Определение и экспертная оценка силы удара

© Г.В. Недугов, В.В. Недугова, 2012 УДК 340.624

Г.В. Недугов, В.В. Недугова ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА СИЛЫ УДАРА

ГБУЗ «Самарское областное бюро судебно-медицинской экспертизы» (нач. бюро - д.м.н. А.П. Ардашкин) В статье рассмотрены основные динамические параметры удара, характеризующие его силу. Сделан вывод о нецелесообразности определения и экспертной интерпретации данных о возможной силе удара при отсутствии информации, обеспечивающей выбор определенной физической модели соударения.

Ключевые слова: сила удара, травма тупыми предметами, судебно-медицинская оценка.

THE ESTIMATION AND EXPERT APPRAISAL OF THE IMPACT FORCE G.V Nedugov, V.V Nedugova In article are considered the main dynamic parameters of impact characterizing it force. Is inferred about inexpediency of the estimation and the expert interpretation of data on the possible of the impact force without the information about of the concrete physical model of the impact.

Key words: impact force, blunt trauma, forensic medical examination.

Одной из задач судебно-медицинской экспертизы повреждений, образовавшихся вследствие ударов тупыми предметами, является определение силы удара. Необходимость решения данного вопроса обосновывается двумя причинами. В соответствии с первой из них знание силы удара позволяет конкретизировать условия причинения травмы, например, судить о массе тупого предмета и его скорости. Вторая причина заключается в том, что информация о силе удара может представлять интерес в аспекте юридической оценки факта причинения травмы [3, 4].

К настоящему времени судебными медиками накоплен большой экспериментальный материал, характеризующий характер, количество и распространенность повреждений при ряде произвольно выбранных комплексов условий удара [2, 3, 5-7]. Указанные научные данные преимущественно табулированы и рекомендуются для практического применения в целях ориентировочного суждения о силе удара по объему травмы [6, 7]. Вместе с тем, всеми авторами, занимавшимися разработкой указанной проблемы, подчеркивается, что сила удара не является единственным фактором, определяющим возникновение и выраженность повреждений, в связи с чем, взятый отдельно от всех других внешних и внутренних факторов показатель силы удара неизбежно приобретает лишь ориентировочное значение [1, 3, 7]. Изложенное определяет актуальность выяснения диагностической значимости сложившихся экспертных подходов к определению и оценке силы ударов тупыми предметами, что и явилось целью настоящей работы.

Теоретическая механика под ударом подразумевает вид взаимодействия материальных тел, при котором скорости их точек за очень малый промежуток времени т изменяются на конечную величину [10]. Очень малый промежуток времени т, в течение которого происходит удар, называется временем удара.

Следует подчеркнуть, что ударные силы, будучи равными нулю в начале и конце удара, в процессе соударения изменяются в значительных пределах. Чаще всего зависимость силы удара от его времени представляет собой асимметричную унимодальную кривую. Поэтому в теории удара в качестве меры взаимодействия тел рассматриваются не сами ударные силы, а их импульсы. Ударный импульс 8 представляет собой определенный на отрезке [0, т] интеграл от зависимости силы удара Б от времени удара т:

S = j Fdt

В геометрическом смысле ударный импульс представляет собой площадь, ограниченную функцией Б(т) и осью абсцисс.

В теоретической механике силу удара характеризуют два ключевых параметра. Первый из них - средняя величина силы удара Бср, равная отношению ударного импульса ко времени удара:

Рср = Я Т

а второй - максимальная сила удара, равная максимуму функции Б(т).

Важно отметить, что в большинстве практических пособий для судебно-медицинских экспертов и многих научных работах, посвященных определению и оценке силы удара, отсутствуют четкие разъяснения смысла используемого понятия силы удара [см. напр. 3, 6, 7]. Вместе с тем, очевидно, что для судебно-медицинской экспертной практики интерес представляет не средняя, а максимальная сила удара.

Элементарные сведения из теории удара показывают, что даже при рассмотрении случаев соударения однородных тел без их разрушения, определение силы удара является весьма сложной задачей. При этом ударный импульс и максимальную силу удара определяют следующие параметры:

1) массы соударяемых тел;

2) скорости соударяемых тел до и после удара;

3) направление скорости удара по отношению к центрам масс тел и поверхностям тел в точках их соударения;

4) время удара;

5) упругие свойства соударяемых тел;

6) площади и форма поверхностей соударения. Изложенные данные также показывают, что наиболее

простыми в аспекте аналитического определения силы удара являются случаи падения шарообразных тел под действием силы тяжести с последующим их ударом о неподвижную преграду. В частности, в указанных условиях одно из тел (преграда) неподвижно, удар всегда является центральным (нормаль к поверхности тела в точке его соударения проходит через центр масс тела), а тела соударяются в точке. Ударный импульс при прямом (скорость центра масс тела в начале удара направлена по нормали к поверхности соударяемого тела) ударе шара о неподвижную преграду тогда определяется как Я = т(к + 1)у

где т - масса шара; V - скорость шара в начале удара; к - коэффициент восстановления, характеризующий упругие свойства соударяющихся тел и принимающий любые значения на промежутке числовой прямой от 0 (абсолютно неупругий удар) до 1 (абсолютно упругий удар).

В случае косого удара шара о неподвижную преграду вместо скорости шара учитывается модуль ее проекции на нормаль к поверхности преграды [10].

Однако даже для указанных упрощенных условий нетрудно показать, что при одинаковых ударных импульсах и времени удара падающие с разной высоты тела разной массы обладают различной кинетической энергией в начале удара с последующей различной выраженностью деформаций:

& = Я2 )л(т1 = т2 7 = Т2 Ж = т2 ^

V ^2 т1

где Т - кинетическая энергия, h - высота падения, а подстрочные индексы обозначают принадлежность параметра к первому и второму падающим телам.

И наоборот, падающие тела различной массы, обладающие в начале удара одинаковой кинетической энергией, характеризуются различными ударными импульсами и средней силой удара:

(7 = Т2 )л(т1 = т 2 ¥ср 1 = Еср ^ = рср 2

V Н-1 и т»2

Приведенные данные доказывают, что без какой-либо дополнительной информации показатель силы удара из-за большого числа степеней свободы не позволяет конкретизировать другие значимые динамические параметры и реконструировать условия ударного взаимодействия. В судебно-медицинской практике задача определения и экспертной оценки силы удара становится еще сложнее, поскольку сопровождается усложнением самой физической модели удара и влиянием механической толерантности и неоднородности повреждаемых тканей. Отсюда оценочные таблицы силы удара по объему травмы имеют небольшую диагностическую значимость, поскольку отражают лишь один из бесконечного множества возможных вариантов реализации ударного взаимодействия.

Выходом из сложившейся ситуации является экспериментальное воспроизведение основных, встречающихся в судебно-медицинской практике, физических моделей удара с регистрацией всего комплекса его значимых динамических параметров. С судебно-медицинской точки зрения наиболее важными представляются три основных семейства физических моделей удара: падения под действием силы тяжести, удары невооруженной конечностью и удары тупыми предметами (оружием, орудиями и предметами, не имеющими бытового назначения).

Как уже указывалось выше, падения под действием силы тяжести относятся к наиболее простым и потому хорошо изученным физическим моделям удара, допускающим при введении определенных приближений аналитическое определение его силы. К настоящему времени экспериментально смоделированы и описаны аналитически удары головой при самопроизвольном падении навзничь [8, 19], падении с кровати [21], делаются попытки осуществления дифференциальной диагностики самопроизвольных падений на плоскости и падений вследствие внешнего воздействия [9]. При экспериментальном воспроизведении падений наблюдается переход от использования трупов и животных к применению антропоморфных манекенов с последующим многокомпонентным компьютерным моделированием процесса соударения [19, 21]. Активно изучается влияние особенностей субъекта на последствия ударов при падении, включая изменения механической толерантности его тканей [14] и даже его реакцию на падение [15].

По сравнению с падениями под действием силы тяжести физические модели ударов невооруженной конечностью отличаются большей сложностью и затруднительностью аналитического описания. Тем не менее, динамические параметры ударов различными

частями невооруженной конечности (кулаками, локтями, коленями, стопами) детально изучены, в том числе и методами моделирования на антропоморфных манекенах, представителями спортивной медицины применительно к ударным видам единоборств (бокс, карате, кунг-фу) и футболу [16, 23, 27, 30-32]. В результате проведенных исследований получены исчерпывающие данные о форме ударных импульсов, точечных и интервальных оценках максимальной силы, времени и энергии удара, вычислены риски образования повреждений различного характера и определены корреляционные связи между различными факторами удара (весом спортсмена, эффективной массой и скоростью ударной конечности, максимальной и средней силой удара, скоростью и различными видами ускорения травмируемой части тела) [12, 17, 26, 31]. Также изучено влияние на динамические параметры удара и выраженность образуемых повреждений уровня подготовки спортсмена, включая и отсутствие таковой, в различных возрастных и весовых группах [13, 18, 25, 26]. Исследовано влияние на максимальную силу удара наличия различных бинтующих материалов на ударной конечности [20]. Параллельно ведется разработка более совершенных методов регистрации динамических параметров удара [11, 12, 19, 24, 26].

Наиболее сложной в настоящее время остаются определение и оценка силы ударов тупыми предметами. Однако существующие трудности обусловлены не столько сложностью физических моделей удара, сколько многообразием возможных вариантов соударения. В этой связи выбор исследователями указанных физических моделей удара по-прежнему остается произвольным [28, 29] или определяется узкими утилитарными задачами [22].

Таким образом, благодаря выполненным междисциплинарным научным исследованиям установлен весь комплекс динамических параметров основных физических моделей удара, представляющих интерес для судебномедицинской экспертной практики. Указанные данные при условии соответствия реальной физической модели удара его теоретическому прототипу действительно позволяют конкретизировать весь комплекс динамических параметров ударной травмы. При отсутствии экспертной или следственной информации, обеспечивающей выбор определенной физической модели удара, экспертная интерпретация данных о возможной силе удара при не-конкретизированных иных его динамических параметрах является нецелесообразной. В этой связи возможным и наиболее полезным определение силы удара представляется при проведении медико-криминалистических ситуационных и судебно-медицинских экспертиз по материалам уголовных дел, когда реконструкция юридически значимых событий сводится к дифференциальной диагностике конкретных версий, подразумевающих узко очерченные условия причинения ударной травмы.

Помимо установления динамических параметров ударного взаимодействия другой проблемой травмы тупыми предметами является экспертная оценка силы удара. А.В. Капустин предлагает разграничивать четыре степени силы удара тупыми предметами: небольшая сила удара - до 160 Н; значительная сила удара - от 160 до 1960 Н; большая сила удара - от 1960 до 4900 Н; очень большая сила удара - более 4900 Н [3]. Однако такая градация произведена на основе совокупности данных о силе ударов, вызывающих различные повреждения, без учета конкретных физических моделей удара. Вследствие этого автор цитированной работы совершенно правильно подчеркивает, что сила удара не является единственным фактором, определяющим возникновение и величину повреждений

[3]. Кроме того, многими судебными медиками высказывается мнение о необходимости введения нормативно закрепленных градаций (квалифицирующих признаков) силы удара, в период отсутствия которых эксперт, не выходя за пределы своей компетенции, может лишь указать в заключении величину травмирующей силы в числовом выражении, не квалифицируя ее по каким-либо рангам [7]. Поэтому вопрос о целесообразности использования предложенных А.В. Капустиным четырех степеней силы удара остается спорным.

Нам представляется, что для юридической оценки факта тупой травмы градация силы удара без учета его конкретной физической модели является малополезной независимо от наличия или отсутствия ее нормативного закрепления. Для правильной квалификации юридически значимых событий судебно-следственным органам гораздо важнее информация о силе удара, соотнесенная с возможными значениями динамических параметров конкретной физической модели удара и возможными уровнями механической толерантности поврежденных тканей. Так, оказать влияние на юридическую оценку тупой травмы может информация следующего характера.

Пример 1. Повреждения образовались в результате прямого удара кулаком в лицо с максимальной силой 2000

H. При этом максимальная сила аналогичных ударов для лиц такого же веса и уровня подготовки равна 4000 Н.

Указанные данные свидетельствуют о том, что удар был произведен «вполсилы».

Литература:

I. Володько С.Н., Чирков Р.Н., Дубровин И. А. Судебно-медицинская диагностика условий причинения тупой травмы печени // Суд.

— мед. эксперт. — 2009. - № 1. — С. 51-55.

2. Громов А.П. Биомеханика травмы. — М.:Медицина, 1979. — 270 с.

3. Капустин А.В. Об экспертной оценке силы ударов тупыми твердыми предметами // Суд. — мед. эксперт. — 1999. - № 1. — С. 18-20.

4. Капустин А.В., Клевно В.А. Актуальные вопросы идентификации тупых предметов по причиненным ими повреждениям // Суд.

— мед. эксперт. — 2006. - № 3. — С. 13-17.

5. Корсаков С.А., Якунин С.А. Некоторые вопросы биомеханики прижизненных внутричерепных повреждений // Суд. — мед. эксперт. — 2000. - № 4. — С. 5-7.

6. Молин Ю.А. Судебно-медицинская оценка силы тупой травмы, вызывающей механические повреждения: учебное пособие для врачей-слушателей и судебно-медицинских экспертов. — СПб: Издательский дом СПбМАПС, 2003. — 33 с.

7. Оценка параметров механического воздействия в судебно-медицинской практике: учебно-справочное пособие / Под ред. А.А. Тенькова, В.В. Телюка. — Курск: КГМУ, 2002. — 40 с.

8. Ромодановский О.А. Повреждения головы при самопроизвольном падении человека навзничь (критерии судебно-медицинской диагностики) / Под ред. Г.Л. Пашиняна. — М., 1998. — 152 с.

9. Сажаева О.В. Оптимизация судебно-медицинской диагностики механизмов травмы головы при падении на плоскость: автореф. дисс. ... канд. мед. наук. — М., 2008. — 24 с.

10. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: учебник для высших технических учебных заведений. — 6-е изд. — М.: Наука, 1968. — 480 с.

11. Abernethy P., Wilson G., Logan P. Strength and power assessment. Issues, controversies and challenges // Sports Med. — 1995. — Vol.19, № 6. — P. 401-417.

12. Atha J., Yeadon M.R., Sandover J., Parsons K.C. The damaging punch // Br. Med. J. (Clin. Res. Ed.). — 1985. - Vol. 291, № 6511. — P. 1756-1757.

13. Cesari P., Bertucco M. Coupling between punch efficacy and body stability for elite karate // J. Sci. Med. Sport. — 2008. — Vol. 11, № 3.

— P. 353-356.

14. DeGoede K.M., Ashton-Miller J.A., Schultz A.B. Fall-related upper body injuries in the older adult: a review of the biomechanical issues // J. Biomech. — 2003. — Vol. 36, № 7. — P. 1043-1053.

15. Feldman F., Robinovitch S.N. Reducing hip fracture risk during sideways falls: evidence in young adults of the protective effects of impact to the hands and stepping // J. Biomech. — 2007. — Vol. 40, № 12. — P. 2612-2618.

16. Frechede B., McIntosh A.S. Numerical reconstruction of real-life concussive football impacts //Med. Sci. Sports Exerc. — 2009. — Vol. 41, № 2. — P. 390-398.

17. Gulledge J.K., Dapena J. A comparison of the reverse and power punches in oriental martial arts // J. Sports Sci. 2008. — Vol. 26, № 2.

— P. 189-196.

18. Neto O.P., Magini M., Saba M.M., Pacheco M.T. Comparison offorce, power, and striking efficiency for a Kung Fu strike performed by novice and experienced practitioners: preliminary analysis //Percept Mot Skills. — 2008. — Vol. 106, № 1. — P. 188-196.

19. O’Riordain K., Thomas P.M., Phillips J.P., Gilchrist M.D. Reconstruction of real world head injury accidents resulting from falls using multibody dynamics // Clin. Biomech. (Bristol, Avon). — 2003. — Vol. 18, № 7. — P. 590-600.

20. Roy B., Bernier-Cardou M., Cardou A., Plamondon A. Influence des bandages sur la force d’impact des coups de poing a la boxe // Can. J. Appl. Sport Sci. — 1984. — Vol. 9, № 4. — P. 181-187.

21. Schulz B. W., Lee W.E. 3rd, Lloyd J.D. Estimation, simulation, and experimentation of a fall from bed // J. Rehabil. Res. Dev. — 2008. — Vol. 45, № 8. — P. 1227-1236.

22. Shewchenko N., Withnall C., Keown M. et al Heading in football. Part 3: effect of ball properties on head response // Br. J. Sports Med.

— 2005. — Vol. 39, Suppl. 1. — P. 133-139.

Пример 2. Повреждение образовалось в результате действия максимальной травмирующей силы, равной 1000 Н, в то время, когда типичное значение необходимой для этого силы при аналогичных условиях удара составляет 3000 Н. Указанные данные свидетельствуют о пониженном пороге механической толерантности поврежденных тканей у потерпевшего.

Безотносительное же градуирование максимальной силы удара в приведенных выше примерах почти не несет полезной смысловой нагрузки.

Таким образом, изложенные данные позволяют сделать следующие выводы:

1. При характеристике силы удара тупыми предметами следует оперировать динамическими параметрами, принятыми в теории удара. К таковым относятся максимальная и средняя сила удара и ударный импульс.

2. При отсутствии информации, обеспечивающей выбор определенной физической модели удара, экспертная интерпретация данных о возможной силе удара при неконкретизированных иных его динамических параметрах является нецелесообразной.

3. Экспертная оценка силы удара является полезной только при условии ее соотнесения с возможными значениями динамических параметров конкретной физической модели удара и возможными уровнями механической толерантности поврежденных тканей.

23. Shewchenko N., Withnall C., Keown M. et al Heading in football. Part 1: development of biomechanical methods to investigate head response //Br. J. Sports Med. 2005. — Vol. 39, Suppl. 1. — P. i10-i25.

24. Smith M.S., Dyson R.J., Hale T., Janaway L. Development of a boxing dynamometer and its punch force discrimination efficacy // J. Sports Sci. — 2000. — Vol. 18, № 6. — P. 445-450.

25. Valour D., Ochala J., Ballay Y., Pousson M. The influence of ageing on the force-velocity-power characteristics of human elbow flexor muscles //Exp. Gerontol. - 2003. — Vol. 38, № 4. — P. 387-395.

26. Viano D.C., Casson I.R., Pellman E.J.et al Concussion in professional football: comparison with boxing head impacts - part 10 // Neurosurgery. — 2005. — Vol. 57, № 6. — P. 1154-1172.

27. Viano D.C., Casson I.R., Pellman E.J. Concussion in professional football: biomechanics of the struck player - part 14 // Neurosurgery.

— 2007. — Vol. 61, № 2. — P. 313-327.

28. Viano D. C., Lau I. V., Andrzejak D. V., Asbury C. Biomechanics of injury in lateral impacts // Accid. Anal. Prev. — 1989. — Vol. 21, № 6.

— P. 535-551.

29. Viano D.C., Parenteau C.S. Analysis of head impacts causing neck compression injury //Traffic Inj. Prev. — 2008. — Vol. 9, № 2. — P. 144152.

30. Village J., Morrison J.B., Leyland A. Biomechanical comparison of carpet-stretching devices // Ergonomics. — 1993. — Vol. 36, № 8. — P. 899-909.

31. Walilko T.J., Viano D.C., Bir C.A. Biomechanics of the head for Olympic boxer punches to the face // Br. J. Sports Med. — 2005. — Vol. 39, № 10. — P. 710-719.

32. Withnall C., Shewchenko N., Gittens R., Dvorak J. Biomechanical investigation of head impacts in football // Br. J. Sports Med. — 2005.

— Vol. 39, Suppl. 1. — P. 149-157.

© А.В. Литвинов, В.И. Витер, 2012 УДК 340.6

В.И. Витер, А.В. Литвинов, И.А. Якимов КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ЦВЕТА КРОВОПОДТЕКОВ В СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ

Кафедра судебной медицины

ГБОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия»;

ГБУЗ «Курганское областное бюро судебно-медицинской экспертизы» (нач. бюро - А.В. Литвинов);

БУЗ УР «Бюро судебно-медицинской экспертизы МЗ УР» (нач. бюро - к.м.н. В.И. Жихорев) Рассмотрены некоторые вопросы оценки цвета кровоподтеков в судебно-медицинской практике. Предложен способ объективизации их цвета с применением методов компьютерной колориметрии.

Ключевые слова: кровоподтек, цвет, колориметрия.

QUANTITATIVE ESTIMATION OF COLOUR OF BRUISES IN MEDICOLEGAL PRACTICE V.I. Viter, A.V. Litvinov, I.A. Yakimov Some questions of an estimation of colour of bruises in medicolegal practice are considered. The way of objectivisation of their colours with application of methods computer колориметрии is offered.

Key words: a bruise, colour, color metrics.

Цвет - это сложное визуальное ощущение, на которое влияют физические свойства источника света и объекта, но которое также в значительной степени определено и физиологическими особенностями индивидуального наблюдателя [6].

Применительно к цветовому восприятию наиболее трудно определить и измерить комбинацию восприятия глаза и мозга человека. Некоторые из этих человеческих факторов являются физиологическими по своей природе. Другие человеческие факторы связаны с эстетическими или психологическими аспектами по своему характеру, будучи соотносимыми с областями творчества и культуры. Такое восприятие имеет тенденцию быть весьма индивидуальным и очень трудно поддающимся измерению.

Большая часть науки о цвете и исследований цвета базируются на концепции «среднего» наблюдателя [4].

Это не только полезное понятие, но и важное для практического применения, однако следует понимать, что фактическое цветовое зрение изменяется весьма значительно между индивидуумами.

Довольно широко известен факт, что мужчины, и женщины всех рас могут иметь отличающееся цветовое зрение, которое может быть временным или постоянным [6].

Возрастные изменения зрения и его естественная цветовая изменчивость среди населения также вносят вклад в отличие фактических наблюдателей от «среднего» наблюдателя, поскольку с годами хрусталик глаза стано-

вится более желтым и пропускает все меньше синих волн на сетчатку. Пожелтение хрусталика глаза с возрастом заставляет синие оттенки выглядеть более зелеными, фиолетовые - более синими, а пурпурные - более красными. Насыщенность цветов также уменьшена - цветные поля изображений воспринимаются более серыми, чем это есть в действительности.

Наследственное отклонение цветового зрения («дальтонизм») - состояние, затрагивающее приблизительно 8% мужского населения Кавказа, 5% мужского азиатского населения и 3% от всего остального мужского населения. Что касается женщин (всех рас), то отклонения цветового зрения имеет приблизительно 0,4% женского населения [6].

Приобретенные отклонения цветового зрения могут появиться в любое время жизни, но обычно в пожилом возрасте. Они одинаково затрагивают и мужчин, и женщин. Приобретенные отклонения могут быть вызваны лекарствами, химикатами и болезнями.

Цветовое зрение классифицируется как нормальное, когда врожденные или приобретенные отклонения цветового зрения у индивидуума отсутствуют. Однако нужно помнить, что даже среди людей с нормальным цветовым зрением один человек видит цвет не так, как другой.

Исследование, проводимое в Медицинском колледже Висконсина Кэрроллом и Найтцами в группе, состоящей из 62 мужчин с нормальным цветовым зрением, показало,