4 курс / Лучевая диагностика / Биомеханика_травмы_повреждения_головы,_позвоночника_и_грудной_клетки

ную области постоянно выявляли повреждений лобных и височных долей, хотя сам факт разгерметизации ис­ ключал возникновение отрицательного давления и свя­ занного с ним повреждающего гидродинамического эф­ фекта. Наличие повреждений мозга в тех же областях, в которых они наблюдались и без разгерметизации че­ репа, объективно свидетельствовало не о кавитационном, а ином механизме их образования.

В третьей серии опытов при падениях биоманекенов навзничь на рыхлую землю ушибы лобных и височных долей мозга отсутствовали. Это обстоятельство можно объяснить мягкостью поверхности соударения (рых­ лость земли), когда ударные нагрузки не вызывали распространенной деформации черепа и не. сопровож­ дались повреждениями мозга.

В первых двух сериях опытов отмечалась выражен­ ная зависимость между толщиной костей в области кры­ ши глазницы, больших крыльев основной кости и интен­ сивностью повреждений мозга. Чем тоньше были эти кости, тем значительнее повреждались основания лоб­ ных долей и полюса височных долей мозга.

Одним из доказательств деформационного механиз­ ма ушибов мозга при закрытой черепно-мозговой трав­ ме является отмечаемая на практике большая редкость подобных повреждений у детей, имеющих эластичные кости черепа и хрящевые межкостные прослойки, пре­ пятствующие развитию деформации черепа.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что причиной ушибов мозга является деформация черепа. Этому способствует то обстоятельство, что кости основа­ ния черепа отделены от мозга весьма тонкой ликворной прослойкой, мало защищающей его ткань от ударных искривлений деформирующихся костей.

С целью подтверждения деформационного механиз­ ма экспериментальных повреждений мозга Г. С. Болонкиным была построена модель основания черепа, пред­ ставляющая собой пространственную шарнирную систе­ му, которая позволяет аналитическим путем установить основные виды деформации, развивающиеся в костях основания черепа. Эта модель (рис. 29) состоит из семи двухшарнирных арок, шесть из которых расположены в горизонтальной плоскости П и одна (BCiO) в сагит­ тальной плоскости. Жесткость этой системы обеспечи­ вается стержнями ОК и ON. При проекции этой систе-

121

Рис. 29. Схематическое изображение плоскопространственной шар­ нирной системы основания черепа (объяснение в тексте).

мы на основании черепа ее арки и стержни совпадают с костными образованиями основания черепа, включая крышу глазницы, малые, а через них и большие крылья основной кости, части пирамидок височных костей, че­ шуи лобной и затылочной костей.

При воздействии ударной силы PG (рис. 30) отдель­ ные элементы шарнирной системы подвергнутся следую­ щим видам деформации: арка лба AGD—растяжению и изгибу, арки малых крыльев ОА и OD и затылка KBN — растяжению, арки АК и ND — изгибу. Действие ударной силы Рв (рис. 31) вызовет в арке затылка (K.BN) растяжение и изгиб, а остальные арки претер­ пят те же виды деформации, что и при ударе в точке G. Противоположно направленная растягивающая сила Q в обоих случаях вызывает деформацию двухшарнирных арок OD и ОА. Это является причиной ударного растя­ жения выпуклой орбитальной части лобной кости с по­ следующим ее уплощением при ударных воздействиях как в лобную, так и в затылочную области.

Для подтверждения соответствия качественной оцен­ ки деформации модели основания черепа истинным ви­ дам деформации, наблюдающимся в черепе человека при травме, Г. П. Ступаковым и В. В. Королевым были проведены тензометрические исследования на стенде ударных перегрузок. С этой целью использовались не­ поврежденные черепа, которые не подвергались допол­ нительным термическим и химическим воздействиям.

122

Датчики деформации ПКЛ-15 наклеивали в области чешуи лобной, затылочной, височной костей, а также в области теменных костей, крыши глазницы и больших крыльев основной кости. Изучение полученных осцилло­ грамм показало, что зарегистрированные деформации костей черепа в основном соответствовали деформациям, установленным на модели основания черепа. При этом обнаружено также, что воздействие на кости черепа, не имеющее губчатого вещества (чешуя височной кости, крыши глазницы, большие крылья основной кости), сопровождалось ударной вибрацией и, в отличие от че­ шуи лобной и затылочной костей, эти кости обладали неустойчивостью.

Если кости крыши глазницы были тонкими (0,05 см), на осциллограммах четко определялись два пика смеще­ ния, направленные в противоположные стороны и сле­ дующие непосредственно друг за другом. При толщине крыши глазницы 0,2—0,3 см степень выраженности ви­ брации значительно снижалась за счет их большой жееткрсти. При этом преобладал какой-либо один тип

123

формацию уплощения с возрастающей глубиной вдавле- Н'ия (cii, <Х2, а3 ). Это уплощение происходит до момента, когда a = amax, t=x, а скорость деформации а' = 0. С этого момента начинается вторая фаза деформации — обратное движение глазничной части, обусловленное по­ тенциальной энергией, накопленной по краям уплощен­ ного участка в конце первой фазы деформации. Эта фа­ за характеризуется тем, что глубина максимального уплощения (а = о(тах) начнет уменьшаться, последова­ тельно пройдя положения а3, аг, аь При этом скорость выбухания орбитальной части будет непрерывно возра­ стать и, когда эта часть дойдет до момента t2 и положе­ ния ai, появится х'лопкоо'бразный эффект ее деформа­ ции, т. е. мгновенный переход в первоначальное поло­ жение.

Такой характер деформации подтвержден Г. С. Болонкиным исследованием интеграла дифференциально^

124

го уравнения движения глазничной части лобной кости в формуле Лагранжа:

(6.1)

где а — упругие свойства кости; а —скорость деформа­ ции; а — ускорение деформации; n, Q, С2—константы, зависящие от геометрических и физических параметров глазничной части лобной кости (ее толщины, плотности, солевого и микроэлементарного составов и т. д.).

Это уравнение, описывающее частный случай дви­ жения с непрерывно возрастающей скоростью, может быть представлено в виде:

(6.2)

Интегрируя это уравнение, получим первый интеграл уравнения движения орбитальной части лобной кости:

(6.3)

Сокращая на а, получаем уравнение:

(6.4)

которое описывает явление хлопкообразного эффекта деформации орбитальной части лобной кости. Такая де­ формация происходит потому, что в конце второй фазы движения обобщенная координата а-»-0, а скорость вы­ бухания <х-*-оо, т. е. наступает разрыв. Это физически выражается в мгновенном переходе истонченной глаз­ ничной части лобной кости к своей (первоначальной вы­ пуклой форме. В этот момент крыша глазницы совершит жесткий удар по базальным отделам лобных долей, вызывая их повреждение. Растяжение малых, а затем больших крыльев основной кости послужит причиной их «хлопка» по полюсам височных долей.

Описанный ударный эффект деформации крыши глазницы и крыльев основной кости развивается не только при ударе в область затылка, но и при воздейст­ вии силы в лобную область. Направление действующих сил на разработанной Г. С. Болонкиным модели осно­ вания черепа показывает, что при ударе по средней ли­ нии затылка или в затылочно-теменную область (рис. 33) силы F1F2F3, направленные по дуге ОВ и стержням

125

ОК и ON, суммируются в точке О, которая под дейст­ вием образующейся силы сдвигается кпереди. При этом происходит смещение основной кости в заднепереднем направлении. Одновременно происходит смещение в том же напра'влении малых крыльев основной кости (дуг ОА и OD). Последние, уплощаясь, передадут уси­ лия на большие крылья, ударный толчок которых по­ вредит полюса височных долей мозга.

В отличие от предыдущего варианта при ударе в область глабеллы (рис. 34) в точке О произойдет раз­ ложение сил, действующих спереди. При этом точка О подвергнется противоположно направленным боковым растяжениям Q, которые будут гасить и рассеивать си­ лу, приложенную спереди. Образующаяся сила R, на­ правленная кзади, будет значительно меньше сил Q, не затрагивающих стержней ОК и ON. При таком распре­ делении сил концы дуг OD и ОА не расстягиваются в противоположные стороны, а еще больше ударно изги­ баются, повреждая (через большие крылья) прилегаю­ щие отделы мозга только в случаях их упругого пласти­ ческого выпрямления, когда осуществляется жесткий

126

удар по веществу мозга. Именно таким распределением сил можно объяснить, почему при ударах в лобную область повреждения височных долей менее выражены по сравнению с ударом по затылку.

Приведенные модели хорошо объясняют, почему по­ вреждения лобных и височных долей мозга будут сим­ метричными лишь при сагиттальных направлениях удар­ ных воздействий. Симметрия повреждений этих отделов мозга нарушится, если произойдет латеральное смеще­ ние точек приложения силы, что вызывает асимметрию деформации малых крыльев основной кости и крыш глазниц. Степень асимметрии ушибов мозга будет тем большая, чем ближе череп приближается к брахицефалическому.

Если действующая сила направлена вдоль оси пира­ мидки височной кости, то отмечается наименьшее по­ вреждение базальных отделов лобной доли мозга на стороне воздействия и более значительное повреждение на противоположной стороне. Такое соотношение дости­ гает своего максимума, когда угол между осями пира­ мидок височных костей равен 90°. В подобных случаях в момент удара пирамидка с противоположной стороны не деформирует малое крыло основной кости, а сме­ щается только у своего конца. Поэтому устойчивость крыши глазницы со стороны удара не нарушается, что исключает возможность появления здесь повреждений в области базального отдела лобной доли.

Приведенные данные о патогенетической роли кост- но-черепной деформации в механизме ушибов мозга позволяют более правильно оценить механизм различ­ ных случаев закрытой черепно-мозговой травмы, встре­ чающихся в судебно-медицинской практике. Результаты экспериментов помогают объяснить, почему у постра­ давших с брахицефалической фор'мой черепа при ударах в область стыка между затылочной и височной костями повреждения лобной доли со стороны удара обычно от­ сутствуют и резко выражены с противоположной удару стороны.

Проведенные исследования позволили прийти к сле­ дующим выводам: 1) посмертные повреждения головного мозга в экспериментах по моделированию черепно-моз­ говой травмы на биоманекенах постоянно локализуются в области лобных и височных долей; 2) возникновение повреждений такой локализации при диаметрально

127

противоположных направлениях ударных воздействий,

в том числе ;в условиях разгерметизации черепа и час­ тичного удаления спинномозговой жидкости, свиде­ тельствует о патогенетической связи ушибов мозга с деформацией костей основания черепа; 3) деформа­ ционный механизм ушибов головного мозга получил достаточное физико-механическое обоснование при изу­ чении модели основания черепа, а также посредством математических расчетов и тензометрических исследо­ ваний.

Эти исследования также показали, что непрямые ушибы мозга в области базальных отделов лобной и по­ люсов височных долей при действии ограниченных пред­ метов не выявлялись. В таких случаях отмечались лишь прямые ушибы мозга в области переломов соответствен­ но зонам приложения силы.

Под действием предметов с широкой или удлиненной ударяющей поверхностью возникающие посмертные повреждения мозга были или непрямыми (при целости костей черепа) или сочетались с прямыми (при нару­ шении целости костей в зоне удара). Однако и здесь непрямые посмертные ушибы мозга (вне зоны механи­ ческого воздействия) всегда локализовались на базаль­ ных поверхностях лобных и полюсах височных долей. В этих отделах головного мозга обнаруживались диффуз­ ные посмертные кровоизлияния (рис. 35) или их соче­ тания с мелкими очаговыми и более распространенными деструкциями мозговой коры, иногда с нарушением мягкой мозговой оболочки. Кортикальные повреждения чаще располагались на вершинах прямых и орбиталь­ ных извилин, реже в области полюсов височных долей при их постоянном отсутствии в глубине борозд. В опы­ тах с ангиографией в указанных выше областях мозга определялось субарахноидальное растекание контраста, которое захватывало также полюса лобных долей и их фронтальные извилины (рис. 36).

Полученные экспериментальные данные подтверж­ даются повседневной практикой проведения судебно-ме­ дицинских экспертиз в случаях смертельных черепномозговых травм. Особое значение для установления первичной локализации ушибов мозга имело изучение практических случаев, в которых черепно-мозговая травма была атональной, не связанной с причиной смер­ ти (падение при обрыве петли у повешенного, падение

128

Рис 35. Симметрич­ ные субарахноидальные кровоизлияния на базальной поверхно­ сти лобных и полю­ сах височных долей; полосчатые кровоиз­ лияния на нижней по­ верхности мозжечка по ходу линий чешуи затылочной кости

(удар в область за­ тылочного бугра).

Рис. 36. Массивное субарахноидальное растекание рентгено контрастной смеси а области лобных и ви сочных долей при ударной нагрузке в лобную область (на­ ливка сосудов голов­ ного мозга под дав­ лением 120 мм рт. ст.).

9 А. п. Громов

при скоропостижной смерти от острой сердечно-сосу­ дистой недостаточности и т. д.). Эти наблюдения позво­ лили изучить повреждения мозга непосредственно в зо­ не их образования без вторичных наслоений, так как атональное падение артериального давления ограничи­ вало кровоизлияние только местом ушиба. При этом не происходило растекания крови в прилегающие отделы субарахноидального пространства, что обычно стушевы­ вает первоначальную картину прижизненного повреж­ дения мозга. В этих наблюдениях ушибы мозга также ограничивались областью лобных и височных долей, располагаясь вне зон кавитационпых противоударов.

Одинаковая локализация посмертных и прижизнен­ ных ушибов мозга, их макро- и микроскопическое сход­ ство, особенно при наличии кортикальных деструкции в области вершин извилин, дали основание О. Ф. Сал­ тыковой рассматривать экспериментальные поврежде­ ния мозга эквивалентами прижизненных ушибов мозга и считать общим механизм их развития.

Полученные экспериментальные данные и сопостав­ ление их с практическими наблюдениями, а также фи­ зико-математическое изучение Г. С. Болонкиным моде­ лей основания черепа и крыши глазницы свидетельст­ вуют о существовании особого вида деформации — ударного эффекта, являющегося основной причиной по­ вреждения мозга в области базальных отделов лобных долей и полюсов височных долей головного мозга. Это неизвестное ранее явление ударного эффекта, связанное с анатомическим строением головы и развивающееся при деформации костей основания черепа под действием ударной нагрузки, имеет большое значение для судеб­ но-медицинской науки и экспертной практики, позволяя правильно понимать механизм закрытой черепно-мозго­ вой травмы по особенностям обнаруженных поврежде­ ний головы и, в частности, по локализации ушибов го­ ловного мозга.

Распространенная в настоящее время кавитационная теория ушибов мозга ограничивает научное экспертное мышление при оценке различных случаев закрытой че­ репно-мозговой травмы, сводя всю сложность развиваю­ щихся при этом явлений к процессам кавитации в го­ ловном мозге и не учитывая изменений, происходящих с костями черепа, первыми воспринимающими ударные воздействия. Отсюда может возникать трафаретность,-

130