6 курс / Судебная медицина / Механика_и_морфология_переломов_В_Н_Крюков

Следует заметить, что простейшие линейные одноосные напряжения в костях в чистом виде при нагружениях развиваются относительно редко. Значительно чаще они переходят в плоское разноименное напряженное состояние, что порождает появление более сложных деформаций, чем осевое удлинение или укорочение. Это в свою очередь предопределяет различные виды разрушений в зависимости от вариантов нагружения. В настоящее время принято считать, что основными видами полного разрушения являются отрыв или срез.

Плоское разноименное напряженное состояние в зрелой кости может порождать такие варианты конечных деформаций (разрушений) как, например, чистый сдвиг и простой сдвиг*.

* Чистый сдвиг – одномоментный сдвиг по двум перпендикулярным плоскостям. Простой сдвиг – смещение по одной плоскости.

При симметричном и пропорциональном распределении сжимающих сил параллельно поверхностей плоской кости возникающие в ней напряжения предопределяют деформацию чистого сдвига, а вследствие развивающихся касательных напряжений возникают разрывные разрушения (отрыв). Параллельно действующим силам, но в обратном направлении зарождаются и развиваются трещины (рис. 5). Эти трещины имеют относительно прямолинейную траекторию, края их излома перпендикулярны к поверхности кости. Заканчиваются трещины, как правило, разветвлением, образуя угол, вершиной обращенный к зоне зарождения трещины.

стинки возникают срезывающие деформации. В зоне растягивающих деформаций и разрывными разрушениями формируется трещина с плоскостью излома, перпендикулярной поверхности кости. В зоне срезывающих усилий плоскость излома образует острый угол (близкий к 45º) с поверхностью кости. Относительно часто в названной зоне края излома упираются друг в друга, возникает дополнительное местное разрушение – выкрашивание края излома (рис. 8).

Сгибание плоской кости может возникать и вследствие непосредственного воздействия тупого твердого предмета. В этих случаях сжатию подвергается наружная пластинка, а растяжению – внутренняя. Неоднородное напряженное и деформированное состояние оказывается аналогичным описанному выше, но обратным по направлению – выкрашивание края излома происходит вдоль края излома на наружной пластинке (рис. 9).

Признак выкрашивания края излома позволяет устанавливать, в какую сторону происходило сгибание кости, и дифференцировать от трещин, возникших вследствие расклинивания или распора.

Следует указать, что при сгибании кости, имеющей несовершенную оссификацию (в детском и молодом возрасте), видимого макроразрушения может не возникнуть. Происходит смятие губчатого вещества (рис. 10) без нарушения целости поверхностных слоев кости и надкостницы.

Ударное действие тупого твердого предмета на плоскую кость черепа может формировать различные по своему виду и характеру переломы. Процесс деформации и разрушения плоской кости определяют два основных компонента: площадь и форма контактной (ударяющей) поверхности предмета и анатомические свойства комплекса, каким является череп, имеющего почти монолитную конфигурацию. В таких условиях «включенная» в анатомический комплекс отдельная плоская кость черепа повреждается по несколько иным законам сопромата. Прежде всего такая кость проявляет повышенную устойчивость по отношению к внешнему воздействию, а первоначально возникшие локальные разрушения органично увязываются с процессами деформациями всего комплекса.

Исходя из общих положений о закономерностях деформации собственно кости, как композитного материала, подчиняющегося закону Гука, и деформации черепа, как геометрической конструкции, целесообразно выделить и рассмотреть два вида разрушения: локальное и конструкционное.

ЛОКАЛЬНЫЕ РАЗРУШЕНИЯ (перелом кости, возникающий в месте воздействия ударяющей –

контактной – поверхности предмета)

Плоские кости черепа имеют неодинаковую толщину на протяжении. Пластинка кости может состоять из трех слоев (два компактных слоя, разделенных спонгиозным слоем) или быть сплошной (так называемая склеротическая кость). Губчатое вещество в плоских костях черепа появляется в тех местах, где общая толщина пластинки начинает превышать 0,4 см. Сопоставление математических расчетов с особенностями анатомического строения показывает, что при достижении такой толщины в плоской кости появляется четко выраженная так называемая нейтральная плоскость *. Нейтральная плоскость при деформациях изгиба по законам сопромата характеризуется прежде всего сдвиговыми и касательными напряжениями. Этим напряжениям в противоположность сплошному материалу наиболее успешно противостоят целенаправленно ориентированные балки губчатого вещества. Следует указать, что в размерности костных балок сохраняется правило жесткости стержня, т.е. отношение толщины балки к ее длине всегда менее 1:10. Такая замена сплошности материала ориентированным губчатым веществом эффективна не только с позиции рационального распределения материала, но и с энергетических позиций.

* Плоскость, в которой силовые напряжения при нагрузке равны нулю. Костные балки губчатого вещества создают условия для рассеивания

энергии на большую площадь при передаче механических усилий с одной по-

верхности на другую. Тем самым на противоположную поверхность костной пластинки проецируется менее сосредоточенная, и, следовательно, меньшая удельная нагрузка.

В случаях воздействия плоской поверхностью тупого предмета на участок, имеющий форму полусферы, в костях также возникает мозаика симметричных силовых напряжений. В зоне контактной площадки кость уплощается, наружная поверхность ее испытывает резкое сжатие, внутренняя – растяжение. Это растяжение переходит в разрыв костной ткани соответственно проекции геометрического центра контактной площадки, где разрывные силы достигают максимальных значений. От начальной точки разрыва костной ткани «взрывообразно» и относительно симметрично формируется несколько линий растрескивания внутренней пластинки кости. Они распространяются от центра к периферии и одномоментно через толщу кости - к наружной пластинке. Внутренняя пластинка растрескивается чаще крестоообразно. При относительно небольшой энергии внешнего воздействия (она в каждом отдельном случае оказывается различной) процесс разрушения может этим и ограничиться (рис. 11, 12).

Увеличение резкости удара вовлекает в процесс разрушения и наружную пластинку, которая ломается в силу развития срезывающих деформаций по краю контактной площадки и, таким образом, формируется округлый по контуру перелом (рис. 13). Площадка, ограниченная овальной трещиной, может разрушаться, образуя осколки, являющиеся как бы секторами окружности; в месте схождения вершин секторов формируется центральный участок выкрашивания наружной пластинки.

Не исключен вариант возникновения вдавленного перелома при ударе предметом с плоской широкой поверхностью, симулирующего воздействие предмета с относительно небольшой выпуклой ударяющей поверхностью (до 10 см²). Устойчивых признаков для дифференциальной диагностики вариантов вдавленных переломов пока не установлено.

Образовавшиеся отломки костей в зоне контактной поверхности как бы проваливаются и захлопываются меридиональными секторами. Формируется своеобразный ложный вдавленный перелом.

Плоскость воздействующего предмета в зависимости от места соударения может образовать контактную площадку не только в форме круга, но и в виде эллипса, овала или иной геометрической фигуры. Эти варианты зависят в первую очередь от характера кривизны костей черепа в зоне удара. Асимметрия площади, на которой распределяются внешние силы в начальной фазе воздействия, обусловливают возникновение большего разрушения в местах наивысшей концентрации силовых напряжений, там, где конур контактной площадки образует углы, выступы, закругления с меньшим радиусом и т.д.

Разновидности контура контактной площадки зависят и от размеров ударяющей поверхности предмета.

Например, при ударе предметом, имеющим плоскую удлиненную ударяющую поверхность (шириною до 2-3 см), площадь соударения приобретает форму овала или эллипса.

Как и в случаях воздействия широкой плоскостью, за границами конура контактной площадки развиваются растягивающие напряжения, которые обусловливают разрыв наружной компактной пластинки. Линия разрыва описывает овал или эллипс, повторяет в общем форму контактной площадки, но по контуру с несколько большими радиусами. Концентрация силовых напряжений ло-

кализуется на концах наибольшего диаметра, что приводит к продольному (или звездообразному) перелому образовавшегося овального фрагмента. Эти продольные (или звездообразные) линии растрескивания формируются за счет изгиба кости снаружи внутрь, что обусловливает появление по их краю признаков выкрашивания. От наиболее суженных участков овала или эллипса обычно в направлении длинника распространяются трещины (линии переломов), возникающие вследствие разрыва (от распора) кости (рис. 14).

При резком ударе по голове удлиненным предметом с плоской ударяющей поверхностью при достаточно большой кривизне костей свода черепа овальный фрагмент кости (вследствие его разрушения на осколки) может оказаться несколько погруженным в полость черепа, образовав вдавленный перелом, сходный с переломом от удара предметом с ограниченной выпуклой поверхностью.

Удлиненные цилиндрические предметы фрагментируют кости черепа по границе резко вытянутой контактной площадки, имеющей форму овала; чем меньше диаметр цилиндра, тем более вытянутому овалу по своей форме соответствует контактный фрагмент. Вдавление осколков становится более выраженным, продольный перелом овального фрагмента имеет явно обозначенное выкрашивание со стороны наружной пластинки – формируется вдавленный перелом (рис. 15). По концам такого вдавленного перелома на наружной пластинке образуются концентрические полулунные трещины, как свидетельство поэтапного разрушения кости и погружения повреждающего предмета в образовавшееся вдавление от первичного перелома.

Удар тупогранным предметом (угол между гранями 90° и более) при ориентации ребра граней к поверхности кости может формировать тоже овального вида участок вдавленного перелома в соответствии с контактной зоной. Однако в отличие от повреждений, причиненных предметом с плоской ударяющей поверхностью и цилиндрическим удлиненным предметом, соответственно основной продольной линии перелома будет локализоваться совершенно ровная (образованная ребром граней предмета) линия повреждения с элементами выкрашивания по краю наружной пластинки. Сама же контактная площадь оказывается по конуру не в форме овала, а в форме чечевицы, с острыми концами. Контур контактной площади нередко выполнен сегментообразными осколками (рис. 16), образующими плоскость, соответственно граням предмета.

При ударе ребром граней продолговатого предмета под острым углом (75-30°) к поверхности кости возникает сегментообразный (террасовидный) перелом. Его контактная поверхность, с одной стороны. Ограничена ребром граней повреждающего предмета, а овальная периферическая часть – границей контакта с частью граней ударяющей плоскости. Поверхность сегментообразного перелома состоит из полулунных осколков (рис. 17).

Величина площади контакта повреждающего предмета и сводом черепа может соответствовать контуру ударяющей поверхности предмета. Размеры площади такого ударяющего предмета обычно не превышают площади в 10-18 см². Участок наружной костной пластинки соответственно ударяющей поверхности предмета испытывает сжимающие усилия, внутренняя – растягивающие. По границе контура ударяющей поверхности возникают срезывающие усилия. Эти явления среза обусловливают формирование дырчатого перелома, контур которого соответствует форме ударяющей поверхности предмета. Внутренняя пластинка разрушается на значительно большей площади. Схем образования такого дырчатого перелома представлена на рис. 18.

В случаях присоединения расклинивающего действия повреждающего предмета возникает трещина (перелом), началом которой является дырчатый перелом. Здесь же трещина имеет и наибольшее зияние.

Удар под острым углом к поверхности свода черепа приводит к условиям, когда тупой предмет (если он не рикошетирует) повреждает плоскую кость в большей степени вдоль пластин. Изгибающий момент при этом выражен значительно слабее, чем при поперечном по отношению к кости воздействии. Ме-