Особенности разрушений костной ткани при различных способах внешнего воздействия
/ Бахметьев В.И., Кислов М.А. — .
В данной статье рассматриваются морфологические признаки разрушений трубчатой кости при различных способах внешнего воздействия. Выявлены дифференциально-диагностические признаки повреждений, позволяющие устанавливать механизм перелома по характеру поверхности излома в случаях мелкой фрагментации кости.
Проведено исследование морфологии разрушения компактного слоя длинных трубчатых костей в эксперименте при ударной и компрессионной нагрузках.
МЕТОДЫ
Для этого проводили эксперименты (в количестве 50) по разрушению образцов нативных большеберцовых костей трупов мужского пола в возрасте 46-54 лет.
Костные образцы, размерами 120х5х5мм., разрушали при ударе настольным копром МК-05 и методом кратковременно давления на учебном прессе с гидравлическим приводом ( рис. 1)
![]() |
Рис.1 Схема перелома костного образца. Р-направление нагрузки. Стрелками указаны деформации на поверхности растяжения ( <--> ) и сжатия ( -><- ) |
Изучали общую траекторию перелома, мозаику и распространение микротрещин, виды повреждения гаверсовых систем и межостеонного пространства по ходу разрушения.
Поверхность перелома исследовали с помощью стереомикроскопа МБС - 10, сканирующего электронного микроскопа "Тесла" БС — 300, использовали цифровую камеру «Canon PowerShot Pro 1». Для обработки структурных фотоизображений переломов применяли программу focus fotoeditor (ver.4.0.3), позволяющую проводить исследование элемента поверхности разрушения для выделения морфологических признаков поверхности костной ткани в различных вариантах визуального контраста.
На поверхности излома можно выделить последовательно сменяющие друг друга три зоны:
- разрыва(зарождение разрушения),
- сдвига (распространение разрушения) и
- долома (завершение разрушения).
Именно такую неоднородность строения изломов Гордеева Т.А., Жегина И.П. (1978), связывают с тем, что процесс разрушения носит скачкообразный характер.
В результате исследования установлено, что различные способы внешней нагрузки порождают формирование разной по качеству траектории и текстуры разрушения.
РЕЗУЛЬТАТЫ
УДАРНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
Так, при ударе отмечается косопродольное направление разрушения, общий вид его поверхности шероховатый за счет формирования рубцов и осколков, образующихся в результате разнонаправленности концентрации напряжений в костной ткани и скола гаверсовых пластин остеонов (рис.2, рис.3).
![]() |
![]() |
Рис.2 зона разрыва при ударе (увел. Х200) Рубцовая текстура излома | Рис.3 зона сдвига при ударе (увел. Х200) Отломки (1), продольно-вытянутые гребни (2) и языки скола (3) на изломе |
Зона разрыва занимает от 1/3 до 1/8 толщины кости, поверхность перелома имеет крупнобугристый характер, что связано с концентрацией микротрещин на этом участке, которые ориентированных под острым углом (около 45 градусов) относительно общего направления разрушения (рис 2). Отмечается четкое разделение границы перехода разрыва в сдвиг.
В зоне сдвига, вследствие стремительности разрушения, выявляются сколы гаверсовых пластин остеонов с образованием осколков (рис.3-1). Текстура здесь представлена гребнями, параллельными друг другу (рис.3-2). По ходу действующей сдвиговой деформации практически полностью разрушаются стенки остеонов, на месте которых выявляются микротрещины в виде острых углов, вершинами направленных навстречу хода разрушению («языки скола») (рис. 3-3).
Концентрация напряжений костной ткани при ударной нагрузке больше происходит в зоне сдвига, где определяются хаотично расположенные микротрещины, как между остеонами (рис.4-1), так и в их стенках (рис.4-2).
![]() |
Рис.4 зона сдвига при ударе (увел. Х200) Эффект «негатив». Микротрещины между остеонами (1) и в стенках остеонов (2) |
Определяется четкое разделение границы зон сдвига и долома, поверхность разрушения на этих участках относительно гладкая и представлена мелкоячеистой (сетчатой) текстурой (рис.5-1). В месте разъединения кости вклинение отломков слабо выражено, контур разъединения – мелковолнистый (рис. 5-2).
![]() |
Рис 5. зона долома при ударе (увел. Х200) «мелкоячеистый» узор (1) и волнистый контур в месте разъединения кости (2) |
ПОВРЕЖДЕНИЯ, ПРИЧИНЕННЫЕ МЕТОДОМ ДАВЛЕНИЯ
При исследовании образцов, поврежденных методом давления определяется принципиально иной характер разрушения.
Общая траектория разрушения поперечная с формированием сглаженного рельефа поверхности. Текстура излома на всем протяжении мелкобугристая и переход зоны разрыва в сдвиг выражен нечетко.
Распространение зоны разрыва занимает до 1/2 толщины кости. Разрушение принимает хаотичный характер, обходя на своем пути остеоны. Подтверждением этого факта являются микротрещины, которые концентрируются вокруг остеонов (рис.6).
![]() |
Рис.6 зона разрыва при давлении (увел. Х200) Концентрация микротрещин вокруг остеонов (указано стрелками) |
В зоне сдвига вследствие скачкообразного характера разрушения образуется «подрытие» гаверсовых пластин остеонов (рис.7-1) с образованием мелких осколков («костная пыль») (рис.7-2). Так же, как и в зоне разрыва, при сдвиговом участии разрушений, концентрация микроразрушений костной ткани более выражена вокруг остеонов гаверсовых каналов (рис.8).
Медленный изгиб формирует слабовыраженный переход разрушения на границе сдвига и долома. За счет глубокого вклинения в зоне долома образуется «подрытие» и козырькоподобный выступ, а также зубчатый контур в месте разъединения кости (рис.9-1). Текстура в зоне долома представлена мозаикой микротрещин в виде «шевронного узора» - «ветви дерева» [4] (рис.9-2).
![]() |
Рис 9. зона долома при давлении (увел. Х200) «шевронный» узор на фоне рубца (2) и зубчатый контур в месте разъединения кости (1) |
Таблица 1.
Дифференциально-диагностические признаки повреждений костей при различных способах внешнего воздействия.
№ |
признаки |
удар |
давление |
1 |
общее направление разрушения |
косопродольное |
более поперечное |
2 |
общий вид поверхности разрушения |
шероховатая |
сглаженная |
3 |
распространение зоны разрыва |
от 1/3 до 1/8 толщины кости |
до 12 толщины кости |
4 |
текстура в зоне разрыва |
крупнобугристая |
мелкобугристая |
5 |
граница перехода разрыва в сдвиг |
четкая |
слабовыраженная |
6 |
сколы гаверсовых пластин остеонов |
в зоне сдвига |
отсутствуют |
7 |
текстура в зоне сдвига |
в виде острых углов, вершинами навстречу разрушению |
в виде гребней, параллельных друг другу |
8 |
разрушение остеона |
через гаверсовы пластины |
вокруг гаверсовых пластин |
9 |
Выраженность границы сдвига и долома |
четкая |
слабовыраженная |
10 |
Вклинение отломков в месте разъединения |
мелкое |
глубокое |
11 |
контур края зоны долома |
волнистый |
зубчатый |
12 |
Вид текстуры в зоне долома |
мелкоячеистый |
«шевронный узор» |
Т.о. в зависимости от способа внешнего воздействия (удар или давление) образуется неодинаковая морфология поверхности разрушения, что позволяет проводить дифференциальную диагностику различных способов нагружения повреждений в случае ее мелкой фрагментации.
Список литературы:
• Бахметьев В.И. Множественные переломы длинных трубчатых костей нижних конечностей при травме тупыми предметами: автореф. дис. … д-ра. мед. наук/ В.И.Бахметьев.; Самара, 1992. – 22 с.
• Гордеева Т.А. Анализ изломов при оценке надежности материалов./ Т.А.Гордеева, И.П.Жегина – М.: Машиностроение, 1972.- 178 с.
• Крюков В.Н., Галлиев Б.Х., Сальников Ю.К. Установление видов деформации и разрушений при исследовании отломков костей/ В.Н.Крюков, Б.Х.Галиев, Ю.К.Сальников// Судебно-медицинская экспертиза. - 1986. - №2. – С.28-31.
• Нагорнов М.Н. Морфология излома костей при разрушении деформации растяжения в области фронта трещины/ М.Н.Нагорнов// Современные вопросы судебной медицины и экспертной практики. – Ижевск. - 1991. – С.97-99
• Фрейдлин С.Я. Дальнейшие исследования по статистике переломов костей./ С.Я.Фрейдлин// Ортопедия, травматология и протезирование. – 1971. - №7. – С.58-64
• Янковский В.Э. К вопросу об определении механизмов образования переломов./В.Э.Янковский// Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики. – Барнаул. - 1988. – С. 11-17.
похожие статьи
Анализ причин насильственной смерти от механических травм за 2015–2019 гг. (по данным Норильского отделения Красноярского краевого бюро судебно-медицинской экспертизы) / Кошак К.В., Коплатадзе И.Г., Толмачева С.К., Слащинин Г.А., Алябьев Ф.В., Фомина И.Е., Аверченко И.В., Хлуднева Н.В., Бокиев М.У., Закурдаева А.Д. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — Хабаровск, 2020. — №19. — С. 70-72.
Структура смертельной механической травмы в России (по материалам 2003—2017 гг.) / Ковалев А.В., Макаров И.Ю., Самоходская О.В., Куприна Т.А. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 2019. — №2. — С. 11-14.
Судебно-медицинское установление места и направления удара ограниченным твердым тупым предметом при множественных переломах грудины и ребер методом векторно-графического анализа / Зорькин А.И., Клевно В.А., Крюков В.Н., Плаксин В.О., Саркисян Б.А., Суворов В.В., Тупиков А.Е., Янковский В.Э. — 1989.
Судебно-медицинская оценка ран головы, причиненных ребрами острых и тупых предметов / Решетов А.В. — 2009.
Судебно-медицинская экспертиза переломов диафизов длинных трубчатых костей при травме твердыми тупыми предметами / Зорькин А.И., Клевно В.А., Крюков В.Н., Плаксин В.О., Саркисян Б.А., Филиппов М.П., Янковский В.Э. — 1990.
Проблемы судебно-медицинской оценки переломов костей носа / Романов П.Г., Девятериков А.А., Штемпелюк Я.Р. // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — Хабаровск, 2022. — №21. — С. 103-105.