4 курс / Лучевая диагностика / Биомеханика_травмы_повреждения_головы,_позвоночника_и_грудной_клетки

мозговой оболочке спйнйоГо Мозга отмечали нерезкие кровоизлияния, которые можно было видеть и при гис­ тологическом исследовании. В спинном мозге видимых повреждений (посмертных кровоизлияний) не было.

В 6 экспериментах кивок головы ограничивался за­ щитным устройством в виде лобного и подбородочного ремней, закрепленных на грудном ремне, проходящем через подмышечные впадины. В таких случаях никаких повреждений не возникало, пока скорость перемещения головы не достигала 7—8 м/с, причем возникающие при таких скоростях повреждения не превышали те, ко­ торые в обычных условиях эксперимента возникали при скорости движения головы 5,3 м/с (выявлялись только кровоизлияния в глубокие мышцы).

Таким образом, данная система фиксации в значи­ тельной мере обеспечивала защиту шейного и верхне­ грудного отделов позвоночника во время кивка.

В противоположность этому в 6 экспериментах, про­ веденных по той же методике, но при наложении фик­ сирующих ремней только на тазовую область, были обнаружены значительные повреждения (разрывы мышц, связок, компрессионные повреждения позвонков), локализующиеся одновременно в нижнешейном (С6 — С7) и в верхнепоясничном (L2—L3) отделах позвоноч­ ного столба, где возникают его резкие перегибы кпере­ ди. Это указывает на малую эффективность ремней подобной конструкции.

Проведенные исследования показали, что получен­ ные в экспериментах на биоманекенах данные о харак­ тере и локализации «хлыстовых» повреждений шейного

иверхнегрудного отделов позвоночника и их зависимо­ сти от параметров приложенной нагрузки позволяют ближе подойти к решению вопроса о механизме травмы

ивеличине действующей силы.

Сцелью установления на вскрытии повреждений, характерных для данного механизма тр.авмы, требуется рассекать глубокие слои мышц шеи и позвоночно-ребер- ного пространства (кровоизлияния), исследовать межо­ стистые и надостистые связки (растяжение и разрывы); для выявления компрессионных повреждений тел по­ звонков необходимо отпрепаровывать переднюю продо­ льную связку и рассекать межпозвонковые диски главным образом на уровнях Се—Т4 или извлекать ука­ занные отделы для препарирования и мацерации. Вы-

Явленные изменения опорно-двйгйтельного аппйрата, позвоночника, сосудов и нервов можно рассматривать как морфологическое проявление болевого синдрома у людей, перенесших подобную травму. Эти изменения создают условия для объективной судебно-медицинской оценки «хлыстовых» повреждений при экспертизе жи­ вых лиц.

Полученные данные позволяют предусмотреть ин­ тенсивность повреждений, которые могут возникать при указанном механизме травмы, и тем самым способство­ вать разработке более рациональных средств защиты человека в кабине автомобиля (привязные ремни, смяг­ чающие прокладки и т. д.).

Моделирование повреждений шейного отдела позвоночника при динамических нагрузках растяжения по оси

В отличие от компрессионных травм позвоноч­ ника повреждения его при растяжении изучены крайне недостаточно, а единичные по этому вопросу работы проведены исключительно на фрагментах позвоночного столба, изъятых из трупов (А. А. Саблин, 1965; Н. П. Пырлина и др., 1972). Данные же об устойчивости шейного отдела позвоночника к нагрузкам растяжения по оси как у живого человека, так и в целом трупе от­ сутствуют.

Для восполнения имеющегося пробела нами (А. П. Громов и др., 1976) проводились эксперименты на био­ манекенах с целью установить характер повреждений шейного отдела позвоночника при дозированных дина­ мических растягивающих нагрузках по оси и определить максимальную величину действующей на голову нагруз­ ки, которая не вызывает повреждений в шейном отделе позвоночника.

Эксперименты проводили на 39 трупах лиц мужского пола в возрасте от 22 до 50 лет, не имевших патологи­ ческих изменений и повреждений в опорно-двигательном аппарате, умерших от отравления алкоголем, пневмо­ нии, сердечно-сосудистой недостаточности и др.

Окружность шеи биоманекенов составляла 37—42 см, длина шеи (от наружного затылочного бугра до остис­ того отростка С7)—12—15 см. Давность смерти состав-

212

Н контрольна-измерительной аппаратуре

Рис. 52. Схема проведения эксперимента на пневматическом стенде.

ляла от 15 до 38 ч. Были использованы трупы с умерен­ но выраженным окоченением, в случае резко выражен­ ного окоченения его осторожно разрушали до такой степени, чтобы голова могла отклоняться во всех на­ правлениях на 15—20°.

Эксперименты проводили на пневматическом стен­ де, разработанном и сконструированном на заводе «Зе­ нит». Стенд позволял осуществлять динамическую им­ пульсную нагрузку растяжения по оси шейной части позвоночника, возникающую при рывке за голову.

Стенд состоит из жесткого основания, на котором в горизон­ тальном положении укреплена катапультная установка К.М-1, Био­ манекен помещали в катапультном кресле в позе лежа, фиксировали специальной привязной системой настолько плотно, что перемещение его по горизонтали практически исключалось (рис. 52). В передней части основания со стороны заголовника кресла вмонтирован пнев­ матический зарядный пульт (а), на верхней панели его установлен силовой пневмоцилиндр (б), работой которого управляет электропневмоклапан. Шток пневмоцилиндра (е) приводится в движение под действием сжатого воздуха, подаваемого из баллона (г) с конт­ рольным манометром. На голову биоманекена надевали капроновую уздечку, которая через регулируемые тяги (д) и тензометрическое кольцо (е — тензодатчик) соединяли со штоком пневмоцилиндра.

Управление работой электроклапана и пневмоцилиндра осу­ ществляется дистанционно при помощи автоматического пульта управления. При срабатывании электропневмоклапана сжатый возДух из баллона поступает в пневмоцилиндр, шток пневмоцилиндра

213

Втягивается и через регулируемые тяги, тёйзбметрйчёскиё Кольцо й уздечку создает на шейном участке биоманекена импульсную растя­ гивающую нагрузку с заданной силой и длительностью воздействия. Величина нагрузки и время ее действия регистрируются контрольноизмерительной аппаратурой, Электрический сигнал с тензометрического кольца, пропорциональный действующей на объект нагрузке, через тензометрический усилитель АНЧ-8 поступает для регистрации на магнитоэлектрический осциллограф К-20-21, с помощью которого запись ведется сразу на бумажной фотопленке. В проведенных экс­ периментах применялась нагрузка от 320 до 434 кгс в течение от 0,12 до 0,5 с, скорость нарастания нагрузки 1500—3500 кгс/с.

Одновременно в 15 экспериментах с датчика линей­ ного удлинения (ж) снимали показания по определению величины растяжения шейного отдела позвоночника, включая атланто-окципитальное сочленение. Для этого

втело VII шейного позвонка спереди и в височно-темен- ную область сбоку забивали стальные трехгранные фиксационные стержни, на которых закреплялся датчик удлинения. Показания его фиксировались на той же осциллограмме, где регистрировались нагрузки и время их действия.

Удлинение позвоночника между указанными точками

восновном колебалось от 11 до 14 мм. В семи из этих случаев морфологические изменения в результате воз­ действия нагрузки отсутствовали. В экспериментах, сопровождавшихся повреждением мышц, связок и сус­ тавных сумок, удлинение позвоночного столба не пре­ вышало 16 мм и только при полном перерыве позво­

385 кгс) повреждения, фиксируемые на осциллограмме, в отдельных случаях возникали и при меньших удлине­ ниях шейного отдела позвоночника (10—42 мм).

При воздействии растягивающей нагрузки .шея уд­ линялась, что особенно было выражено при полном пе­ рерыве позвоночника. В последних случаях на осцилло­ грамме можно было видеть характерный спад кривой, свидетельствующий о снижении сопротивляемости тка­ ней, их разрывах. При отсутствии повреждений, даже при значительном удлинении (14 мм), кривая осцилло­ граммы была обычной. В этих случаях растяжение обус­ ловливалось высокой эластичностью мышц связочного аппарата и капсул суставов.

После проведения эксперимента при вскрытии трупа фиксировали образовавшиеся повреждения, затем изы-

214

мали шейный и верхнегрудной отделы позвоночника вместе с затылочной костью для анатомо-тоиографичес- кого препарирования и рентгенографии. Производили вскрытие позвоночного канала и каналов позвоночных артерий. Ткани с кровоизлияниями (мышцы, связки, со­ суды и нервы) изучали микроскопически.

Результаты исследований показали, что анатомичес­ кие повреждения шейного отдела позвоночника возни­ кали при нагрузке 330 кгс. До 325 кгс каких-либо повреждений опорно-двигательного аппарата позвоноч­ ника, сосудов, нервных стволов и ганглиев, а также других тканей и органов области шеи обнаружено не

А. Л. Генкин, 1969). Максимальное число менее часто встречающихся знаков (за них мы приняли поврежде­ ния), при котором различия в парных сравнениях яв­ ляются достоверными (Р = 0,01) для п='10, должно быть нулевым. Следовательно, проделав 10 экспериментов и не получив повреждений, можно утверждать с указан­ ной вероятностью (Р = 0,01), что динамические нагрузки растяжения в пределах 320—325 кгс не приведут к по­ вреждениям тканей шейного отдела позвоночника био­ манекена.

Первые признаки травмы появились при нагрузке

чего возникали посмертные симметричные кровоизлия­ ния в них, в основном на уровне Ci—C2. При этих же

клетчатку, окружающую связку верхушки зубовидного отростка, и растяжение самой связки с кровоизлияния­ ми в нее, а также растяжение и разрыв капсулы атлан- то-затылочного сочленения.

При нагрузках 345—355 кгс повреждения имели ме­ сто в 6 экспериментах из 10, причем повысилась часто­ та кровоизлияний в суставы и связки. Растяжение кап­ сулы и кровоизлияния в полость атланто-затылочного сочленения наблюдались 2 ргцза; дважды отмечены ха-

215

•Рй'ктёрные кровоизлияния в полость, а в одном случае-^ и надрыв капсулы сустава между зубовидным отрост­ ком и дугой атланта, кровоизлияния в капсулы и по­ лости межпозвонковых суставов Ci—С2. Кровоизлияния в связку зубовидного отростка, перепончатые связки основания черепа с I и II шейными позвонками имели место в 3 экспериментах.

Интересно отметить, что эти глубокие кровоизлияния в капсулы названных суставов, а также в связку вер­ хушки зубовидного отростка могли не сопровождаться кровоизлияниями в мышцы и служили единственными признаками травмы.

При указанных нагрузках наблюдались кровоизлия­ ния под заднюю перепончатую связку между атлантом и эпистрофеем и клетчатку, окружающую верхние шей­ ные спинномозговые узлы, кровоизлияния в клетчатку каналов позвоночных артерий. Нарастание динамичес­ кой нагрузки растяжения до 360—385 кгс наряду с пе­ речисленными изменениями более часто (в 3 экспери­ ментах из 5) приводило к разрывам капсулы атлантоокципитального сочленения и межпозвонковых суставов Ci—С2, а в одном наблюдении (нагрузка 380 кгс, время действия 0,24 с) произошел разрыв позвоночника вслед­ ствие отрывного перелома зубовидного отростка у его основания и полного разрыва капсул межпозвонковых суставов Ci—С2 с расхождением суставных поверхнос­ тей. Эти повреждения сопровождались разрывом части связок зубовидного отростка с атлантом, значительны­ ми кровоизлияниями в окружающие мышцы, полным разрывом передней продольной связки на месте перело­ ма зубовидного отростка, кровоизлияниями и разрыва­ ми предпозвоночной фасции. Задняя продольная связка была отслоена, но ее целость, а также целость твердой мозговой оболочки и спинного мозга была нарушена (рис. 53).

При нагрузках 400—434 кгс (в 3 экспериментах из 6) также наблюдались разрывы позвоночника. При вскрытии отмечались значительные кровоизлияния под предпозвоночную фасцию, которые распространялись от основания черепа до С3'—С4. Кроме того, имели место

позвоночника с кровоизлияниями под ними в клетчатку,

218

Рис. 53. Разрыв позвоночника (Ci—C2) без перерыва спинного мозга.

'

-

окружающую спинномозговые ганглии G и С2, корешки и стволы отходящих от них нервов, кровоизлияния в клетчатку вокруг симпатических стволов и их узлов, а также стволов шейного и плечевого сплетений, раз­ рывы симпатических стволов. При разрывах позвоноч­ ника трижды произошли повреждения зубовидного от­ ростка: перелом у основания и отрыв его от дуги атлан­ та в области атланто-зубовидного сустава (рис. 54), в одном случае разрыв межпозвонковото диска С2 —С3 . Таким образом, характерной локализацией перерыва следует считать верхнешейный отдел позвоночника.

Разрывы позвоночника в 2 экспериментах не сопро­ вождались повреждениями твердой мозговой оболочки и спинного мозга, в двух других наблюдались разрывы твердой мозговой оболочки и перерыв спинного мозга: полный — на уровне С2 —С3 при разрыве межпозвонко­ вого диска С2—Сз (нагрузка 408 кгс, время 0,3 с) и час­ тичный — на уровне G—С2 при отрыве зубовидного от­

всех других экспериментах, включая разрыв позвоноч­ ника при растяжении шейного отдела на 25 мм, целость позвоночных артерий полностью не нарушалась, наблю­ дались лишь множественные поперечные разрывы ин­ тимы, вытяжение артерий, кровоизлияния в адвентицию. Нагрузки более 350 кгс в 50% случаев сопровождались кровоизлияниями в клетчатку канала позвоночных ар­ терий на уровне Ci—С3.

Таким образом, при воздействии на шейный отдел позвоночника динамических растягивающих нагрузок, приложенных к голове биоманекена, пороговая нагруз­ ка, вызывающая повреждение мягких тканей шейного отдела, составляет 330 кгс при продолжительности дей­ ствия 0,2—0,5 с. Увеличение нагрузки до 380 кгс в не­ которых случаях приводит к полному перерыву позво­ ночника.

Выявление пороговой динамической нагрузки, вызы­ вающей повреждения при растяжении шейного отдела позвоночника по оси, а также установление характера и локализации возникающих повреждений представляет как теоретический, так и практический интерес с точки зрения изучения вопроса сопротивляемости тканей и обеспечения профилактики травмы при авиационных и

220