Оценка процесса разруба эпифизов трубчатых костей с позиции теории резания материалов

Судебно-медицинская экспертиза рубленых повреждений губчатых костей относится к числу сложных и малоизученных видов острой травмы.

Рубленые повреждения эпифизов трубчатых костей наиболее часто встречаются при исследовании расчлененных трупов. Повреждения конечностей при расчленении встречаются очень часто и отнесены к типичным местам локализации повреждений (Р.Г. Геньбом, 1963). В имеющихся публикациях по острой травме  (В.Я. Карякин, 1955; И.В. Скопин,1960; Н.Г. Мухин, 1962; Д.Н. Сангинов, 1967) в значительной мере освещены только повреждения мягких тканей и плоских костей. Повреждения эпифизов трубчатых костей чаще всего освещаются в аспекте самоповреждений и касаются, в основном, мелких трубчатых костей кистей и стоп (С.Ф. Дементьева, 1955).

В основу работы положено экспериментальное исследование рубленых повреждений эпифизов длинных трубчатых костей трупов мужского и женского пола в стадии выраженного мышечного окоченения, имитирующего наличие мышечного тонуса. Эксперименты проводились с учетом данных о переживаемости тканей, что позволило максимально приблизить их к оригинальным экспертным наблюдениям. В качестве рубящего следообразующего объекта были использованы большой и малый плотницкие топоры с углом заточки 21°, 30° и 45°. Угол заточки лезвия с точностью до 5¢ контролировался угломером.

Проведенные исследования показали наличие как метрических, так и морфологических признаков–повреждений, указывающих на рабочий угол рубящего следообразующего объекта.

Из отобранных нами признаков наиболее эффективными нами признано два признака, характеризующие собственно «острый» этап разрушения эпифиза кости. К этому этапу нами отнесены: размеры зоны смятия компакты, глубина разруба. На основании проведенного исследования нами определено, что размер клина (который определяется величиной рабочего угла) существенно влияет на глубину разруба. С увеличением рабочего угла происходит перераспределение сил от вершины резца на боковые его грани и, как результат, силы распора начинают превалировать над силами резания. Данный вывод подтверждается данными метрических исследований, приведенными в таблице 1.

Таблица 1.

Зависимость глубины разруба от величины рабочего угла топора

Из таблицы 1 видно, что с увеличением рабочего угла лезвия топора происходит увеличение ширины смятия компакты в месте внедрения лезвия в кость (увеличивается ширина дефекта – зоны зияния в области разруба при сопоставлении отломков). Малый угол клина формирует наибольшей глубины разруб.

Внедрение клина топора в материал кости характеризует второй этап разрушения кости от деформации распора. Признак, наиболее эффективно характеризующий собственно «тупой» этап разрушения эпифиза кости – размер элементов вырыва. С увеличением рабочего угла на стенках разруба и, естественно, на вершине трещины распора, происходит концентрация напряжений, которая влияет на морфологию излома. Данный вывод подтверждается результатами метрического исследования, приведенного в таблице 2.

Таблица 2.

Зависимость размера элемента вырыва в зоне распора от величины рабочего угла топора.

Из таблицы 2 видно, что с увеличением рабочего угла лезвия топора происходит уменьшение размеров элементов вырыва, объясняемое тем, что возникающие напряжения приводят к разрушению по хрупкому типу, то есть с увеличением напряжения на вершине трещины пластические свойства материала кости утрачиваются и начинают преобладать хрупкие.

Указанные метрические и морфологические признаки позволяют разрушение кости с позиции резания материалов отнести к процессу колки.

Собственно режущая кромка лезвия играет активную роль только до появления трещины распора, и в дальнейшем процессе разрушения объекта фактически не участвует.

Рис.1. Схема процесса раскалывания: а – появление трещины; б – распространение трещины распора до противоположного края объекта; в – график зависимости усилия сопротивления раскалыванию Р по мере углубления клина в материал кости (L - длина материала)

Данные выводы подтверждаются результатами электротезометрии:

• при разрубе топором с рабочим углом лезвия 21° кривая напряжений значительно поднимается вверх, затем возникает колка материала, которая повторяется еще один раз;
• при воздействии лезвия с рабочим углом 30° кривая напряжений поднимается на меньшую величину и падет менее круто, чем в первой серии, процесс колки повторяется 2-3 раза;
• при угле 45° напряжения имеют минимальное значение, фактически график имеет форму плато, на котором возникают незначительные пики напряжений, предшествующих колке материала кости – процесс повторяется 4 и более раз  (рис. 2).

Рис. 2. Характер деформации ячеек спонгиозы в зоне разруба при ударе топором с углом заточки: а – 21°, б – 30°, с – 45°, ×10

Таким образом, внедрение лезвия топора в костный объект следует рассматривать как торцевой вид резания; при достаточном погружении клина, когда происходит разрушение, реализующееся через трещину распора.