Топография напряжения в костях голени при вертикальных нагрузках (Экспертиза механизма возникновения повреждений)

Целью работы было изучение электротензометрическим методом характера и топографии сил сжатия и растяжения, развивающихся в компактном веществе костей голени при вертикальных нагрузках (физиологическое, варусное и вальгусное положения голени).

Методика исследования нами представлена ранее (Сб. «Современные лабораторные методы судебно-медицинской экспертизы», вып. 1. М., 1968).

На очищенные от мягких тканей берцовые кости наклеивали в 30 точках проволочные тензорезисторы (база 10 мм, сопротивление 100,4 ом) (см. рисунок). Капсулярно-связочный аппарат голено-стопного сустава и связки между берцовыми костями сохраняли полностью. Нагрузку (100 кгс) регистрировали динамометром ДОСМ-1 с точностью до 2 кгс.

Анализ тензометрических данных показал, что при вертикальной нагрузке и физиологическом положении голени компактное вещество большеберцовой кости по всем поверхностям подвергается сжатию, причем больше — в проксимальном отделе.

В силу того что суставная поверхность большеберцовой кости несколько наклонена кзади и смещена в том же направлении, действие вертикальной нагрузки вызывает некоторый изгиб этого отдела, о чем свидетельствует растяжение костной ткани в надбугристой области и большее по величине сжатие задней поверхности метафиза, чем его боковых отделов.

Кроме того, большеберцовая кость имеет небольшую физиологическую кривизну кпереди. Поэтому механическая ось, не выходя за пределы диафиза, смещена кзади, что влечет за собой значительно большее сжатие компактного вещества по задней поверхности диафиза, чем по боковым.

Малоберцовая кость также сжимается в основном по передне-наружной поверхности.

Таким образом, в физиологическом положении при вертикальной нагрузке на кости голени действуют сжимающие силы. Увеличение нагрузки может причинить вколоченный перелом за счет продольного сдвига костных элементов.

В случаях отклонения голени от физиологического положения топография напряжений изменяется.

При вальгусном положении максимальная нагрузка перемещается на наружный мыщелок, что приводит к изгибу большеберцовой кости во фронтальной плоскости. В надбугристой области эпифиза растягивающие силы ( + 315 кгс/см²) ориентированы изнутри кнаружи и вверх. Так же направлено растяжение на внутренней поверхности метафиза.

Схема расположения датчиков
(обозначены цифрами) на костях голени.

Растягивается костная ткань и по всей медиальной поверхности диафиза максимумом ( + 455 кгс/см²) в верхней трети диафиза.

Наружная и задняя части метафиза и наружная поверхность диафиза подвергаются сжатию.

Максимальные сжимающие силы зарегистрированы на наружной поверхности метафиза и верхней трети диафиза, в латеральном отделе задней поверхности метафиза (от — 680 до — 855 кгс/см²), они значительно больше, чем растяжение на противоположной стороне.

Исходя из этого, следует полагать, что при вертикальной нагрузке и вальгусном положении голени может произойти перелом наружного мыщелка не за счет расклинивающего действия мыщелка бедренной кости, как полагал Е.А. Бок (1926), а вследствие деформации сдвига с плоскостью перелома в направлении сверху вниз и кнаружи. Малоберцовая кость подвергается изгибу кзади и некоторой ротации.

При варусном положении с преимущественной нагрузкой на внутренний мыщелок топография напряжений меняется, поскольку растяжению подвергается наружная поверхность большеберцовой кости, а сжатию — внутренняя и медиальный отдел задней поверхности метафиза. Малоберцовая кость при этом выпрямляется.

Продолжающееся воздействие за пределами упругой деформации вызывает нарушение целости внутреннего мыщелка большеберцовой кости по принципу сдвига с плоскостью перелома, ориентированной сверху вниз и кнутри.

Проведенные эксперименты подтвердили наши экспертные наблюдения в отношении характера повреждений мыщелков большеберцовой кости при вертикальных нагрузках и позволили объяснить механизм их образования.