, и последующим развитием краевых трещин.

3 этап. Увеличение силы давления полей заточки приводит к формированию деформации сдвига на наружной костной пластинке (НКП) за счет вовлечения свободного края разруба полем заточки топора в глубьлежащие слои. Этот этап приводит к формированию краевых сколов на НКП.

4 этап. По мере погружения резца и увеличения силы давления его щек, как результат увеличения толщины клина, сочетающегося с поступательным движением вглубь, за счет силы трения происходит стирание стенок разруба. В результате в глубине разруба обнаруживаются осколки, которые, если поместить их на первоначальные места, формируют линию рассечения, не совпадающую с прямолинейным краем основного повреждения, что указывает на разновременность образования краев отломков и краев основного повреждения [8]. Несоответствие между костным осколком и стенкой разруба доказывает не только этап-ность разрушения костной ткани, но и позволяет косвенно судить о глубине погружения следообразующе-го объекта. Обнаружение краевых смятий, сколов, выкрашиваний свидетельствует о погружении на глубину полей заточки следообразующего объекта, а наличие стирания (обтирания) края и обнаружение несоответствия между костным осколком и стенкой разруба — о погружении на глубину щек топора. Разница морфологической картины разрушения на 3 и 4 этапах объясняется тем, что в одном случае стенка резца (топора) формирует протяженные сколы, а в другом — стирание стенки происходит за счет различий встречного и заднего углов резания.

Поскольку процесс разрушения кости при разрубе достаточно скоротечен и протекает преимущественно по хрупкому типу, отделение костных элементов носит взрывообразный характер [2, 10, 11]. Формирующиеся осколки (сколы) вещества кости отлетают на значительное расстояние, поэтому в оригинальных наблюдениях отмечаются множественные недостающие костные дефекты.

При фрактографическом исследовании выявляется несоответствие краевых сколов на НКП сколам на ВКП. Визуально и стереоскопически выявляются трещины, проходящие в плоскости губчатого веще-

ства кости. Нередко при исследовании разрубов наблюдаются множественные, протяженные дефекты костной ткани со стороны НКП при наличии практически сопоставимых краев со стороны ВКП.

5 этап. Погружающийся клин резца (его щеки) начинает взаимодействовать с внутренней костной пластинкой. В этой области возникает напряженно-деформированное состояние, которое формируют следующие силы: сила основного воздействия, сила давления полей заточки, сила упругости губчатого вещества кости. Принимая за основу факт, что сила, прилагаемая к рубящему предмету, намного превышает силу упругости губчатого вещества кости, получаем, по правилу параллелограмма, равнодействующую сил. При этом внутренняя костная пластинка по условиям опирания рассматривается как пластина с односторонней заделкой конца (или края). В результате формируется разрушение, которое развивается по двум направлениям: отрыв внутренней костной пластинки по губчатому веществу (в плоскости кости) и деформация изгиба. Деформация изгиба происходит по конструкционному типу — формируется перелом на отдалении. Данные теоретические размышления подтверждаются на практике: при перпендикулярных (и близких к ним) разрубах сколы ВПК намного шире и протяженнее, чем снаружи. Аналогичная картина напряжений возникает при тупой и огнестрельной травме.

Следующие 19 наблюдений проводились при тех же условиях опирания. В результате нажима лезвия на костный объект формировалась разгибательная трещина (локализованная на ВКП и развивающаяся примерно до середины губчатого вещества) — 13 наблюдений. В этом случае костный объект уплощался и практически вплотную прижимался к своей упругой подложке, изменялись условия опирания исследуемого объекта. В 6 наблюдениях разгибательного перелома трещины не формировалось вообще, что объясняется тем, что ВКП в зоне наибольшего прогиба опиралась (прижималась) на подложку естественными костными образованиями, например, краем борозды. Далее, после формирования разгибатель-ной трещины, или без формирования таковой (при возникновении промежуточной опоры) при условии продолжения нагрузки возникал процесс резания. Усилие процесса резания составляло 200-560 кг при среднем значении 321,1 кг. Площадь участка резания в среднем занимала 1,80 см2. То есть, для развития процесса резания в данной серии наблюдений необходима нагрузка 432,49 кг на 1 см2. Далее, по мере погружения резца на глубину, в среднем на 1/2,8 толщины кости, через опережающую трещину (трещину распора) возникала колка объекта. Усилие колки находилось в пределах 200-560 кг при среднем значении 335,3 кг. То есть, для развития процесса колки в данной серии наблюдений необходима нагрузка 185,99 кг на 1 см2.

Таким образом, проведенное исследование показало, что процесс торцевого резания (рубки) — более энергоемкий процесс, нежели перелом кости. Для него необходимо приложить усилия в 223,8 кг на 1 см2, в то время как для развития процесса резания материала кости — 432,49 кг на 1 см2. Вместе с тем, после внедре-

ния резца в толщу кости усилие колки (формирования деформации растяжения и последующего разрушения объекта) составляет всего 185,99 кг на 1 см2. Однако практические наблюдения показывают, что в 53% случаев имеются обширные рубленые повреждения костной ткани, при которых формируются именно разрубы, т.е. имеется ровная плоскость отделения с трассами. Сравнительное исследование показало, что все повреждения нанесены косо-поперечно (данные архива — акты судебно-медицинских экспертиз прошлых лет не позволяют определить угол плоскости разруба, поскольку к заключениям экспертов не предъявляются требования по определению и документальному подтверждению угла плоскости разруба к поверхности повреждаемой кости). Тем не менее, исследование электронного фотоархива отделения медицинской криминалистики ГУЗ "Бюро СМЭ" МЗ ХК позволяет визуально оценить данный угол, который составляет не более 70-80°.

Выводы

Исходя из этапности механизма разрушения костей черепа при однократных статических воздействиях рубящим предметом, можно предположить два возможных варианта формирования истинного разруба: первый вариант — скорость удара настолько велика, что упругие реакции костной ткани не успевают включиться в механику разрушения кости; второй вариант — удар происходит под таким углом к естественной кривизне черепа, что максимум эпюры разгибающих деформаций приходится на точку опоры. Исследовать первый вариант затруднительно. В месте с тем, практические наблюдения в области огнестрельной травмы показывают, что при воздействии огнестрельного снаряда на кость возникают конструкционные изменения зоны дефекта. То есть, даже при скоростях от 200-250 м/с и выше кость как объект

проявляет свои упругие свойства. Таким образом, возможность разрушения кости по первому варианту можно исключить (поскольку даже на уровне бытового опыта понятно, что скорость движения рубящего предмета, как минимум, на один порядок ниже скорости огнестрельного снаряда).

Литература

1. Барботько А.И., Зайцев А.Г. Теория резания металлов. 4.1. Основы процесса резания. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1990. 216 с.

2. Герасимова Л.П., Ежов A.A., Маресев М.И. Изломы конструкционных сталей. М.: Машиностроение, 1986. 253 с.

3. ГордееваТ.А., Жегина И.П. Анализ изломов при оценке надежности материалов. М.: Машиностроение, 1978. 200 с.

4. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. Л.: Медицина, 1978. 294 с.

5. Кнетс И.В., Прафафрод Г.О., Саулгозис Ю.Ж. Деформирование и разрушение твердых биологических тканей. Рига: Знатне, 1980.319 с.

6. Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения. М.: Машиностроение, 1999. 544 с.

7. Скопин И.В. Судебно-медицинское исследование повреждений рубящими орудиями. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1960. 212 с.

8. Фридман Я.Б., Гордеева Е. А., Зайцев A.M. Строение и анализ изломов металлов. М.: Машгиз, 1960. 470 с.

9. Янковский В.Э. // Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики. Вып. 2. Барнаул, 1985. С. 3-7.

10. Saxena, Ashok. Nonlinear Fracture Mechanics for Engineers. Georgia, 1998. 496 p.