Современное состояние вопроса рубленых повреждений длинных трубчатых костей при различных условиях опирания

Повреждения острыми предметами в судебно-медицинской практике занимают особое место, так как обычно связаны с наиболее тяжкими преступлениями. Их удельный вес в структуре насильственной смерти в определенной мере обусловлен криминогенной ситуацией в стране. Так, в 30-е годы повреждения острыми орудиями среди случаев насильственной смерти составляли 8,6 %; в 50-е годы — 3,7 %; в 80-е — 4,9 %; в 90-е — 5,9 %; с 2000-2005гг. — 7,3 %. Повреждения этими орудиями по данным Г.Н. Назарова (2000) наносят с целью убийства (78,9 %), реже — самоубийства (17,2 %), иногда — при несчастных случаях (3,9%).

Среди всех погибших от повреждений острыми орудиями колото-резаные ранения составляют 80,9%; резаные -11% ; колотые — 4,5%; рубленые — 3,6%. В случаях убийств характер повреждений распределяется следующим образом: колото-резаные раны — 91%; рубленые — 4,5 %; колотые — 3,75%; резаные — 0,75%.

Р.Г. Геньбом (1963) считает, что разделение трупа на части носит типичный характер, так как обычно отделяют голову, конечности, главным образом для удобства их упаковки и транспортировки с учетом размеров тары и т.д. для сокрытия следов преступления.

Г.Н. Назаров (2000) отмечает исследование расчлененных трупов как один из наиболее сложных и трудоемких видов судебно-медицинской экспертизы.

К типичным рубящим орудиям В.Л. Попов, Р.В. Бабаханян, Г.И. Заславский (1999) относят топор, секиру, шашку, тяжелый нож, штыковую или саперную лопату и т.д. Авторы отмечают, что рубящие орудия обладают более или менее острым лезвием и сравнительно большой массой. По нашему мнению, более целесообразно понятие «масса» не применять, поскольку при динамическом нагружении, а именно оно имеет место при разрубе, а использовать термин «импульс», учитывающий силу и время воздействия предмета. На что справедливо указывает И.В. Скопин (1960). В основе механизма действия топора лежит удар лезвием, которое рассекает объект, а остальная часть орудия раздвигает края повреждения. Сила удара зависит от величины приложенного физического усилия, скорости движения орудия и его массы (ИВ. Скопин, 1960).

Теме рубленых повреждений посвящено немало научных трудов отечественных ученых: А.С. Игнатовский (1910), М.И. Райский (1938, 1953), М.И. Авдеев (1949, 1953), Е.Т. Бокова (1951), М.Л. Мурашко (1955), Н.Д. Гольдберг (1955), С.Ф. Дементьева (1955), И.В. Скопин (1960), А.П. Громов (1979), В.Н. Крюков (1986), В.П. Подоляко (2000), С.В. Леонов (2002, 2005, 2006).

Огромный вклад в изучение рубленых повреждений внес И.В. Скопин (1960). Его работа основана на188 судебно-медицинских исследованиях трупов и их частей с повреждениями от действия рубящих орудий, 85 экспертизах живых лиц, 265 опытах. Автором введено понятие «встречного» и «рабочего» угла удара топора. Предложены методики по трасологической идентификации орудия травмы, определению последовательности нанесения повреждений, положения рубящего орудия при ударе и направление его движения. И.В. Скопин отмечает, что не редко в глубине раневого канала исследователи находят отломившиеся участки лезвия топора. Однако это может произойти только в тех случаях, когда очень тонко заточенное хрупкое лезвие встречает на своем пути при ударе препятствие Б. Малис (1926), Б. Каниерис (1935), М.И. Райский (1953). Автор впервые описал клиновидное действие щек топора на окружающие ткани, предложил максимально приемлемую классификацию для данного вида травмы, введя в нее один из важнейших судебно-медицинских признаков — наличие плоскости разруба, иначе говоря, наличие признаков рассечения кости. Им определено, что стирание стенок, выкрашивание костных краев разруба, появление трещин распора является следствием действия клина (щек) топора. Но трубчатые кости В.И. Скопин упоминает лишь в связи с тем, что они пригодны к идентификации благодаря наличию достаточно толстого слоя компактного вещества. Остановившись на форме и морфологии повреждений, автор учитывает лишь разрушение кости под воздействием стандартно заточенного топора с углом лезвия 23 градуса, не учитывает условий опирания кости. В работе И.В. Скопина приводятся данные о том, что ширина «дефекта ткани» щелевидных повреждений в экспериментальных наблюдениях достигала 0,4 см, других метрических характеристик рубленых повреждений нет.

Экспериментальная часть работы С.Ф. Дементьевой (1955) составила 165 опытов и 25 практических наблюдений. Автором исследованы повреждения мелких трубчатых костей конечностей. Основной целью ее работы явилось изучение самоповреждений — членовредительства среди заключенных. Описывая переломы трубчатых костей при разрубах, С.Ф. Дементьева обращает внимание на наличие костных осколков в ране. Ею предложены диагностические критерии при самоповреждениях, которые используются при проведении современных экспертиз такого рода. Но, к сожалению, в данной работе не рассматриваются вопросы, касающиеся условий и механизма рубленых повреждений костей.

В публикации Н.Г. Мухина, Н.Б. Брескуна, A.M. Дунаевой (1962), приводятся лишь практические рекомендации для судебных медиков по исследованию расчлененных останков.

На морфологические и метрические свойства микротрещин в зоне повреждения трубчатой кости указывал СИ. Котов (1975), но, данные исследования проводилось более 30 лет назад, и результаты, полученные автором не могут быть рассмотрены с позиций современной фрактологии.В.Г. Науменко (1977) достаточно широко осветила вопросы механизма образования рубленых повреждений и их морфологические особенности. Автором послойно изучались рубленые раны, но в работе не описывается экспертиза повреждений трубчатых костей, и отсутствуют какие либо рекомендации по проведению исследований.

Влияние мягких окружающих тканей на процесс разрушения кости учитывает только частью авторов. Эти данные приведены в «Биомеханике травмы» А.П. Громова (1979). Автор пишет о том, что мягкие ткани снижают ударную нагрузку, увеличивая длину тормозного пути травмирующего предмета. Как результат исследований, предложен коэффициент восстановления, позволяющий рассчитывать ослабление ударной нагрузки. Мягкие ткани, располагающиеся под костью, при таком решении проблемы, в разрушении не принимают участия. Мышечная ткань значительной толщины, окружающая трубчатую кость, при разрушении работает не только как тормозящая прокладка. С точки зрения механики деформированного твердого тела слой подлежащих мягких тканей (в первую очередь — мышц) рассматривается как подстилающий слой. При деформации кости, подстилающий слой приводит к перераспределению изгибающего момента, уменьшая его максимальное значение. Немаловажное значение играют и условия опирания объекта (Е.М. Морозов, М.В. Зернин, 1999).

В трудах В.Н. Крюкова (1971, 1986, 1995) широко освещены вопросы разрушения трубчатых костей с точки зрения механики деформированного твердого тела. Автором приводятся способы расчетов жесткости костной конструкции в зависимости от формы поперечного сечения. Интересны приведенные данные устойчивости трубчатой кости к различным видам нагрузки. В.Н. Крюковым впервые изучена зависимость глубины формирования магистральной трещины от момента травмирующей силы, подчеркивается, что характер разрушения кости находится в прямой зависимости от резкости удара. В публикациях приведены четкие различия между статическим загружением объекта и динамическим воздействием, а также дифференциально-диагностические критерии определения способа воздействия на объект. Автор отмечает, что исследование топографии силовых напряжений костях при физических и критических напряжениях позволяет изучить не только закономерности строения кости, но и прогнозировать морфологические особенности разрушений, возникающих при различных условиях внешнего воздействия.

В.П. Подоляко (2000) подчеркивает, что механические повреждения крайне разнообразны и зависят от многих моментов, но прежде всего от орудия, оружия, предмета, которым они нанесены, анализируя их свойства и способы действия, сопоставляя полученные данные с последствиями, вызванными ими у человека, и считает, что основными факторами при формировании повреждения являются форма травмирующей поверхности, кинетическая энергия, направление движения и угол соударения. Последние могут находиться в разнообразном сочетании, например, при одних условиях основное значение имеет форма, при других — кинетическая энергия, в третьих — направление движения и угол соударения. Автор выделяет два типа воздействия. При первом типе действующая на тело поверхность такова, что в месте приложения силы в зависимости от направления движения предмета и утла соприкосновения она сдавливает или растягивает ткани, а при большой силе раздавливает или разрывает их, вызывая соответствующее повреждение. При втором типе соприкасающаяся с телом, действующая на ткани поверхность, разрезает или расщепляет их. Такая поверхность называется острой, а соответствующие тела острыми. Форма предмета наиболее четко отображается в повреждениях, их свойствах и особенностях до тех пор, пока скорость предмета относительно не велика. С увеличением скорости повреждения начинают отражаться не только форма предмета, но и результаты действия кинетической энергии, возникающей при движении. Немаловажное значение В.П. Подоляко отводит углу контакта при нанесении повреждений. Он отмечает, что чем больше угол, тем глубже повреждение и меньше площадь разрушения, и чем меньше угол, тем поверхностнее и обширнее повреждение.

Еще А.С. Игнатовский (1910) отмечал, что при перпендикулярном движении орудия большему количеству частиц лежащих одна над другой передается движение, чем при движении по касательной, поэтому при ударах, нанесенных прямо перпендикулярно повреждения тканей будут более глубоки чем при ударах нанесенных по касательной.

И.А. Гедыгушев (1999) обращает особое внимание на важность определения в следах от рубящих предметов встречного и фронтального углов следообразования, установления конкретной части орудия, вступившего во взаимодействие с телом или одеждой потерпевшего, направления и траектории формирования следов.

Ю.В. Капитонов (1981) подчеркивал, что определение понятие «угла встречи» имеет для судебно-медицинской практики большое значение, т.к. изменение его ведет к исчезновению бывших и появлению в динамическом следе новых особенностей, индивидуально характеризующих орудие травмы.

Основоположник научной трасологии Б.И. Шевченко (1947) определил угол встречи, как угол «составленный контактной линией образующего объекта и продольной осью оттиска, раскрытый в сторону движения и расположенный условно с правой стороны от этой оси».

В.Э. Янковский (1985) писал, что механизм разрушения в общем виде, следует рассматривать как процесс воздействия внешней силы на кость, сопровождающийся ее деформацией с развитием внутренних напряжений с последующей дислокацией костных структур, зарождением, ростом и распространением трещин, приводящим к нарушению ее целостности. Он выделил пять видов деформаций: растяжение, сжатие, кручение, изгиб и сдвиг. При возникновении каждого вида деформаций или их комбинаций в костной ткани возникает три рода напряжений: растяжение, сжатие и касательное напряжение.

С технической точки зрения известно, что сжатие само по себе разрушения не вызывает. Оно развивается либо от растяжения, либо от сдвига, причем считается, что разрушение от действия растягивающих напряжений на микроуровне не сопровождается визуально определяемой пластической деформацией, в тоже время как разрушению от сдвига такая деформация предшествует всегда. Поэтому первое разрушение называется хрупким, второе — пластическим. Однако в настоящее время точно установлено, что хрупкое и илпеш'н ское разрушение всегда начинается с пластической деформации разной степе ни выраженности. Оба вида разрушения состоят из двух стадий: появления зародышевой трещины и ее распространения, в основе появления которой лежит пластическая деформация структурных элементов, их сдвиг, или дислокация. Если дислокация структурных элементов является следствием сдвига, то появление и распространение трещин происходит под действием растягивающих напряжений и перпендикулярно плоскости дислокаций (В.М. Финкель, 1970).

Кость взрослого человека как композитный материал следует рассматривать как объект с хрупкопластическими свойствами. Подтверждением этому является, во-первых, то, что прочность кости при ее растяжении составляет до 60% прочности на сжатие; во-вторых, при деформации кости ее разрушение происходит внезапно, взрывообразно, в течение короткого промежутка времени, от действия растягивающих сил (Дж. Герман и Г. Любовиц, 1976); в-третьих, при нагрузке на кость возникает незначительная пластическая деформация, которая для компактного вещества составляет в момент разрушения около 1%.

Ф. Маклинток и А. Аргон (1970) изучая деформацию и разрушение материалов, отмечали, что в слоистых структурах, упроченных волокнами, при разрушении большую роль играют моментные напряжения.

В.И. Феодосьев (1976) подчеркивал, что особенности структуры материалов проявляются различно в зависимости от деформаций — переход от упругого состояния в пластическое или от пластического к состоянию разрушения. Автор указывал, что пластическая деформация приводит к необратимым сдвигам в кристаллической решетке, а разрушение начинается с образования трещин, проходящих либо внутри зерен, либо в межкристаллическом слое.

Ряд авторов, изучая механизм и морфологию переломов при тупой травме скелета, подразделяют разрушение на локальное и конструкционное. При локальном — сосредоточенном напряжении разрушение формируется в зоне контакта, а траектория разлома определяется совокупностью таких слагаемых, как величина и направление этого воздействия, форма конструкции и физические характеристики разрушаемого тела (хрупкое, хрупкопластическое, кристаллическое, аморфное, композитный материал и т.п.).

При рассредоточенном воздействии, превышающем запасы прочности конструкции, последняя ломается в самом слабом месте. Таких участков, как указывают авторы, может быть несколько, соответственно и первоначальных очагов разрушения может оказаться целая серия. Однако следует заметить, что при нагружении, как правило, в зоне контакта элементы конструкции более устойчивы в силу развития здесь преимущественно сжимающих деформаций. Авторы подчеркивают, что первоначальное разрушение может возникать в отдаленных зонах, так как там действуют разрывные силы.

Форма тела (конструкции) оказывает не последнее влияние на направление и характер распространения трещины. В продолговатых предметах (прямой или изогнутый стержни) разрушение распространяется в поперечном по отношению к длинному размеру направлении (преобладает деформация изгиба). В пластинах могут иметь место как изгиб, так и рост трещины не в поперечном по отношению к толщине направлении, а параллельно поверхности пластины (свод или основание черепа, таз) (В.И. Бахметьев, Н.В. Крюков, В.П. Новоселов и др., 1996). Авторами на основании физико-математических особенностей построения костей, физических и прочностных свойств выявлены морфологические критерии повреждений длинных трубчатых костей при воздействии тупых предметов, рассмотрена биомеханика разрушения кости как твердого тела с учетом возрастных особенностей. Но механизм разрушения кости на наш взгляд рассмотрен не до конца. В целом, вся современная фрактология рассматривает наиболее простые виды опирания кости при разрушении: концевой опертый стержень или консоль. Однако, в реалии, такие условия наблюдаются достаточно редко, практические эксперты чаще всего наблюдают сложные напряженно-деформированные состояния, обусловленные опиранием объекта (наличие блоковидных и шаровидных суставов) видом и типом нагружения (СВ. Леонов, 2006). Различные условии опирания описаны в работе СВ . Леонова (2006), однако автор исследовал плоские кости, и в силу этого деформацию кручения, коротая наблюдается при разрушении длинной трубчатой кости не рассматривал вообще.

В.М. Финкель (1981) писал, что сейчас физики выделяют два типа трещин: хрупкие или силовые, которые образуются благодаря механическому силовому расщеплению кристаллов, и дислокационные возникающие «коллективно», сосуществующие и поглощающие друг друга. Одинаковые дислокации, преодолев сопротивление своего упругого поля, сливаются воедино, а под их крайними атомами образуется пустота — это самый настоящий зародыш микротрещины. Эти пустоты, соединяясь, в дальнейшем и формируют картину разрушения. Изучая возможные варианты возникновения микротрещин, автор отметил, что при раскрытии микротрещины перед ней всегда возникает зона сильной пластической деформации, формирующая «начальную» микротрещину, которая сливается с основной. Кроме того, в поликристаллическом веществе могут возникать области переориентированной решетки — области сброса (полосы деформации изгиба). В вершине трещины создается сложнонапряженное состояние, способное привести к явлениям сброса. Таким образом, процессы разрушения и сбросообразования взаимно обусловлены: сброс ведет к образованию трещины, а трещина к созданию очередной сбросовой области. Разрушение кости происходит по этому механизму, на что справедливо указывают работы В.Н. Крюкова (1986, 1995), В.А. Клевно (1994).

В последнее время при анализе переломов наибольшее распространение получило представление разрушения как процесса зарождения и развития магистральной трещины, в вершине которой действует деформация отрыва, поперечного продольного сдвига. Эта схема применима и к костной ткани, рушащейся по хрупкому или хрупко-пластическому типу. Данный подход использовался в работах В. И. Бахметьева и соавт. (1991) при разработке фрактографи- ческих методов исследования.

М.П. Филиппов (1991), А.В. Светлаков (1997) подчеркивают, что при анализе переломов, развивающихся по пластическому (вязкому) типу, применима схема, рассматривающая данный процесс как зарождение множественных макро- и микротрещин, сливающихся между собой с образованием поверхности разрушения.

Наиболее удобным для теоретических разработок и практического применения, по мнению Ю.И. Пиголкина и М.Н. Нагорного (2004), является сочетание двух последних моделей, представляющих перелом как продвижение магистральной микротрещины, в вершине которой существует зона пластической деформации с зарождением множественных микротрещин, слияние которых обусловливает образование поверхности разрушения. Эта схема и по нашему мнению является оптимальной для анализа механизма перелома, и ее использование позволяет объяснить многие явления, наблюдаемые по краям и на поверхности разрушения.

Одним из первых упоминаний о возможности идентификации рубящего предмета по следам разрубов на костях встречается у Р. Коккеля в руководстве

«Судебно-медицинское исследование трупа». Сведения о возможности проведения идентификационных трассологических исследований по следам разрубов на костях есть в работах Ю.М. Кубицкого, Х.Н. Тахо-Годи, И.В. Скопина, М.Б. Ко- теловского, Н.Г. Шалаева, Ю.П. Шупика, В.И. Кононенко, Д.М. Сангинова и др.

Фундаментальное руководство под редакцией В.В. Томилина(2000) посвящено вопросам установления орудия травмы. Однако в последние годы разработке этих вопросов уделяется меньшее внимание. В.А. Клевно (2006) считает, что научные исследования в этом направлении должны быть максимально усилены. Главная цель этих исследований — выявление экспертных критериев для идентификации травмирующего предмета, т.е. тех признаков, которые необходимы эксперту для обоснования собственных выводов.

С.В. Леонов (2002) разработал и внедрил в практику метод определения рабочего угла рубящего следообразующего объекта, основанный на комплексном изучении результатов экспериментальных наблюдений по морфологической картине разрушения, изучении условий опирания разрушаемого объекта и математического моделирования. Использование автором комбинированного подхода позволило детализировать и проследить в динамике формирование комплекса повреждений диафизов трубчатых костей, возникающих при рубящем воздействии. В работе выделены рубленые повреждения длинных трубчатых костей, возникающие при ударах топором с малым (20-24°), средним (30°) и большим (45-60°) рабочими углами лезвия. Автор пришел к выводу, что использование диагностических коэффициентов позволит с высокой степенью точности установить рабочий угол лезвия рубящего следообразующего объекта, что даст практическому эксперту возможность более точно отвечать на поставленные перед ним вопросы.

Г.Г. Автандилов (1990) подчеркивал, что математика — не только инструмент для количественных оценок, но и мощный аппарат для изучения качества явления, его сущности. Издавна считается, что уровень развития любой специальности характеризуется способностью дисциплины поставить себе на службу математические методы анализа. Современные судебно-медицинские исследования рубленых повреждений черепа и длинных трубчатых костей (А.П. Громов, 1979; Корсаков, 1992, В.Н. Крюков, 1995; СВ . Леонов, 2001, 2006) характеризуются широким применением методологии и терминологии, используемой в биомеханике, которая в свою очередь базируется на разделах технической механики (механика твердого деформируемого тела, сопромат, теория резания материалов). Такой подход к данной проблеме на стыке разных специальностей, дает возможность использовать огромный потенциал этих наук для решения различных судебно-медицинских задач.

Большинство современных научно-исследовательских работ проводится с использованием математического моделирования на базе объемных компьютерных программ.

B.V. Mehta, R. Mulabagula, J.V. Patel (1992, 1993) сообщили о создании компьютерной модели головы с использованием метода конечных элементов с учетом механических свойств мягких тканей и костей. Авторами проведен анализ деформаций и возможных повреждений структур головы при различных травматических воздействиях.

Наиболее эффективным и перспективным является применение метода конечных элементов для определения напряженно-деформированного состояния в костной конструкции (В.И. Трофимов, Г.Б. Бегун, 1972; Э. Хог, Я. Арора, 1983; S.H. Sundaram, С.С. Feng, 1977; и др). Данный метод стал широко применяться для изучения биологических конструкций сравнительно недавно с внедрением в практику ЭВМ (Э. Хог. Я. Арора, 1983; И.Ф. Образцов, И.С. Адамович, А.С. Барер с соав., 1988; и др). Метод конечных элементов с успехом применяется для прикладных разработок лабораторией биомеханики Рижского Института механики полимеров. И.С. Адамович (1989) разработала численные математические схемы напряженно-деформированного состояния длинных трубчатых костей при статической и динамической нагрузке. Применение метода конечных элементов позволяет учесть форму кости, неоднородность распределения механических свойств по длине и поперечному сечению. Данный метод является близким к «идеальному» для изучения процесса разрушения кости. Но данные модели, работающие на базе компьютерных программ, достаточно сложны и занимают большой объем. Ю.И. Пиголкин и М.Н. Нагорнов (2004) считают эти и подобные исследования, основанные на передовых инженерных методах, наиболее перспективными на сегодняшний день при соответствующей адаптации к целям и задачам судебной медицины.

Таким образом, на сегодняшний день морфологические особенности формирования рубленых повреждений длинных трубчатых костей при различных условиях опирания (с позиций биомеханики) практически не изучены, что и определило тему нашего исследования.