Автореферат и диссертация по медицине (14.00.24) на тему:Судебно-медицинская экспертиза повреждений головы(экспериментально-биомеханическое исследование)

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СУДЕБНОЙ МЕДИЦИНЫ

На правах рукописи

КОРСАКОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА ПОВРЕЖДЕНИЙ ГОЛОВЫ (экспериментально-биомеханическое исследование)

(14.00.24 - Судебная медицина)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва -1992

Работа выполнена в Московской медицинской академии им.И.М.Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ: член-коррсспонденг РАМН профессору!.П.ГРОМОВ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор медицинских наук, профессор В. А. КО ДИН доктор медицинских наук, профессор Н.С.ЭДЕЛЕВ доктор медицинских наук Ю.И.СОСЕДКО

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ: Центральный институт усовершенствования врачей, г.Москва

Защита состоится"/1^" ОЛ^соЦ/-а г. в Ж. час.

на заседании специализированного Ученого совета Д.074.03.С1 НИИ судебной медицины МЗ Российской Федерации по адресу: 123242, Москва, ул.Садовая-Кудринская, д.З, корп.2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ судебной медицины МЗ Российской Федерации

Автореферат разослан

"¿3" 1992г.

Ученый секретарь

специализиованного совета О.А.ПАНФИЛЕНКС

•тлел

^ОСУДАРг-Т(Щ^'!ХХРАКТЕН1ШКА РАБОТЫ

ШШ. Судэбно-медицлнекая экспертиза череп-но-ыозговой травмы является одной из наиболее сложных проблей судебной медицины. Более чем в 65% случаев обстоятельства ее получения, механизм, орудие и т.п. неизвестны органам следствия и последние должны получить их от судобно-медицинского эксперта. В литература известно больпоо число работ по изучению морфологии повревдений тканей головы различными предметами и при разных механизмах тракщ (В.С.Ворошив, 1977, А.П.Громов, 19671979, В.В.Дербоглав, 1975, В.А.Кодин, 19^7, В. Н.Крпков,1986 и иногиз др.). Значительное количество исследований посвящено также изучению биомеханики черепно-мозговой травмы и механических свойств тканей головы (В.Голдсыит, 1974, Г.А.Николаев с соавторами, 1974, О.Л.Ромодановский, 1979, ,1971 и

др.). В этих исследованиях авторы изучали реологические и прочностные свойства тканей головы (кока с апоневрозом, кости свода и основания чэрела, оболочки и вещество головного мозга) как изолированно друг от друга, так и в комплексе. Вмосте с тем исследование влияния шэхашческнх свойств тканей головы в большинстве работ проводилось без учета морфологических особенностей повреждений и 1я объема.

Значительно изнео разработаны вопроси кинематики травмируемого предмета и голош до и поело удара. Достаточно полно изучена кинематика спортивных и профессиональных двиаекий человека (Ф.К.Агеенн, 1977, Д.Д.Домской, 1979, В.Б.Коренберг,1979 и др.). Кинематические характеристики двияения тратшрущего продмота и тола человека во время примикегаш поврездений изучались в единичных работах (П.И.Новиков, 1971, \/.М!&е.х. ,1974-1980 и некоторые др.).

Таким образом, имевшиеся сведения о реологических и проч-

- г -

носгных свойствах тканей головы, о кинематических в: динамических параметрах травиируацего предмета и тола человека, а также об кж связи с морфологией и объемом повреждений головы не позволяет говорить о возможности комплексной биомеханической оценки черепно-мозговой грашы, зависимости характера и объема повреждений от динамики удара и кинематических характеристиках травмирующего предмета и тела человека.

Черепно-мозговая травма, занимая одно из первых мест по летальности, до настоящего времени вызывает большие затруднения при проведении судебно-медицинской экспертизы. Полностьв не научены вопросы кинематики движения травмируемого предмета и тела человека до и после удара, не установлены закономерности между морфологией и объемом повреждений с одной стороны и механизмом травмы, динамикой и кинематикой травыирувщого предмета и тела человека с другой.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целыэ настоящего исследования лвляотся усыновление биомеханических аакономорностой формировать повроадо-ний тканей гслоьи при ударе к падении иамнкчь, соотнспшшо иг о иадивидуашами снатомачсскши, ьнтропо- и' краниометрическими характеристиками, разработка методики комплексного биоасхакичо-езгого ак&таа поврез-доний голова при ударе «ердыи тут^; предметом и при падении навзничь.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАН'. Я. В процессе исследования репогш следующие еадачн:

1. Изучение кинематических характеристик дшкенмя ручного траширувщаго предмета при различиях условиях канесснил удера н их еевясиности от ищи виду ал ышх Еииропоиогр-лчасккх особенностей лица« наносящего удер.

2. Изучение кинематических характеристик дшг.сдая гояош при падения навзничь и их зависимости от ивдиЕидуааышх шгсро-

- 3 -помэтричэских параметров.

3. Исследование оссбенностзй движения головы посла ударного воздействия (при удар о к падении) и г.оотнзсекиэ их о ннди-свдуальнши особенностями биоыанвкекоа, физическими паранзтра-ки продмага и голоси до удара и силовыми характеристиками ударн кого вэаикодэйствия.

4. Изучение биомеханических параызтров образования различных повреждений мягких ткмюй волосистой части головы при удярз по годовз и падании навзничь с учетоц их анатомических особенностей к вличнил годобного убора.

5. Исследование влияния параметров вновного травматического воздоПствия, индивидуального анатомического строения и головного убора ка сбразовзшв покрэзденнй гостей свода я основания чзрепа пра удара ко голова и падении 5*.авзкичь,

6. Изучение бисиахакичеекмя условий формирования еубарах-номдыькдо кровоизлияний пра ударэ по голова твердый тупиа предиэтои и при падении назгиичь.

НАУЧНАЯ ШШЗНА. Впоргаэ подробно изучены кикеиатика и динамика траширулцего предмета до удара по головз и голога -посяэ нанэсенного удара. Исследованы закономерности распределения кинетической энергии грашярутацзго предмета при удара я кинетической анэргии гояош при падении навзннчь и удара о плоскость.

Разработана мэгодика баошюЯ оцзнкн повр?адений мягких теензЯ волосистой части голоси, костей чарега и Енутричзрегаеа структур, опиравшаяся на норфалогичзехий анализ архивного я иорфо-бномзхгкичсскнй шшю окспертгзитадьного катериала.

Цсследовшй! пзакуоогкеггшт сктропоиэтрическиг и функциональных индивидуальных особенностей человека и кинематических паршзтров дкяенил трапяфуоцзго предмета в процесса накосо-

гая удара. Исследована взаимосвязь антропометрических и кинематических характеристик при падении навзничь.

Проведено комплексное изучение влияния физических (масса, скорость, кинетическая энергия, количество движения, сила удара, продолжительность всего удара и его активной фазы, коэффициент восстановления и пр.) условий травмы на морфологические проявления повреждений мягких тканей волосистой части головы, костей черепа и субарахноидальных кровоизлияний. Повреждения мягких тканей несут в равной мере информация о силовых и энергетических параметрах механизма травмы. Переломы костей черепа содержат в себе информацию преимущественно о силовых характеристиках:, а поврозденик внутричерепных структур - об энергетической стороне ударного процесса.

Составлена математическая модель для проведения комплексного биомеханического анализа случаев черепно-мозговой травга, образующейся при ударе по голове твердым предметом или при падении навзничь. Разработана модель количостгжшюй днффвронциров-ки двух механизмов траюш. Показано влиякио головного уйора на морфологические проявления и дана количественная оценка этого . влияния.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕШОСМЪ. Еисокий уровень корреляциотшх связей повреждений тканей головы и основных механических параметров ударного взаимодействия позволяет определять.важнейшие биомеханические показатели по морфологический проявлениям пов-реадений мягких тканей, костей черепа и субарахноидальным цро-воизлиянияы.

Предложена простая и общедоступная методика балльной классификации повреждений различных тканэй головы и псиплохсной оценки их морфологических проявлений.

Разработана методика биомеханического анализа черспно-мос-

- 5 -

говой травмы, позволяющая провести дифференцировгсу механизма и определение основных физических параметров ударного взаимодействия предмета с головой при ударе и головы с плоскостью при падении навзничь.

Математическая модель основывается на уравнениях линейной н множественной регрессии, нэ представляет сложностей в практическом применении и шхет бить внедрена без существенных материальных затрат 1!я базе программируемого микрокалькулятора "Электроника 11К-52" с блоком расширения памяти "Электроника БИ1-3".

Апробация работа и практическое внедрение. Результаты работы использовались автором при проведении судебно-медицинских экспертиз на база областного иорга Егзро С.1Э ШУНО, при проведении слгагя комиссионных экспертиз в Научно-исследовательском ордена Трудового Красного Знохзии институте судебной медицины и Егзро ШЭ ПШ1.

Разработашага мзтоды и критерии определения механизма, ус-лоси!) и обстоятельств позникковзния' различных новрездсний тканей головы включены в яекцкогошЯ курс и используется на практических занятиях со студгитеки на кафедра судебной мэднцшш !"1А т. Н.И.СвсеноЕа, явдпптся обязательными при подготовке врачей-интернов по судебной кедкцинз.

Материалы диссертации доло-еки » обеуздени на заседаниях Всесоюзного научного общества судебных нздиков (1922), на на-учио-практнческоП .тотфгрекцяи Езро Й!Э ШУМ (1285), на научных и научно-практических коррекциях кафедры судебной медп-цикы ММ А км. И.!!.Сеченова совместно с экспертами Езро ШЭ ШУНО (1585-1523), нз распгдрекной научной конференции сотрудников кафодри судебной медицины 12.!А II .11.Сеченова, ШИ судебной медицшш 153 СССР и кафедры судебной медицины 1£1СИ им.

- б -

Н.А.Семашко.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТУ. Диссертация изложена на 237 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Текст иллпстрирован 49 рисунками и 30 таблицами. Список литературы содержит 212 источников, в гои числе 165 отечественных и 47 иностранных. Приложение представлено в отдельном томе, в котором приведена первичная документация, результаты статистического анализа и практические наблюдения.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕШЯ, ВЕМХЖКЕ НА ЗАЩ1ТУ.

1. Единство биомеханических закономерностей образования повревдений тканей головы и независимость их от условий и механизма получения травмы.

2. Количественное равенство основных биомеханических параметров образования однотипных повреждений мягких тканей волосистой части головы, костей черепа и субарахноидальных кровоизлияний при ударе по голове и падении навзничь.

3. Возможность применения физических закономерностей к исследованию случаев черепно-мозговой травмы с учетом присущих телу человека особенностей (длина шеи, ее окрупюсть, упругио свойства тканей шеи, функциональное состояние мускулатуры и др.).

4. Повреждения тканей головы отражают различные-физические характеристики ударного процесса. Силовие и энергетические параметры в равной мере влияэот на образование повреждений иягних тканей волосистой час-ги головы, силовые - на формирование переломов костей свода и основа®« черепа, а энергетические - пов-реаденяй внутричерепных структур.

5. Повреаденип внутричерепных структур образуются в результате сочзтанного влияния нэ менее трех факторов, связанных с

кинетической энергией предмета или головы. Во-перЕых, местная и общая деформация череда, во-вторых, деформация и смещение головного мозга и в-третьих, изменение внутричерепного давления в ударной и противоударной областях.

6. Влияние головного убора связано с амортизирующим воздействием, которое может быть определено процентом амортизации и для меховой папки-ушанки достигает 405?, а также в значительном уменьшении вариабельности повреждений и снижении прочности их корреляционных связей о основными физическими параметрами ударного взаимодействия.

7. Возможность комплексного биомеханического анализа черепно-мозговой травмы, учитывавшего индивидуальные анатомические, антропо- и краниометрические особенности пострадавшего и морфологические проявления травмы различных тканей головы.

ЫАТШАЛ И МЕТОДЫ.

Для разработки формализованной характеристики повреждений мягких тканей головы, костей черепа, оболочек и вещества головного иоэга проведен ретроспективный анализ архивного материала областного морга бпро С4Э ГИУМО за 1983-1988 годы. Всего проанализировано 95 "Заключений эксперта" в случаях экспертизы изолированной черепно-мозговой траты. Объектом архизной разработки являлась открытая и закрытая черепно-мозговая тракта, причиненная тупыми твердыми предметы/и, а такдо полученная при падении навзничь и ударо головой о плоскость. В каждом случав оценивались сведения, имевшиеся у эксперта до начала экспертизы, результаты судобно-мздицинского исследования трупа, сведо- . нил, получоккыэ в процессе экспертизы, и выводы эксперта. В результате анализа архивного материала разработано "дерево повре-ядешй", позволившее предложить методику кодированной оценки (условные кодошо ивдексы - УКИ) объема, характера' и протяжен-

ности повреждений мягких тканей, костей черепа, оболочек и вещества головного мозга.

Кинематику движения травмирующего предмета при различных вариантах нанесения ударов изучали с помощью сотрудников кафедры судебной медицины ША им. И.И.Сеченова и добровольцев - лиц мужского и женского пола в возрасте 18-55 лет. Испытуемые наносили по горизонтально расположенной мишени 6 вариантов удара стандартным молотком с рукояткой длиной 0,27 ы и массой 0,5кг. Регистрация движения молотка и руки испытуемых осуществлялась путем ускоренной киносъемки (с частотой 48 кадров в секунду) либо с помощью стробоскопического эффекта. При первой методе регистрации на молотке, кисти и локте крепились яркие Сеяно ориентиры, с луки вайе при раскифровке кадрогра^! роперкда точками. Съемка осуществлялась на фонз экрана с четкой масстабно-коордмнатной сеткой, ilpn второй методе регистрации на молотке фиксировалась неоновая лампа (Trí-0,2 кяа Í2H-I5), которая при соблюдении правил техники безопасности через резистор подпгзчз-лась к электросети. Частота ^¡ганзш неоновой лсизы соскияяла 100 Гц. При умеренном освещении о крала, полюет» о тяритой диафрагме и ввдерЕке и течение всего процесса удара г:а одаол кадре фиксировалось движение кеоногой лс&зш в п!до пунктира. Дм съемки использована фотопленка чувсгсигзлыгзсти). 65 ед. ГОСТа, фотоаппарат "Зенит-16" с объектисои "Ге."з:ос-<*£1и. Рае-, чет скорости движения проводился по митодси, osuccics» у Л.П. Громова (1979), Д.Д.Донского (1979) и др. Б кедом эксперименте по общепринятой меаодико антропометрических исследований кемо-рялись: рост и масса тела испытуе^их, длина плоча, предплечья, окрунность груди. Кроме того путем спроса гыленшшсь их специальные кашкк по владению своим телом и координации движений (спортивная подготовка, вид спорта, спортивный разряд, профос-

- 9 -

сия и продолжительность .работы). Удары молотком наносили одной (рабочей) и двумя руками как без предварительной подготовки, так и после прицеливания. Испытуемых перед экспериментом инст-■ руктировали и ориентировали на нанесение ударов с двумя основ-ныии целями в каждом испытании: во-первых, на получение субъективного ощущения максимальной силы удара и, во-вторых, на точно ность попадания в центр ¡.шпени. В последней серии испытуемые должны были наносить удар с минимально возможной силой, но таким образом, чтобы внешне создавалось впечатление сильного размашистого удара.

Помимо исследования кинематики удара по горизонтально расположенной мишени, в процессе моделирования повреждений головы на биоманекенах продолжалось изучение кинзматики движения трав-мирунщего предмета при ударе по голове и сакой головы после удара. Эти исследования осуществлялись стробоскопическим мето-' дон с фиксацией неоновых лачп на травмирующем предаете и голове биоманекенов в боковой проекции ее центра тяжести. .

Моделирование повреадений мягких тканей, костей черепа и оболочек и вещества головного мозга проводилось при двух механизмах: удар твердым тупил предметом по неподвижной голове и удар подвижной головой при самопроизвольном падении навзничь. Для моделирования были выбраны три предмета различные по твердости и кассе, но примерно равные по площади - дерево, кирпич и металл. Масса предметов колебалась от 0,35 кг до 1,4 кг, а площадь от 90 см^до 101,25 сн*\

Тензометрический метод регистрации силы удара,его продол-житэльности и активной фазы, распифровка осциллограмм и проводили по ним расчеты длительное время и с успехом используются в судебной медицине, стали классическими и, на наш взгляд, не нуздазтся в подробном изложении. При моделирования падения

- 10 -

навзничь был использован стенд, конструкции Г.С.Болонкина. Удары осуществлялись о деревянную (38x30 см), кирпичную (38x25 см) и металлическую (25x25 см) поверхности, расположенные на кестко зафиксированном к полу тензометрическом блоке.

Моделирование удара по голове и падения навзничь проведено на 167 трупах лиц обоего пола в возрасте 19-72 года, смерти которых наступила не более чем за 24-36 часов до проведения эксперимента и не была связана с заболеваниям)! или травмами олор-ш-двигательного аппарата и головы. В процессе экспериментов по общепринятым методах проводились следующие измерения: длина тела и его масса, окружность шеи в средней трети, длина шеи (расстояние от наружного затылочного бугра до остистого отростка УЛ шейного позвонка), окружность головы и черопа, продольный и поперечный диаметры головы и черепа, расстояние от пола до центра тяжести головы, который на боковой проекции головы соответствует месту прикрепления верхнего края уиной раковины. В цазсдом случае оценивалась выраженность трупного окоченения в баллах. Полученные повревдения описывались в протоколе эксперимента, заносились на схемы и фотографировались. Своды черепов во всех случаях, раны мягких тканей и ткань головного мозга изкматась для дальнейших исследований.

После мацерации костных препаратов и обеогиривання их в растворе синтетических моющих средств (при комнатной температуре) производились измерения - максимальной л минимальной тола^на костей черепа по распилу (лобная, правая и левая теменшо, затылочная кости), толщина костей черепа в области удара но менео 8 измерений, по 3 измерения радиусов кривизны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в области воздействия. Повреждения костей черепа исследовались под стерео;,мкроскопси ЩБС-9), описывались и фотографировались.

- II - .

Для гистологического исследования издалась ткань головного мозга из ударной, прогиьоударной и промежуточной областей. Кусочки фиксировались в формалине и окрашивались гематоксилин-эоэи-нои по обычной гистологической методике. Препараты исследовались под микроскопом-"Биолам" (окуляр х15, объектив хЗ и х40) и фотографировались с помощью "FWkzophot ЫЬ& " (объектив х40, окуляр хЮ).

lia основании проведетщх измерений осуществлялся расчет кинематических, динамических, энергетических и др. параметров удара, ыорфо- и планиметрических характеристик повреждений. Результаты экспериментов подвергались математической и статистической обработке с применением методов вариационного, корреляционного, регрессионного и альтернативного анализов. Статистическая обработка проводилась с помощью программируемого микрокалькулятора "Электроника Ж-52" с блоком расширения памяти "Электроника БРП-3", содержащего стандартные программы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССВДОВАШЙ.

I. Морфологическая характеристика повреждений тканей голо-ш (анализ архивного и экспериментального материала).

При анализе экспертного и экспериментального материала выявлены принципиально сходные мевду собой повреждения мягких тканей, костей черепа и внутричерепных структур. Выраженность и объем экспериментальных повреждений, особенно внутричерепных структур, ыеныте, чем в экспертных наблюдениях, что обусловлено изменением физико-механических свойств и функционального состояния в постморталышй период. Вместе с тем, типичность морфологических проявлений, локализации, частоты различных повреждений в экспериментах и практических наблюдениях свидетельствует о том, что экспериментальный материал может служить репрезентативной моделью прижизненной травмы.

Опираясь на морфологический и биомеханический анализ повреждений тканей головы, выделены группы повреждений, которые отличаются друг от друга как по морфологическим, тшс и по биомеханическим параметрам. Каждой группе повреждений был присвоен условный кодовый индекс (УКИ), увеличение которого связано с увеличением объема повреждений и важнейших биомеханических параметров. Для повреждений мягких тканей волосистой части головы выделено 5 групп УКИ:

УКИ О - отсутствие повревдений мягких тканей головы.

УКИ I - кровоизлияние в мягкие ткани.

УКИ 2 - ссадина кожи и кровоизлияние ь подлежащие ткани.

УКИ 3 - типичная ушибленная рана с кровоизлиянием в подлежащие ткани.

УКИ 4 - четко выраженная округлая или овальная ссадина, на фоне которой располагается уашблешюл рана, а в подлежащих тканях кровоизлияние.

Повревдения костей черепа распределены на 14 групп УКИ:

УКИ 0 - отсутствие поврегдсний костей черепа.

УКИ I - трещина внутрешвй костной пластины в месте удара.

УКИ 2 - перелом кости, захватывающий все три слоя кости и-располагающийся в области удара, но переходя на основание черепа.

УВД 3 - перелом свода черепа, распростраяхщийся на основание в одну любую черзпную яыгу.

УКИ 4 - кногестЕСнныв (болео 2) перелош свода черепа, расположенные в области удара и не переходящие на основание.

УКИ 5 - перелом свода черепа, распространяющиеся на любые две черепные ямки.

УКИ б - перелом свода черепа, распространяющийся на три черепные ямки.

УКИ 7 - множественные (более 2) перелогш свода черепа, из которых хотя бы один переходит на основание в одну любую черепную ямку.

УКИ 8 - осхольчатый местный перелом костей свода черепа.

УКИ 9 - множестйные (более 2) переломы свода черепа, из которых хотя бы один перекодлт на основание черепа в любые две черепные ямки.

-ЗВУКИ 10 - множественные (более 2) переломы свода черепа, иу которых хотя бы один переходит на основание, захватывая три черепные ямки.

УКИ II - осксльчатый перелом в области удара, от которого отходит хотя бы один перелом в одну любую черепную ямку.

УКИ 12 - оскольчатый перелом в области удара, от которого отходит хотя бы один перелом в любые две черепные ямки.

УКИ 13 - оскольчатый перелои в области удара, от которого отходит хотя бы один перелом во все три черепные ямки.

Эпидуральные гематомы в экспертных наблюдениях были описаны только в проекции удара. Б экспериментальных случаях незначительные скопления жидкой крови в эпидуральном пространстве обнаружены в единичных случаях также только в области удара. Субарахно-идальныэ кровоизлияния в зависимости от их локализации распределены на 7 групп УКИ:

УКИ 0 - отсутствие субарахноидальшх кровоизлияний.

УКИ I - кровоизлияния локализуются в противоударной и промежуточной зонах.

УКИ 2 - кровоизлияния локализуются в ударной и промежуточной зонах.

УКИ 3 - кровоизлияния локализуются в ударьой и противоударной зонах.

■ УКИ 4 - кровоизлияния локализуются в ударной, промежуточной и противоударной зонах.

УКИ 5 - кровоизлияния локализуются только в ударной зоне.

УКИ 6 - кровоизлияния локализуются только в противоударной зоне.

Субдуральшэ гематомы и повреждения вещества головного мозга в экспертных наблюдениях по локализации идентичны группам субарахноидальных кровоизлияний. В экспериментах данные повреждения встречались в единичных случаях, но, в принципе, для них • следует выделить также по 7 групп УКИ, как и для субарахноидальных кровоизлияний.

Характер и объем повреждений тканей головы зависят от физи-

- 14 - -

ческих параметров ударного взаимодействия головы и предмета (масса, скорость, кинетическая энергия, количество движения, сила и длительность удара и т.п.), которые в свою очередь зависят от условий нанесения удара.

2. Характеристика движения травмирующего предмета и головы

при ударе по голове и падении навзничь.

Анализ материалов ускоренной киносъемки и стробографии показал, что независимо от условии удара молоток и кисть совершают взаимосвязанные движения по параболическим траекториям. В начальном периоде (на высоте подъема) молоток и предплечье находятся под углом примерно 90° и при этом, в большинстве случаев, кисть расположена выше ударной части иолотка. Затем кисть движется по крутой параболе, а мологох, сопрововдая ее, одновременно вращается вокруг центра кисти и в конце движения при ударе угол между рукояткой мплотка и предплечьем достигает в ряде случаев 180°. Как правило, при ударо кисть расположена несколько выше или на одном уровне с мишеньв и очень редко - ниже мишени. В непосредственной близости от мипени молоток во всех случаях движется прямолинейно.

Несомненно, что ведущими факторами, определяющими особенности траектории движения кисти и иолотка при ударе, являются функциональные и физиологические особенности конфетного человека, приобретаемые з процессе жизнедеятельности. Вместе с тем, и простые анатомические свойства тела человека (рост, длина верхней конечности ииее отдельных фрагментов) оказывают влияние на траекторию движения..«

Траектории движения молотка и кисти (максимальное удаленно от мишени по вертикали и по горизонтали, форма траектории, длительность движения и др.) принципиально не различаются у ыукчин и жеицин, у спортсменов и тоспортсыенов. Особенности траектории

связана с некоторыми антропометрическими параметрами (рост, дл:1-на плеча, предплечья, биокинематической цепи) с достаточно выра-кенной коррелятивной связью - от 0,615 до 0,825.

Наиболее существенные различия выявлены при ннализе средней скорости движения кисти и молотка непосредственно перед контактом с мипенью. При ударе как одной, так и двумя руками скорость движения кисти и молотка равномерно возрастает и достает максимума перед ударом. Максимальное значение скорости движения кисти при удара одной рукой составило 9,25 м/с, и минимальное -2,83 м/с. Максимальная скорость молотка, достигнутая в экспериментах, равна 16,83 м/с, а минимальная - 6,93 м/с. У женщин максимальная скорость молотка составляет 10,41 м/с, а минимальная-4,44 м/с. Средние значения скорости молог.га у мужчин составляют 12,87 м/с, у кенщкн - 5,91 м/с и различия косят статистически значимый характер с вероятностью ошибки менее 0,Сб. Анализ различий средних значений скорости движения кисти и молотка у спортсменов и неспортсменоа показал, что , несмотря на индивидуальные различия крайних значений, статистической достоверности различий средний показателей нет (вероятность сшибки составляет более ОД). При этом данный статистический анализ касается как ударов, одной, так и двумя руками.

Такого иэ характера закономерности движения молотка проявились в экспериментах по моделированию повреждений головы при ударе твердым тупым предметом. Главное внимание при моделировании было уделено особенностям движения головы после удара. Основными кинематическими параметрами головы после удара являются: скорость, перемещение и обратное движение (за счет упругих свойств пей), которые зависят от механических параметров травмирующего предмета, а также индивидуальных антропометрических показателей (рис. I).

Рис. I. Зависимость скорости головы поело удара от скорости предмета (а) и длины пей биоманекена (б). Коэффициенты корреляции соответственно 0,973 и 0,985.

Для других параметров травмирующего предмета (масса, кинетическая энергия, количество движения и др.) взаимосвязь со скоростью головы после удара, перемещением и обратным движением выражена столь же сильно (коэффициенты корреляции колеблатся от 0,755 до 0,987).

При ударе часть кинетической энергии предмета переходит в ■ потенциальную энергию деформации обоих тел, затрачивается на нх нагрев. Другая часть переходит в кинетическую энергию, что приводит к перемещению ранее неподвижного предмета. Потеря кинетической энергии на остаточную деформацию и нагрев определяется теоремой Карно. При упругом ударе, когда одно из соударяющихся тел находится до удара в покое, потеря энергии составляет:

где:лЕ - потеря кинетической энергии на деформацию, К - коэффициент ьоссганооления, характеризующий упругие свойства соударяющихся тел, т, - масса движущегося тела, «ъ - масса покоящегося тела, Е - кинетическая энергия движущегося тела.

- 17 -

Разница Е-аЕ определяет остаточную кинетическую энергию предмета и кинетическую энергию головы после удара. Вследствие приобрэтения головой кинетической энергии происходит деформация тканой шеи и смещение головы, при этом кинетическая энергия головы переходит в потенциальную энергию упругой деформации тканей иеи. В дальнейшем за счет упругих свойств тканей шеи происходит обратное движение головы.

Скорость головы при падении навзничь связана с одним единственным показателем - длиной тола. При статистическом анализе этой зависимости установлено, что связь между скоростью головы и длиной тела выражается степенной функцией с коэффициентом корреляции 0,95:

2аь '

где: Ь - длина тела .

Эта формула довольно близка по числовым показателям к выра-

, О..Г

жению: V* 4,427 Ь г

которое представляет собой известную в физике зависимость скорости свободного падения тела с высйты

. Расстояние от подошвенной поверхности стоп до центра тяжести головы на 7-12 см меньше роста. Корреляционный анализ скорости головы в зависимости от этого расстояния дал практически те же результаты, что и для длины тела, при коэффициенте корреляции 0,928:

V* 4,391 А

где: А - расстояние от подошвенной поверхности до центра тяжести головы.

Таким образом, скорость головы при падении из положения стоя следует рассчитывать по формуле свободного падения тела с высоты, равной либо длине тела, либо расстоянию от подошвенной поверхности стоп до центра тяжести головы с учетом высота каблука ооуви.

- 18 - ..

При падении навзничь, также как и при ударе по голово, часть кинетической энергии затрачивается на деформации головы, а другая часть на перемещение, что приводит к "отскоку" головы после удара. В связи с иным механизмом травмы при падении навзничь происходят существенные энергетические изменения. При ударе

неподвижным телом является голова, а движется травмкрущий пре-

тп

дмет. В зависимости от массы предмета соотношение масс

щ, тг

по мере увеличения массы предмета меняется от I до 0. При отем чем больше масса предмета, тем относительно больиая часть его кинетической энергии затрачивается на перемещение головы и меньшая на ее деформацию. При педешш это соотношение принципиально изменяется. Движущимся предметом является голова, а плоскость по сравнению с массой головы имеет бесконечную массу, и коэффициент всегда равен I. Затраты энергии на упругую до-

Тг/У Т ?? 1

формацию, обуславливающую перемещение головы поело удара ("отскок") , будут связаны только с величиной кооффициенга восстановления и практически вся кинетическая энергия головы расходуется на остаточцу» деформацию.

Проведенный морфобиомеханическнй оналиа 'изолированна пов- . ревдешй мягких тканей, костей черепа и внутричерепных структур показывает, что в образовании повроэдснлЯ отдельна тхеней играют роль различные биомеханические параметры. •

3. Биомеханика повреждений мягких тканей волосистой части

голе ш.

При ударе по голове непокрытой головным убором в 119 экспериментах были обнаружены 4 группы повреждений мягких тканей. ' Преобладающей группой повреждений при ударе деревянным предметом являются кровоизлияния (63, Щъ), а при ударах кирпичный и металлическим предметами - ушибленные раны (соответственно Ь9,Ь2>% и 54,55%). При ударах через головной убор в 3-х случаях

- 19 -

не было выявлено никаких повреждений мягких тканей. В одном случае обнаружена слегка дугообразная рана, локализация которой соответствовала плотному шву головного убора. В остальных случаях получаы более чем в 50% кровоизлияния и в 20-/5 - ссадины и кровоизлияния. При падении навзничь без головного убора, также как и при ударе, обнаружены 4 группы повреждений, а при наличии головного убора в 2 случаях (в проекции шва) имелись кожные раны с осаднением. Основные же поврездения были представлены кровоизлияниями и ссздинага с кровоизлияниям .

Выявленные различия в частоте повреждений при различных условиях травмы обусловлены физическими характеристиками, такими как: масса, скорость, кинетическая энергия, количество движения, коэффициент восстановления, потеря энергии, сила и удельная сила удара, а такте индивидуалмгьми анатомические особенностям бноманекепоо. Статистический анализ проводился по груп-

о

' пал повреждений мягких гкакэй без учота предмета травмы, пссг&ь-ку каких-либо различий кинематических и динамических параметров грак.шрупдего предмета и ударного воздействия для каждой серии .(дерево, кирпич, металл) из выявлено. В то же время по группам погребений различия в физических параметрах выявляется четко.

Влияние различных физических параметрез травмирующего предмета ц индивидуальных акатогглческих особенностей на объем пов- ■ реедений мягких тканей головы, несмотря на сильно выраженную корреляционну® связь, неоднозначно. Ряд физических параметров, таких как: кооф^ийпциект восстановления, соотношение масс трав-мпруто^эго предмета и голова (рис. 2), коэффициент потери энер-■ Г'л'л связаны с объемом повреждений мягких тканей пропорциональной гаснсимостьо с полсг£Игзлы:гм или отрицательным влиянием. Бместос тем, внутри каждой группы повреждений вариабельность этих факторов весьма существенна, что обусл-вленно ужо влиянием

f »

п •««»("%,-«доз

Рис. 2. Зависимость объема повревдений мягких тканей от величины коэффициента восстановления (а) и соотношения масс травмирующего предмета и головы (б),--экспериментально полученные результаты,----рассчитанные по

уравнению регрессии, М - условный кодовый индекс повреждения.

анатомических особенностей и физических параметров траЕиирующого предмета до удара и голова после удара. Влияние толщины мягких тканей и основных кинематических и динамических характеристик травмирующего предмета и ударного взаимодействия (рис. 3) также зыражено весьма сильно, но имеет более слоеный характер - криволинейной корреляции.

Характеризуя в общем влияние головного убора на повровдения •мягких тканей следует отметить, что головной убор, умзньиая объем повреждений мягких тканей, в значительной степени нивелирует физические параметры травматического воздействия. Это проявляется в увеличении одних показателей и уменьшении других, а также в существенно меньшей силе их корреляционных связей с обЛгсм повревдений. В первую очередь наличие головного убора сказывается в увеличении коэффициента восстановления и уменьшении силы его связи с объемом повревдений (>=0,851), хотя общая положи-

Рис. 3. Взаимосвязь разности количеств движения (а) и кинетических энергий предаera и голови (б) с объемом повреяздешй мягких тканей.--экспериментально полученные результаты, --- - рассчитанные по уравнениям криволинейной регрессии.

тельная линейная зависимость сохраняется. В предвдуцей серии масса головы определялась как функция массы и длины тела, т.е. была анатомически зависима. Наличие головного убора существенно изменяет это соотносите за счет'того, что в соударении участвует не масса головы а чистом виде, а суммарная масса головы и головного убора, Ыасса_шапки-ушанки составляла 0,36 кг, что

примерно составляет 10% от массы головы. За счет головного убо-

>

ра уменьшилось соотношение масс предмета и головы и его влияние на объем повреждений мягких тканей (*£ ^0,658).

Наиболее значимые изменения обнаружены при анализе длительности общего времени удара и его активной фазы. Наличие голодного убора приводит к увеличению времени взаимодействия предмета с головой п 1,5-2 раза и d меньшей степени к увеличению длительности активной фазы'удара. Головной убор приводит также к менее выраженной связи мевду объемом повреждений мягких тканей головы и разностями количеств движения и кинетических энергия

- 22 -

С£ соответственно 0,901 и 0,551). Наличие головного убора отражается и на взаимосвязи потери кинетической энергии на остаточную деформацию с объемом повреждений. Значительное амортизирующее и нивелирующее влияние головного убора приводит к тому, что изменяется характер взаимодействия. Зависимость объема повреждений мягких тканей от потери энергии приобретает линейный характер, с очень слабой величиной корреляционной связи (£ =0,155).

Основные биомеханические параметры образования повреждений мягких тканей при падении навзничь не очень существенно отличаются по сравнению с ударом по голове. При падении коэффициент восстановления также увеличивается по мере возрастания объема повреждений ; зависимость носит линейный характер, но с менее выраженным коэффициентом корреляции - 0,722. Кинетическая энергия головы и количество движения в силу особенностей механизма травмы (ограниченный интервпл скоростей и масс головы) изменяете.': по группам повревдений незначительно. Корреляционная зависимость меящу объемом повреждений и динамическими параметрами голоси при падении носит криволинейный харктер, с коэффициентами корреляции для количества движения 0,816 к для кинетической энергии 0,995. Корреляционная связь потери энергии на деформацию и объема повреадений мягких тканой куражена очень сильно (^«=0,939) и носит криволинейный характер.

Сравнение биомеханических параметров образования повреадений мягких тканей при ударе по голове и падении навзничь без головного убора показывает, что в возникновении сходных повревдений имеют значение одни у те же биомеханические факторы. Несмотря на незначительные отклонения численных значений этих факторов сохраняется общая закономерность формирования повревдений мягких тканей.

При падении навзничь в головном уборе отмечаются те же из-

- 23 -

менения, что-и при ударе по голове в головном уборе. Коэффициент восстановления сохраняет положительное влияние на объем повреждения мягких тканей С£=0,948). За ¿чет массы головного убора отмечено увеличение количества движения и кинетической энергии головы. Наиболее демонстративно влияние энергетических параметров на объем повреждений мягких тканей проявляется при анализе потери энергии на деформацию. Численные значения потери энергии для паэдой группы повреждении находятся примерно на одном уровне с серией ударов по покрытой голове. Наличие головного убора не повлекло изменения величины коррелятивной связи ('г. =0,963), но, как и при ударе, изменило характер связи.

4. Биомеханика повреждений костей черепа.

Анализ физических параметров травмирующего предмета и головы и ударного процесса в зависимости от объема костных повреждений показал их чрезвычайно шзку'вариабельность. максимальная сила удара при отсутствии повреждений в среднем для удара по непокрытой голове составляет 7388,22 Н, а для оскольчатого перелома, переходящего на две черепные ямки - 7384,3 К. Минимальное значение силы удара в данной серии было отмечено в группе множественных переломов свода черепа и составило 3302,6 Н. Сопостав-

«

ление кинетической энергии предмета с объемом костных повреждений при ударе по непокрытой головы показывает, что при отсутствии повреждений кинетическая энергия равнялась 131,47 да, а при множественных переломах свода черепа всего лишь 53,86 дж. Такого же характера. , но менее выраженные расхождения отмечены и при падении. Из приведенных соотношения можно сделать единственный вывод о том, что абсолютные значения силы удара и кинетической энергии не определяют объема повреждений костей черепа.

Анализируя совокупность всего экспериментального материала, следует придти к заключению о необходимости исследования биоме-

ханических условий образования повреждений костей черепа только опираясь на индивидуальные и прочностные свойства черепа как конструкции. Принципиальная возможность подобного подхода была показана в работе С.А.Корсакова (1977), где разработан способ непосредственного измерения главных радиусов кривизны черепа, изучены возрастные изменения модуля упругости и коэффициента Пуассона. Однако в работе не учитывалось, что череп человека по всей поверхности имеет неравномерную толщину. Формирование в процессе онтогенеза утолщений костей черепа в виде системы арок и колец (В.Н.Краков, 1971,1985) служит упрочению черепа. Участки утолщения являются более жесткими элементами, чем окружающая -ткань. Для оболочки, которая усилена в некоторой области жестким элементом, определение запаса прочности при воздействии на жесткий элемент проводится с учетом площади вовлеченного в процесс деформации ребра жесткости: р

п *

где: гз - запас прочности, Е - модуль упругости материала оболочки, 5*- тс/едина оболочки вне жесткого элемента, Н - гауссова кривизна оболочки, - площадь жесткого элемента, на которую воздействует сила,__// - коэффициент Пуассона материала оболочки.

В каждом эксперименте определялся запас*прочности черепа и рассчитывалась разность силы внешнего воздействия, зарегистрированной мессдозой, и запаса прочности черепа. В связи с тем, что запас.прочности черепа и разность сил не зависят от механизма травмы анализ взаимосвязи объема костных повреждений и разности сил проводился для случаев удара по голове и падения без головного убора в общей совокупности. Данная закономерность характеризуется высокой корреляционной связью (*С =0,930) и имеет вид:

Рр=501, ъцоо + Ш,9Ь40 К ,

где: ¡¡о - разность сил (Н), /Г - УКЙ повреждений костей черепа.

- 25 -

При статистическом анализе этой зависимости группа УКИ О в расчетах не учитывалась в связи с тем, что отсутствие повреждений костей черепа всегда сопровождалось отрицательной разностью сил и не может свидетельствовать о значении этой разности.

Корреляционная связь объема костных повревдений с другими параметрам» (кинетическая энергия, потеря кинетической энергии, количество движения, абсолютная сила удара, удельная ударная сила, длительность удара и его активной фазы и т.п.) выражена существенно слабее - коэффициенты корреляции от 0,196 до 0,646. При падении навзничь эти зависимости в раде случаев носят и обратно пропорциональный характер.

В процессе сопоставления объема повревдений костей черепа и биомеханических параметров внесшего воздействия следувт отметить, что разность счл является единственным фактором, с которым установлена очень сильно выраженная прямо пропорциональная зависимость. Учет разности сил н определение теоретически ожидаемой силы, ЕНЗБавгеЙ образование котсретшх повревдений, позволили количественно оценить слияние головного убора, выразив его через проиент амортизации. При налички головного убора тензометричес-кое устройство регистрирует силу, приложенную к головному убору.

9

При этом, за счет амортизирующих свойств, непосредственно на голову передается меньшая нагрузка. Различия в силе, вызвавшей образование однотипных повревдений костей черепа в головном уборе или без него, характеризуют амортизирующие свойства убора. Прцент.амортизации определяется по формуле:

д.^ШУ. ,

где: Я - процент амортизации, ра >- полученная в эксперименте сила удара, теоретически ожидаемая сила удара, необходимая для образования данных позрездений и конкретного субъекта.

Сопоставление процента амортизации со свойствами повзрхнос-

( ти соударения или травмирующего предмета свидетельствует о незначительных различиях: для дерева он составляет 35,5%, для кирпича - 45,54$ и для металла - 37,84$. В связи с незначительным и статистически недостоверным разбросом значений процента амортизации для различных материалов определено среднее его значение для удара по голове независимо от материала предмета, которое равно 38,89$. При падении в головном уборе процент амортизации для деревянной поверхности составил 38,37$, для кирпичной

- 39,09$ и для металлической 39,73$ или в среднем при падении

- 38,58$. Учитывая очень близкие значения процента амортизации при ударо и падении (различия всего на 0,09$) следует признать, что свойства предмета и механизм травмы не оказывают влияния на данный параметр и он целиком определяется только свойствами головного убора. Среднее значение .процента амортизации для головного убора типа "меховая шапка-ушанка" составляет 33,93%.

5. Биомеханика повреждений оболочек и вещества головного мозга.

При ударе по голове без головного убора в одном случае в опидуральном пространстве обнаружено скопление крови на ограни> ченном участке в области удара. В двух случаях в проекции удара имелось, тонкое субдуральное скопление жидкой крови и в одной случае соответственно центральной части ыиогооскольча1ого перелома обнаружены два участка поверхностной деструкции коры. В •" осталышх экспериментах повроздения либо отсутствовали, либо имелись различной локализации.субарахноидальше кровоизлияния. При нанесении удара через головной убор эпвдуралыюе скопление жидкой крови отмечено в одном случае в области удара, а в двух экспериментах выявлены субдуральнио скопления крови. В остадь-. них экспериментах получены различной локализации субарахновдаль-ные кровоизлияния и только в одном - какие-либо изменения вооб-

- 27 -

чо отсутствовали. При падении навзничь без головного убора во всех экспериментах обнаружены субарахноидальные кровоизлияния, ' а в одном эксперименте на основании лобной доли на фоне субарах-ноидального кровоизлияния получен участок поверхностной деструкции поры головного мозга. При падении навзничь в головном уборе во всех случаях обнаружены субарахноидальные кровоизлияния в ударной, противоударной и межуточной зонах, в двух экспериментах кроме того и субдуральше скопления крови. Таким образов; в подавляющем большинство экспериментов были получены суб-арахноиднлыше кровоизлияния различной локализации и в единичных случаях зпл- или субдуральше скопления крови и ^¿струкция мозгового вещества.

В связи с различием механизмов 7рашы и используемых биомеханических параметров анализ условий образования субарахнои-. дальних кровоизлияний проводился по двум группам: удар по голо-пе з головном уборе иди без него и падение при тех же условиях. Присваивая УШ группа;-! субарахновдалынсг кровоизлияний, учитывалось, что отсутствие повреаденнй, по логике выявленных закономерностей для мягких тканей и костей черепа, должно характеризоваться минимальными значениями всех параметров внешнего воз-

Щ

действия. Иаксимальное значение используагых параметров должно соответствовать наибольшему УКИ. Наименьшие кинетическая энергия, количество движения, потеря энергий на деформация и затраты энергии на перемещение головы, соотношение масс предмета и головы, коэффициент восстановлениям перемещение головы после удара зарегистрированы действительно при отсутствии субарахнои-дальних кровоизлияний. Максимальные значения этих же параметров и ряда других отмечены для группы изолированных противоударных субарахноидальшх кровоизлияний.. Все остальные группы субарахно-кдальных кровоизлияний были расположены по УКИ в порядке воз-

- 28 -

1растания значений основных биомеханических факторов. Градация субарахноидальных кровоизлияний по группам УКИ базируется на количестве движения травмирующего предмета, с которым установлена очень сильная прямо пропорциональная зависимость с коэффициентом корреляции - 0,973. Столь ко сильно выражена зависимость групп УКИ субарахноедалыщх кровоизлияний и дефицита кинетической энергии (4=0,946).

Статистический анализ связи кезду субарахноидальныш крово-изилияниями и толщиной костей черепа свидетельствует, что она носит сложный нелинейный характер с коэффициентом корреляции 0,805. Соотношение толщины костей черепа в области воздействия и местных повреждений оболочек указывает на значение непосредственного ударного воздействия на мозг и его оболочки. Местную деформацию костей черепа можно Еыразить через величину прогиба, который показывает на сколько происходит смещение в полость черепа его костей в области-удара под воздействием травмирующего предмета. Минимальное значение прогиба отмечено в группе УКИ I и составило 0,8 см. Во всех случаях местных повреждений оболочек прогиб колебался от 1,04 см до 1,31 см (УКИ 2 и УКИ 5). Корреляционная связь величины прогиба и поврездеиий оболочек носит линейный характер и выражена очень сильно ('С =0,913). Образование промежуточных и противоударных повреждений обусловлэнно в большей степени динамическими параметрами предмета и общей деформацией черепа, которая Еыражена тем больше, чем больше местная деформация. Взаимное влияние количества движения и прогиба на характер повреждений оболочек мозга очень сильное СС=0,992). Кинетическая энергия предмета в,меньшей степени связана с характером повреждений оболочек (л£-=0,877). Количество движения и ки-тическая энергия определяются Двумя физическими параметрами -масса и скорость. Анализ влияния скорости предмета показал уме-

- 29 -

ренно выраженную прямо пропорциональную зависимость (=0,383). Простое соотношение масс предмета и головы сильно =0,837) связано с характером субарахноидальных кровоизлияний. Еще более сильно (£=0,894) выражена взаимосвязь с соотношением масс из теоремы Карно, а наиболее существенно С£ = -0,906) влияние коэффициента потери энергии на деформацию, который учитывает не только соотношение масс предмета и головы, но и коэффициент восстановления при ударе. Влияние других параметров ударного воздействия выражено весьма несущественно. Так, коэффициент корреляции составляет: для общего времени удара -0,258, для активной фазы -0,454, для силы удара -0,492 и для удельной ударной силы -0,456. Сопоставление групп поврездений костей черепа и субарахноидальных кровоизлияний показало, что между ними существует значительно вчраженнал корреляционная связь (£=0,568).

При падении навзничь в голоеном уборе или без него получено всего липь три группы субарахноидальных кровоизлияний. Динамические и иные параметры для каждой группы в ряде слечаев весьма близки к серии удара по голове. Так, для группы УКИ 3 при ударе количество движения предмета составляет 30,296 кгм/с, а при падении - 27,909 кгм/с. Для группы УКИ 4 эти же показатели равнялись соответственно 32,139 кгм/с и 30,659 кгм/с. Коэффициенты восстановления для каждой группы при ударе и падении также близки мезду собой: для УКИ 3 - соответственно 0,3790 и 0,3596, для Ш 4 - 0,3729 и 0,370 и для УКИ 6 - 0,3803 и 0,3303. Для других показателей в связи с различием механизмов травмы количественные значения параметров отличаются друг от друга, но сохраняются общие закономерности..

Увеличение УКИ .субарахноидальных кровоизлияний, как и при ударе, сопровоздастся увеличением количества движения и дефицита кинетической энергии с сильно выраженной положительной кор-

- 30 -

реляционной связью, коэффициенты корреляции соответственно равны 0,889 и 0,933. Коэффициент потери энергии также имеет четко выраженную отрицательную линейную зависимость с коэффициентом корреляции -0,985. Как и при ударе, сохраняется положительная зависимость между группами еубарахноядальных кровоизлияний и коэффициентом восстановления (*£.*0,955). Наиболее существенные количественные различия отмечены для дефицита кинетической энергии. При ударе дефицит кинетической энергии в 5-6 разрольше, чем при падении. Однако, если сопоставить потери кинетической энергии на деформацию при ^даре и падении, то выясняется, что существенных различий нет. При падении за счет изменения механизма травмы меняются условия распределения энергии и. основная часть энергии головы расходуется на деформацию. При ударе группа УВД 3 образовалась при потери энергии на деформацию равной 78,388 дж, а при падении - 68,901 дж. Еще более близки значения потери энергии в группе УКИ 6 - соответственно 80,565 дя; и 79,087 дж. Корреляционная связь между УК-1 субарахноидальных кровоизлияний и дефицитов энергии составляет 0,933, а с потерей энергии - 0,918. При ударе корреляционная связь с потерей энергии выражена ыеньие и составляет 0,710.

Биомеханический анализ возникновения повреждений внутричерепных структур не позволяет говорить о каком-либо едином универсальном механизме образования повреждений в ударной, противоударной и промежуточной зонах. В возникновении субарахноидальных кровоизлияний, эпи- и субдуральшхх гематом, повреждений головного мозга имеет значение сочотшше нескольких одновременно действующих механизмов. Во-первых, деформационные изменения черепа - местная и общая его деформация. Во-вторых, инерционная деформация и смещение головного мозга и непосредственный контакт 6 костями черепа. И, в-третьих, сникение внутричерепного давле-

- 31 -

ния» которое- может наблюдаться как а ударной, так и в противоударной областях.

Важнейшими характеристиками, влияющими на образование суб-арахноидальных кровоизлияний, являются динамические параметры травмирующего предмета и головы, которые в основном определяют величину деформации го.'овного мозга и его смещение в полости черепа, а также градиент давления в полости черепа. При ударе по голове ведущее значение тот дефицит кинетической энергии и количество движения травмирующего предмета. При падении навзничь в связи с изменением механизма травмы наравне с этими факторами оказывает равное по силе влияние и суммарная кинетическая энергия головы. Кроме динамических параметров на образование суб-арахноидальных кровоизлияний оказывают влияние и физические свойства предмета и головы (масса, твердость)., которые количественно оцениваются коэффициентом потери энергии и коэффициентом восстановления. Таким образом, в механизме образования различных по локализации субарахноидальных кровоизлияний играет роль сочетание динамических параметров и физических свойств травмирующего предмета и головы, а также величина пастной и общей деформации черепа.

«

б. Комплексный биомеханический анализ повреждений тканей

головы при ударе твердым тупил предметом и при падении навзничь.

Правильная оценка механизма и условий возникнове!шя черепно-мозговой троки возможно только путем учета комплекса повреждений тканей головы. Повреждения мягких тканей несут примерно в равной мере информацию о динамических и силовых параметрах. Повреждения костей черепа содержат информации о силовых характеристиках ударного воздействия. Поврегдешя внутричерепных структур - только об энергетических параметрах взаимодействия. Повреждения мягких'тканей и внутрнчерепгак структур о равной ме-

ре способны информировать о физических свойствах травмирующего предмета (масса и коэффициент восстановления). Совокупная количественная оценка повреждений всех тканей головы позволяет определить все стороны ударного взаимодействия: физические свойства, динамические и силовые параметры.

Опираясь на анализ экспериментального материала для случаев удара по голове тупыми предметами с широкой поверхностью разработан ряд уравнений множественной регрессии, позволяющих определять некоторые биомеханические параметры травмирующего предмета.

1) М = -20,961 - 0,0025Э£ +• 33,607%

2) К = 4,406 + 0,00504^ - 10,447%

3) 0 - -19,726 -0,00X044^+- 33,860%

1) Ы « - 8,742 + 0,00193 Рр +■ 15,765% '

2) К = 6,859 - 0,00401/р + 25,934% ' П

3) 0 « -25,713 -0,0000764^ * 46,202*/^

где: Ы - УКИ повреждений мягких тканей,-К - УШ повреждений

костей черепа, 0 - УКИ субарахнондальных кровоизлияний,^? -м

разность сил, Д, - отношение массы предмета к массе головы. Система уравнений I используется"для удара тупым твердый

предметом по голове без головного убора, а система уравнений П

»

- с головным убором. Решение этих уравнений по отдельности или как системы двух любых уравнений с двумя неизвестными позволяет определить разность сил и массу предмета, при извест-

ной массе головы. Перед решением необходимо определить УЮ1 имеющихся повреждений мягких тканей, костей черепа и субарахнои-дальных кровоизлияний. Затем следует определить массу головы, для чего можно использовать уравнение множественной регрессии (Д.Д.Донской, В.М.Зациорский, 1979):

»-V = 1,296 + 0,0171Л + 0,0143Ь ,

}

где:/яг- масоа головы (зет), /Л - масса тела (кг), длина тела (см).

«

Для характеристики динамических свойств травмирующего предмета служит кинетическая энгргия, определить которую можно по следующйм уравнениям:

1) М = - 1,642 - 0,00143 Рр + 0,0172 Е

2) К =» - 1,873 + 0,00459.# - 0.00196Е I Ш

3) 0 = -12,837 - 0,000099/^ + 0,104092«-' ' I) II * 25,165 + 0,00108 Рр - 0,1993 Е

2) К » 32,628 - 0,00-181 Рр - 0.03636Е

3)0» -12,837 - 0,000099 % + 0Д0409Е где: 11 - УКИ повреждений мягких тканей, К - УК11 повреждений костей черепа, 0 - УКИ субарахноидальных кровоизлияний,/^,- разность сил, Е - хинзтическая энергия грагмгруащого предмета.

Система уравнений 13 используется для ударов по голове без головного убора, а система 1У - в головном уборе. Методика их применения такая се как и систем I и П. Точность определения разности сил и кинетической энергии при ударе по голове без головного убора ешо, чем в головном уборе.

При пзде1ми из положения стоя навзничь принципиально нет

9

необходимости при определении основных биомеханических параметров учитывать морфологические проявления повреждений тканой головы как при падении без головного убора, так и в нем. Связано это с тем, что падение тела человека (без предшествующего ускорения) подчиняется обычным физическим законам. Анализ скорости головы при падении показал, что для ее определения полностью,, применима формула скорости свободного падения тела:

\f~Jzgh ' /

где^: V - скорость движения головы, А - расстояние от подозванной поверхности стоп до верхнего прикрепления упной рэкогины,

- 34 -

д- - ускорение свободного падения.

. Однотипные повреждения тканей головы при ударе и падении формируются по единым биомеханическим закономерностям и пармет-ры их образования различаются незначительно. Опираясь на УКИ повревдений тканей головы разработано уравнение множественной регрессии для определения количества движения, необходимого для возникновешя конкретной совокупности повревдений:

тУ * 24,541 - 0,241 М - 0,322 К + 1,732 О где: /г»V - количество, движения, 1,1 - УКИ повреждений мягких, тканей, К - УКИ повревдений костей черепа, 0 - УКИ субарахноидаль-ных кровоизлияний.

Исходя из единых биомеханических закономерностей .формирования повреждений тканей головы при ударе и падении можно использовать расчетный метод дифференцирован дошли механизмов тракты. Суть метода сводится к сравнительному анализу количества движения, необходимого для формирования данной совокупности повреждений, и количества движения головы при падении навзничь как произведения массы головы на скорость се движения. Анализ проводится по следующему алгоритму:

1. Определить УКИ повревдений тканей головы.

2. Рассчитать количество движения головы, исходя из УКИ повреждений тканей головы. *

3. Определить скорость движения, головы по формуле свободного падения.

4. Определить массу головы, исходя из массы и длины тела.

. 5. Вычислить количество движения как произведение пп.З и 4.

б. Сравнить результаты расчетов в пп. 2 и 5.

Если разница превышает ^10$ от значения вычисленного в п. 5, то можно исключить образование данной совокупности повревдений в результате падения без предшествующего ускорения. Если

- 35 -

разница укладывается в десятипроцентный интервал, то повреждения могли сформироваться как в результате удара, так и при падении навзничь без предшествующего ускорения.

вывода.

1. Образование повреждений тканей головы вне зависимости от механизма травмы (удар тверда! тупым предметом или падение навзничь без предшествующего ускорения) подчиняется единым общим закономерностям. Зизкчесгою параметры травматического воздействия сходных по морфологическим проявлениям повреждений головы не зависят от механизма траса.

2. Индивидуальные, антропометрические и функциональные особенности человека, наносящего удар ручным предметом, оказывают влияние на величину замаха, скорость и продолжительность движения предмета и не влияют на его траектория. Наиболее существенно на скорость движения предмета влияет половая принадлежность ; мужчины при нанесении удара достигеэт существенно больпой скорости движения предмета, чем женщины. Величина замаха (максимальная высота подъема кисти над мизекью и удаление со от мншет* по горизонтали) и длительность движения (от замаха до удара) определяются длиной тела, длиной верхней конечности и отдельных со фраг-нентов (плеча и предплечья), а также условиями нанесения удара: одной или двумя руками или имитация сильного удара.

3. Движение головы после нанесегая удара з основном подчиняется основным физически) закономерностям. Вместо с тем, сея, являясь упругой опорой, существенно влияет на кинематику головы, изменяя траэхторию ее движения, скорость и величину перемеще^я. Упругие свойства тканей шеи проявляются в обратном движении го-лоеы после ее макс:малького смещения в направлении удара.

^ 4. При ударе кинетическая энергия предмета затрачивается ил остаточнуя деформацию головы (образование повреждений), пере-

- 36 -

ыещение головы и потенциальную энергию упругой деформации тканей шеи. Потеря кинетической энергии предмета на остаточную деформацию обусловлена массой головы, массой предаете и коэффициентом восстановления.

5. Биомеханика самопроизвольного (без предшествующего ускорения) падения человека навзничь полностью подчиняется физическим законам. Кинетическая энергия головы затрачивается на остаточную деформацию тканей голоеы и потенциальную энергии упругой деформации головы, за счет которой происходит "отскок" головы после удара. Затраты кинетической анергии головы на остаточную деформацию определяются только величиной коэффициента восстановления и могут достигать 9С® от исходной кинетической, энергии.

6. Повреждения тканей головы позволяют установить силовые и энергетические параметры ударного воздействия. Поврездения мягких тканей отражают в себе как энергетические, так и силовые характеристики удара. Переломы костей черепа в основном определяются силовыми параметрами удара. Повреждения внутричереша« структур главный образом связаны с энергетическими факторами траширующего предмета или голоеы.

7. Анализ архивного и экспериментального материала выявил 5 групп повреждений мягких тканзй волосистой части головы. Каждой .группе свойственна присущая только ей совокупность биомеханических параметров, физических свойств травмирующего предмета и анатомических проявлений. Основными факторами, определяющими объем повреждений мягких тканей, являются коэффициент восстановления, удельная ударная сила, длительность общего времени удара и ого активной фазы, соотношение масс предмета и головы, кинетическая энергия предмета или головы и потеря энергии на остаточную деформацию, а такке толщина мягких тканей.

8. Разность приложенной силы и запаса прочности черепа яв-

- 37 -

ляется основным фактором, определяющим объем повреждений костей черепа. Прочность черепа как конструкции определяется возрастными изменения!.™ упругих свойств его костей, индивидуальными особенностями толщины и строения черепа в области воздействия (гауссова кривизна, наличие и размеры ребер жесткости).

9. Основными факторшн, определяющими характер повреждений внутричерепных структур (в частности, субарахноидальных кровоизлияний), являются энергетические параметры ударного взаимодействия - количество движения предмета или головы и дефицит кинетической энергии. Возникновение поврездешй внутричерешшх структур обусловлено сочетанием трех одновременно действующих механизмов: местная и общая деформация черепа, деформация и смеще-!П!о головного иозга, снижение внутричерепного давления в ударной п противоударной областях.

10. !!ор$олсготескло проявления тракл! при ударе по голове харзиераэуэгея болкза разнообразием, чем при падении навзничь, что обусловлено болк:э,1 Барлябелькостья кинематических и динаки-чгстах пг.рг:.".;троз трапструвщпго предмета. Головной убор в значительной 1:грэ кааолмрус? эти различия за счет своих амортизирующих сгойстз, касс*! и кзкскс'пя коэффициента восстановления. При

а

голдеГстг::;! из голоду з головном уборе (моховая аапяа-ушанха) пая при удгрз, тпч и при падетпл до 40$ силы внешнего воздействия поглощается гояопаа убором.

11. Путем комплексной оценки морфологических проявлений позроздсгиЯ ютзсвс тканей волосисто?! част головы, костей черепа и внутричерегошх структур, опираясь на индивидуальные анэтом;'г чсские и антропометричэсю'.е особенности, с учетом возрастных изменений механических спойстз костей чорепа можно установить сс-:!0г^п;0 фиэичесхиа парамотрн ударного воздействия - сила удара, количество дпи-ения, кинетическая энергия предмета или головы,

- 38 -

масса травмирующего предмета. Комплексный биомеханический анализ повревдений позволяет проводить дифференцировку удара по голове тупым предметом и падения навзничь с предшествующим ускорением или без него (как в головном уборе, так и без головного убора) по количественным физическим параметрам, характерным для определенной морфологии повревдений.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЩШЕВДАЦЩ.

Обязательным условием комплексного биомеханическнго анализа механизма и условий образования черепно-мозговой травмы яв/ш-ется тщательное проведение всех необходимых измерений и подробное исследование повревдений различных тканей головы. Обработка костных препаратов исключает воздействие высокой температуры (вываривание) или химических реактивов (перекись водорода и пр.), которые могут изменить морфологические свойства переломов за счет неравномерного расширения различных участков кости и разрушения мелких фрагментов по краям переломов. Очистка препаратов от мягких тканей осуществляется естественным путём в холодной проточной воде в течение времени, необходимого для свободного отделения мягких тканей. Для обезжиривания костных препаратов возможно применение синтогических моющих средств без воздействия высокой температура.

.Во всех случаях экспертизы трупа при черепно-мозговой травме необходимо точное измерение длины тела, определение массы трупа как в одевде, в которой он доставлен, так и без нее. Толщина костей черепа изморяегся в области травматического воздействия (после обработки костных препаратов) но менее чем в 8 точках с учетом того, что формирование переломов начинается с наиболее тонких участков. По результатам 8 измерений вычисляется средняя толщина костей черепа в области воздействия. Измеряются .

радиусы кривизны в двух взаимно перевдикулярных плоскостях (не менее трех измерений в каждой плоскости) и определяются средние значения радиуса кривизны для каждой плоскости. Тщательно измеряются длина и ширина ребер жесткости, если они локализуются в области травматического воздействия, и опредзляется их площадь по формуле эллипса.

На основе тщательного исследования повреждений каждому иэ них присваивается УКИ в соответствии с разработанной балльной оценкой повреждений мягких тканей волосистой части головы, костей черепа и внутричерепных структур. Дальнейший биомеханический анализ проводится исходя из целей экспертизы и поставленных вопросов индивидуального для каждого хонретного случая. Опираясь на выявленные закономерности, при комплексном биомеханическом анализе черепно-мозговой траЕмы возможны: количественная диффе-рзнцировка удара по голове и падения навзничь о предшествующим ускорением или без него, определение силовых параметров ударного взаимодействия, установление массы травмирующего предмета, его кинетической энергии, количества движения, скорости движения предмета или голош, наличия головного убора и других вопросов.

Вывода эксперта о механизме и условиях травмы должны основ

писаться на тщательном анализе морфологических проявлений травмы и обстоятельств дела. Биомеханический анализ является дополнительном методом, подтверздешщии и объективизирующим выводы эксперта.

ОМССК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Алгоритм расчета силы удара по повреждениям костей ч§?е-па/С.А.Кореаков// Материала межотраслевой медико-технической конференции "Новая техника в медицинской практике".-М.,-1978.-

С.160-161.

*0

2. Влияние механических и морфологических свойств черепа на

- 40 -

характер его повреждений/С.А.Корсаков// Вторая Всесоюзная конференция по проблемам биомеханики.:Гезисы докладов.-Рига,1979.-Т.1.-С.59-62.

3. Кинематические характеристики движения травмирующего предмета и головы/С.А.Корсаков//¡11 Всесоюзный съезд судебных ыс-диков. :Тезисы докладов.41.-Одесса, 1938.-С.П6-П8.

4. Судебно-медицинские аспекты биомеханики ударного взаимодействия тупого твердого предмета и голоеы чзловека/С.Л.Корсаков//Судебно-медицинская экспертиза.-1991.-¡,"-3.-С. 12-14.

5. Кинематика движения голобы при падении из положения стоя/С.А.Корсаков//Проблемы судебно-медицинской экспертизы.: Сб.научныз работ.-Алма-Ата,1991.-Вып.9.-С.Н5-П6. •

6. Один из способов идентификации тупого твердого предмета при черепно-мозговой траше/С.Л.Корсаков,Д.Ю.Болох//Том ае,-С.79-81.

7. Биомеханика повреждений мягких тканзй головы при ударо тупыми предметами с широкой удар,чащей поверхностью/С.А.Корсаков //Идентификация объектов и процессов судебной медицины.-11., 1991.-С.18-22.

8. К вопросу о механизме образования субарахно',!дальнц;с_ кровоизлияний при черепно-мозговой ?раш,1е/С.А.Корсаиов//Тел; ко. -С.22-25. ' 4

9. Статистический анализ повреждений тканей головы при чо-репно-мозговой травме/С.А.Корсаков//Б сб. Актуальные вопросы судебной медицины.-Рукопись депон. в Ш0 "Союзмединформ".- У 22452.-М.,1932.-24-46 С.

10. Некоторые вопросы биомеханики повреждений мягких тканей головы при наличии головного убора/С.А.Кореаков//Там се.-С. 53-61.

11. К вопросу об установлении некоторых физических парамот-

- 41 -

ров траЕЛфугщзго продеэта по повреддоння! тканай головц/С.А. Корсаков//Теы па.-С. 77-63.

12. Ыотодша количественной оцгжа попраядсннй костой черепа при череппо-L'onroBolî тра гло/С. А .¡Со рс ait о в//Теы se.-C.89-100.