4 курс / Лучевая диагностика / Биомеханика_травмы_повреждения_головы,_позвоночника_и_грудной_клетки

лий на шейный отдел позвоночника, естественный изгиб которого оказывал амортизирующий эффект, предохра­ няя череп от появления повреждений.

Проведенные исследования показали большую устой­ чивость костей овода черепа к продольно действующим нагрузкам при горизонтальном расположении тела не­ зависимо от степени его фиксации и выраженности трупного окоченения. При этом ударная сила гасилась не только за счет кивка головой, но и за счет пружи­ нящих сгибаний в тазобедренных и коленных суставах (при разрешенном трупном окоченении).

Если подошвенный упор устраняли, то всегда отме­ чался значительный сдвиг тела по ходу ударного воздей­ ствия. Этот; сдвиг при отсутствии крепления достигал 5—7 см при массе тела биоманекена от 50 до 95 кг. Следовательно, только масса биоманекена являлась недостаточным фактором для гашения ударной на­ грузки.

Вместе с тем проведенные исследования показали большую прочность костей черепа к механическим на­ грузкам. Об этом же свидетельствуют результаты ра­ бот других исследователей. Так, по мнению В. Н. Крю­ кова (1971), начальные статические нагрузки, влекущие за собой повреждения черепа, составляют 860 кгс, если местом приложения силы являлись теменные области. Максимальные статические нагрузки, которые выдер­ живает череп человека, колебались от 1200 до 1800 кгс. При этом В. Н. Крюковым замечена определенная за­ висимость между прочностью костей свода черепа и его формой. Отмечалась меньшая прочность уплощенных сводов по сравнению с выпуклыми. Например, уплощен­ ные своды черепа, по данным В. Н. Крюкова (1971), разрушались при статической нагрузке равной 200 кгс.

Проведенное О. Ф. Салтыковой и соавт. (1972) ис­ следование показывает, что уплощенные своды черепов также менее устойчивы и к ударным воздействиям.

Нанесение дозированных ударов по голове (предме­ тами с ограниченной плоской поверхностью. Экспери­ менты по моделированию повреждений тупым твердым предметом с ограниченной поверхностью соударения были осуществлены с помощью специального устройст­ ва (типа молотка) с вмонтированной в него мессдозой. ^то приспособление представляет собой полый метал­ лический корпус цилиндрической формы, соединенный

ре корпуса данного устройства и его рукоятки имеется отверстие, через которое выводятся провода от мессдозы к измерительной аппаратуре. При нанесении удара по биоманекену боек с закрепленной головкой произво­ дит давление на мессдозу, изменяя ее длину и силу то­ ка, что регистрируется датчиками мессдозы и передает­ ся через тензоусилитель АНЧ-8 на осциллограф. До на­ несения ударов область соударения покрывают листами чистой и копировальной бумаги, позволяющей получать размеры площади соударения. С использованием данно­ го устройства были нанесены удары со следующими па­ раметрами: время удара — от 0,005 до 0,04 с, максималь­

Расшифровка осциллограмм производилась на де­ шифраторе, который дает 10-кратное увеличение. При этом устанавливались следующие величины: время уда­ ра, максимальная сила удара, величина ударного им­ пульса и средняя сила удара. Время удара определя­ лось по кривой, записываемой отметчиком времени. Дл этого измерялся ее участок от точек, соответствующи

82

чешую затылочной кости, достигала длины 6 см и пе­ реходила на основание черепа, где слепо заканчивалась в области задней черепной ямки.

Вдавленные переломы возникали при локализации ударов в лобно-теменной и височной областях, когда действовала не вся поверхность соударения, а лишь ее часть. Форма этих переломов была углообразной, а размеры колебались от 2x2 до 3X3,5 см. В трех слу­ чаях от области перелома отходили дополнительные трещины длиной от 1,5 до 3 см.

В случае образования дырчатого перелома удар был нанесен на границе левой теменной и лобной областей. Площадь соударения равнялась 12 см2. На месте удара образовался костный отломок почти правильной четы­ рехугольной формы с длиною сторон: на наружной костной пластинке — 3; 3; 3,8 и 4 см и на внутренней — 4; 4; 4,2 и 4,5 см. Таким образом, повреждение внутрен­ ней костной пластинки по сравнению с наружной было значительно большим. Края данного костного фрагмен­ та на отдельных участках были неровные, с большим количеством мелких костных отломков. В этом экспе­ рименте мы наблюдали углообразный разрыв твердой мозговой оболочки с острыми концами, ровными края­ ми, с длиной сторон 3,5 и 4,2 см, что почти соответство­ вало длине двух сторон костного фрагмента. Соответст­ венно данному разрыву имелась очаговая деструкция мягких мозговых оболочек и нарушение целости веще­ ства головного мозга вследствие внедрения мелких ко­ стных отломков на глубину до 0,5 см.

Востальных экспериментах повреждений вещества головного мозга и его оболочек не наблюдалось.

Впроцессе проведения экспериментов было обраще­ но внимание на то, что наибольшие повреждения (вдавленные и дырчатые переломы, трещины значитель­ ной длины) возникали в тех случаях, когда направление травмирующей силы было перпендикулярно к соударяемой поверхности головы. Когда же ударяющий пред­ мет действовал под острым углом, повреждения костей свода черепа были меньшими и имели вид трещин раз­ личной длины, распространяющихся по ходу движения предмета.

Таким образом, характер повреждений костей черепа находится в прямой зависимости от направления дейст­ вующей силы. Эти данные могут быть использованы в

84

практических экспертизах при установлении механиз­ ма возникновения повреждений.

Кроме того, проведенные эксперименты свидетель­ ствуют о том, что данная методика может быть исполь­ зована для получения точных параметров ударных на­ грузок при действии различных предметов с ограничен­ ной и разнообразной по форме поверхностью соударе­ ния.

Биомеханическая модель определения упругих свойств головы

При установлении величины травмирующей силы в случаях черепно-мозговой травмы необходимо учитывать упругие свойства головы. Эти свойства от­ дельными исследователями выражаются через разно­ родные величины, что затрудняет сопоставление полу­ ченных результатов. Для изучения же биомеханики черепно-мозговой травмы нужно иметь точное представ­ ление об упругих свойствах тканей головы и выражать их в единицах, приемлемых для физико-математических расчетов параметров удара.

В связи с тем что определение физических харак­ теристик удара базируется на законах теоретической механики, упругие свойства головы целесообразно вы­ ражать через коэффициент восстановления, т. е. вели­ чину, характеризующую взаимодействие упругих сил соударяющихся тел. Некоторые авторы в своих работах использовали данную величину и разработали метод ее определения (И. И. Антуфьев и др., 1965; А. П. Громов и др., 1967). Однако в задачу этих работ не входило установить зависимость величины коэффициента восста­ новления от определенных факторов, а методика его определения была трудоемкой и требовала использо­ вания дорогостоящей аппаратуры.

Указанные обстоятельства потребовали разработать более простую методику определения упругих свойств головы путем вычисления коэффициента восстановления, а также изучить зависимость этой величины от пола, возраста, формы головы, особенностей костей черепа, мягких тканей головы и характера поверхности соуда­ рения (Л. А. Щербин, 1969). Данная методика основана на^ законах действия физического маятника. Принцип действия его состоит в том, что сообщенная тканям го-

85

Рис. 16. Схема стенда для определения коэффи­ циента восстановления тканей головы (объясне­ ние в тексте).

ловы потенциальная энергия маятника преобразовыва­ ется их упругими свойствами в кинетическую и пол­ ностью направлена на обратное отклонение маятника. Исходя из этого принципа, был сконструирован и изго­ товлен специальный стенд, схематически изображенный на рис. 16.

Стенд представляет собой металлическую конструк­ цию, состоящую из вертикальной металлической под­ ставки (АВ) высотой 88,5 см. К верхней ее части жест­ ко прикреплена П-образная металлическая рама (С, А, АС) под углом (а), равным 30°. Стойки этой рамы и вертикальная подставка изготовлены из стальных труб диаметром 2 см. Жесткое крепление стенда осуществ­ ляется металлическими пластинами треугольной фор­ мы, крепящими П-образную раму к вертикальной стой­

отверстие (в плоскости его вращения) диаметром 0,25 см, в котором крепятся битки. Расположение битков маят­ ника на этом уровне исключает возможность передачи энергии удара на его ось. На оси вращения стержня

66

м а ятника закреплена шкала с угловыми делениями и стрелка, приводимая в движение маятником и показы­ вающая' его отклонение. В нижних концах вертикальной наклонной стоек стенда имеются специальные гнезда,

которыми стенд жестко крепится на носилках. Методика определения коэффициента восстановле­

ния тканей головы при помощи данного стенда сводится к следующему. Биоманекен в ходе эксперимента поме­ щается на носилки и крепится к ним с помощью элас­ тических резиновых жгутов так, чтобы голова его была неподвижной. Тогда можно принять ее массу за беско­ нечно большую величину по сравнению с массой маятника. Крепление биоманекена к носилкам произ­ водилось в области головы, плечевых суставов и груд­ ной клетки. Стенд закрепляется в головном конце но­ силок. Полное соприкосновение площади битка с по­ верхностью головы создается за счет специальных деревянных брусков, подкладываемых под голову био­ манекена. Местом соударения битка с головой в про­ водимых экспериментах была теменная область головы по средней ее линии. Биток в состоянии покоя распо­ лагается на расстоянии не более 1 мм от головы. Затем маятник отводится на заведомо известный угол и опус­ кается без начальной скорости. После соударения битка с головой маятник отклоняется на угол, который опре­ деляйся при помощи отклоняющейся стрелки.

Величина коэффициента восстановления по данной методике равна отношению синуса половины угла откло­ нения к синусу половины угла падения и вычисляется по формуле:

где к — коэффициент восстановления; ф1 и ср2 — углы па­ дения и отклонения.

По указанной выше методике Л. А. Щербиным (1969) было произведено 195 экспериментов на биоманекенах— трупах лиц мужского и женского пола, не имевших ка­ ких-либо повреждений головы и умерших от различных причин (острая сердечно-сосудистая недостаточность на почве атеросклероза, гипертонической болезни, механи­ ческая асфиксия, отравление алкоголем и его суррогата­ ми).

87

В табл. 2 приводится распределение эксперименталь­ ных наблюдений по полу и возрасту.

Все эксперименты были распределены на три группы. В первой группе (50 опытов) производилась проверка разработанной новой методики исследования с использо­ ванием описанного выше стенда.

Задачей второй группы экспериментов (100 наблю­ дений) было выявление зависимости упругих свойств тканей головы от возраста, пола, формы головы, особен­ ностей мягких тканей головы и костей черепа.

В последней группе исследований (45 экспериментов) было произведено изучение зависимости между упру­ гими свойствами головы и характером поверхности со­ ударения.

В каждом эксперименте сначала определяли коэф­ фициент восстановления при наличии волосяного по­ крова. Затем из области исследования волосы удаляли и определяли коэффициент восстановления собственно мягких тканей головы. После этого мягкие ткани голо­ вы обычным способом отсепаровывали, область иссле­ дования высушивали и определяли коэффициент вос­ становления костей свода черепа. Во время вскрытия трупа для дальнейшего исследования изымали волосы, мягкие ткани головы и кусочек кости из области соуда­ рения.

Для установления зависимости коэффициента вос­ становления от формы головы перед каждым экспери­ ментом производили ее измерения, в частности продоль­ ного и поперечного диаметров, с последующим вычисле­ нием черепного показателя. Данная величина представ­ ляет собой процентное отношение между поперечным и

продольным диаметрами свода черепа и вычисляется по формуле:

(4.7)

е в — поперечный размер черепа; А — продольный размер (В. И. Пашкова, 1963). В случае, если это отно­ шение меньше 75%, то череп относится к долихокранным, при 75—79%—к мезокранным, а с показателем более 80% —к брахиокранным.

Для определения зависимости коэффициента восста­ новления головы от особенностей волосяного покрова производили следующие исследования волос: густота волосяного покрова, толщина и упругость волос.

Густоту волосяного покрова определяли путем под­ счета количества волос на площади 1 см2 при помощи специальной пластины. Последняя представляет собой

до 100 мм2 (1 см2 ). Подсчет волос производился в квад­ рате, площадь которого равнялась 4 мм2. Количество волос определялось на десяти различных участках и выводилась средняя величина. Затем рассчитывалось среднее количество волос на 1 см2. Измерение толщины волос теменной области головы производилось .по обще­ принятой методике окулярным микроскопом типа АМ-9-2.

Упругость волос определялась при помощи специаль­ ного устройства. Критерием упругости служила степень сгибания волос под действием небольшой постоянной струи воздуха.

Для установления зависимости коэффициента вос­ становления от особенностей мягких тканей головы оп­ ределялась их толщина и степень кровенаполнения.

Измерение толщины мягких тканей головы произво­ дилось в теменной области, т. е. в месте соударения бит­ ка маятника с головой.

Степень кровенаполнения .мягких тканей головы в области соударения выявлялась на срезах, окрашенных гематоксилин-эозином и по Ван-Гизону, при объективе 40 и окуляре 7 с измерительной сеткой площадью 0,64 м'м2. В каждом препарате просматривалось десять полей зрения площадью 0,01 мм2 на разных участках и

t-9

подсчитывалось количество расширенных, кровенаполненных капилляров.

Для установления зависимости коэффициента вос­ становления от особенностей костей черепа измеряли их толщину (по линии распила) и определяли процентное содержание минеральных солей. С этой целью при вскрытии трупа из области соударения изымали учас­ ток кости размерами 1X1,5 ом. Затем исследуемый участок кости взвешивали на аналитических весах, сжи­ гали в муфельной печи при температуре 500 °С в течение 4 ч и вычисляли процентное содержание минеральных солей. Результаты исследования были подвергнуты ста­ тистической обработке.

Для установления зависимости величины коэффи­ циента от возраста наблюдения второй серии экспери­ ментов были разделены на шесть возрастных групп, для каждой из которых вычислено среднее значение ко­ эффициента восстановления. Величина коэффициента восстановления для мягких тканей и костей черепа по возрастным группам представлена в табл. 3.

Т а б л и ц а З

Величина коэффициента восстановления для мягких тканей и костей черепа по возрастным группам

Значение коэффициента восстановления

Полученные Л. А. Щербиным (1969) данные свиде­ тельствуют о том, что с увеличением возраста (до 60 лет) величина коэффициента восстановления практиче­ ски остается одинаковой, а в последующие годы наблю­ дается ее снижение. С помощью коэффициента корреля­ ции установлено, что между величиной коэффициента восстановления и возрастом имеется обратная взаимо­ связь, т. е. с увеличением возраста коэффициент восста­ новления уменьшается. Последнее обстоятельство, по-

90