Кислов Максим Александрович СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКАЯ ДИАГНОСТИКА ВИДА ВНЕШНЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА

На правах рукописи
УДК: 616.71-001-018:340.6
Кислов Максим Александрович
СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКАЯ ДИАГНОСТИКА ВИДА
ВНЕШНЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА
МОРФОЛОГИИ ИЗЛОМА ДЛИННЫХ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ.
14.00.24 – «Судебная медицина»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва – 2008
Работа выполнена в Государственном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
Научный руководитель: доктор медицинских наук,
профессор
Бахметьев Владимир Иванович
Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,
профессор
Гедыгушев Исхак Ахмедович
доктор медицинских наук,
профессор
Кильдюшов Евгений Михайлович
Ведущая организация:
ГУЗ «Бюро судебно-медицинской
экспертизы Департамента
здравоохранения г. Москвы».
Защита состоится «___» _______ 2008 года в ______ часов
на заседании диссертационного совета 208.041.04. при ГОУ
ВПО «Московский государственный медикостоматологический университет Росздрава» по адресу: 127473,
г. Москва, ул. Делегатская, 20/1.
Почтовый адрес: 127473, г. Москва, ул. Долгоруковская, д.
4, стр. 7
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ
ВПО «Московский государственный медикостоматологический университет Росздрава» по адресу: 127206,
г. Москва, ул. Вучетича, д. 10а.
Автореферат разослан «____ » ____________ 2007 года
Ученый секретарь диссертационного совета,
к.м.н., доцент
2
Т.Ю. Хохлова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
Актуальность исследования
Переломы костей конечностей занимают значительное место среди повреждений, причиняемых тупыми орудиями, и составляют от 48% до 70% от всех повреждений костей скелета
(С.Я. Фрейдлин, 1971). В связи с этим, необходимость исследований таких переломов в целях установления механизмов травмы
является важной задачей судебно-медицинской экспертизы, что
необходимо правоохранительным органам для восстановления
обстоятельств происшествия.
В литературе имеется большое количество информации о
возможности воспроизведения условий разрушения отдельных
костей или их комплексов – от однократного или множественных
воздействий тупыми предметами (В.Н. Крюков,1966; В.Э. Янковский, 1974; Б.А. Саркисян, 1977; В.О. Плаксин, 1982; В.А. Клевно,
1991 и др.).
Однако до настоящего времени в судебно-медицинской
практике отсутствуют объективные показатели в установлении
одного из важных составляющих механизмов образования перелома – вида внешнего воздействия по морфологии разрушений
длинных трубчатых костей, в частности, по характеристике поверхности перелома – излому. Имеющиеся на этот счет немногочисленные работы (Б.Х. Галиев, 1986; В.И. Бахметьев, 1992; М.Н.
Нагорнов, 1992) больше касаются вопросов установления
направлений травматизации по характеру изменения магистральной трещины и краевых отделов разрушений. Не полностью приведена в соответствие терминология признаков разрушения на
поверхности перелома на этапах от его зарождения до завершения. Диагностическая значимость ряда признаков разрушений
не всегда находит подтверждение при оценке условий травматизации в случаях фрагментации кости.
Следовательно, проблема изучения особенностей разрушения компактного слоя длинных трубчатых костей по характеристике излома при различных видах внешнего воздействия
твердыми тупыми предметами остается актуальной.
Цель исследования – разработка экспертно-диагностических критериев установления вида внешнего воздействия на
основе анализа морфологии излома длинных трубчатых костей.
3
Задачи исследования
1. Изучить морфологические признаки излома длинных
трубчатых костей нижней конечности при ударной нагрузке и
давлении.
2. Выявить
диагностические
критерии
судебномедицинского установления направлений травматизации и видов внешнего воздействия по морфологической характеристике
излома.
3. Изучить соотношения изменений векторов направлений травматизации и разрушения кости для определения возможных ротационных смещений конечности при внешнем воздействии.
4. Разработать программное обеспечение установления
механизмов переломов длинных трубчатых костей нижних конечностей на основе анализа морфологии излома для судебномедицинской практики.
Научная новизна
Разработаны экспертно-диагностические критерии установления видов внешнего воздействия по характеристике излома длинных трубчатых костей нижних конечностей.
Получены новые данные для установления возможных ротационных смещений конечности по излому.
Разработана автоматизированная система для определения
вида внешнего воздействия по морфологии излома, основанная
на технологии интеллектуального анализа данных (data mining),
в частности метода «дерева решений».
Практическая значимость
Практическая ценность исследования заключается в установлении специфичных морфологических признаков повреждений длинной трубчатой кости для установления видов и
направлений внешнего воздействия с автоматизированным учетом и оценкой механизмов переломов.
Внедрение результатов исследования в практику
Научно-теоретические положения диссертационной работы внедрены в практику работы отдела экспертизы трупов и
медико-криминалистических отделений Воронежского и Ли4
пецкого областных бюро судебно-медицинской экспертизы, а
также в учебный процесс кафедры судебной медицины и правоведения Государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (ГОУ ВПО ВГМА им. Н.Н. Бурденко Росздрава).
Основные положения, выносимые на защиту
1. Судебно-медицинское установление вида внешнего
воздействия на длинную трубчатую кость нижней конечности
характеризуется скоростью нагружения объекта, что проявляется в закономерной морфологической картине излома.
2. Ротационные смещения кости происходят при
давлении на конечность, в результате чего на изломе фо рмируются морфологические признаки, указывающие
направление кручения.
3. Разработанные судебно-медицинские критерии
установления вида внешнего воздействия по характер истике излома отражают условия травматизации кости в совокупности выявленных признаков разрушения при по ддержке программного обеспечения ввода и обработки информации на основе технологии интеллектуального анализа
данных, в частности метода «дерева решений».
Личное участие автора
Автором лично были изучены 197 экспериментальных
переломов длинных трубчатых костей нижних конечностей и
25 экспертных наблюдений с применением методов остеоскопии, стереомикроскопии, сканирующей электронной микроскопии. Приготовлены препараты из поврежденных костей для
макро- и микроскопических исследований. Сфотографированы
и обработаны изображения в графических редакторах. Проведена статистическая обработка материала.
Апробация работы
Результаты исследования представлены на 86 международном конгрессе судебных медиков (г. Майнц, 2007 г.), на
Всероссийской научно-практической конференции «Современные
проблемы
медико-криминалистических,
судебно5
химических и химико-токсикологических экспертных исследований» (г. Москва, 2007 г.), на семинаре усовершенствования
судебно-медицинских экспертов Липецкой (2006 г.) и Воронежской (2007 г.) областей.
Публикации результатов исследования
Основные положения работы отражены в 4 публикациях,
из них 2 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ
и 1 статья в международной печати.
Структура и объем диссертации
Диссертация представлена в виде машинописного текста, согласно установленным требованиям в общем объеме 117 страниц.
Работа состоит из введения, материалов и методов исследования,
4-х глав собственных исследований, выводов и библиографии,
включающей 157 литературных источников, в том числе - 50 публикаций зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.
Материал и методы исследования
Всего при исследовании было изучено 197 экспериментальных переломов длинных трубчатых костей нижних конечностей и 25 экспертных наблюдений из архива кафедры судебной медицины и правоведения ГОУ ВПО ВГМА им. Н.Н. Бурденко Росздрава.
Моделирование переломов проводили на трупах лиц мужского и женского пола, умерших в возрасте 20-60 лет, причина
смерти которых не связана с травмой. Материал экспертных
наблюдений составляли поврежденные длинные трубчатые кости нижних конечностей трупов лиц, погибших в результате
дорожно-транспортных происшествий.
Для изучения излома использовали методы: остеоскопии,
стереомикроскопии, электронной микроскопии.
Излом исследовали с помощью бинокулярной лупы МП-2
с увеличением 4,5Д, стереомикроскопа МБС – 10 (увеличение от
х16 до х32), сканирующего электронного микроскопа "Тесла"
БС — 300 (увеличение от х30 до х200).
Исследованию подверглись: общая траектория разрушения, макро- и микроскопическая структуры разрушения в зонах
6
его зарождения (зона разрыва), распространения (зона сдвига) и
завершения (зона долома).
Для обработки структурных фотоизображений переломов
применяли программу focus fotoeditor (ver.4.0.3), Adobe
Photoshop CS, позволяющих проводить исследование элемента
поверхности разрушения для выделения морфологических признаков поверхности костной ткани в различных вариантах визуального контраста. Использовали «инвертирование» изображения для выявления микротрещин на фрактограммах.
Анализ и сравнение качественных морфологических признаков повреждений производили статистическим методом,
называемым «схемой Бернулли», основное содержание которой
подсчет частот некоторых событий с использованием для анализа данных теории сопоставления долей.
С целью автоматизации процесса статистической обработки данных разработана экспериментальная программа с помощью пакета проектирования и создания программных средств
«Borland Delphi 7».
В качестве инструментального средства анализа данных
использовался программный пакет Deduсtor Studio 4.1 компании BaseGroup.
Результаты собственных исследований и их обсуждение
Формирование разрушения компактного слоя длинной
трубчатой кости в процессе пластической деформации.
При изучении особенностей разрушения длинных трубчатых костей исследовали свойства компактного вещества как
твердого композитного материала при различных видах нагружения стандартных костных образцов.
Нагружения (удар, давление) воспроизводили в 32 экспериментах на костных образцах нативных большеберцовых костей, которые располагали в виде двухопорной балки без консолей.
В результате комплексного исследования повреждений
костных образцов установлено, что различные виды внешней
нагрузки порождают формирование разной по качеству текстуры разрушения.
Установлено, что при ударе в зоне разрыва отмечается
рубцовая текстура разрушения, общий вид его поверхности ше7
роховатый за счет формирования гребней, образующихся в результате разнонаправленности концентрации напряжений в
костной ткани (рис.1).
Зона разрыва занимает от 1/8 до 1/3 толщины кости, поверхность перелома в этой зоне имеет крупнобугристый характер, что связано с концентрацией микротрещин, которые на
этом участке ориентированы под острым углом (около 45 градусов) относительно общего направления разрушения.
Зона сдвига характеризуется трещинами, пересекающими
ламеллы, в результате чего выявляются сколы гаверсовых пластин остеонов с образованием осколков (рис.2-1). Прохождение
генеральной трещины через стенки остеонов вызывает их разрушение и формирование оставшихся структур в виде гребней
параллельных друг другу (рис.2-2). В стенках остеонов выявляются микротрещины в виде острых углов, вершинами
направленные навстречу разрушению – «языки скола» (рис.23). Наряду с отмеченными признаками разрушения определяются микротрещины, как между остеонами (рис.3-1), так и в их
стенках (рис.3-2).
Рис.1. Рубцовая текстура излома.
Микротрещины в стенках остеонов
(указано стрелками). Стрелкой на белом фоне указано направления разрушения.
Рис.2. Осколки (1), продольновытянутые гребни (2) и «языки
скола» (3) на изломе. Стрелкой на
белом фоне указано направления
разрушения.
При переходе зоны сдвига в долом, поверхность разрушения
представлена мелкоячеистой (сетчатой) текстурой (рис.4-2). В месте
разъединения кости вклинение отломков слабо выражено, контур
разъединения – волнистый (рис.4-1).
8
Рис.3. «Инвертированная» фрактограмма поверхности перелома. Микротрещины между остеонами (1) и в
стенках остеонов (2). Стрелкой на белом фоне указано направления разрушения.
Рис.4. Волнистый контур края долома
(1) и «мелкоячеистый» узор (2).
Стрелкой на белом фоне указано
направления
разрушения.
Иной характер разрушения определяется при исследовании образцов, поврежденных методом давления.
Такой вид внешнего воздействия порождает более поперечную
общую траекторию разрушения. Так как нагружение идет с небольшой скоростью, вызывая вытягивание фрагментов остеонов из матрицы связующего вещества, текстура разрушения становится мелкобугристой.
Рис.5. Максимальная концентрация
микротрещин вокруг остеонов (указано стрелками). Стрелкой на белом
фоне указано направления разрушения.
9
Рис.6. «Подрытие» гаверсовых пластин остеонов (1), мелкие осколки
(2), «костная пыль» (3). Стрелкой на
белом фоне указано направления
разрушения.
Распространение зоны разрыва занимает до 1/2 толщины кости.
Разрушение принимает своеобразный характер – микротрещины
концентрируются преимущественно вокруг остеонов (рис.5).
В зоне сдвига, за счет того, что траектория разрушения формируется под менее острым углом к продольной оси кости, чем при
ударе, происходит «подрытие» гаверсовых пластин остеонов с образованием мелких осколков, имеющих преимущественно вид «пылеобразных» частиц (рис.6).
В зоне сдвига концентрация микроразрушений костной ткани
более выражена в стенке остеона (рис.7).
За счет глубокого продольного вклинения сопряженных поверхностей излома, а также за счет удлинения по времени конкурирующего действия «сдвига» и «среза» контур долома становится зубчатым (рис.8-1). Текстура приграничная к долому представлена мозаикой микротрещин в виде «шевронного узора» (по В.Э. Янковскому,
1974) - (рис.8-2).
Р
Рис.7. «Инвертированная» фрактограмма поверхности перелома. Микротрещины сдвигового типа в стенке
остеона (указано стрелками). Стрелкой на белом фоне указано направления разрушения.
Рис.8. Зубчатый контур в месте разъединения кости (1), «шевронный»
узор (2). Стрелкой на белом фоне
указано направления разрушения.
Признаки разрушений при различных видах воздействия приведены в таблице 1.
10
Таблица 1
Дифференциально-диагностические микроскопические признаки
повреждений костей при различных видах внешнего воздействия.
№
1
2
3
4
Общий вид поверхности разрушения.
Распространение зоны
разрыва.
Текстура в зоне разрыва.
Сколы гаверсовых пластин остеонов.
5
Текстура в зоне сдвига.
6
Разрушение остеона.
7
Контур края долома.
Вид текстуры излома,
приграничного к долому.
8
Виды воздействий.
Признаки разрушений.
Удар.
Давление.
Рубцовая.
Мелкобугристая.
От 1/8 до 1/3 протяженности разрушения.
До 1\2 протяженности разрушения.
Крупнобугристая.
Мелкобугристая.
В зоне сдвига.
Отсутствуют.
В виде острых углов,
вершинами навстречу
разрушению.
Через гаверсовы пластины.
Волнистый.
В виде гребней, параллельных друг
другу.
Вокруг гаверсовых
пластин.
Зубчатый.
«Шевронный
узор».
«Мелкоячеистый».
Морфология излома длинной трубчатой кости при ударном
воздействии.
Общая траектория магистрального разрушения имеет резкий переход от поперечного к косопродольному направлению непосредственно от зоны разрыва.
При внешнем воздействии на кость в зоне разрыва происходит
увеличение локальных напряжений в областях потенциального зарождения трещин, увеличивается число активных зародышей трещин или очагов разрушения, соединяющихся в крупный «ямочный
вырыв» с четкой границей разделения разрыва и сдвига (рис.9).
Так как скорость распространения трещины имеет высокую кинетическую энергию, то на границе перехода разрыва в сдвиг происходит рассеивание траекторий разрушения, за счет чего появляются
четко выраженные трещины, распространяющиеся в толщу компактного вещества.
В зоне сдвига ближе к краю излома формируются гребни, ориентированные под острым углом к поверхности кости (рис.10).
11
Рис.9. Граница «вырыва» в зоне разрыва (выделена контуром). Стрелкой на белом фоне
указано направления разрушения.
Рис.10.Формирование
гребней под острым углом
к краю излома. Стрелкой на
белом
фоне
указано
направления разрушения.
В этой зоне отчетливо выявляются два вида поверхности:
сглаженной и крупнобугристой, с преобладанием первой.
В процессе развития разрушения в зоне сдвига происходит
конкурирующее взаимодействие «сдвига» и «среза» с возрастанием
срезывающих сил, что порождает формирование «пилообразного»
края, а на изломе отмечается прохождение пасынковой трещины с
элементами «подрытия».
Таблица 2
Морфологические признаки излома характерные для удара.
№
Признаки.
1
Единичный ямочный вырыв в зоне разрыва.
2
Параллельные борозды прикраевой части излома.
3
Отграничение зоны разрыва трещинами.
4
5
Разная протяженность участков сдвига (преобладание
сглаженного над крупнобугристым).
Гребни под острым углом к краю излома.
6
«Пилообразный» контур края излома.
7
Сквозная трещина компактного слоя.
8
Участок «подрытия» с разрывом кости.
9
Ступенчатость на границе зоны сдвига и долома.
10
Изменение траектории магистрального разрушения с преобладанием продольного направления.
12
На границе зоны сдвига и долома выявляется разнотекстурная
картина рельефа излома: ступенчатое разрушение в зоне сдвига и
сглаженный рельеф в области долома.
Морфологические признаки излома при ударе и их диагностическая значимость представлены в таблицах 2,3.
Таблица 3
Статистическая оценка диагностической значимости морфологических признаков при ударе.
Призн.
Ошибка
Удар.
Ст. К. Ст.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0,07413
0,08642
0,07161
0,08517
0,08517
0,08366
0,08491
0,08433
0,08008
0,06559
4,008447
4,430393
3,524236
3,459796
7,134667
3,349269
2,231914
2,963376
6,890019
2,561799
СС
Достоверность различий
30
70
27
52
77
47
51
49
39
108
P > 0,99
P > 0,99
P > 0,99
P > 0,99
P > 0,99
P > 0,99
P > 0,90
P > 0,95
P > 0,99
P > 0,99
Морфология излома длинной трубчатой кости при давлении.
При скачкообразном протекании разрушения в процессе пластической деформации кости в зоне разрыва образуются множественные «ямочные» вырывы, что придает этой зоне мелкобугристый вид (рис.11).
В зоне сдвига отмечается общая сглаженность поверхности
разрушения больше выраженная на участке, прилежащем к костномозговой полости. Ближе к краю излома текстура приобретает крупнобугристый вид с множественными углублениями и выступами.
Это объясняется тем, что при давлении во время прохождения магистральной трещины образуются рубцы на поверхности излома, которые формируются только по краю излома, в результате слияния
языкообразно выступающих частей движущегося фронта трещины
или семейства трещин, движущихся в одном направлении, расположенных на одном уровне. Образования же их ближе к полости кости
не происходит, так как невысокая скорость нагружения стремится к
13
свободной поверхности в области наружного контура (периостального края) при переходе в продольный сдвиг для достижения максимальной деформации.
Рис.11. Мелкобугристая поверхность
излома в зоне разрыва (выделена овалом). Стрелкой на белом фоне указано
направления разрушения.
Рис.12. Формирование гребней
под прямым углом к краю излома. Стрелкой на белом фоне указано направления разрушения.
Морфология поперечного сдвига обусловлена зарождением
множественных микротрещин впереди фронта движущейся магистральной трещины, вследствие чего формируются гребни, ориентированные под прямым углом к краю излома, которые для формализации отмечены нами как «гребни поперечного сдвига» (рис.12).
Наложение их на краевые рубцы образует дефекты треугольной
формы, направленные своим основанием к краю излома, а вершиной к костно-мозговой полости кости.
При медленном изгибе разрушение идет по менее энергоемкому пути, обходя при движении участки кости, которые имеют более
выраженную твердость.
При движении трещины, в вершине которой действуют деформации продольного сдвига, края излома приобретают вид «единичных зубьев», количество которых ближе к долому уменьшается, но
они увеличиваются в размерах.
14
Таблица 4
Морфологические признаки повреждения костей при давлении на изломе.
№
1
2
3
11
Признаки.
Множественные «ямочные» вырывы в зоне разрыва.
Гребни под прямы углом к краю излома в зоне сдвига.
Крупнобугристая текстура излома в зоне сдвига.
Сглаженность излома на участке, прилежащем к костномозговой полости в зоне сдвига.
«Дефекты» треугольной формы вершинами к костномозговой полости в зоне сдвига.
Контур края излома в зоне сдвига в виде «единичных зубьев».
«Волнообразная» траектория разрушения в зоне сдвига.
Однородная текстура разрушения в зоне сдвига и долома.
Чередование крупнобугристой и слаженной поверхности
разрушения сдвига в долом.
Протяженность долома занимает до 1/3 общей протяженности разрушения.
Уплощение гребня в месте разъединения кости.
12
«Зубчатый» контур края долома.
4
5
6
7
8
9
10
Текстура излома на границе зоны сдвига и долома приобретает
однорельефный характер на всем протяжении этих участков.
Разрушение кости при медленном изгибе начинается с небольшой скоростью. При этом текстура в зоне сдвига в самом его начале
имеет бугристую поверхность, но по мере продвижения разрушения
становиться более сглаженной – мелкозернистой. Затем происходит
спад скорости и при достижении минимального расхода энергии,
разрушение идет медленно и излом приобретает крупнобугристый
вид в зоне долома. Зона долома достигает до 1/3 от всей поверхности разрушения.
Для давления характерно, что последний уплощенный гребень
перед разъединением составляет до 2/3 протяженности долома, что
обусловлено невысокой скоростью прохождения генеральной трещины и влиянием свободной поверхности кости. При этом концевые
края разъединения кости имеют «зубчатый» контур.
Морфологические признаки излома при давлении и их диагностическая значимость представлены в таблицах 4,5.
15
Таблица 5
Статистическая оценка диагностической значимости морфологических признаков.
Призн.
Ошибка
Давление.
Ст. К. Ст.
СС
1
0,08642
4,430393
59
P > 0,99
2
0,08206
7,452046
86
P > 0,99
3
0,07637
1,720464
96
P > 0,95
4
0,09940
0,08366
59
P > 0,99
5
0,08061
4,909182
40
P > 0,99
6
0,08563
3,087391
75
P > 0,99
7
0,07161
4,035819
27
P > 0,99
8
0,0816
6,573699
87
P > 0,99
9
0,0863
3,215318
58
P > 0,99
10
0,08061
1,433481
89
P > 0,90
11
0,08665
2,166108
62
P > 0,95
12
0,084
4,229301
48
P > 0,99
Достоверность различий
Особенности формирования структуры излома в сложном
напряженном состоянии кости.
В ходе исследования были проанализированы морфологические признаки для каждого из видов нагружения: при давлении и
ударе при нормальном развитии напряжений (В.Н. Крюков, 1966;
В.Э. Янковский, 1974).
Вместе с тем сочетание различных видов деформаций может
изменять нормальное развитие напряжений в костной ткани и порождать в ней сложное напряженное состояние (В.И. Бахметьев,
1992). Такое состояние кость может испытывать, например, при одномоментном сочетании изгиба и кручения, что является характерным при медленной нагрузке – давлении.
Для кручения при давлении характерно наличие ротации бедра
кнутри только при давлении сзади, что обусловлено несколькими
факторами:
16
1. В условиях медленного нагружения биомеханические
особенности придают ей неустойчивое положение.
2. При давлении сзади на бедро происходит давление на заднюю группу мышц – полусухожильную (функции: разгибает бедро,
сгибает голень, вращая его внутрь), полуперепончатую (функции:
разгибает бедро, сгибает голень, вращая его внутрь) и двуглавую
(функции: разгибает бедро, сгибает голень, вращая его кнаружи).
Так как нагружение идет с невысокой скоростью, то происходит
напряжение мышц еще до того, как в кости начинает образовываться
перелом, вследствие чего мышцы разгибают бедро и выворачивают
конечность кнутри.
При давлении спереди кручение бедра отсутствует, что можно
объяснить тем, что передняя группа мышц относится к разгибателям
и при медленном нагружении бедро практически не ротирует, т.к.
функции мышц заключаются только в сгибании и разгибании бедра
и голени.
Рис. 13. Смена зернистой текстуры
излома (А) на рубцовую (Б) по ходу
кручения (направление кручения
отмечено черной стрелкой по периметру). Стрелкой на белом фоне
указано направления разрушения.
Рис.14. Дополнительный гребнь в зоне
сдвига (направление кручения отмечено
белой стрелкой по периметру). Стрелкой на белом фоне указано направления
разрушения.
В результате этого были отмечены следующие морфологические признаки, которые позволяют установить направление кручения кости:
1. Разнорельефная поверхность перелома (излома) на противоположных сторонах зоны сдвига относительно вектора разрушения – смена зернистой текстуры на рубцовую по ходу кручения
(рис.13).
17
2. Образование гребня за счет вращательного движения кости и возникновения упругих деформаций напряжения отрыва
(рис.14).
3. Формирование «остроугольной» формы вклинения и трещин, затухающих в направлении кручения.
4. Треугольная форма долома, вершиной направленной в
сторону продолжающейся ротации.
Статистическая достоверность диагностической значимости
морфологических признаков при кручении, представлена в табл.6.
Таблица 6
Статистическая оценка диагностической значимости морфологических признаков при кручении.
Кручение кости.
Признак.
Ошибка
Ст. К. Ст.
СС
Дост. разл. (P>0,95)
1
0,145622187
1,806476536
16
P > 0,95
2
0,110439179
1,435709323
6
P > 0,90
3
0,152593654
1,180784228
22
P > 0,90
4
0,115799669
2,754057251
7
P > 0,95
ВЫВОДЫ:
1. Различные виды внешнего воздействия формируют специфичные морфологические признаки разрушения, которые отчетливо различимы на различных структурных уровнях излома длинной
трубчатой кости нижней конечности.
2. Выявленные морфологические признаки повреждений костей на изломе позволяют дифференцировать виды внешнего воздействия по характеристике излома.
3. В процессе пластической деформации при ударе определяются: рубцовая текстура поверхности разрушения, зона разрыва
занимает от 1/8 до 1/3 от протяженности разрушения, крупнобугристая текстура разрушения в зоне разрыва, сколы гаверсовых пластин
остеонов в зоне сдвига, текстура в зоне сдвига в виде острых углов,
18
вершинами навстречу разрушению, разрушение остеона через гаверсовы пластины, волнистый контур края долома, «мелкоячеистый»
вид текстуры излома, приграничной к долому;
при давлении наблюдаются: сглаженная поверхность разрушения, зона разрыва занимает до 1/2 протяженности разрушения, мелкобугристая текстура в зоне разрыва, текстура в зоне сдвига в виде
гребней, параллельных друг другу, разрушение остеона вокруг
гаверсовых пластин, зубчатый контур края долома, «шевронная текстура» излома, приграничного к долому.
4. В случае завершения разрушения (при переломе) для удара характерны: параллельные борозды в прикраевой части зоны разрыва, единичный «ямочный» вырыв в зоне разрыва, отграничение
зоны разрыва «пасынковыми» трещинами, гребни под острым углом
к краю излома в зоне сдвига, «пилообразный» контур края излома в
зоне сдвига, сквозная трещина компактного слоя в зоне сдвига, участок «подрытия» с разрывом кости в зоне сдвига, разная протяженность участков сдвига (преобладание сглаженного над крупнобугристым), ступенчатость текстуры излома на границе зоны сдвига и долома, изменение траектории магистрального разрушения;
для давления характерны: множественные «ямочные» вырывы
в зоне разрыва, формирование гребней под прямым углом к краю
излома в зоне сдвига, контур края излома в зоне сдвига в виде «единичных зубьев», «дефекты» треугольной формы вершинами к костномозговой полости в зоне сдвига, крупнобугристая текстура излома
в зоне сдвига, «волнообразная» траектория разрушения в зоне сдвига, сглаженность излома на участке, прилежащем к костно-мозговой
полости в зоне сдвига, чередование крупнобугристой и слаженной
поверхности разрушения сдвига в долом, однородная текстура разрушения на границе зон сдвига и долома, протяженность долома до
1/3 общей протяженности разрушения, уплощенный гребень в месте
разъединения кости, «зубчатый» контур края долома.
5. При внешнем воздействии в виде давления выявлены
морфологические признаки, позволяющие определить направление
нагрузки по ротационному смещению кости. Ротацию характеризует: последовательное замещение зернистой текстуры излома на рубцовую по ходу кручения, последовательное остроугольное и «полулунное» вклинение в зоне долома по направлению кручения, формирование гребня при кручении в зоне сдвига, затухающие трещины
на границе сдвига и долома.
19
6. Разработана программа установления вида внешнего воздействия по характеристике текстуры излома, основанная на технологии интеллектуального анализа данных, в частности метода «дерева решений».
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:
Диагностика механизмов переломов длинных трубчатых костей нижних конечностей при травме твердыми тупыми предметами
должна осуществляться с позиций комплексного анализа объектов
исследования, включающего в себя определенную очередность действий.
1. Перед извлечением поврежденных костей из трупа края
переломов изолируют ветошью с целью исключения их дополнительной травматизации. Затем все поврежденные кости изымают целиком путем вычленения из суставов, маркируют, очищают механическим способом от мягких тканей.
Далее вымачивают кости в концентрированном растворе стирального порошка в течение 24 часов (для ускорения исследования
допускается мацерация путем кипячения в горячей воде в течение 34 часов под контролем). Затем удаляют надкостницу и остатки
мышц, связок с помощью волосяной щетки и теплой проточной воды, высушивают кости при комнатной температуре, обезжиривают
зону повреждений в спиртоэфирном растворе – соотношение 1:1.
После чего производят распил костей на расстоянии около 3 см. от
окончания затухающих трещин, отходящих от излома (во избежание
дополнительного разрушения) для исследования костных отломков
под микроскопом.
Все операции над переломами проделывают осторожно, учитывая тот факт, что поверхность переломов содержит много ценной
информации и любое их дополнительное повреждение может затруднить в дальнейшем обнаружение и интерпретацию морфологических признаков.
2. Порядок исследования изломов включает в себя определенную стадийность проводимых операций:
2.1. Визуальный осмотр общего вида разрушений костей в целом и каждого повреждения в отдельности. Сопоставление изломов,
отмечают направление общей траектории переломов относительно
продольной оси кости на каждой ее поверхности. На этом этапе уже
20
возможно выделение зон зарождения разрушения (разрыва), его распространения (сдвига) и завершения (долома).
2.2. Перед исследованием переломов подготавливают поверхности изломов с помощью окраски спиртового раствора йода. Детально изучают поверхность излома с помощью лупы или стереомикроскопа типа МБС с увеличениями от х16 до х32. Отмечают рельеф излома в зонах разрыва, сдвига и долома.
Для изучения излома методом сканирующей электронной микроскопии предварительно готовят костные образцы путем выпиливания, обезжиривания в смеси ацетона и спирта (соотношение 1:1),
напыления в вакууме на исследуемую поверхность разрушения тонкого слоя углерода (10-20 нм) и серебра (30-40 нм).
3. Результаты исследования переломов описывают, фотографируют, вводят полученные результаты в программу для просчета полученной информации (вводятся выявленные морфологические
признаки на изломе по 5 – бальной шкале и после их статистической
обработки выдается процент вероятности вида внешнего воздействия).
4. Анализируя характер излома, приходят к заключению о
виде внешнего воздействия и направлении кручения (если таковое
состоялось).
СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО
ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:
1. Кирилов В.А. Микроразрушение компактного слоя кости
при различных видах внешнего воздействия / В.А.Кирилов,
М.А.Кислов // Материалы межрегиональной научно-практической
конференции молодых ученых «Новые технологии в биологии и медицине». – Воронеж, 2004. – С. 226-229.
2. Бахметьев В.И. Особенности разрушений костной ткани при различных способах внешнего воздействия /
В.И.Бахметьев, М.А.Кислов, Н.А. Степанян // Системный анализ
и управление в биомедицинских системах. – М., 2006. – Т.5. –
№1. – С. 192-195.
3. Кислов М.А. Статистическая оценка диагностической
значимости морфологических признаков повреждений длинных
трубчатых костей на основе характеристики излома /
21
М.А.Кислов, В.И.Бахметьев, Ю.А.Полянский // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. – М., 2007. – Т.6. №1. – С. 252-254.
4. Kislov M.A. Untersuchung von frakturflächen der langen
röhrenknochen zur frage der rekonstruktion der bruchmechanismen (Судебно-медицинская диагностика механизмов переломов длинных
трубчатых костей на основе анализа морфологии излома) //
M.A.Kislov, V.I. Bachmetjev / Rechtsmedizin. – Hamburg. – 2007. – V.
4. – P. 248.
22