Автореферат и диссертация по медицине (14.00.24) на тему:Морфология разрушения диафизов длинных трубчатых костей под воздействием острого индентора при различных условиях опирания

На правах рукописи УДК 340.624.1

ЛЕОНОВА ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

МОРФОЛОГИЯ РАЗРУШЕНИЯ ДИАФИЗОВ ДЛИННЫХ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ОСТРОГО ИНДЕНТОРА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ОПИРАНИЯ

14.00.24 - «Судебная медицина»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

7 1 ®

Москва - 2009

003458151

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный медицинский университет Росздрава».

Научный руководитель:

Доктор медицинских наук, профессор Авдеев Александр Иванович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, доцент Кильдюшов Евгений Михайлович

(ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»)

Доктор медицинских наук, доцент Нагорнов Михаил Николаевич

(ГОУ ВПО «Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»)

Ведущая организация:

ГУЗ Бюро судебно-медицинской экспертизы ДЗ г.Москвы

Защита состоится « 7т■>> I2009 года в // часов на заседании диссертационного совета ДМ208.641.04 при ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет Росздрава» по адресу Москва, ул. Долгоруковская, д. 4, строение 7, (помещение кафедры истории медицины).

Почтовый адрес: 127493 Москва, ул. Делегатская, 20/1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного медико-стоматологического университета (127206, Москва, ул. Вуче-тича, д. 10а).

Автореферат разослан« & » 20($ год.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат медицинских наук,

доцент Т.Ю. ХОХЛОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Повреждения длинных трубчатых костей в судебно-медицинской практике занимают особое место, поскольку связаны с наиболее часто встречающимися видами травмы. Широко изучены и освещены в литературе причины возникновения переломов, описаны условия зарождения, развития трещин (переломов) и завершения разрушения, изучены основные виды деформаций, что позволило выработать экспертные критерии определения механизма разрушения по морфологии излома (И.В. Скопин, 1960; К.Л. Назаретян, 1961; В.Н. Крюков 1971, 1977, 1980, 1984, 1986, 1998; В.Э. Янковский, 1973, 1974, 1990, 1991; В.И. Бахметьев, 1977, 1992; Б.А. Саркисян, 1977; О.П. Горяинов, 1992; В.А. Клевно, 1994; М.А. Кислов, 2007; F. Baldium, D. Ropolt, 1983; W. Durwald, 1987).

Научные работы в области судебно-медицинской травматологии оказались тесно связанны с техническими дисциплинами, в частности, с механикой напряженно-деформированного твердого тела. На необходимость использования теории сопротивления материалов в судебно-медицинской практике неоднократно указывали многие судебные медики (В.Н. Крюков, 1971, 1986, 1995; В.Э. Янковский, 1973,1974, 1990; Н.С. Эделев, 1979).

В современной судебно-медицинская фрактологии рассматривает лишь простые виды разрушения кости, однако в практической деятельности экспертов такие условия травмы наблюдаются далеко не всегда. Чаще имеют место сложные напряженно-деформированные состояния (СНДС), сочетающие в себе несколько видов деформаций (косой изгиб, изгиб с кручением и др.)

В литературе не нашел должного отражения анализ повреждений длинных трубчатых костей под воздействием острого индентора при различных условиях опирания.

Морфологические особенности формирования повреждений длинных трубчатых костей при СНДС, с позиций биомеханики, изучены недостаточно, а математическое моделирование процессов разрушения в современной медицине носит эпизодический характер. Для изучения напряженно-деформированного состояния в костной конструкции наиболее эффективным и перспективным на сегодняшний день является применение метода конечных элементов. Этот метод является близким к «идеальному» для изучения процесса разрушения кости (В.И. Трофимов, Г.Б. Бегун, 1972; S.H. Sundaram, С.С. Feng, 1977; Э. Хог, Я. Apopa, 1983; Ю.И. Пиголкин, М.Н. Нагорнов 2004 и др.).

Указанные выше причины определяют актуальность и своевременность экспериментального исследования.

Целью исследования явилось установление морфологических критериев разрушения диафизов длинных трубчатых костей при различных сложных напряженно-деформированных состояниях: косом изгибе, чистом изгибе в сочетании с кручением и при опирании кости на упруго-податливой подложке.

Задачи исследования.

1. Изучить морфологию разрушения длинной трубчатой кости при косом изгибе.

2. Выявить особенности морфологии разрушения длинной трубчатой кости при

сочетании деформации чистого изгиба и кручения кости.

3. Изучить морфологию разрушения длинной трубчатой кости при чистом изгибе кости, расположенной на основании Винклера.

4. Провести математическое моделирование сложного напряженно-деформированного состояния кости методом конечных элементов.

Научная новизна.

Установлены морфологические критерии разрушения диафизов длинных трубчатых костей с учетом особенностей нагружения при различных условиях их опирания.

Создана математическая модель сложного напряженно-деформированного состояния длинной трубчатой кости.

Практическая значимость. Выявленные признаки позволяют определять условия возникновения травмы. Полученные данные могут быть использованы при производстве судебно-медицинских экспертиз, что позволит повысить их эффективность и качество.

С помощью визуального, стереоскопического исследования, математического моделирования процесса разрушения длинной трубчатой кости, статистических методов выявлены морфологические признаки разрушения диафизов длинных трубчатых костей при различных условиях опирания при воздействии острого индентора.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Морфология разрушения длинной трубчатой кости при косом изгибе имеет видоспецифические признаки, отличающие этот вид разрушения.

2. При разрушении длинной трубчатой кости в условиях сочетания деформации изгиба и кручения образовавшиеся отломки приобретают видоспецифические свойства, по которым можно судить об условиях нагружения кости.

3. Морфология разрушения при чистом изгибе длинной трубчатой кости, расположенной на основании Винклера, имеет характерные видоспецифические отличия, присущие только этому виду нагружения.

4. Математическое моделирование сложного напряженно-деформированного состояния длинной трубчатой кости методом конечных элементов подтверждает данные фрактологического исследования разрушения в каждом конкретном случае (может оказать помощь при проведении дифференциальной диагностики разрушения при различных условиях опирания).

Апробация работы.

Результаты научных исследований были доложены: на совместных конференциях кафедры судебной медицины и патологической анатомии Дальневосточного государственного медицинского университета (2007, 2008); на расширенном заседании организационно-методического совета ГУЗ «Бюро судебно-медицинской экспертизы» (2006, 2007); представлены на П-ой Всероссийской научно-технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий» (2006), научно-практической конференции, посвященной 65-летию образования органов судебно-медицинской экспертизы ВС РФ (2008), 1-й международной научно-практической конференции «Интеграция науки и производства» (2008).

Личное участие автора.

Самостоятельно выполнены и проанализированы все проведенные исследования, их статистическая обработка. Осуществлено математическое моделирование процесса разрушения длинной трубчатой кости в среде ANSYS - 9 education. Получен патент на изобретение.

Внедрение результатов исследования.

Полученные результаты внедрены в практику учебной и научной деятельности кафедр судебной медицины ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный медицинский университет Росздрава», ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет Росздрава», ГОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н.Бурденко» Росздрава и практическую деятельность ГУЗ «Бюро СМЭ» МЗ Хабаровского края.

Публикации.

Основные положения работы отражены в 12 публикациях. 2 из них в журнале, входящем в перечень рекомендованных ВАК России. Получен I патент РФ на изобретение, оформлено 4 рационализаторских предложения.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы о материале и методах исследования, 3-х глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя и приложения. Объем диссертации с приложением составляет 167 страниц компьютерного текста, иллюстрирована 11 таблицами, 87 рисунками. Список литературы включает 201 источник, из них 138 отечественных и 63 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методы исследования.

Материалом исследования послужили статистические архивные данные за 2001-2005 годы 135 экспертиз из ГУЗ «Бюро судебно-медицинской, экспертизы» МЗ ХК и результаты 147 собственных экспериментальных наблюдений в рамках конкретных уголовных дел по постановлению следственных органов.

Экспериментальные исследования были направлены на установление морфологических особенностей разрушения длинных трубчатых костей в зависимости от различных условий нагружения и опирания, которые были разделены на группы. Удары наносили отвесно, поперечно и косо-поперечно к повреждаемой поверхности кости.

Для создания расчетной схемы мы использовали основные гипотезы сопротивления материалов, рекомендуемые для использования и в судебно-медицинской фрактографии (А.П. Громов, 1979; В.Н. Крюков, 1995).

В использованной нами расчетной схеме мы исходили из того, что костная ткань человека была представлена в виде - однородной, изотропной, сплошной, деформируемой, упругой средой.

Диафиз длинных трубчатые костей с точки зрения механики деформированного твердого тела мы рассматривали как тело (балка), одно из измерений которого (длина) больше двух других.

Предварительно оценивая механизм действия топора, нами принято условие, что режущая кромка лезвия топора, действительно, ничтожно мала по

сравнению с общими размерами разрушаемой кости. Соответственно, сила, приложенная к вершине острия топора, является сосредоточенной силой, а топор с острым и средней остроты лезвием действует как острый индентор (Е.М. Морозов, М.В. Зернин, 1999).

Применяемые в нашей работе материал и методы исследования приведены в таблице №1.

Таблица 1.

Материал и методы исследования__

№ Методы исследования Кол-во

1. Архивный - Судебно-медицинские (танатологические экспертизы) из архива ГУЗ «Бюро СМЭ» МЗ ХК Судебно-медицинские (медико-криминалистические) экспертизы из архива ГУЗ «Бюро СМЭ» МЗ ХК 75 60

2. Статистический 147

3. Математическое моделирование 4

4. Стереомикроскопический - Разрушение при чистом изгибе - Опирание кости на основании Винклера при чистом изгибе 53 32

- Разрушение при косом изгибе - Разрушение кости при сочетании изгиба и кручения 32 30

5. Визиально-описательный 147

Для проверки полученных в ходе экспериментальных исследований данных был предпринят математический анализ характера деформаций методом сечений с построением эпюр деформаций, возникающих при нагружении кости, и осуществлено математическое моделирование процесса разрушения длинной трубчатой кости в среде ANSYS - 9 education.

Полученные результаты математического моделирования верифицировались с результатами фрактологического исследования костных объектов. Проведены «слепые» эксперименты, когда анализируемые данные сопоставлялись с повреждениями диафизов длинных трубчатых костей с заранее заданными условиями опирания, не известными исследователю при анализе экспериментальных данных.

Результаты собственных исследований и их обсуждение.

С целью исследования морфологических особенностей образования повреждений диафизов длинных трубчатых костей при однократных ударах топором.

В 1-й серии экспериментов нами рассмотрены различные варианты опирания и нагружения длинной трубчатой кости при чистом изгибе.

1.1. Нагружение длинной трубчатой кости при чистом изгибе, расположенной на упругом основании (45 переломов). Область нанесения повреждения (сегмент конечности) располагали таким образом, чтобы головки костей являлись точками опоры. При этом конечности и ее сегментам обеспечивали ста-

бильность расположения, исключающее вращение кости в суставе [рис. /).

У г

А А

Рис. 1. Схема опирания кости при чистом изгибе

Анализ морфологии разрушения, соответствующего деформации изгиба, показал симметричность развития перелома по всей поверхности кости (рис. 2, 3). Характер ветвления, метрические параметры трещин на противоположных боковых поверхностях кости были практически симметричными (вер. 1,0).

При анализе повреждений тонких трубчатых костей наблюдалась аналогичная морфологическая картина разрушения, с той лишь разницей, что дополнительно на боковых поверхности кости формировались трещины распора и сколы компактного вещества.

Рис. 2. Тождественность морфологии разрушения латеральной и медиальной поверхностей большой берцовой кости. Зоны расположения: 1 - радиальных, 2 - шевронных и 3 - краевых рубцов

Для проверки полученных данных нами предпринят математический анализ характера деформаций методом сечений с построением эпюр деформаций, возникающих при нагружении кости (рис. 4).

Рис. 3. Развитие магистральных трещин на боковых поверхностях плечевой кости (латеральная и медиальная поверхности)

Рис. 4. Соответствие эпюр максимальных растягивающих и сжимающих напряжений морфологии перелома кости от деформации чистого изгиба при перпендикулярном ударе. Серой пунктирной линией обозначена зона прогнозируемого разрыва. Р-действующая сила

1.2. Нагружение длинной трубчатой кости при чистом изгибе на упругом основании, при фронтальном угле менее 90" (8 переломов): условия опирания, область и уровень нанесения повреждения (сегмент конечности) были аналогичными предыдущим наблюдениям.

Морфологии повреждения очень сходна с описанной в предыдущей серии наблюдений, однако отмечается смещение зоны разрыва относительно длинни-

5556555555555555555655555

ка кости и некоторая несимметричность элементов разрушения на латеральной и медиальной поверхностях кости, что связано с несимметричным загружением кости. Построенные эпюры показали, что критическое сечение соответствует проекции воздействия внешней силе, и смещается проксимальнее или дисталь-нее по противоположной поверхности балки, что соответствует полученной в ходе эксперимента зоне разрыва (рис. 5.)

Рис. 5. Соответствие эпюры максимальных растягивающих и сжимающих напряжений морфологии перелома кости от деформации чистого изгиба при косо-поперечном ударе. Серой пунктирной линией обозначена зона прогнозируемого разрыва

Отклонение удара от его поперечного направления приводит к качественным изменениям формы разрушения. Траектория излома и веерообразных трещин становится несимметричной и отклоняется в одну из сторон по длиннику кости в направлении внешнего воздействия.

1.3. Нагружение длинной трубчатой кости при чистом изгибе, расположенной на основании Виню/ера (32 наблюдения). Особенность работы основания Винк-лера заключается в том, что вначале нагружения подложка достаточно легко смещается в направлении действия силы (рис. 6 а,б). Затем подложка (в данном случае мягкие ткани) достигает предела податливости и приобретает жесткость и больше не сжимается (рис. 6 в).

В отличии от предыдущей серии экспериментов зона разрыва была представлена несколькими локусами - 2-5 зонами разрыва. От каждого локуса разрыва отходила своя независимая магистральная трещина (рис. 7.). Поверхность зон разрыва, как и в предыдущей серии наблюдений, была мелкозернистая, края ровные и сопоставимые.

Множественность зон разрыва и формирование нескольких трещин изгиба связано с тем, что соответственно наибольшему прогибу кости формируется наибольшее сжатие материала подложки. Возникновение зоны разрыва приводит к «проседанию» костного объекта на этом уровне нагружения. В этот момент ткани подложки перестают сжиматься, переходя в упругое состояние промежуточной опоры. Однако внешняя сила продолжает действовать и распределение сил приводит к тому, что наибольшему прогибу подвергаются соседние с первичным разрывом участки. Когда предел прочности достигнут, в зонах наибольшего напряжения формируются разрывы - костный объект вновь «проседает». Данный процесс продолжается до тех пор, пока кость не потеряет устойчивость и не разрушится.

Построенные эпюры показали, что критическое сечение соответствует проекции воздействия внешней силе и располагается на противоположной поверхности балки, соответствественно полученной в ходе эксперимента морфологии разрушения (рис. 7).

I'

Рис. 7. Соответствие эпюр деформаций растяжения и сжатия морфологии перелома кости от деформации чистого изгиба (упруго-податливая подложка)

Резюме. В морфологии разрушения длинных трубчатых костей на упругом основании при чистом изгибе, обусловленном воздействием сосредоточенной силы, были выявлены следующие особенности:

• диаметральная противоположность зоны разруба и зоны разрыва;

• симметричность развития магистральных трещин;

• веерообразность магистральных трещин на боковых поверхностях кости;

• Х-образная линия перелома кости;

• округлая форма зоны разрыва;

• «шевронные» и «краевые рубцы» в зоне развития магистральной трещины на медиальной и латеральной поверхностях кости;

• костные гребни поперечного сдвига в зоне развития магистральной трещины на медиальной и латеральной поверхностях кости;

• костные ступеньки зоны долома, направлены перпендикулярно плоскости разрушения на медиальной и латеральной поверхностях кости.

При косо-поперечном воздействии нами выделен такой признак, как:

• смещение зоны разрыва по длиннику кости соответственно изменению плоскости нанесения удара.

В дополнении к выше перечисленным признакам при чистом изгибе па упруго-податливой подложке нами регистрировалась:

• множественность зон разрыва,

• признак поперечной компрессии кости, проявляющийся в "смещении" участков продольной трещины относительно друг друга в зоне контакта с ин-дентором.

2 серия наблюдений - нагружение кости при косом изгибе (32 перелома). Удар топором наносили по дуге с протяжкой лезвия {рис. 8 а), что обеспечивало двойной изгиб кости при нагружении (рис. 8 6): в вертикальном (рис. 8 в) и в поперечном направлении (рис. 8 г).

Рис. 8. Схема косого изгиба кости, где х, у - ортодоксальная система координат, М - момент изгибающих сил (пояснения в тексте)

Конечности перед нанесением повреждений располагались, так же как и при чистом изгибе на упругом основании. Головки кости обеспечивали точки опоры.

В отличие от первой серии наблюдений зона разрыва смещалась меди-альнее или латеральнее проекции удара на диаметрально противоположную поверхность (вер. 1,0). Макроскопически она была представлена мелкозернистой площадкой, форма ее в этой серии изменялась и приобретала с одной стороны вытянутый угол, направленный в сторону внедрения индентора (рис. 9.).

Рис. 9. Морфология разрушения медиальной (1) и латеральной (2) поверхностей ной кости. Сплошной линией отмечена зона разрыва (3), пунктирной ось «у»

бедрен-

От зоны разрыва по боковым поверхностям кости нами регистрировались магистральные трещины, которые на медиальной стороне кости ветвились (вер. 1,0), образуя группу пасынковых трещин, отходящих под углом до 45°. На латеральной поверхности кости магистральная трещина имела минимальное ветвление на пасынковые (вер. 1,0).

Морфологическая картина поверхности излома на медиальной и латеральной поверхностях кости отличалась (рис. 10):

• в зоне развития растягивающих напряжений на медиальной поверхности в направлении внедрения индентора поверхность излома была ровная, гладкая с ровным краем излома (с едва заметными гребнями поперечного сдвига, постепенно переходящими в зоне долома в гребни продольного сдвига).

• на латеральной поверхности «шевронные» и «краевые» рубцы были выражены, соответственно им край излома был мелкозубчатым. В зоне долома на латеральной поверхности наблюдались костные гребни поперечного сдвига.

Рис. 10. Несхожесть морфологии разрушения противоположных поверхностей бедренной кости: 1 - «шевронные», 2 - «краевые рубцы», 3 - ровная, гладкая поверхность области разрушения

Различия морфологической картины - «разнорельефность» зоны разрушения на латеральной и медиальной поверхностях кости при деформации косого изгиба свидетельствует о развитии СНДС, сочетающего отрыв, поперечный и продольный сдвиг в момент развития процесса разрушения.

Несимметричность разрушения выявлялась и при исследовании кости со стороны зоны разрыва. От этой зоны, веерообразно на боковые поверхности в сторону разруба, развивались как магистральные, так и пасынковые трещины,

напоминая букву «У» (вер. 1) (рис. 11).

Рис. 11. кости

При анализе повреждений тонких трубчатых костей наблюдалась аналогичная морфологическая картина разрушения, в ряде наблюдений регистрировались трещины распора и поперечной компрессии.

Моделирование процесса разрушения нами было предпринято в среде ANSYS-9 education. На рис. 12 показан характер и направление главных напряжений, как на поверхности, так и в толще кости при косом изгибе.

VECTOR /\1Ч

Рис. 12 Характер и направление главных напряжений при косом изгибе Стрелкой показано направление воздействия индентора. Оттенки серого отображают рост величины главных напряжений (светло серый цвет отражает отсутствие напряжений, темно серый - максимальную величину главных напряжений)

Резюме. В морфологии разрушения длинных трубчатых костей на упругом основании при косом изгибе, обусловленном воздействием сосредоточенной силы, были выявлены следующие особенности:

• вытянутость, углообразность формы зоны разрыва в сочетании со смещением ее в медиальную или латеральную сторону;

• У-образная линия перелома кости;

• наличие «шевронных» и «краевых» рубцов в зоне магистральной трещины на одной стороне разрушения и ровной гладкой поверхности на другой;

У-образная линия перелома в зоне разрыва большой берцовой

• наличие гребней поперечного сдвига на одной из поверхностей кости переходящих в гребни продольного сдвига;

• ямочный вырыв в зоне долома на одной из поверхностей;

• магистральные трещины на медиальной и латеральной поверхности кости имеют неодинаковое развитие и направление (мощное ветвление на одной и слабое на другой поверхности);

• пасынковые трещины на медиальной поверхности имеют веерообразное, а на латеральной - линейное строение.

3 серия - нагружение длинной трубчатой кости при сочетании чистого изгиба и кручения (30 переломов). Фронтальный угол нанесения повреждения составил 90°. Область нанесения повреждения (сегмент конечности) располагался нами таким образом, чтобы головки костей являлись точками опоры. При этом конечности и ее сегментам обеспечивали стабильность расположения точек опирания, не ограничивающее поворот головок в суставах (рис. 13).

Рис. 13. Схема опирания кости при сочетании чистого изгиба и кручения

Зона разрыва макроскопически представлялась как площадка с отвесными ровными краями (рис. 14).

Рис. 14. Морфология разрушения медиальной (1) и латеральной (2) поверхностей бедренной кости. Сплошной линией обозначены зона разруба (3) и зона разрыва (4), пунктирной линией обозначен вектор направления удара

Зона разрыва в сравнении с предыдущими наблюдениями смещалась ме-диальнее или латеральнее проекции удара в зависимости от направления и величины крутящего момента. Магистральные трещины давали минимальное количество пасынковых трещин, отходили от зоны разрыва под углом, большим 45°, затем параболически (в виде плавной дуги) изгибались, стремясь приобрести направление вдоль длинника кости (вер. 1,0).

На боковых поверхностях кости трещины развивались преимущественно в противоположных направлениях (рис. 15).

Рис. 15. Трещины на проксимальном отломке бедренной кости

На плоскости излома в зоне развития магистральной трещины наблюдали асимметричную морфологическую картину разрушения на медиальной и латеральной поверхности кости: от зоны разрыва в направлении внедрения инден-тора на латеральной поверхности, расположенной против направления кручения, регистрировались «шевронные» и «краевые» рубцы. Медиальная поверхность, расположенная по направлению кручения, была ровной и круто переходила в долом с подрытием края излома (рис. 16). В зоне долома на медиальной поверхности кости регистрировали гребни поперечного, а на латеральной поверхности - гребни продольного сдвига, костные ступеньки направленные по ходу кручения.

Рис. 16. Морфологии разрушения медиальной и латеральной поверхностей бедренной кости: 1 - «шевроны», 2 - «краевые рубцы», 3 - ровная, гладкая поверхность области разрушения

Зона разрыва, при сочетании деформации изгиба и кручения отличалась от таковой при чистом изгибе и напоминала кривую в виде графика функции арктангенса.

Таким образом, нами отмечена этапность развития разрушения трубчатой кости при деформации изгиба с кручением. Сочетание двух этих видов дефор-

маций вызывают смещение критического сечения, что обуславливает перемещение разрыва от диаметральной противоположной поверхности кости в сторону. Сочетание этих двух видов деформаций приводит к формированию специфической особенности: магистральная трещина, ветвясь, дает две мощные трещины - одну по направлению «классического» разрушения при изгибе, а другую - по направлению деформации кручения, которая изгибается, приобретая продольное направление. На рис. 17 приведены результаты математического моделирования процесса разрушения в среде ANSYS- 9 education .

ЛМ

If.*— ■ - а

Рис. 17. Этапы нагружения полого цилиндра под воздействием острого индентора в динамике (стрелками указаны нагружения, наиболее светлые оттенки серого цвета указывают наибольшую концентрацию напряжений)

Резюме. В морфологии разрушения длинных трубчатых костей на упругом основании при сочетании деформации чистого изгиба и кручения при воздействии сосредоточенной силы были выявлены следующие особенности:

• полукруглая зона разрыва в сочетании со смещением ее в медиальную или латеральную сторону;

• линия перелома кости в виде графика функции арктангенса;

• асимметрия развития разрушения на латеральной и медиальной поверхностях в сочетании с тождеством на дистально и проксимально расположенных

участках кости;

• наличие гребней поперечного сдвига на медиальной поверхности в сочетании с гребнями продольного сдвига на латеральной поверхности кости;

• костные ступеньки в зоне долома направленные в сторону кручения;

• мощное развитие магистральных трещин в поперечном и продольном направлении;

• параболический изгиб магистральной трещины;

• разнорельефная картина излома на медиальной и латеральной поверхностях в сочетании с параболическими трещинами;

• пилообразность края магистральных трещин;

• зубовидный отломок кости.

ВЫВОДЫ.

1. Деформация косого изгиба длинной трубчатой кости проявляется в несимметричности морфологической картины разрушения, для которой характерно сочетание разных элементов рельефа на медиальной и латеральной поверхности кости, углообразности формы зоны разрыва и смещении ее в медиальную или латеральную сторону, мощном ветвлении магистральной трещины на одной и слабом на другой боковой поверхности, У-образной линией перелома кости, что позволяет отличать его от других видов нагружения острым инден-тором.

2. Установление разрушения длинной трубчатой кости в условиях сочетания деформации изгиба и кручения может быть осуществлено по видоспецифиче-ским признакам повреждения: небольшой по площади зоне разрыва со смещением ее в медиальную или латеральную сторону; асимметрии разрушения латеральной и медиальной поверхности в сочетании с его тождественностью на дистально и проксимально расположенных участках кости; наличию линии перелома кости в виде графика функции арктангенса; выявлению костных ступенек в зоне долома направленных в сторону кручения, параболически изгибающихся в виде крыла бабочки мощных магистральных трещин с пилообразным краем и зубовидного отломка, для верификации которых были рассчитаны диагностические коэффициенты.

3. Морфология разрушения при чистом изгибе длинной трубчатой кости, расположенной на основании Винклера, имеет характерные видоспецифические отличия, присущие только данному виду нагружения: множественность зон разрыва, однородность рельефа медиальной и латеральной поверхности кости; округлость формы зоны разрыва; симметричность и веерообразность магистральных трещин; Х-образность линии перелома кости; наличие костных ступенек в зоне долома, направленных перпендикулярно плоскости разрушения; "смещение" участков продольной трещины относительно друг друга (в зоне контакта с индентором).

4. Совокупный анализ морфологических свойств поверхностей изломов и своеобразие топографии разрушений позволяет в каждом конкретном случае не

только реконструировать механизмы травмы, но и судить об отдельных деталях событий происшествия.

5. Математическое моделирование сложно-напряженного деформированного состояния длинной трубчатой кости методом конечных элементов является перспективным методом исследования, позволяющим проводить дифференциальную диагностику разрушения кости при различных условиях.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Диагностика механизмов и условий формирования рубленых повреждений длинных трубчатых костей должна проводиться с позиции системного подхода исследования объектов, который включает в себя этапность проведения исследовательских процедур: описание повреждений на трупе, изъятие поврежденных костных объектов, приготовление костных препаратов, описание и качественную оценку морфологических особенностей рубленых повреждений, моделирование условий причинения повреждений.

При проведении осмотра места обнаружения трупа с повреждениями, причиненными рубящими орудиями, руководствуются нормативными положениями:

1. При наружном осмотре фиксируются положение тела на месте обнаружения (навзничь, боком, лицом вниз), взаиморасположение частей тела (головы, рук, ног) относительно друг друга; расположение микроследов пыли и повреждений одежды, которые необходимо сопоставить с повреждениями на теле для констатации одновременности их появления; следы крови и биологических наложений (пятна, мазки, помарки), на одежде и окружающей обстановке, направление смещения этих следов; осуществляются замеры расстояния расположения повреждений на одежде, на теле от подошвенной поверхности к следам крови, фрагментам мягких тканей и мелким костным осколкам и отломкам, расположенным в близи и на отдалении от трупа (осуществляются замеры от области расположения повреждений до объектов окружающей обстановки и друг друга); размеры, общую длину и кривизну разлета брызг от места разруба до окончания биологических наложений - эти и вышеперечисленные данных вносятся в «Протокол осмотра трупа на месте обнаружения» с фиксацией результатов осмотра.

2. Наружные повреждения описываются по общему плану с обязательным определением и указанием направления плоскости повреждения относительно продольной оси кости (для большей наглядности можно сделать схематический рисунок).

3. Во время упаковки и транспортировки трупа в морг необходимо соблюдать меры предосторожности для сохранения следов повреждений, осколков костей в местах разрубов, микроналожений крови и пыли в первоначальном виде (для этих целей используются полиэтиленовые пакеты, пленка, бумага, ткань).

4. Перед проведением экспертизы трупа в морге, одежда трупа описывается, снимается и передается для проведения дополнительных исследований. По ней определяют: область и сторону максимального повреждения и загрязнения ткани относительно тела пострадавшего; зону и способ предполагаемой фиксации

к опоре.

5. Наружное исследование трупа необходимо проводить в соответствии с Приказом МЗ РФ от 24.04.2003г. №161. При этом особо внимание следует обращать на: длину расчлененных останков; полноту их присутствия; характер, морфологические и метрические особенности повреждений на теле трупа.

6. Внутреннее исследование предполагает тщательное изучение переломов костей, которые изымаются, обрабатываются, обезжириваются, контрастируются. При исследовании отмечают: локализацию зоны разруба и его глубину; наличие и локализацию трещин, сопровождающих разруб; траекторию и протяженность трещин, их распространение на диафизе кости; соответствие плоскостей разрубов на представленных макропрепаратах кости изъятых из расчлененных останков (особенно доставленных из разных мест обнаружения).

7. Целенаправленное выявление сочетаний определенных признаков-повреждений длинных трубчатых костей, характерных по морфологии к локализации для различных условий опирания костных объектов и видов деформаций, в соответствии с предложенным алгоритмом диагностического поиска.

8. Для достоверности оценки воздействия острого индентора при повреждениях длинных трубчатых костей при неопределенных результатах морфологического исследования диагностику следует проводить с помощью математической модели травмы, используя диагностические коэффициенты, которые учитывают математически обоснованную значимость каждого признака-повреждения. Этой целью:

• выписывают признаки-повреждения, каждому из которых в зависимости от его характера, локализации и особенности присваивают код;

• для сравниваемых групп механических повреждений выписывают значения диагностических коэффициентов, которые алгебраически суммируют;

• при достижении пороговой величины (±13) делается вывод о виде деформации и условиях опирания.

9. Вывод о виде деформации, механизме, условиях образования повреждений и возможной принадлежности к определенной группе механической травмы делают в результате совокупного анализа всех сведений, полученных при осмотре трупа на месте обнаружения, внутреннего исследования, результатов дополнительных методов и математического моделирования процесса разрушения длинных трубчатых костей.

Алгоритм диагностического поиска обстоятельств причинения травмы диафи-зов длинных трубчатых костей при воздействии острого инден гора

Форма зоны разрыва

-НЕТ-

округлая

ДА

-НЕТ

-ЦЕЛ

вытянутая, утлоооразная

ДА

-НЕТ-

О

полукруглая

ДА

Локализация зоны разрыва по отношению к зоне разруба

Поверхность зоны

разрушения

Диаметрально

протп во положи ая по верхность или несколько смешена по длиннику кости

На противоположно и поверхности со смешением в медиальную или латеральную сторону

На противоположной поверхности со смещением в медиальную или латеральную сторону .

1- радиальные рубцы; 2- шевронные рубцы; 3- краевые рубпы; 4-гребни поперечного сдвига; 5 — гребни продольного сдвига; 6- костные ступеньки; 7- ровная, гладкая поверхность разрушения; 8- ямочный вырыв

| _ г I -НЕТ->

Линия перелома

Развитие магистральной трещины на медиальной и латеральной поверхностях

Количество зон разрыва

Условия Упругое Упругоподатли Упругоподатли Упругое

опирания основание при вое основание вое основание основание при объекта чистом изгибе Винклера при Винклера при косом изгибе

чистом изгибе косом изгибе 20

Симметричность раз»ития магистральных трещим

ДА _

Разная степень развития ма шсграл ьных трещи! I

-НЕТ—

ДА

Упругое основание при сочетании чистого изгиба и коучения

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Леонова, E.H. Моделирование процесса разрушения тканей [Текст]/ E.H. Леонова, C.B. Леонов//Приоритетные направления развития науки и технологий: -Тула : ТулГУ, 2006. - С. 47-48.

2. Леонова, E.H. Численное моделирование контактного разрушения длинных трубчатых костей рубящим предметом. [Текст]/Е.Н. Леонова, A.A. Лукашевич // Актуальные вопросы теории и практики судебно-медицинской экспертизы: сб. науч. труд - Красноярск: КГУЗ «ККБСМЭ», 2006,- Вып. 4.-С. 207-211.

3. Леонова, E.H. Современное состояние вопроса рубленых повреждений длинных трубчатых костей при различных условиях опирания. [Текст]/Е.Н. Леонова //Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы : сб. статей. - Хабаровск: ДВГМУ, 2007. - Вып.8. - Часть II. - С.43-50

4. Леонова, E.H. Моделирование процесса разрушения длинных трубчатых костей рубящим предметом [Текст]/ E.H. Леонова, A.A. Лукашевич //Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы: сб. статей. - Хабаровск: ДВГМУ, 2007. - Вып.8. - Часть II. - С.51-56.

5. Леонова, E.H. Зависимость морфологических особенностей рубленых повреждений длинных трубчатых костей от различных условий опирания [Текст]/ E.H. Леонова //Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы: сб. статей. - Хабаровск: ДВГМУ, 2007. - Вып.8. - Часть II. - С.56-59.

6. Леонова, E.H. Зависимость морфологии рубленых повреждений от остроты лезвия травмирующего предмета [Текст]/ E.H. Леонова, А.И. Авдеев, C.B. Леонов //Дальневосточный медицинский журнал. - Хабаровск, 2007. -N 1. - С. 101-102.

7. Леонова, E.H. Морфологические особенности рубленых повреждений бедренной кости при различных условиях опирания [Текст]/ E.H. Леонова, C.B. Леонов / Проблемы судебно- медицинской экспертизы в условиях реформирования Вооруженных Сил и Генеральной прокуратуры Российской Федерации. - М.: ГВКГ им. Бурденко, 2008, с. 206-208

8. Леонова, E.H. Морфологические особенности повреждений при чистом (плоском) изгибе кости, расположенной на основании Винклера [Текст]/ E.H. Леонова, C.B. Леонов //Альманах современной науки и образования. -Тамбов: «Грамота», 2008. - №5(12). - С. 82-84.

9. Леонова, E.H. Морфологические особенности рубленых повреждений длинных трубчатых костей при различных условиях их опирания [Текст]/ E.H. Леонова//Дальневосточный медицинский журнал. - Хабаровск, 2008. -N 2. - С. 103-105.

10. Леонова, E.H. Морфологические особенности повреждений при чистом (плоском) изгибе кости, расположенной на основании Винклера [Текст]/ E.H. Леонова, C.B. Леонов //Актуальные вопросы судебно-медицинской экспертизы трупа. - Санкт-Петербург, 2008, с. 196-200.

11. Леонова, E.H. Морфологические особенности повреждений диафизов длинных трубчатых костей (концевое опирание) при однократных ударах

топором [Текст]/ E.H. Леонова //Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы: сб. статей. - Хабаровск: ДВГМУ, 2008. - Вып.9. - С. 69-77.

12. Леонова, E.H. Морфологические признаки повреждений костей при косом изгибе [Текст]/Е.Н. Леонова, C.B. Леонов//Интеграция науки и производства: Сборник - Тамбов: Издательство ТАМБОВПРИНТ, 2008. - с. 219220.

13. Леонова, Способ копирования костных объектов для сохранения и реконструкции облика трупа. Патент Российской Федерации № 2316253, 10.02.2008/ E.H. Леонова, В.О. Плаксин, C.B. Леонов// Бюллютень «Изобретения. Полезные модели.» - 2008- Бюл. № 4. - С. 726-727.

Заказ №52/12/08 Подписано в печать 04.12 2008 Тираж 100 экз. Усл. п л. 1,25

¿Г ООО "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76, (495) 778-22-20 www.cfr.ru; е-таП:info@cfr.ru