Автореферат и диссертация по медицине (14.00.24) на тему:Закономерности микроразрушений диафизов длинных трубчатых костей нижних конечностей в зависимости от вида внешнего воздействия (удар. медленный изгиб)

I V

v »"»

- 5 ДПР 1093

Миипоторство здравоохранения Российской Федерации Российский государствошшй медицинский унпперспгот

Горяннов Олег Павлович уда 340.62.616.71. - 001.5.611.718.053.9

закономерности шкрорлзрушений днлфизов дшпших

трур1лтых костей шшних конечностей в зависимости от В11ПЛ в1шнего воздг'йствия (уллрдпщшш изгиб)

14.00.24. - судебная медицина

ЛВТОШЕРАТ диссертации на ооисканио ушной стопони кандидата модищшекпх наук

На правах рукописи

Москва - 1992

Работа вшолшла в Алтайском государственном медицинском институте имени Ленинского комсомола

Научный руководитоль - доктор медицинских наук, профессор В. Э.Янковский

ощшшше ошюивды:

1. Доктор медацинокдес наук Т.Т.Шишков

2. Кандидат медицинских наук Ю.К.Сошшков

Ведущей учреждение - бюро Главно!! судобдо-шдиципской экспертной МЗ РСУСР.

Защита состоится "_"_199_г.

на заседании специализированного Совета К.0Б4.14.04 Российского медицинского университета (ул.Островитянова, д.1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "_" 199 г.

Учений се1фотарь специализированного Совета -доцент, кандидат медицинских наук И.В.Еурошкмй

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность робот».Одним по основных вопросов судсбпо-модгашн-ской тршмптологии яшшстея определение механизмов и условий образования пореломов,что оснопапо im анализе их морфологических признаков,формирующихся п процсссо разрушения кости.

Псрсломннм моментом в судсбно-модпцпнскоЯ трашптолопш лли-

ЛОСЬ БИОДРСНИО П 1100 фрпКТОГрафиЧЙСКОГО 110Т0ДП ИССЛОДОВаНИЙ КОСТСЙ.

Нспользовшшо этого мотода позволило вшпзить особенности строения дппфизариих пороломоп п видолить три пони разрушеиия:зону разрыва, зону распространения и зону далома,кавдпл из которых характпри-пуогся опредслошшми мо^юлогнчоскими признаками и отражает процео-сн.проддаестпушшо разрушению и формирушиеся в ого момент (У.Н.Крюков, Б.Х.Голнев.М. К. Сальников , J. W3C; Л. Х.Гал нов, Iv8G;B,3.Янковский, Г.Ш).

!i настоящее время в судсбно-модтишской травматологии достаточно полно изучен» механизмы образопанил и морфологические свойства переломов дипфизов. длинных трубчп'па костей.возпнкавдио при ударных ;; комлресспоимцх воздействиях (11.11.КрюковД95в;Ю.1).Капитонов,IDB4; В. 11. Крюков, 1%6;В.Э. Янковский, П>74;11. С. Савельев, 127':>;Б. А. Саркчспн, IS77).

Анализ данных литературы показывает,что основная масса робот посвящена моханиамач образования переломов ;i выявлению морфологических признаков нн длинных трубчатых костях зрелого возраста.Нпиболъпее рпзвнтпо попроси зависимости видя перелома от услов ¡1 внешнего воздействия в возраста получили в работе Д.С.Хяпптрлнп (19'Ю),

Влштпо возрастных свойств костной ткани ип процесс рг.пругаоппл п особенности порслокоп хорошо покпэшш в работх^юовивдиннх ме-^пнн'гмам образования и морфологической хпряктпристикг Hip-vrnvofl iiooTclt детского,подросткового и шоипского возраста (.».UKyficiuon, I i'fJGiil.Л .Солохпн ,I^IM);i).i{.Cri.ii.iuu;oi>, 1и)30;1Д.И.'.илиппои. I'. ¡i'.J).

Многочисленными исследованиями отечественных и зарубехных авторов изучены составные части коотноЦ ткани и ое отдельные свойства (В.Е.Дружиннн,1У5В;Н.К.Лцсенков и соавт.,1ииЗ;В.11.Добряк, 13С5;В.Г.Клисаев и соавт., 1у67¡К.Д..Никите ¡Т.П.Виноградова, I97-ljK.II ЛЬдрушшсДЭДЗ ;А. Хам ДЛСормак, 1983).

Однако исследования отдельных свойств костной ткани на различных костях но позволяло проводить комплексную их оценку б различимо воэраспшо периади.а традиционные фрактографические методы исследования,основываясь на изучении краев перелила,макро- и макрорельефа поверхности изломов,не удовлетворяй все возрастающие потребности следственных органов в уточнении или определении механизмов травмы,что в первую очередь подразумевает установление вида внешнего воздействия травмированной или сломанной кости.Определенно вида внешнего воздействия по сломанной и особешю по травмированной, и о визуально целой кости,требует изучения механизмов иикроразрушетш костной ткани.

Цель работа - провести комплексную оценку некоторых физических и структурных свойств костной ткани (на примере бедренной кости) и установить закономерности ипкроразрушешш длинных трубчатых костей нтших конечностей при различных видах внешнего воздействия твердыми тупыми предметами (удар,медленный изгиб).

Дш: достижения этан цели была поставлены следуыцае задачи: I,Изучить физические и структурные свойства костной ткани и а навить их изменения но возрастнш периодам.

2 .Установить закономерности микроразрушения длинных трубчатых кошей шиша конечностей при уларе.

:!.Установить закономерности шкроразруиения длинных трубчатых каитей при медленном изгиба,

■1,!;а основе иыяьлешпк признаков составить классификацию 1>-с-иимися трихин и ди-{4'Зре!щиалы'э-диагиостическую таблицу

вида внешнего воздействия.

Научная новизна. На основе оцоша; некоторых физических и отруктур1ШХ свойств костной ткани (на примере бодренной кости) установлена их стабильность в зрелом, пожилом и старческом возрастах. Выявлены закономерности разрушения дияфизов длшишх трубчатых костей, что позволило разработать диффоронциально--диагностичоскую таблицу морфологических признаков для определения динамического и статического воздействия.

Практическая пенность. Использование полученных данных позволяет улучшить проводе1ше судебно-медицинских экспертиз и проведение их на более качественном уровне, определять моха1шэм травмы длишшх трубчатых костей пиши конечностей, точно устанавливать вид внешнего воздействия (удар, медленный изгиб).

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены:

1. lía научно-практической конференции судебно-медицинских экспертов Алтайского края (1930).

2. На совместных заседаниях кафедр судобной медицины и судебной медицины факультета усовершенствования врачей Алтайского государственного медицинского института имени Ленинского комсомола (1990, 199I, 1992).

3. На засодании кафедры судобной медицины Российского медицинского университета (1992).

Внедрение. Результаты исследования внедрены в учебный ipouocc кафедр судебной медицины и судобной медицины Спкультвта гсоворшенствовашш врачей Алтайского государственного мцдишш-¡кого института имв1Ш Ленинского комсомола.

Нублякпциц. По томе диссертации опубликованы С статей, формлоно изобретение.

ООъом и структур^ диссертации. Диссертедш издохопи ¡m

160 страницах машшонисиого текс.а. Состоит из взедеция, обзора литература, раздела "Материалы и методы исследования", трех глав собственных исследований, раздела "Заключенно" и выводы, практических рекомендаций, указателя литературы. Последний включает 122 отечоствонных и 36 зарубежных авторов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Отдолышо физичоские и структурные свойства костной ткани, на примеро бедренной кости, относительно стабильны в возрастном аспекте. Однако прогрессивно развивающиеся возрастные остео-норотические процессы диализов существенно снижают общую прочность кости.

2. Разрушение кости, как "биологического строительного материала" происходит в соответствии с положешшми механики разрушения твердых тол и мало зависит от возраста. В формировании перелома можно условно выделить микроскопический мохакизи на эта-по пластической дофоркщии с образованием разного вида микротрещин на структурном уровно и макроскопического, связанного с образованием и распни гранением магистральной трещины.

3. Вид внешнего воздействия (удар, медленный изгиб) является основным звеном в развитии разрушения кости и определяет ех'о норму, вид и ориентацию микротрещин, их распространенность и механизм образования.

Дня решения поставленных задач смоделированы и изучены нарелош даафиэарных отделов длинных трубчатых костей нижних конечностей двумя видами нагрузки: поперечный изгиб от удара и поперечный изгиб от медленно нарастающей нагрузки.

MATU'iLbU И Ш'ОДУ ИСС ВДОВА"

jkaiiepia.iciitb.uhoe моделирование перелс. jb проводили на бцошноклшх лиц мужэкыо и конского пола в возрасте от 37 до

G8 лот d первые 24 часа постморталъного периода.

Для определения влияния возраста на физические и структур-то свойства костной ткани, а таю;е для установления возможного влияния возраста на процесс разрушения кости, экспериментальный материал разделил:: на три возрастные х'руппы: контрольная группа (2-ой период зрелого возраста) - мухчшш 36-40 лот, женщины 36-55 лот; пожилой возраст - мужчины 6]-74 года, женщины 56-74 года; старчоский возраст - мужчины и жонщшш 75-S0 лет.

Ударное воздействии осуществляли с помощью ударного устройства типа маятника [Lapпи, на свободном конце которого укреплялся моталличоский пупнеон цилиндрической формы диамотрок 4 см.

Удары наносшш под углом 90° к продольной оси бодра и голени в направлении спереди назад, снаружи, л сзади в верхь-г, среднюю и нижнюю трети при вертикальном положении биоманокона.

Порелош от медленного из1'иба моделировали при горизонтально!.! положена« тела трупа на проссе с мохаютаским приводом. В гсачостве травмнрущого предмета использовали тот жо цилшщри-ческий пуансон. Всего изучено 120 переломов диафизон длинных трубчатых костей.

Морфологические особенности переломов исследовали визуально и при микроскопии с помощью микроскопов ";Я>С-9" и "Биолам" при увеличении до 320 раз.

Сломанные кости механически очищали от мягких тканой, промывали проточной водой и исследовали визуально. Поело макроскопического исследования долали поперочныо л продолышо рпопиш в области переломов и проводила по методике, продлоясчшой Л.М.ЭРдлинкм и А.Д.ЭЙдлиннм (1973) с ноболъпой наао)> модификацией. Срозы костой шлифовали и подтрепали на наборо абразивных .материалов до зеркального блеска. От^-ъЯовшише костгыа фрагменты в течонио 30 минут подвергали поверхностно", доггадьцикацид

в 2-% раотворе лимонной кислоты. Затем шлифованные и докадьци-нировашшо поверхности окрашвалц раствором мотпленоного синего, стабилизировали спиртом и покрывали тонким слоем полистирола, высушивали и исследовали под микроскопом.

Для исследования физических и структурных свойств костной ткани выделяли диафиэы бедренной кости, механически очищали их от мягких тканой, да/шли поперечныо распили в верхней, средней и нижней третях, диафиза, после чего делали поперечные срозы из этих областей и выпиливали костные фрагменты шириной около I см.

Для определения индокса компактности использовали оригинальную методику (рационализаторское предложение 15 4?Э от 14.03.69), смысл которой зшиючаотся в том, что поперечный срез отпечатывали на алюминиевой фольге. вырезали по внешнему контуру и контуру костномозгового канала. На торсионных весах определяли общий вео отпечатка и вес без участка костно-мозгового канала. Индекс компактности определяли как отношонио массы отпечатка без костно-мозгового канала к общей массе отпочатка., выраженное в процентах.

Удельную ударную вязкость определяли с помощью копра Шарли на выпиленных костных фрагментах.

Плотность костной ткани расчитывал: по общепринятой методике.

Шщеко остеонизадии, диаметр остеона и гаверсова канала определяли на поперечных срезах выпиленных костных фрагментов при помощи измерительной сетки, зстроонной в окуляр на микроскопе типа ШЗ-9.

Всего исследовали 150 шшфов переломов бодренной и больше-берцовых костей, 1255 полей зрения при ог.роделе:ши индекса ос-теонизациа, 440 полей зрения при определении диаметра остеоиа, 439 полой зрения при определении даамитра гаверсова канала и

452 KOOTiiux фрагмента для определения удельной ударной вязкости.

Для опродолонил процонтного содеряашм свободной воды кост-1ШО фрагменты взвешивали, а затеи закладывали в сушильный к высушивали до полной стабилизации воса.

СТРУКТУР.'ШЕ И «АШЧЕСКШЗ СВОЙСТВА ДОЦЫХ ТРУЬЧАТЫХ КОСТИ В ВОЗРАСТНОМ АСПЕКТЕ

Содержащуюся в костной ткани воду можно разделить на свободную и химически связанную. Наиболее информативной, по нашему мнению, должно быть содержание химически связанно!! вода, потому что оо количество зависит от биохимических процессов, происходящих в костной ткаши Так, А.АЭМ к д.Кормах (1903) утверждают, что при минерализации костного вещества исчезает вода, >дер-яиваемая протеингликаиами. Количество ко химически свободной гддкости в кости наиря?.!ую связано с числом ПОЛОСТНЫХ Структур, содержащихся в лей и способных удоршшать воду.

При исследовании процонтного содержания воды свободно содержащейся в костной ткаш обнаружено, что у муячин во всох возрастных группам: достоверной разницы не найдено при Р>0,й5. Средний показатель для всох возраст1шх групп составил 12,5^0,9 %.

У яошцш хо имелась субъективная тенденция к увеличению содержания воды с возрастом, хотя достоверно различно имолось в показателях мезду контрольной группой и етарчиским возрастом (Р<0,05). Среднее значение свободной лсвдкости для всех возраст-;шх груш среди яошин составило 13,7-0,7

Одной из физических характернотик материала, п том числе л костной ткани, являотся оо плотность.

Опроделошо усродноююи пдотиостн кос-пил; ткани диализа бодренной кости показало отсутствии достоверной разезд плотности

в изучаемых возрастных группах, а также и отсутствие корреляционной связи (прялой и обратной) между плотностью и возрастом.

Сроднее значения для всех возрастных групп обоих полов составило 1,83±0,04 г/см3. Плотность кости зависит от количества ее составляющих: вода, органические и неорганические вощества. Как показало изучение содержашш води, ое относительное количество в изучаемых возрастных группах у мужчин и женщин колеблется. Но это колебшшо не выходит за пределы достоверного различия (Р>0,05).

Данные литературы, приведешше раное, у1сазывагат на то, что как минеральный, так и органический компоненты с возрастом изменяются. Однако эти изменения не носят параллельного характера. Этим, вероятно, и можно объяснить получошше нами данные о недостоверных различиях плотности кости в различных возрастных группах.

Исследуя степень развития компактного слоя бедренной кости с вычислением индекса компактности, мы получили следующие результаты цо возрастным периодам.

В контрольной группо и пожилом возрасто у мужчин, а также в старческом возрасте у женщин, индекс компактности в верхней и сродной третях бедренной кости, больше, чем в нижней (Р<0,05). В пожилом возрасте у женщин ого величина в средней трети больше, чем в верхней и нижней третях (Р<0,05). У мужчин старческого возраста индекс компактности по всем третям не имеет достоверных различий (Р > 0,05). В пожилом возрасте у мужчин индекс компактности уменьшается в средней трети, а у женщин - в верхней трети да асу I за бедрешюй кости' с последующим увеличением до доходных цифр, а иногда и превышающих их значения (Р«с0,05). В ося&иьшх случаях индекс компактности имеет субъективно тенден-шш к изменениям ь различных возрастных группах, причем у мужчин

сшааотсл в пожилом, увеличиваясь в старческом, а у женщин по-степешю снижается с возрастом, однако достоверных различий при этом не обнаруживается (Р >0,05). Ородние значошы нндокса компактности в зрелом возрасто: у мужчин - 76,8*2,6, у женщин -70,4*2,3; в пожилом возрасто: у мужчин - 64,9*3,0, у аомщш -66,5-1,8; в старческом возрасто: у мужчин - 75,7*1,0, у женщин - 66,8*1,9.

Дня установления влияния возраста на индекс компактности проводен корреляциошшй анализ по третям бедренной кости. Выявлено, что сильная корреляционная связь имеется в нижней трети диафиза у женщин контрольной группы, в средней трети у жои-щин пожилого возраста и в нижней трети у мужчин, а также в верхней трети у мужчин старческого возраста при Р<0,05. 1^"-чем эта связь прямая, за исключением женщин пожилого возраста, гдо в нижней трети диафиза она обратная.

Известно, что механические свойства композитного материала зависят, в частности, от количества его составляющих. Для костной ткани - это количество сс.оонов.

Нами проведено определение количества остеонов, не подворг-

о

шихся дойстлига остеопороза, на одшшце площади - I мм (индокс остео1Шзацни), их диаметров я диаметров гаворсовых каналов.

Анализ результатов средних величин количеств! остеонов но возрастным группам по третям диафиза представляот слодуицую картину: у мужчин в возрасте от 36 до 60 лот наибольшее количество остеонов располагается и средней трети (14,*!*0,49) дла-физа бодренной кости, наименьшее - в нидной трети (!Ш,9£0,4и), что статистически достоверно (Р< 0,05). В похилом воэрмто индекс остеонизадап наибольший в шалей троти бодра (12,9*0,<Ю) (Р>0,05), в старческом - достоверных различий но обнаруживается, хотя субъективно количество остоонов несколько болыо с

шишей трети (11,9±0,79) (Р>0,05). •

Максимальное количество остоонов у жонщин ко!ггролыюй группы обнаруживается в верхной трети (12,3±0,60) (Р>0,05). ¡[аиманькее же - в нижней трети диафцза (6,8^0,51), причем имеется тенденция к сншошш индекса остеонизании сверху В!шз. У женщин в возрасте 56-74 лот повторяется та же тенденция, что и в предыдущей возрастной группе, а в возрасте от 75 до 90 лет количество осгоонов в верхней (Ю,7±0,4) и сред «о 11 (10,0±0,39) третях практически выравнивается.

Индекс остеониэадии бедренной кости в зрелом возрасте больше , чем в пожилом и старческом у мужчин со степенью вероятности 99,9 %, у женщин такой закономерности но выявлено, количество остеоноз бодренной кости с возрастом не изменялось (Р>0,05).

Исследование диаметров остеонов бодренной кости показало, что у женщин (0,18-0,008) 01Ш несколько больших размеров, чем у ьгужчин (0,16^0,005) при Р 0,05, хотя у них имеется тенденция к уменьиошш разборов остеоноз с возрастом. Диаметры гаверсовых каналов остоонов ни по половому, ни по возрастному признакам но отличаштся (0,06±0,003).

Удольная ударная вязкость, являясь механической характеристикой, косвенно указывает на прочность материала и определяет склонность его к хрупкому разрушению. Далее в тексте для удобства изложения удельная ударная вязкость будет отождествляться с прочностью.

Сравнивал значония удельной ударной вязкости по третям об-нару::шлц, что у мужчин контрольной группы этот параметр выше в сродной трети, чем в верхней (Р< 0,05), в пожилом - прочность по уровня:,: на разнилась (Р>0,05), а в старчоском - в средней трети била вшив, чем в нижней (Р<0,0о).

У кевдш контролпюИ группы удельная ударная вязкость на

протяжении кости была одинаковой (Р>0,05), нокилом возрасто в ворхной трети больше, чом в шиной (Р< 0,05). а в старческом -й верхней троти достоверно больше, чем в сородине диэфиза ■ Р< 0,и5).

Оценивая удельную ударную вязкость бодренной кости в целом .10 возрастным группам с рода мужчин и женщин. нужно сказать, что 0|(а но нзмоняотея с возрастом и одинакова у мужчин и хонщин во :<сох возрастных группах, хотя имеется нокотороо уволичоние у •¡улчин н возрасто от 30 до 60 лит при Р О.ОЬ.

; > р:1 провод о нки исследований длинных трубчатых костей на прочность, нами обнаружено, что у одного субъокта на одинаковых уровнях с одинаковых сторон на право!! и левой конечностях, удельная ударная вязкость можот иметь значения, отличающие«-.' друг от друга. Вычислив жо сродшю величины удельной ударной М13К0СТИ, обнаружив:, что практически они идентичны. Такоо же .".а.'юшю обнаружено при изменении индекса компактности.

'¡зучая изменений удольной ударной вязкости по возрастным группам с помощью выявлония корреляционной зависимости пришли выводу, что средняя сачзь имеется у мужчин в ворхмой трети •:0 всем возрастным группам. в средне,: трети - у мухчлн контрольной группы, в нижней трет;: у хонщин контрольно!! группы, у ?луя-"ин пожилого и летит старческого возраста яри Р>^,0Ь. Достоверная эта зависимость у мужчин в средней трети контрольной группы и в ворхной трети старческого возраста (Р<и,05). Какой-либо четкой картины влияния возраста на удчльмую ударную пязкость но НаЙДиНО.

.'-чн выявления связи меяду индчксом кошпктностд 1! уд'.лы:ой ударной вязкостью провел.: корреляционное исследование.

Установили, что силы ¡:1л и сред;¡ял ;:орр<'..-:г.понн ¡л: связь ¡Кается ъи нссх возрастных группах по трет;л: Сед; -•п.'и.п :'.ос:л, ;:ромо

шишек троги диауша мужчин контрольной группы, гдо она отсутствует. Б контрольной грушю у обоих полов ота связь носит нреимудоствеипо отридатолы;::й характер, а по моро увеличения возраста становится положительной. Отпоаешш моаду индексом компактности и удельной ударно:! вязкостью ¡имеют сишшй н достоверный характер (К 0,05), в верхней трети: у жонцин контрольной группы, у мужчин пожилого возраста, у мужчин и нешдин старческого; и сродно;! троти: у яенедш пожилого возраста и мук-чин старческого,: в шшю11 трети: у мужчин старческого возраста.

Таким образом, в котролыюй грушш мужчин и женцгл уменьшение индекса компактности не влечет за собой уменьшений удельно;! ударной вязкости, с возрастом но появляется необходимость увеличения удельной ударной вязкости за счет увеличения индекса компактности,

Проводя корреляцию мокду удельной у;;арной вязкостью и индексом остоонизацта, шявшщ, что сродашя связь имоотся в контрольной группе мукчик ц кшвдш в верхней трети, на этом же уровне у мукчлн и в ши.шой трети у мужчин пожилого возраста, в шиной трети старческого возраста у мужчин и аошцш, где она достоверна у ковднн старческого возраста. В остальных случаях эта зависимость либо отсутствует, либо слабая.

Обобщал результаты витиескаэашюго следует отметать, что бедренная кость в целим сохраняет свои физические и структурные свойства, стремясь к возрастной устойчивости и постоянству. Нестабильность некоторы:; параметров по третям диафиза бодренной кости (индекс кошшниисги, ивдоко остеоназащш, удельная ударна*! вязкость) может играть определенную роль при разрушении кости способствовать иоэншшовешэо различи.1':: типов переломов.

ОББШ аЛКОНО;,ЕРНОСГ,1 разрушш диализов ДШППХ ТРУБЧА'ШХ кооте.1

Известно, что разрушение твердых тол происходит по опреде-лашшм законам, описиваомнх моханихой разрушим. Согласно оо положениям. при внешних воздействиях твердуо гола, дорормиру-ясь, проходят этап упругой, а затем - пластической деформации, и только затем наступает их разрушение.

Поскольку процесс (¡юрмированил порслома начитается с появления ыикротрошчн с последующим их слиянием и образованием магистральной тродины, то целесообразно остановиться на общей характеристике этих мшсротрещин относительно структурной организации кости.

И.В.Киетс (1977) предлагает выделять в костной ткани ш.гь уровней оо организации: от молокулярного до остеонлого. В эту классификацию, на нал взгляд, необходимо ввести шестой уровомь - органный, который подразумевает определенную кость со всей! оо свойствами. Необходимость введения истого уровня видится в том, что в практике судобпо-модицинскли экспорт прежде всого анализирует сломанную кость и только по м> по необходимости исследует разрушение на структурных уровнях.

В своой работе В.Н.Крюков (198С) в понятно тращшш вклпды-•ваот "нарулонио сплошности (разьединение) костного вепоства в продолах одной анатомической части кости но допускап:;ой смо'^о-шш разъединенных частой относительно друг друга". Л/.нпоо определение подразумевает трещину, достилаю макрсскош'чоасих раи-моров. В Толковом металлургическом словаре троцлна определяется как "гтрепмуцоствешш двумерный декокт - парусило снло;л1ост;: материала с образовгшпем свободных говархлосто;:". 1п'о слр'..-дси';::ш:<э, не ставит ограничений в зависимости от уропгш структурной организации кости и даот обцео понятие троиг.м!;.

И зависимости от уровня повреждения структурной ор1чишза-ции костной ткани предлагаем выделить следующие тип» трещин: мпкротреицша, субгликротроцина, макротрощи'иа, суОмакротрощина.

Кроме того все троивши можно разделить:

по форме: прямолинейные, дугообразные1, ломанные, воллистио;

но ориентации относительно структурных элементов кости или ее оси: продольша, косно и поиерочныо;

но механизму образования: разрывные, сдвиговые и комбинированные;

по форма раскрытия: в виде трапеции, треугольника, параллелограмма или "чечевицы''.

Известно, что начало разрушения на микроуровно о действием разрыва и сдвига структурних алиментов. Их выраженность зависит от скорости деформирования и свойств материала (пластичность, хрупкость). Но при этом трещина, начавшая формироваться в результате сдвига, раскрывается от действии растягивающих сил. И, наоборот, трещина, первоначально возникающая от разрыва, подрастает вследствие сдвига в сосодшпс участках (Я.Немец, 1970; й.М.винкель, 1970 и да.). То есть разрушение происходит в результате единства, разрыва и сдвига.

Исследование шкротрецпн определенной ориентации показали, что в зависимости от их расноложшшл в зонах преимущественного * ристикония и сжатия костной ткани, они могут бить разделены на несколько видов.

Анализ начнем с косых макротроцин:

Первый вид косых микротрещин: внутри- и внеостеошше чрез-ндаотинчатые прямолинейные микротрещиш, состоящие из субмикро-трзщчн, при раскрытии даищнх фигуру параллелограмма. Эти микро-тродаш могут быть изолированными, но чадо пересекаются между собой, образуя "сетча^й" рисунок. Такой вид микротрещин обра-

зустся и костной ткани, подвергшейся преимущестоонниму сжатию, т.о. на вогнутой стороне кости.- Причиной их образования является скольжонио микрообъемов кости от действия кдсателышх напряжений.

В тех жо случаях, когда в срез попадает фолисмаиовский канал, обнаруживается своеобразное его взаимоотношение с микротро-щинами: ош! подходят к каналу по касателышм, что вероятно связано с кручением этого участка кост.:.

Зторой вид косих микротрощин, которио образуются при ударных воздействиях внутри- н внеостеонно. При большом увеличении видно, что они состоят из мен- и внутрилластинчатих субмикро-трещин, располагающихся вдоль костшхх пластинок, разделенных между собой перемычками с образованием при раскрытии фигурц, ш"1-поминающой "чечевицу". Эти субмикротреиупш располагаются в виде "лесешш", и их образованно в отлично от предыдущих связано с комбинацией разрыва и сдвига при распространешш утгру1'ой поперечной вол1Ш. Эти косые ыикротрсщшщ находятся около плоскости перолома как в зоне долома, так и в зоно первичного разрыва.

Среда микрстрещнн, располагавщихся поперечно структурным элемента',! костной ткани, также можно выделить несколько видов:

Микротрецинн первого вида с мэлкоэубчатыш краш.ш (берегами) , сс ;тэящ;е из поперечшх н косих субшгкротрьц;ш, располагающиеся в пределах костных пластинок, при раскрытии образующих фигуры "чечевицы" и параллелограмма, Зтот вид микротрещии образуется в основном в розультато действия раотяглшидих напряжений , в том числе и от распространешш продолышх упрухчгх волн, так называемых "волн сжатия", локализуется в зоне разрыва при ударе и медленном изгиба ц в зоне долома ери ударо, где иуоот больыео развитие.

Второй вид поперечных мнкротреь; н отличается от первого

лоо выражошшыи зубчатыми краями, могут располагаться как вне-, так и вкутриостсонно. Образуются они также в результате распространения "волн сжатия" при ударных воздействиях преимущественно в зоно разрыва. Эти микротрещшш состоят в основном из косых, с редким сочетанием поперочных субмикротредаш, при расхитил имекг.их форг.ту параллелограммов и образующихся от косого и продольного сдвигов и разрыва костных пласишок. Причем косой с;щ!х, в отличие от предыдущего вида трещин, воапокает в процесс несколько костных пластинок.

Поперечные млк[ютрещшш третьего вида возникают при ударах тверды;.! тупым преде,отом прожде всого в зоно первичного разрыва в результате преимущественного дойствия растягивающих напряжений. Располагаются они чаще во вставочных пластинках, разрыв которых происходит на одном уровно.

пзученио морфологических' свойств продольных микротрощин позволяет таюго выделить несколько их видов.

Цродолышо микротрцщиш первого -вида представляют собой сочотанио продольных мож- и внутрипластинчатих микротрещин. Часто они разделены ницовригдонными костными пластинками и образуют ^-фтппу "ступонок". Ути хцфотрощлни как правило возшкают при ударных воздействиях, чаще па стороне удара и связаны с рас-прост^пшшем поперечной упругой волны или "волны сдвига". Вероятно, в их (¿оделиронании участвует таюао и продольный сдвиг.

.'.'.ккротрощлш второго вида могут проходить как внутриостоон-но, так и вне их, и сселят большой частью из прямолинейных мик-ротрч-щлн, расположенных в одной, плоскости, в проделай одной или двух кос:г.:;х пластина-, отделопы друг от друга косыми поремыч-Расрытпо микротрещин даот в основном картингу "трапеций", Р'яо "п^раллелогралзлеа". Образуются он;! пронде всего на стороно ударного ьовд'йствнл в результате распространится у!фугой по-

перечной волны.

Продольные минротрещшш тротьего ввда ташо состоят из прямолинейных субмикротрещин, группирующихся в виде цепочек, хфн раскрытии имеющих в основном форму "параллелограммов". Образуются они в результата сдвига слое кости при медленном изгибе и локализуются как в зоне долот, так и в зоне первичного разрыва.

Микротрещшш четвертого вида вноостеошшо образуются при статическом погружении на стороне воздействия у мест пересечения косых микротрещип порвого вида, распиваются в виде параллелограммов.

Исследуя формирование переломов "длинных трубчатых костей на различных этапах (подпороговоо кагружение, неполные, полные пероломы) нами обнаружено, что, вопреки общепринятому мнению о зарождении магистральной трещины на растянутой стороно кости, 1ш в одном из экспериментов с подпороговыми нагрузками но отмочено наличие поверхностно расположенных мшфотрещнн. При изучонш по-СЛОЙ1ШХ продольных шлифов установлено, что микротрещшш начинают свое развитие в среднем остеонном слое и распространяются к свободаш поворхностя!л кости. Это, вероятно, связано с тем, что зшяжателышо пластинки являются более "молодыми" структурны?/.;! образовашш.ш кости ио сравнению со средним остеошшм слоем и имеют балээ выраженные пластические свойства. Таким образом, магистральная трещшш начинает зароздаться в толще компактного слоя и распространяется к свободным поверхностям.

Исследуя процесс формирования переломов пришли к выводу, что разрушеше может проходить в виде нескольких форм:

1. Разрушение со стороны, подвертойсл сжатию.

2. Разрушение со стороны, подвергшейся раотжонпю.

3. Смотанное разрушение.

Это подтверждают данные А.С.Зал^сова и ссаг.г. ЦУсо).

При этом статическому нагружошго присущи всо три формы разрушения,- при динамическом нагружешш разрушение чаще всего просиходит со сторон», подвергшейся растяжению.

Таким образом, гоноратором разрушения является приложение внешней нагрузки, вызывающее деформацию кости и накоплонио связанных о ней напряжений, которые разрешаются образованием трещин. Характер перелома кости связан с видом приложенной нагрузки, которая ведет к формированию трещин, определенным образом связанных со структурой, предопределял форму разрушения.

ОСОьгЛШОСТЛ РАЛРУШШ ДкШЫХ ТРУБЧАТЫХ К0СТ1>1 11141 стшчянш и дмюшйскод штушиых

Впервые о возможности судобно-медаципской оценки мжрораз-рутоний кости высказывается В.Л.Кловно (19«9). дал о о В. Э. Янковский и В.А.Кловно (1990) дают опродолишшо критерии установления вила внешнего воздействия по микротрещинам пореломов ро-бер. Нл возможность определения вида вноынох'о воздействия по диаскопической картине рвения длинных трубчатых костей указывает А.С.Хичатрян (1991). Одна!» автор даот обис/ю описательную характеристику микроразрушлшй при динамическом и статическом воздействиях, основываясь на (¡акте их наличия (отсутствия) ¡гр:: различных видах внешнего воздействия, для болео точно;; диагностики ниобходимо понять сущности процессов, происходящих и кости при кагруг.оили, определенно возможности возникновения тих или иных трещин по зонам поролона, вероятные механизм» их об^чэотнпя, взаимоотношение со структурой.

¡¡зученпо раенроьтранешш магистральной трещины показало, что при д;:н.:.:.-.пчсском и статическом нагруяенпл оо ветвление имеет ;](отличия, что является нрпзн:и'.ом, : юз полюсам ч«>тг.о .:;.'..>,>.:; >.-ии:роьа?ь динамическое (удчр) и статическое (мод-

леший изгиб) погружения.

(¿акт ветвления трещины описал Э.Иоффе. (1951). Автор установил, что одной из причин ветвления является скорость распространения трощшш в материале. Так, если скорость трещины составляет 0,57 от скорости распространения упругих поперечных волн, трещина ветвится под углом 60-90°, а нр'д скорости 0,6 от скорости упругих попоречнше волн угол ветвления 30-60°.

Скорость распространения трощ.ьа), кроме свойств материала зависит от скорости внешнего воздействия. Естественно полагать, что при ударных нагрузках магистральная трещина (в 1сости, получившей импульсную энерлт) достигнет критической скорости раньше, чем при статическом нагружешш, когда кость при относительно медленном нагружении постепенно набирает упругую энергга. Именно по этой причине при нзучешш пероломов диафизов длишглх трубчатых костей, подвергшихся удару, зидим побольшую но протяженности зону первичного разрыва, имеющую фохялу овала, которая часто не занимает всой толщи компактного вещества. От границы этой зою', т.о. уже в толще компактной 1юсти зоны разрыва, отходят веерообразные трещины. На поперечных срезах видим, что о магистральной трещиной они составляют угол около 40-50°, а ыэдду собой угол близкий 90°, открытые в сторону зоны разрыва.

В случаях статического нагрукения зою первичного разрыва распространенная и занимает всю толщу компакты. 1!а поверхности здесь можно увидеть уже несколько ямочных зыршзов. Веерообразные трещшш формируются позже, нередко уже па боковых поверхностях диаф.;за и быстро приобретают продолы:у1о направленность. При медленном изгибе на поперечном срезе веерообразные трещиш; образуют с вектором нагрузки угол блнэк:ш к 90°, а мевду собо'л утол близкий 180° и открытые к зоне до л ома.

Кроме веерообразных трещин на поперечных срезах сЗна'уЕН-

ваются микротрощины, являющиеся по сути своей, "выходом" тех микротрещнн, которые имеются па продолышх шлифах, но расположенных соответственно векторам касатольшх напряжений, развивающихся от действия поперечной (срезывающей) силы при поперечном изгибе диафнза.

Согласно учонию о сопротивлении материалов общим для всех видов сочоиий (прямоугольник, квадрат, кольцо) является то положение, что касательные напряжения в точках контура всегда параллельны ему.

Напряженность микротрещин к вектору нагрузки на поперочнш: шлифах зависола от того, к какой геометрической форме тяготеет тот или иной согмонт кости (полукольцо, прямоугольник). Что наиболоо характерно для средней части поперечного среза кости.

Основным отличием микроразрушний на поперечных шлифах при ударо и ыодлонном изгибо является, во-первых, концентрация микротрощин, которая при ударе больше в зоне первичного разрыва, а при модлошюм изгибе - в зоне- долома; во-вторых, тенденцию к слиянию при ударо имеют косо-идущие мцкротрещины, как в зопо разрыва, так и в средней части, при модлонном изгибе -микротрощины, идущие перпендикулярно воктору нагрузки в зоне долома и в сродной части ближо к вышеназванной зоно.

Лноо рас полого нио имеют микротрощины на продолышх шлифах 1фи различных ввдах виеиного воздействия.

При ударных нагрузках на продолышх кост1Шх шлифах в зоне долома обнаруживали косыо микротрощины второго вида, которые часто объединялись до субмшсрогрощин и располагались в непо-ородствонной близос"'! к перелому. В сродном остеошюм слое можно найти продольные микротрощины первого вида, которые образуют "ступеньки". Около основной линии перелома имоют место попореч-ш»о микротрощины порвого и второго гида, их можно наЯги и на

некотором отдалении от перелома, причем шкротрещины первого вида распространяются на значительные расстояния от места воздействия.

В зона разрыва, в непосредственной близости к перелому, при ударо находили единичные косые шкротрещины второго вида, часть из которых отходила от основной линии порелома. Здесь же можно обнаружить поперечные микро- и субмшфотрещины первого и третьего вида. Поперечные шкротрещины первого вида локализовались в основном в среднем остеошюм слое, а также ближе к наружным генеральным пластишшм и периодически встречались на протяжении всего препарата. Поперечные укротрещкни второго вида часто обнаруживали у линии перелома.

В зона первичного разрыва при динамическом воздействии по всем уровням компактного слоя встречалось большое количество продольных микротрещин второго вида и значительно меньшее количество первого вида. Иногда, особенно это характерно душ переломов больберцовой кости, продольные микротрещины оставались единствегчыми свидетельством происшедшего разрушения, поперечные же мпкротрощины были настолько малы, что требовали большого уволичошш для их диагностики.

При изучошш шлифов костей, подвергшихся динамическому воэ-действ!..», на некоторых препаратах обнаружена "сотки" на ограниченном участке в зоне долома. Этот признак впервые найден и описан А.С.-Хачатряном (1991). Такой эффокт возможен при недостаточной энергии травмирующего агента, когда доламывание кости происходит медленно, как бы на излете. "Сеткам в этом случае была мелкой, микротрещики ее образующие, проходили череи лакуны остеоцитов и пересекались можду собой под утло ¡л близким к 90

На продольных шлифах сжаинш ..остай, иодос-рньлжся ст^ы-

ческому нагружпшш (медленный изгиб), непосредственно у основной линии перелома обнаружен)али косые мшеротрещшш первого вида, которые шли параллельно костным гребням зош долоыа, пересекаясь между собой формировали фигуры в виде ромбов, длинная ось которых закономерно была ориентирована вдоль оси диафиза.

В гостах пересечения косых микротрещцн иногда обнаруживали продолышо микротрещшш чотвортого вида, наряду с которыми обнаруживаются микротроцлни третьего вида, локализуюциеся проiсущественно в средноостоонном слое.

В зоно первичного разрыва при медленном изгибе на продольных шлифах непосредственно у линии перолома и на протяжении об-1»румтали поперечные микротрещины четвертого вида.

lia протяжошш всего костного препарата можно увидеть продольные микротрощшш третьего вида, располагающиеся во всех слоях компакты.

Обобщая результаты проведенного исследования можно сказать, что вид внешнего воздействия (удар, 'медленный изгиб) в результате разного расклада напряженно-деформированного состояния длинны трубчатых koctoIi, влечет образование микротрещкн неоди-1;аково ориентированных в зонах перелома, имеющих различше ха-ракторпстшш ¡сак на макро-, так и на микроуров)шх. Имонко это позволяет проводить диф,|юрондиальную диагностш<у вида внешнего воздействия.

ЕШЮЛУ

1. Процесс формировашш диафпзарных переломов дллшшх тройчатых костей нижних конечностей сопровождается развитием упругой и пластической деформации с образованием в наиболее напряженном объеме костной ткаш: комплекса микротрощип, определенным образом связанных с направлением главных силовых напряжений и

со структурными элементами кости. Причиной вознтшовешш этих микротрецин является сочетание разрыва и сдвига на элементном уровно. Дальнейший рост и слияние микротрещин обусловливает появление магистральной трещины, ведущей к полному или неполному перелому.

2. Вид и ориентация микротрещин, возникающих в деформируемом диафизе, завияст от вида внешнего воздействия (медленный изгиб, удар). При статическом нагружошщ - это косые мнщютро-щины первого вида, которые, пересекаясь, образуют фигуры в виде ромбов и продольные третьего и четвертого видов, кошюнтрирую-щиеся прекдо всего в костной ткани, подвергшейся преимущественному сжатию. При динамическом - поперечше мнкротрещшш первого, второго и третьего видов, косые микротрещины второго вида и продольные михротрещины первого и второго видов, 31шимающие больший обгем костной ткани как на стороне воздействия, так и на противс. юложной стороне.

3. Анализ особенностей микротрещин и макроскопических признаков перелома дает возможность провести дафференциачьную диагностику вида внешнего воздействия (медлешшй изгиб, удар), приведшего к образованию перелома, что является важным для экспертной практики.

4. В противоположность общепринятое ¡мнению, исходя из нри-имущестзокцой концентрации микротрещин 1ш этапе, пластично ко и д«~ формации следует, что при ¿.^дленной згибо фирьмроБалло пер -лмл

молсот л-чикаться но со стороны растяжения костной ткани, а со стороны оо сжатия, где образуются косно трещшш в компактном вещество только затем возшнсаот фокус разрыва на стороно рас-

ТЯЖ0Ш1Я.

5. о .долышо параметры костной ткани диафнзов длинных трубчатых к ,отей нижних коночностой (содержание свободной воды, плотность, диаметры остеонов и гаверсовых каналов, удельная ударная вязкооть) относительно постояшш от второго зрелого до старческого возраста, что позволяет говорить о сравнительной стабильности костной системы в этом возрастном периоде. Однако усиление остеопоротических процессов костной ткани с возрастом ьодот к умоньшошга общей прочности кости и ослаблению ее устойчивости к механическим нагрузкам.

ИРЛКдаГЁСЮШ РЕКОМВДАЦИИ

Для установления механизма образовать пероломов длинных трубчатых костей по их морфологическим приэнакамследуот:

1. Рассочь мягкие ткшш в области перолома, освободить кост-иуб ткань от мягких тканой и выпилить диаумз длинной трубчатой кости. Оставшиеся мягкие ткали и надкостницу осторожно удалить иохшшческим путем, но повредив при этом поверхность перолома

и ого крал. Для удаления 1фови и костного жира яроши'ь кэсти под топлой проточной водой с помощью щетки и f/jjjia, после чего виоушть вотошьв.

2. Для установления вида внешнего воздействия внимательно осмотреть излом и распространенно веерообразных трещин на обоих отломках. Для динамичоского воздействия характерно ограничение зоны разрыва веерообразными трещинами, которые составляют между собой угол близкий 30°. IIa боковых поверхностях кости хорошо видно, что воорообразшо трещины начинают ветвиться от зоны разрыва. При статическом нагружешш на изломе зона разрыва распространенная, занимает до 2/3 окружности кости. Боорообразпио трощиш начинают ветвиться близко с зоной долома и составляют между собой угол близкий 180°. Если веерообразные трещины но выражены или поело осмотра перелома кости, вид внешнего воздействия вызывает сомнение, следует сделать поперечные о разы рядом о переломом кости. IIa поперечных срезах визуально при удари веерообразные трещины располагаются в зоне разрыва, под острим углом к вектору нагрузки открытым к зоне разрыва. При медлышии нагибе веероо Зразные трощиш составляют с вектором нагрузки угол около 90° к зоне долома.

3. Коли же после проведенных мероприятий вид вньию^; ьоз-действия все-таки установить не удалось ила си сошителил, то следует изготовить костные шифц но методика лкдлйхешши

Л.М.Эйдлшшм и А.Л.Эйдлиным (1973) в пашой модификации (рационализаторское п]к)ддожение № 558 от 23.05.90) и провести исследование шлифов по дм микроскопом при уволичонии до 300 раз.

4. lia плитах пороломов возшиашис от ударного воздействия в зоне долот обнаруживаются косые трещины второго вида, продольные трещины второго и первого вида, на протяжении шлифа попорочныо трещины первого вида. Рецко попоречныо трещины второю вида. В зоне разрыва косып трощины второго вида., попоречныо трощины первого, второго и третьего ввдов, продолыше трещины порвого и второго видов.

5. На продольных шлифах костой подвергшихся статическому воздействию (медленный изгиб) в зоне долома обнаруживаются косые трещины порвого вида пересекающиеся между собой и образующие рисунок в виде сетки, В местах пересечения этих трещин имели мосто продолышо трощины чотвортого вида. Но костному шлифу часто обнаруживали продолышо трещины третьего вида. В зоне разрыва имоются поперечные трещины первого вида и на всем протяжении препарата продольные трещины третьего вида.

1!/"шчио подобной картины разрушния на шлифах костой подвергшихся воздействию твердого тупого предмета позволит точно Еыегазаться о видо внешнего воздействия.