Специфические признаки повреждений диафизов длинных трубчатых костей под воздействием острого индентора при различных условиях опирания

Расследование уголовных дел, связанных с расчленением трупов, имеет свои особенности и осложняется тем, что на начальном этапе следственных действий сведения о месте совершения преступления, обстоятельствах и механизме нанесения повреждений скудны [6]. В рамках судебно-медицинской фрактологии повреждениям длинных трубчатых костей уделено значительное внимание, что позволило выработать экспертные критерии определения механизма разрушения по морфологии излома [1, 3, 4, 7, 8]. Единичные авторы описывают методики, позволяющие определить с какой стороны находился нападавший с рубящим орудием, способ замаха при нанесении удара топором [7]. Однако данных, указывающих на особенности положения трупа при расчленении, свойствах подложки, расположении нападавшего и специфических способах его действий в доступной нам литературе не найдено.

Материал и методы. В основу работы положено экспериментальное моделирование рубленых повреждений бедренных, большеберцовых, плечевых, локтевых и лучевых костей при различных условиях опирания в рамках конкретных уголовных дел по постановлению следственных органов. Эксперименты проводились с учетом данных о переживаемости тканей, что позволило максимально приблизить их к оригинальным экспертным наблюдениям. Цель данных экспериментов – воссоздание условий нанесения повреждений и определение морфологических признаков, характерных для каждого вида нагружения. Всего было проанализировано 147 повреждений костных объектов от трупов лиц обоего пола в возрасте от 25 до 73 лет.

Серия 1.1 Опирание кости по концам на упругом основании при чистом изгибе. Удары наносились по наружной поверхности плеча, бедра и голени, передней поверхности предплечья. Фронтальный угол нанесения повреждения составил 90⁰ по отношению к длиннику кости. Уровень нанесения повреждений – диафиз длинной трубчатой кости. Сегмент конечности располагался нами таким образом, чтобы головки костей являлись точками опоры. При этом конечности и ее сегментам обеспечивали стабильность расположения, исключающее вращение кости в суставах.

Серия 1.2. Опирание кости по концам на упругом основании при чистом изгибе и фронтальном угле менее 90^0. Условия опирания, область и уровень нанесения повреждения были аналогичными предыдущей серии наблюдений.

Серия 1.3. Опирание кости на упруго-податливой подложке (основание Винклера) при чистом изгибе. В роли подложки использовались мягкие ткани конечностей, располагающиеся под средней частью диафиза длинной трубчатой кости. Удары наносились по внутренней и передней поверхности плеча, тыльной поверхности предплечья, наружной и внутренней поверхности бедра и голени. Фронтальный угол составил 90⁰. Уровень нанесения повреждений был аналогичным серии 1.1. Конечность располагалась нами таким образом, чтобы головки костей были интактными. Под конечность на уровне разруба подкладывался деревянный брус размерами 15×15×15 см, изготовленный из древесины твердых пород.

2 серия. Опирание кости по концам на упругом основании при косом изгибе. Удар топором наносился по дуге с протяжкой лезвия. Данный способ нанесения удара обеспечивал двойной изгиб кости при нагружении.

Конечности перед нанесением повреждений располагалась, так же как и при чистом изгибе на упругом основании. Головки кости обеспечивали точки опоры. Области тела (конечностей) и уровни нанесения удара по ним, были аналогичны серии 1.1. наших наблюдений.

3 серия. Опирание кости на упругом основании при сочетании деформации чистого изгиба и кручения. Удары наносились по передней поверхности бедра, голени и плеча, по наружной поверхности предплечья. Фронтальный угол нанесения повреждения составил 90⁰, то есть удары наносились отвесно. Уровень нанесения повреждений был аналогичным серии 1.1 наших наблюдений. Сегмент конечности располагался нами таким образом, чтобы головки костей являлись точками опоры, обеспечивалась стабильность расположения, и исключалось поперечное смещение, не ограничивающее вращение головок кости.

Поверхность разрушения после очищения и контрастирования исследовалась визуально, с помощью бинокулярной лупы и стереомикроскопа МПСУ, производилось цифровое фотографирование костных отломков. Опираясь на данные В.Н. Крюкова (1995), поверхность разрушения диафизов длинных трубчатых костей была условно разделена на последовательно сменяющиеся зоны: разрыва, развития магистральной трещины, долома [4]. В связи с тем, что в качестве индентора нами использовался топор, помимо перечисленных выше зон была выделена зона разруба. В процессе исследования рубленых повреждений длинных трубчатых костей были выделены признаки – повреждения, для каждого из которых, по группам рассчитана условная вероятность (вер.) и диагностические коэффициенты [2]. С целью проверки полученных данных предпринят математический анализ характера деформаций методом сечений с построением эпюр сил и моментов и математическое моделирование процесса разрушения длинной трубчатой кости методом конечных элементов в среде ANSYS – 9 education (бесплатная версия пакета «ANSYS» для обучения).

Результаты и обсуждение. В серии 1.1. были выделены следующие особенности: диаметральная противоположность зоны разруба и зоны разрыва (вер. 0,95); симметричность развития магистральных трещин (вер. 1,0); веерообразность магистральных трещин на боковых поверхностях кости (вер. 1,0); Х-образная линия перелома кости в зоне разрыва (вер. 1,0); округлая форма зоны разрыва (вер. 1,0); «шевронные» и «краевые рубцы» в зоне развития магистральной трещины на медиальной и латеральной поверхностях кости (вер. 1,0); костные гребни поперечного сдвига в зоне развития магистральной трещины на медиальной и латеральной поверхностях кости (вер. 1,0); костные ступеньки зоны долома, направлены перпендикулярно плоскости разрушения на медиальной и латеральной поверхностях кости (вер. 1,0).

Анализ морфологии разрушения, соответствующего деформации изгиба, показал симметричность развития перелома по всей поверхности кости. Характер ветвления трещин, метрические параметры на противоположных боковых поверхностях кости были практически симметричными. Для наглядности наших наблюдений нами производилось наложение изображений противоположных поверхностей друг на друга, при этом накладываемое изображение тождественно отображалось (функция «зеркало»).

В серии 1.2. морфология повреждений была очень сходна с описанной в предыдущей серии, однако отмечается смещение зоны разрыва относительно длинника кости (вер. 1,0) и некоторая несимметричность элементов разрушения на латеральной и медиальной поверхностях кости, что можно объяснить изменением направления плоскости разрушения или формой поперечного сечения кости на этом уровне [4].

В серии 1.3 были выделены следующие особенности - зона первичного разрыва была представлена несколькими локусами (вер. 1,0). От каждого локуса первичного разрыва отходила своя, независимая магистральная трещина, которая ветвилась, образуя пасынковые трещины. Образование нескольких локусов разрыва связано с особенностью работы основания Винклера, которая заключается в том, что вначале нагружения подложка смещается в направлении действия силы, после достижения предела податливости она становится жесткой и не сжимается, играя роль промежуточной опоры. Под воздействием внешней силы наибольшему прогибу подвергаются соседние с первичным разрывом участки, что приводит к формированию дополнительных разрывов костного объекта. Данный процесс может повторяться несколько раз, пока кость не потеряет устойчивость и не разрушится.

Как результат поперечной компрессии кости при этом условии опирания нами регистрировались единичные продольные трещины в зоне разруба (вер. 1,0), которые на проксимальном и дистальном отломке кости смещались относительно друг друга в зоне контакта с индентором (вер. 1,0).

2-я серия. В отличие от серии 1.1 нами регистрировались вытянутость, углообразность формы зоны разрыва в сочетании со смещением ее в медиальную или латеральную сторону (вер. 1,0); У–образная линия перелома кости в зоне разрыва (вер. 1,0); наличие шевронных и краевых рубцов в зоне магистральной трещины на одной стороне разрушения и ровной гладкой поверхности на другой (вер. 1,0); наличие гребней поперечного сдвига на одной из поверхностей кости переходящих в гребни продольного сдвига (вер. 1,0); ямочный вырыв в зоне долома на одной из поверхностей (вер. 1,0); мощное ветвление магистральной трещины на одной и слабое - на другой поверхности (вер. 1,0); пасынковые трещины на медиальной поверхности имеют веерообразное, а на латеральной – линейное строение (вер. 1,0).

Не схожесть морфологической картины разрушения на латеральной и медиальной поверхностях кости при деформации косого изгиба свидетельствует о развитии сложно-напряженного деформированного состояния, сочетающего разные виды деформаций (отрыв, поперечный и продольный сдвиг) в момент развития процесса разрушения.

3 серия. В отличие от серии 1.1. нами регистрировались полукруглая зона разрыва в сочетании со смещением ее в медиальную или латеральную сторону (вер. 1,0); линия перелома кости, напоминающая график функции арктангенса (вер. 1,0); асимметрия разрушения на латеральной и медиальной поверхностях в сочетании с тождеством на дистально и проксимально расположенных участках кости (вер. 1,0); наличие гребней поперечного сдвига на медиальной поверхности в сочетании с гребнями продольного сдвига на латеральной поверхности кости (вер. 1,0); костные ступеньки в зоне долома направленные в сторону кручения (вер. 1,0); мощное развитие магистральных трещин в поперечном и продольном направлении и ее параболический изгиб (вер. 1,0); разнорельефная картина излома на медиальной и латеральной поверхностях в сочетании с параболическими трещинами (вер. 1,0); зубовидный отломок кости (вер. 1,0) [1].

Морфология повреждения этой серии наблюдений показала этапность процесса разрушения трубчатой кости при сложном напряженно-деформированном состоянии, вызванном сочетанием деформации изгиба и кручения. На первом этапе происходило смещение критического сечения, что обуславливало перемещение зоны разрыва по задней поверхности в медиальную или латеральную сторону. Затем, развивалась магистральная трещина, которая, ветвясь, давала две мощные пасынковые трещины – одну по направлению «классического» разрушения при изгибе, а другую, отходящую под углом 45°, плавно изгибающуюся и приобретающую продольное направление, по направлению деформации кручения. Однако, за счет того, что подвижность бедра в тазобедренном суставе при горизонтальном положении тела минимальна, в нашем случае не происходило разрушение по типу винтообразного перелома, а превалировала деформация изгиба.

Выводы. Специфика морфологии поверхности разрушения, характер ветвления трещин позволяют определить условия опирания костного объекта (упругая, упруго-податливая подложка), тип деформации (чистый изгиб, косой изгиб, сочетание чистого изгиба и кручения), вид внешнего воздействия (поперечное, косо-поперечное), тем самым выявить обстоятельства причинения травмы рубящим орудием (острым индентором). Полученные данные могут быть применимы к любому виду разрушения кости под воздействием сосредоточенной силы. Для упрощения диагностики нами предложен алгоритм определения условий опирания кости (рис. 1.).

Литература

1. Бахметьев В.И. Множественные переломы длинных трубчатых костей нижних конечностей при травме тупыми предметами: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. – М., 1992. – 26 с.
2. Гублер Е. В., Генкин А. А.Применение непараметрических критериев статистики в медико-биологических исследованиях. - Л.: Медицина, 1973. – 143 с.
3. Кислов М.А. Судебно-медицинская диагностика вида внешнего воздействия на основе анализа морфологии излома длинных трубчатых костей нижних конечностей: Дис.... канд. мед. наук. - Воронеж, 2007. - 117 с.
4. Крюков В. Н. Основы механо- и морфогенеза переломов. - М.: Фолиум, 1995. - 232 с.
5. Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения. – М.: Машиностроение, 1999, - 544 с.
6. Назаров Г.Н. Судебно-медицинская экспертиза расчлененных трупов: Учебное пособие. М.: ЦОЛИУВ, 1988, - 26с.
7. Скопин И.В. Судебно-медицинское исследование повреждений рубящими орудиями - Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1960. - 212с.
8. Янковский В.Э. Роль растяжения в процессе формирования переломов // Судеб. – мед. экспертиза. – 2008. - № 2. - с. 3-6.

Рис. 1

[1] Рубящий предмет рассматривался нами как острый индентор (indenter – твердый предмет определенной геометрической формы и размеров, вдавливаемый в поверхность исследуемого материала под действием заданной нагрузки, т. е. как воздействие сосредоточенной силы на конкретном участке разрушения костной ткани [5].