ФРАКТОГРАФИЯ СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКАЯ
Описание
ФРАКТОГРАФИЯ СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКАЯ (лат. fractura перелом, трещина + греч. grapho писать, изображать). Одним из наиболее сложных вопросов травматологии, в частности судебно-медицинской, является установление закономерностей формирования механических повреждений костной ткани. Их раскрытие позволяет восстановить обстоятельства происшествия при расследовании преступлений, дает возможность объективно и углубленно изучать причины травматизма и условия, способствующие его развитию, разрабатывать меры профилактики травматизма, совершенствовать способы лечения конкретных повреждений.
До настоящего времени при установлении механизма повреждения основывались гл. обр. на изучении предшествующих разрушению явлений деформации кости. Применяемые с этой целью методики (лаковых покрытий, тензометрические, пьезоэлектрические, фотоупругости и др.), несмотря на значительную информативность, ограничены пределами только упругой деформации. С момента возникновения трещины и в течение всего процесса разрушения кости различные деформации сменяют друг друга. Они определяют свойства поверхности излома и ее конкретную структуру, отражающие процесс разрушения кости в соответствии с видами предшествовавших деформаций. Изучение поверхности и краев излома кости — фрак-тография — значительно расширяет возможности суд.-мед. экспертизы. Приоритет в использовании фрактографии с целью установления механизма формирования повреждений принадлежит советским ученым. Их работы положили начало изучению физических свойств и структуры изломов костей — судебно-медицинской фрактологии, выделившейся в 60-х гг. 20 в. в самостоятельный раздел суд.-мед. травматологии.
С позиций фрактологии костную ткань следует рассматривать как материал композитной природы и многоэлементной конструкции. Разрушение кости происходит по определенным законам, а сам процесс разрушения (перелом) определяется комплексом факторов. К ним относятся пол, возраст пострадавшего, перенесенные им заболевания, анатомические особенности костей, их механические свойства (удельная прочность, хрупкость, эластичность и др.).
Образование трещины, а затем возникновение перелома кости в значительной степени определяются характером внешнего воздействия. При этом имеют значение вид воздействия (удар, сдавление), его направление, сила и площадь контакта повреждающего предмета с костью и др. Перелом может произойти непосредственно в зоне внешнего воздействия или в отдалении от места приложения внешних сил. Первый тип переломов (локальные повреждения) связан с ударными нагрузками, второй (конструкционные повреждения) — характерен для тех условий, при к-рых внешнее воздействие более равномерно распределяется по всей конструкции, и разрушение локализуется в наиболее напряженном участке.
При равных условиях устойчивость материала к внешним механическим воздействиям (удар, сдавление) зависит не только от вида, характера и величины этого воздействия, но и от конфигурации (конструкции) в целом. Конструкционные особенности могут резко повышать устойчивость материала к внешним воздействиям.
Фрактографическое исследование отломков кости производят визуально, а также с помощью лупы, стереоскопического, операционного, сканирующего микроскопов и других оптических приборов (рис. 1).
Исследование излома (рис. 2) и его поверхности (рис. 3) позволяет обнаружить участки, соответствующие началу разрушения кости (зона разрыва), его распространения (зона сдвига) и завершения (зона долома). Концентрация растягивающих усилий при однородных прочностных характеристиках кости в деформируемом участке вызывает одномоментное разрывное разрушение, к-рое происходит на одном уровне в строго перпендикулярном направлении к растягивающим силам. При этом на поверхности излома формируется так наз. разрывная площадка с ровной или мелкозернистой поверхностью и ровным краем. При переломах длинных трубчатых костей разрывная площадка располагается, как правило, поперечно по отношению к продольной оси диафиза. В зоне, прилежащей к поверхности кости, в к-рой обычно развиваются максимальные поверхностные растягивающие напряжения, нередко можно выявить совершенно гладкий точечный или микроскопически малый участок — фокус первоначального разрушения кости. Молодая кость, состоящая из несовершенного неорганического матрикса и содержащая большое количество коллагена, разрушается несколько иначе, в связи с чем поверхность зоны разрыва имеет вид своеобразной щетки. Развитие и формирование разрывной площадки в стороны по отношению к фокусу первоначального разрушения кости обычно происходит довольно симметрично. Однако в тех случаях, когда тело пострадавшего приобретает вращательное движение (особенно при травме нижних конечностей), возможно и асимметричное формирование зоны разрыва. При этом разрывная площадка бывает смещена в направлении, обратном направлению ротации кости. При переломах плоских костей разрывная площадка может располагаться на поверхности излома как наружной, так и внутренней ее пластинок. Локализация разрывной площадки позволяет отдифференцировать разрушение кости вследствие удара от разрушения кости вследствие сдавления.
Зона разрывного разрушения кости переходит в зону сдвига, поверхность к-рой вначале мелкозубчатая, а затем крупнозубчатая, край извилистый в соответствии с контуром зубцов, сформировавшихся на поверхности излома. Нередко крупная зубчатость на поверхности излома является следствием двойного сдвига (по двум плоскостям). В этом случае на поверхности зубцов выявляется лестничный рисунок в виде очагов террасовидно-разорванных костных пластинок. При этом на поверхности зубцов, обращенных к зоне разрыва, ступеньки направлены к вершине, а на стороне, обращенной к зоне долома,— к основанию.
Фрактографическая диагностика направления сдвиговых деформаций приобретает исключительно важное значение при реконструкции механизма формирования костного фрагмента. Известно, что при большинстве повреждений длинной трубчатой кости, обусловленных ее изгибом в поперечном направлении, на вогнутой стороне кости образуется фрагмент, имеющий в боковой проекции треугольную форму. Однако известны случаи, когда подобный костный фрагмент («ложный треугольник») появляется на противоположной стороне диафиза кости, подвергшееся растягивающим деформациям. Фрактографическое исследование позволяет дифференцировать механизм образования таких фрагментов и т. о. реконструировать обстоятельства травмы.
Зона окончательного разрушения кости (зона долома) формируется в заключительной стадии разрушения перед разъединением отломков и с точки зрения фрактологии пока наименее изучена. Отмечено, что в подростковом и юношеском возрасте разрушение кости нередко заканчивается своеобразным отщипом — отслоением и отрывом части кортикального вещества кости. Наиболее характерны такие явления при переломах длинных губчатых костей, напр, ребер.
Окончательно механизм разрушения (перелома) устанавливают после детального анализа фрактограммы — плоскостного изображения контура перелома и отходящих от него трещин с обозначением векторов сил. Фрактографические исследования — анализ траектории перелома, поверхности и края излома — позволяют судить о направлении внешнего воздействия, механизме травмы (локальное или конструкционное повреждение), конкретных видах деформации, предшествовавших разрушению кости, и направлении самого разрушения кости, а также о биомеханических свойствах кости. Существенно, что повторная травма костных отломков не является препятствием для выявления морфол. признаков деформаций, обусловленных первоначальным внешним воздействием.
Особо важное значение фрактография имеет при определении характера и вида деформации и разрушения костей черепа. С ее помощью можно установить не только направление действия силы при ударе тупым предметом, но и место ее приложения. В настоящее время фрактография является единственным способом дифференциальной диагностики механизмов переломов костей черепа, поскольку при неодинаковых условиях травмы могут возникать сходные по локализации переломы, что зависит от формы черепа. Фрактографический анализ поверхности изломов костей черепа позволяет в случаях множественных переломов определить не только количество нанесенных ударов, но и их локализацию, а также очередность.
Библиогр.: Бичем К. Д. и Пеллу Р. М. Н. Электронная фрактография — средство изучения микромеханизма процессов разрушения, в кн.: Прикладные вопр. вязкости разрушения, пер. с англ., под ред. Б. А. Дроздовского, с. 311, М., 1968; Герман Д ж. и Либовиц Г. Механика разрушения кости, в кн.: Разрушение, пер. с англ., под ред. Ю. Н. Ра-ботнова, т. 7, ч. 2, с. 391, М., 1976; К р го-ков В. Н. Механизмы переломов костей, М., 1971; он же, Фрактологические исследования костей в судебной медицине, Суд.-мед. экспертиза, т. 28, № 1, с. 24, 1985; о н ж е, Механика и морфология переломов, М., 1986; Фридман Я. Б., Гордее в а Т. А. и 3 а й ц е в А. М. Строение и анализ изломов металлов, М., 1960.
В. И. Крюков.