Диагностикум механизмов и морфологии переломов при тупой травме скелета Т.1 - Крюков В.Н.

Автор: Крюков В.Н.

Теги: заболевания опорно-двигательной системы скелет и мышечная система хирургия медицина практическая медицина травматология рентгенология скелет судебно-медицинская экспертиза

ISBN: 5-02-031269-Х

Год: 1996

Похожие

Миофасциальные боли и дисфункции. Руководство по триггерным точкам Т.1

Миофасциальные боли и дисфункции. Руководство по триггерным точкам. Том 1. Верхняя половина туловища

Миофасциальные боли и дисфункции. Руководство по триггерным точкам. Том 2. Нижние конечности

Миофасциальные боли и дисфункции. Том 2. Нижние конечности

Текст

ДИАГНОСТИКУ^
.1ЕХАНИЗМОВ И МОРФОЛОГИИ
ПЕРЕЛОМОВ
ПРИ ТУПОЙ ТРАВМЕ
СКЕЛЕТА
ДИАГНОСТИКУМ
МЕХАНИЗМОВ И МОРФОЛОГИИ
ПЕРЕЛОМОВ
ПРИ ТУПОЙ ТРАВМЕ
СКЕЛЕТА
МЕХАНИЗМЫ
И МОРФОЛОГИЯ
ПЕРЕЛОМОВ
ДЛИННЫХ ТРУБЧАТЫХ
КОСТЕЙ
е
НОВОСИБИРСК
" НАУКА "
1996
УДК 616.71-001.5-079.6
ББК 54.58
Составители
ВИ Бахметьев, ВН Крюков, ВП Новоселов, БА Саркисян, ВЭ Янковский
Редакционная коллегия
!аслуженный деятель науки РФ профессор В.Н. Крюков (отв ред ), профессор
Б.А. Саркисян (зам отв ред), доктор медицинских наук В.П.Новоселов,
профессор В.Э. Янковский, доцент А.И. Зорькин (секр ред кол), доцент
А. Б. Шалимов
Д44 Диагностикум механизмов и морфологии переломов
при тупой травме скелета. Т. 1. Механизмы и морфология
переломов длинных трубчатых костей /В.И. Бахметьев,
В.Н. Крюков, В.П. Новоселов и др. — Новосибирск: На-
ука. Сибирская издательская фирма РАН, 1996. — 166 с.
ISBN 5-02-031269-Х.
В многотомном справочном руководстве подробно и наглядно пред
ставлены механизмы переломов всех отделов скелета, каждому из которых
посвящен отдельный том, составленный наиболее компетентными спе
циалистами На основе сочетания методов точных наук — математики,
физики, материаловедения, строительной механики и сопротивления ма
териалов рассмотрены процессы возникновения и формирования пере
ломов, даны схемы их механизмов, обобщены научно практические поло
жения, изложенные в многочисленных публикациях, докторских и кан
дидатских диссертациях
Книга предназначена для практической деятельности судебно меди
цинских экспертов, травматологов, хирургов, рентгенологов
Табл 4 Ил 127 Библиогр 77 назв
„ 4109020000-045 „ е © Составление В И Бахметьев,
Д 042(02) - 96 Бе3 объявления В Н Крюков, В П Новоселов
и др , 1996
ISBN 5-02-031269-Х
От авторов
Последние 40 лет научных изысканий в судебной медицине
были сосредоточены в основном в области судебно-меди-
цинской травматологии. В какой-то степени это объясняется
своеобразным "социальным заказом", поскольку количество
экспертиз, связанных с механическими повреждениями, неук-
лонно растет. По названному разделу было выполнено наиболь-
шее количество кандидатских и докторских диссертаций, опуб-
ликовано много журнальных статей и монографий. Возраста-
ющие требования судебно-следственных органов к качеству
экспертиз служат своеобразным специфическим "катализато-
ром" поиска новых путей и методов научных исследований в
этом направлении. Предприняты комплексные изучения про-
цессов динамики разрушения кости. На основе сочетания
методов таких точных наук, как математика, физика, материало-
ведение, строительная механика и сопротивление материалов,
были рассмотрены процессы зарождения трещины (перелома)
и ее распространения, т.е. возникновение и формирование
особенностей переломов в каждом конкретном случае.
Особо важным моментом стало составление принятых в
судебно-медицинской практике описательных характеристик
морфологических признаков переломов вообще и поверхностей
собственно разлома кости в частности. На основании их анализа
оказалось возможным совершенно достоверно диагностировать
зону первоначального разрушения кости, направление развития
и распространения перелома. Определены признаки, свидетель-
ствующие о явлениях смещения фрагментов разрушаемой части
кости в течение самого процесса разрушения (так называемые
поперечный и продольный сдвиги).
6
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
В случаях многооскольчатых переломов стало возможным
устанавливать последовательность разрушения кости.
Давно требуют решения такие сложные проблемы, как
повторная травматизация и очередность образования переломов.
Особую роль в морфологии разрушения кости играет воз-
растной аспект (старческий, подростковый, детский). Морфо-
логия дополнительных и повторных разрушений кости основана
на изучении особенностей формы кости, траекторий развития
трещин и своеобразия текстуры поверхностей изломов. В
совокупности с фундаментальными исследованиями механизмов
травмы подтверждены целесообразность и необходимость при-
менения в судебной медицине метода фрактографии.
Метод предельно прост, его исполнение доступно любому
судебно-медицинскому эксперту. Фрактография как составная
часть судебно-медицинской травматологии уже около 10 лет с
успехом используется многими судебными медиками в теории
и практике.
Опыт работы с курсантами и слушателями на циклах
усовершенствования и курсах повышения квалификации пока-
зывает, что теоретические разделы, связанные с вопросами
строительной механики и сопромата, воспринимаются непросто.
Случаи анализа переломов при одной и той же локализации,
но различных по механизму происхождения, нередко вызывают
затруднения. Особенно сложны экспертизы множественных
переломов и установление последовательности их формиро-
вания.
Изложенные проблемы побудили нас приступить к соз-
данию специфического руководства, в котором бы подробно, а
главное — наглядно были представлены механизмы переломов
всех отделов скелета. Это, в свою очередь, может стать
своеобразным справочным пособием для практической деятель-
ности эксперта. Научно-практические положения, изложенные
в многочисленных разрозненных публикациях, значительно
дополняются материалами докторских и кандидатских диссер-
таций. Иллюстративный материал воспроизводится с особым
акцентом на схемы механизмов переломов. Даны дополнения
и к уже известным теоретическим положениям, что в совокуп-
ности, как нам представляется, сделает более доступным для
восприятия концепцию разрушения кости. В пределах целесо-
ОТ АВТОРОВ
7
образной достаточности даны схемы и практические рекомен-
дации.
Каждому анатомическому отделу скелета отводится само-
стоятельный том, который составляется наиболее компетент-
ными специалистами в данной области.
Авторы будут признательны за все замечания, сделанные
по существу настоящего руководства.
Глава 1
Биомеханические свойства кости
как объекта экспертизы механизмов травмы
Физико-математические особенности
построения кости
Опорную, защитную и локомоторную функции организма
осуществляют так называемые опорные ткани, основную массу
которых составляет костный скелет (около 20 % от массы тела).
Подвижные кости (148) соединяются между собой 29, 33 и 85
суставами с тремя, двумя и одной степенями свободы соответ-
ственно, обеспечивая в целом 244 степени свободы. Только
одно это предопределяет принципиальное различие в строении
костей разных отделов скелета. Кроме того, имеются индивиду-
альные отклонения в формообразовании отдельных костей.
Общие же пропорции костей по отношению ко всему скелету у
разных индивидуумов очень близки, что позволяет по размерам
одной кости судить о длине тела, а по фрагментам кости —
определять ее размеры и вычислять длину тела.
Скелет (в общей сложности более 200 костей) является
основным депо минеральных соединений и обеспечивает в
организме стабильный водно-солевой обмен.
Строение, форма костей и их комплексов (череп, позво-
ночник, грудная клетка, таз) отвечают основным принципам,
гарантирующим максимальную прочность и легкость составля-
ющих элементов при максимально экономичном распределении
"строительного" материала. Большой запас прочности достига-
ется за счет особой структуры костной ткани. Подмечено, что
природа как бы "сгущает" строительный материал в своих
"творениях" в направлении наибольших механических усилий и
в то же время как бы "выбирает" его из других ненагруженных
мест.
С позиций строительной механики и сопромата кость
рассматривается как сложный композитный материал, посколь-
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
9
ку на суборганном уровне она состоит из органического и
минерального матриксов. Последний в свою очередь представ-
лен кортикальной (плотной) и трабекулярной формами1.
Наиболее интересные данные о закономерностях постро-
ения кости на суборганном и органном уровнях получены при
геометрическом анализе Ю.М. Аникиным [Аникин, Колес-
ников, 1992].
Давно установлено, что силовые нагрузки воспринимаются
и передаются на суборганном уровне костными пластинками и
образованными ими трабекулами. Если в связи с функциональ-
ными задачами сила должна передаваться максимально жестко
и полно, то трабекула в этой части кости сориентирована таким
образом, что силовые напряжения располагаются параллельно
поверхности костной пластинки. Другая крайняя задача —
передача силовых усилий при максимальном демпфировании.
В этих случаях силовые напряжения направлены в поперечном
по отношению к костной пластинке направлении. В нормальных
условиях на суборганном уровне костному веществу прак-
тически не приходится решать таких задач. Силовые воз-
действия на костную пластинку обычно оказываются под
некоторым углом.
Анализируя указанные варианты, Ю.М. Аникин пришел к
интересным выводам. Отбросив крайние положения, он рас-
смотрел действие силы Р как действие двух составляющих Рх
и Р2 (в соответствии с правилом параллелограмма). Соотно-
шение Рх и Р2 (рис. 1) выражается функцией tg А, де-
монстрируя взаимосвязь устойчивости трабекулы как на сжатие,
так и на изгиб.
Если предположить, что значения твердости (жесткости) и
упругости трабекулы равновелики, то вполне уместно построить
график (рис. 2), где по оси ординат обозначена твердость, а по
оси абсцисс — упругость. Получив на графике две полуокруж-
ности, проведем к ним касательную АВ, а точки касания
'Подробные сведения о строении костной ткани изложены в соответству
ющих руководствах по анатомии и гистологии См также Торбенко В.П.,
Касавина Б.С. Функциональная биохимия костной ткани — М Медицина,
1977 - 272 с , Аникин Ю.М., Колесников Л.Л. Построение и свойства костных
структур М ММСИ, 1992 — 180 с
10
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис 1 Схема взаимодейст-
вия сил сжатия и изгиба в
наклонно закрепленной балке
(по Ю М Аникину [Аникин,
Колесников, 1992])
соединим с началом координат Из
полученного чертежа следует, что
максимальная устойчивость трабе-
кулы на сжатие соответствует углу
67,5°, а максимальная упругость до-
стигается при действии силы под
углом 22,5° по отношению к оси
трабекулы Из чертежа видно, что
любые другие соотношения, в том
числе и точка пересечения полуок-
ружностей (угол 45°), оказываются
наименее устойчивыми к процессам
разрушения.
На основании анализа обшир-
ного анатомического материала
Ю.М Аникин пришел к выводу, что размеры костей человека,
их плотность, рисунок тканей и взаимоотношения отдельных
частей — все подчинено определенным количественным харак-
теристикам Среди них в первую очередь следует указать на так
называемые жесткие и упругие углы — 70 и 20° соответственно
Второй момент, определяющий архитектонику кости вообще, —
это отношение по типу "золотого сечения"1, или иррациональ-
ной дроби типа -fl. Колебания цифровых значений в пределах
нормы обычно не превышают 1/5 — 1/6 параметра Например,
J "Золотое сечение" — гармоническое деление в крайнем и среднем отно
шении такое, что большая его часть АС является средней пропорциональной
между всем отрезком АВ и меньшей его частью СВ Принципы "золотого сечения"
легли в основу композиционного построения многих произведений мирового
искусства (главным образом архитектуры) Термин введен Леонардо да Винчи на
основе анализа ряда чисел Фибоначчи, в котором каждый последующий член
равен сумме двух предыдущих 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 и тд Следует заметить,
что в этом ряду каждое последующее число больше предыдущего в 1,6 раза,
т е довольно близко по значению VT
а
- 1) ,
-------
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
11
так называемая талия поз-
вонка расположена несколь-
ко выше середины высоты
его тела. Отношение нижней
части высоты позвонка к
верхней составляет 1,4.
Поверхность позвонка,
его кортикальная часть,
обычно имеет неровности в
виде складок, отклоненных
от вертикали на углы около
20°. Сагиттальный размер го-
ризонтальных площадок те-
ла позвонка больше его вы-
соты в 1,33 раза.
Если рассматривать клю-
чицу как образование из
двух сопряженных полуволн,
то оказывается, что прок-
Рис. 2. Взаимосвязь твердости и уп-
ругости абстрактной балки, выражен-
ная через показатели тангенса угла ее
отклонения от направления действия
деформирующей силы (по Ю.М. Ани-
кину [Аникин, Колесников, 1992])
симальная часть составляет
57 % ее длины, а дистальная — 43 % (1:1,3). Вся длина ключицы
относится к большей полуволне как 100 : 53 = 1,7 (т.е. в
пределах допуска). Ось ключицы отклоняется от направления
сил сжатия на угол около 20°.
В свое время Н.С. Механик [1948, 1952] установил, что в
процессе эмбрионального развития длинные трубчатые кости
претерпевают своеобразную ротацию. При достижении полной
оссификации такое "закручивание" значительно способствует
устойчивости диафизов поперечным (сгибательным) нагрузкам.
В случаях же косых и винтообразных переломов образуются
отломки с острыми углами — около 20°.
Подобный перечень жесткой математической взаимосвязи
на всех уровнях — клеточном, суборганном, органном и
надорганном — может быть продолжен. Глубокая целесообраз-
ность связей в строении костей и скелета в целом невольно
наводит на мысль, что все наиболее выдающиеся конструкции
и сооружения, построенные человечеством, — все это более или
менее удачно подсмотрено и заимствовано у природы.
12
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
В соответствии с выполнением функций опоры, защиты и
архитектуры мягких тканей кости скелета принято подразделять
на длинные, короткие и плоские.
Кости конечностей организованы по схеме конформно-
симметричных блоков первой ступени в виде трехчленных
кинематических блоков, собранных в блоки второй ступени,
симметричные между собой:
1) плечо — предплечье — кисть,
бедро — голень — стопа;
2) кисть: запястье — пясть — фаланги пальцев,
стопа: предплюсна — плюсна — фаланги пальцев;
3) фаланги пальцев: проксимальная — средняя — концевая.
Кисть и запястье имеют 2 ус л. ед. отсчета, пясть — 3,
пальцы — 5, стопа и предплюсна — 5, плюсна — 3, пальцы —
2 усл. ед.
Длинные кости являются основой конечностей и имеют вид
трубок (цилиндров) с расширенными концами. Собственно
цилиндр — диафиз — выполнен из компактной кости, в то
время как концевые части — эпифизы — расширены и состоят
из губчатого вещества.
Диафизы всех данных трубчатых костей несколько изогнуты,
что с позиций строительной механики следует рассматривать
как наличие "предварительного напряжения", которое зна-
чительно увеличивает сопротивляемость при нагружении в
продольном направлении.
Несмотря на заметные половые различия в строении длин-
ных трубчатых костей, установлены их соответствующие про-
порции по отношению к длине тела. По Г.Ф. Дебецу [1963],
длину тела можно вычислить с достаточной степенью точности
по изолированной кости, пользуясь следующими формулами:
для мужчин — 2,244F + 69 - 4,667/6,9F - Т - 3,91;
для женщин — 2,244F + 65 - 4,667/0,9F - Т - 4,01,
где F — длина бедренной кости; Г — длина большеберцовой
кости.
Грудная клетка имеет специфическую форму, образованную
конгломератом из 37 взаимосвязанных костей (24 ребер, 12
позвонков и грудины). С позиций строительной механики она
может быть рассмотрена в едином комплексе и как своеобраз-
ная оболочка, и как рама. Ребра в отдельности можно пред-
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
13
ставить как кривой брус или стержень, в комплексе — как
шпангоуты, а грудной отдел позвоночника и грудину — как
стрингеры.
Форма грудной клетки (уплощена в переднезаднем направ-
лении и конически расширена в поперечном направлении) в
значительной степени определяется параметрами грудины.
Позвоночный столб — довольно сложная и неравномерная
кинематическая цепь из разновеликих 33—34 позвонков. Разме-
ры позвонков, их масса и прочностные характеристики нара-
стают сверху вниз, а убывают только в самом концевом отделе.
Наиболее подвижные отделы — шейный и поясничный. Грудная
часть ограничена в движении за счет грудинореберного каркаса,
а крестцовый отдел представлен сросшимися в единый конгло-
мерат позвонками. Если в фас позвоночник имеет вид прямой
колонны, то в профильной проекции в нем различают четыре
искривления: два лордоза (шейный и поясничный) и два кифоза
(грудной и крестцовый). Шейный отдел занимает 22 % от
длины позвоночника, грудной — 46 % и поясничный — 32 %.
Наиболее изучены шейный и поясничный отделы, видимо, в
связи с их особой функцией — обеспечением опоры и под-
вижности, а также с большей подверженностью травматизации
В поясничном отделе обычно определяют так называемый
вертикальный поясничный указатель, т.е. процентное отно-
шение суммы задних высот тел поясничных позвонков к сумме
передних. В связи с этим различают курторахию (до 97,9),
орторахию (от 98 до 101,9) и койлорахию (102 и более).
Крестцовый отдел позвоночника классифицируется на ос-
нове широтно-высотного индекса: долихогиерия (до 99,9),
мезогиерия (100—105,9) и платигиерия (106 и выше). В.С. Се-
менников [1972] выделяет еще и гиподолихогиерию.
Таз — комплекс из трех костей, соединенных тремя мощ-
ными и тугоподвижными суставами. Уплощение в сагиттальном
направлении порождает два размера — фронтальный и са-
гиттальный. Соотношения между ними весьма близки VT, т.е.
1,5—1,3. Половые различия в строении таза особенно заметны
при сравнении формы выхода из малого таза: у мужчин он
имеет вид продольного, а у женщин — поперечного овала.
Отчетливые признаки полового деморфизма представлены фор-
14
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
мой большой седалищной вырезки и лобковым углом, который
у женщин на 15° выше, чем у мужчин.
Череп условно принято подразделять на мозговой и лицевой.
Емкость мозгового черепа колеблется у отдельных индивидов
от 1000 до 2012 см3, составляя в среднем 1350—1400 см3. У
женщин она в среднем на 10 % меньше, чем у мужчин.
Форма мозгового отдела характеризуется индексами — в
первую очередь отношением поперечного диаметра к продоль-
ному (%): 74,9 — долихокрания, 75—79,9 — мезокрания, 80,0 и
более — брахикрания.
Согласно исследованиям Ю.М. Аникина [Аникин, Колес-
ников, 1992], в строении черепа особенно показательна наивы-
сшая целесообразность всевозможных линейных и угловых
свойств и взаимосвязей. Так, несмотря на многочисленные
варианты, большое затылочное отверстие характеризуется пре-
вышением продольного размера над поперечным в 1,3 раза.
Особенности строения лицевого отдела черепа наиболее
подробно изучены школой М.М. Герасимова. Форма лицевого
скелета выражается процентным отношением высоты лица к
его скуловой ширине.
Толщина костей свода черепа варьирует от 1,9 до 7 мм
(соответственно височная и затылочная кости).
Физические и прочностные свойства кости
В процессе филогенеза кость формировалась под воз-
действием самых разнообразных механических сил. От обычных
"мертвых" строительных материалов она отличается прежде
всего способностью реагировать на величины нагрузок и при
необходимости атрофироваться или гипертрофироваться, а так-
же (в определенных пределах) менять свою форму.
На устойчивость кости внешним воздействиям большое
влияние оказывают амортизационные свойства мягких тканей.
Не последняя роль отводится и такой эластической оболочке,
как надкостница, которая в значительной степени изменяет
физические свойства кости (прежде всего хрупкость) в соот-
ветствии с известным эффектом Ребиндера.
По данным В.А. Суетиной [1975], прочность чешуи лобной
кости обеспечивает только 54,5 % устойчивости лобной области
ГЛ. 1. БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
15
к внешнему механическому воздействию. Остальные 45,6 %
поглощаются мягкими тканями головы и твердой мозговой
оболочкой. Оказалось, что работа по деформации лобной чешуи
при наличии только надкостницы и твердой мозговой оболочки
увеличивается в 1,3 раза, а при наличии и мягких тканей — в
1,8 раза.
Сведения о прочностных свойствах кости в специальной
литературе довольно многочисленны и достаточно разнообраз-
ны, поскольку получены в экспериментах, проведенных в
неадекватных условиях. Отмечено, что механическая прочность
костной ткани намного превышает нагрузки, испытываемые
костью в обыденных условиях.
Данные факты зарегистрированы как на свежих цельных
костях, так и на сухих и законсервированных образцах. Проч-
ность кости сравнивают с чугуном, железобетоном, а прочность
на растяжение близка к таковой влажной древесины или стекла.
Прочность кости неодинакова в разных направлениях по
отношению к гаверсовым системам, а устойчивость ее к
внешним воздействиям при прочих равных условиях определя-
ется прежде всего формой физического тела и направлением
воздействия. В общем виде все известные характеристики
механических свойств можно свести к следующему.
В поперечном и продольном направлениях по отношению
к гаверсовым каналам прочность кости выражается соотно-
шением 1:10, а вдоль гаверсовых систем она составляет
6—17 кгм/см2.
Прочностные характеристики на сдвиг колеблются в преде-
лах 5,05 — 11,8 кг/мм2.
Максимальный секущий модуль составляет 1,8 • 103 кг/мм2,
а разрушающее напряжение при этом — примерно 270 Дж.
Микротвердость в пределах одного остеона 29,7—51,4 кг/мм2,
а в диафизе большой берцовой кости — в пределах 30—
45 кг/мм2.
Модуль Юнга для костной ткани колеблется в диапазоне
1,38 • 103—1,94 • 103 кг/мм2. По другим данным, предел растяже-
ния компактной ткани бедренной кости 12,3 109—40,7 • 109 Па,
сжатия — 16,5 • 109—35,7 • 109; малой берцовой — 6,66 • 109—
7,06 • 109 Па.
16
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Прочность теменной кости на разрыв в направлении ее
продольной оси 900 г/см2; средняя на сжатие в том же
направлении — 1800, на сжатие в поперечном направлении —
2100, губчатого вещества этой же кости на сжатие —
320 г/см2.
Прочность на сжатие компактного вещества бедренной
кости 15—30 кг/мм2, губчатого вещества головки — 0,7—
1,5 кг/мм2.
Микротвердость диафиза большой берцовой кости 30—
45 кг/мм2.
Предел прочности спонгиозной ткани 12,26 • 106—4,32 •
• 106 Н/м2.
Предел прочности на сжатие отдельных костей: ребро —
39 • 103—9,81 • 103 Н/м2; компактное вещество бедренной кости —
2940 • 103—1470 • 103 Н/м2; губчатое вещество — от 147 • 103
(для бедренной кости) до 13,7 • 103 Н/м2.
Особенность костей человека и в целом скелета заключается
еще и в том, что в процессе развития от внутриутробного до
взрослого состояния и полного окостенения кость испытывает
силовые напряжения, которые как бы зафиксированы в виде
так называемого внутреннего напряжения кости [Лощилов,
1971].
Кости в организме постоянно испытывают довольно мощ-
ное напряжение, оказываемое на них мышечным тонусом.
Как отмечено выше, длинные трубчатые кости имеют
некоторое искривление по длине, которое обладает так назы-
ваемой запасенной упругой энергией, или резилъянсом, обес-
печивающим упругую реакцию. В принципе это относится ко
всем костям — ключице, лопатке, ребру и др. Резильянс в
значительной мере увеличивает сопротивляемость кости по
отношению к внешним нагрузкам.
Как показывают исследования, в пожилом и старческом
возрасте кости теряют до 1/5 прочностных характеристик по
отношению к зрелому возрасту. Однако это не та величина,
которой можно объяснить резко возрастающее число переломов
в этот период жизни. Не исключено, что один из главных
факторов, определяющих это явление, — нарушение иннер-
вации и синергизма сокращения мышц.
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
17
Работа и разрушение кости
как материала и конструкции
на основе сведений из строительной механики
и сопротивления материалов
Самый распространенный вид внешнего воздействия —
давящие и ударные нагрузки. Твердые тела, в том числе и кость,
наиболее успешно противостоят именно сжимающим нагру-
жениям. Свойство физических тел противостоять внешним
механическим воздействиям принято называть прочностью1.
Прочность твердых тел, как известно, обусловлена силами
межатомных связей материала, из которого состоит конкретное
физическое тело. Однако прочность зависит не только от
структуры самого материала, но и от вида силовых напряжений,
которые в этом теле могут развиваться в случаях приложения
внешних усилий.
Под действием механических сил все твердые тела в той
или иной степени деформируются и в них возникают силовые
напряжения. При снятии нагрузки напряжения исчезают и тело
(конструкция) принимает первоначальную форму (так называ-
емая упругая деформация).
Твердые тела обладают различной степенью упругой дефор-
мации.
Силовые напряжения (5), которые развиваются при дефор-
мации, определяются отношением величины приложенной на-
грузки (/*) на площадь (А), к которой она приложена:
Единицы измерения напряжения — килограмм-сила на
квадратный сантиметр или меганьютон на квадратный метр (в
системе единиц СИ): 1 кгс/см2 = 0,098 МН/м2, 1 МН/м2 =
= 10,2 кгс/см2.
1 Прочность сама по себе не является точной мерой сопротивления того или
иного материала, например, излому. Материалы разрушаются в связи с уве
личением микроскопических надломов, поэтому лучшая мера прочности -
энергия, требуемая для создания поверхности разлома, — гак называемая работа
разлома
18
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
В технике прежде всего принято испытывать твердые тела
(материалы) на растяжение (разрыв) — действие, обратное
сжатию. Чем большая нагрузка прикладывается к испытывае-
мому образцу, тем в большей степени он будет удлиняться. Для
разных материалов в определенных пределах соотношения
увеличения нагрузки и прироста длины оказываются линей-
ными. Линейную деформацию (е) принято выражать в процен-
тах в виде отношения удлиненного размера (/) образца к
первоначальному его размеру (Z):
Названную закономерность открыл в 1679 г. Гук, и с тех
пор она известна как закон Гука.
Однако более объективную характеристику испытываемому
материалу может дать его жесткость (£), которая определяется
как отношение напряжения (5) к деформации (/);
Е = —
L I ’
называется модулем упругости, или модулем Юнга и выражается
в килограмм-силе на квадратный сантиметр.
Прочность материала и прочность конструкции неадекват-
ны. Последняя определяется так называемой разрушающей
нагрузкой, которая измеряется в ньютонах (или килограммах).
Прочность же материала характеризуется напряжением, приво-
дящим к его разлому, и определяется, как было указано, в
меганьютонах на квадратный метр или в килограмм-силе на
квадратный сантиметр.
Прочность материала более или менее постоянна для всех
его образцов. Разрушаются же конструкции в зависимости от
их свойств (формы) и направления внешнего воздействия.
Установлено, что напряжения в твердом теле (особенно в
конструкциях) распределяются не всегда равномерно. В зоне
резких изгибов, узлов, соединений, выемок и отверстий напря-
жения как бы концентрируются, создавая угрозу разрушения.
Однако в скелете человека все сосудистые бороздки, питатель-
ные отверстия и пр. выполнены таким образом, что они не
только не концентрируют напряжений, а наоборот, — рассеива-
ГЛ. 1. БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
19
ют их. В скелете и костях переходы от одной части к другой
не остроугольные, а плавные, в виде закруглений и полуокруж-
ностей, т.е. соблюдается принцип галтельности. Этого нельзя
сказать о возникающих трещинах, которые всегда инициируют
дальнейшее разрушение.
Механика разрушения кости как твердого тела
Механика разрушения на микроуровне. Многочисленными
исследованиями установлено, что кость неравнопрочна как в
разных направлениях по отношению к гаверсовым системам,
так и в отдельных соседних участках. Данное обстоятельство
резко осложняет анализ процессов разрушения кости. В связи
с этим следует допустить, что кость — это сплошной однород-
ный хрупкий материал (хотя на самом деле она является не
только разнопрочным композитом, но и хрупкопластическим
материалом). Такое допущение позволяет, не вдаваясь в обсуж-
дение многих деталей, рассматривать основополагающие прин-
ципы разрушения костной ткани и процесс образования пере-
лома.
Как было указано, скелет человека филогенетически при-
способлен, чтобы принимать нагрузки и противостоять в первую
очередь сжимающим. Растяжению (разрыву) кость противо-
стоит значительно хуже. Однако в природе в чистом виде такие
воздействия, как сжатие или растяжение, встречаются не часто:
обычно они взаимосвязаны. Поскольку кость гораздо слабее
противостоит растягивающим усилиям, следует с уверенностью
полагать, что при внешнем воздействии она будет начинать
разрушаться именно в зоне ее наименьшей устойчивости раз-
рыву.
Разрыв — основной и главный вид разрушения твердого
тела, возникающий в наименее прочном и неустойчивом точеч-
ном очаге. Таких очагов одномоментно может возникать не-
сколько, но развивается (сливаясь с соседними), как правило,
только один. Зарождение очага разрыва молекул вещества и
увеличение (рост) дефекта называются зарождением и раз-
витием трещины. В начале зарождения дефект прирастает как
бы концентрически, распространяясь во все стороны. За-
родившись и увеличиваясь, он в первую очередь изменяет как
20
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 3. Схемы трещины и ее основных частей.
а - схема трещины (стрелками указано направление растяжения, в кружке
концевой отрезок); б — схема концевою отрезка трещины' 1 фронт, 2 края
(6epeia), 3 - излом
геометрию физического тела, так и топогра-
фию растягивающих напряжений. Трещина начинает рас-
пространяться в направлении наибольшей концентрации рас-
тягивающих силовых напряжений.
В учении о зарождении и развитии трещины особое вни-
мание уделяется энергетическим явлениям на ее концах.
При оценке процессов разрушения большое значение при-
дают анализу морфологии поверхности разъединения мате-
риала, т.е. поверхности трещины. У трещины различают края
(берега), ее поверхность (излом) и фронт (рис. 3).
В случаях разрывных деформаций и разрушений поверх-
ность трещины относительно ровная, мелкозернисто шерохова-
тая (за счет анизотропии костного вещества). Плоскость излома
перпендикулярна (нормальна) поверхности кости.
В процессе роста трещины нарушается геометрия тела,
вследствие чего растягивающие силы перестают быть сим-
метричными, а нормальные силовые напряжения преобразуются
в касательные. В связи с этим изменяются и траектория
развития трещины, и рельеф излома, и углы берегов. Зона
первоначального разрушения оказывается небольшой и имеет
особое диагностическое значение для регистрации как начала
разрушения кости, так и места возникновения и развития
перелома.
Касательные напряжения прежде всего определяют ме-
ханизм развития трещины — она начинает расти не перпендику-
лярно силовым напряжениям, как при разрыве, а в плоскости
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
21
Рис. 4. Схемы поперечного (а) и продольного (6) сдвигов.
Стрелками указано направление смещения материала Рост трещины в обоих
вариантах продолжается вдоль образца
действующих напряжений. Возникает деформация сдвига. При
этом трещина может развиваться в направлении, поперечном
ее фронту, или в продольном (рис. 4).
Смещение материала и рост трещины поперек ее фронта
называется поперечным сдвигом, а приращение трещины в ее
плоскости при смещении материала вдоль фронта трещины —
продольным.
Берега трещины неровные, часто зазубрены, поверхность их
скошена и образует с поверхностью кости острый или тупой
угол, излом неровный, имеет специфический рисунок, позво-
ляющий в большинстве случаев устанавливать направление
роста трещины (подробно об этом см.: [Крюков, 1995]).
Касательные напряжения т по аналогии с растягивающими
имеют ту же размерность — меганьютоны на квадратный метр
или килограмм-сила на квадратный миллиметр:
где Р — перерезывающая сила, Н; А — площадь, мм2.
В отличие от растягивающих напряжений в деформируемом
теле изменяются не линейные размеры, а углы. В связи с этим
деформация сдвига v измеряется как геометрический угол, т.е.
в градусах или (точнее) в радианах. Для кости деформация
сдвига составляет обычно менее 1°, т.е. 1/57 радиана.
Модуль сдвига Q также подчиняется закону Гука и харак-
теризует жесткость материала:
22
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Сжатие
Изгиб
Сдвиг
Растяже-
ние
Характер
нагружения
элемента
Характер
деформации
Эпюра
напря-
жения
Формула
вычисления
напряжений
a =F/A
a=F/A
т—0/4сдв

Рис. 5. Виды напряженного состояния, характер деформации и их ма-
тематическое выражение.
По своему смыслу Q идентичен модулю Юнга Е и имеет
размерность в меганьютонах на квадратный метр или в килог-
рамм-силе на квадратный миллиметр.
При сдвиговых деформациях напряжения сжатия и растя-
жения располагаются под углом 45° к направлению сдвига.
Нетрудно сделать вывод о том, что сдвиговые напряжения
могут возникать не только в "чистом виде", но и при изгибе,
скручивании и других сложных видах напряжений.
Виды основных напряженных состояний представлены на
рис. 5 (W — момент сопротивления сечения).
Механика разрушения на макроуровне. Силовые напряжения
и деформации в теле возникают вследствие внешнего воз-
действия в виде сжатия, растяжения, изгиба, кручения, сдвига
и их комбинаций. Все эти виды внешнего воздействия могут
распространяться на самые разнообразные конструкции, при
этом в разных узлах возникают сжимающие, разрывные и
срезывающие деформации. Начало же разрушения (возникно-
вение и рост трещины) зарождается в какой-то определенной
точке в виде разрыва, сменяющегося сдвигом (поперечным или
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
23
продольным). Рост трещины приводит к разрушению конст-
рукции.
В строительной механике при анализе работы конструкций
или сооружений из-за их сложности прибегают к некоторому
упрощению. Конструкцию как бы идеализируют, упрощают до
схемы, которую называют расчетной. Она отражает основные
моменты характера работы реальной конструкции, не затрагивая
второстепенных несущественных деталей. Принято различать
три составляющие расчетных схем: элементы конструкции, их
соединения и опорные части.
Среди несущих элементов обычно выделяют стержни, плас-
тины (плиты), пространственные оболочки и трехмерные (объ-
емные) тела.
Стержни — простейшие и главные элементы пространст-
венных конструкций. К расчетам стержней стараются свести
вообще все расчеты по надежности конструкций. Они харак-
теризуются как тела, у которых два измерения — ширина и
толщина — невелики и значительно уступают в размерах
третьему — длине.
Стержни могут быть прямолинейными, криволинейными
(изогнутыми), иметь постоянное или переменное сечение. По
геометрическому подобию с ними отождествляют длинные и
короткие трубчатые кости. Работу одного ребра рассматривают
как работу изогнутого стержня с переменным сечением.
Основное назначение стержней — воспринимать растягива-
ющие или сжимающие усилия и изгибающие моменты. Как
правило, они являются составляющими арок, рам и простран-
ственных конструкций.
Основные закономерности деформаций и разрушений были
изучены при рассмотрении явлений растяжения и сжатия
стержней (в том числе и закон Гука).
Изгиб — важнейшее из технических понятий — возникает
в стержне в простейшем случае, когда его концы оказываются
опертыми, а на середину действует давящая сила (рис. 6).
Как следует из рис. 6, изгиб сочетает в себе растяжение и
сжатие в пределах одного и того же сечения. При этом нетрудно
заметить, что поверхностные слои стержня испытывают мак-
симальные напряжения сжатия (на вогнутой стороне) и растя-
жения (на стороне выпучивания). Средний же слой вообще не
24
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
о —(М / J)ym^—M/W
Рис. 6 Поперечный изгиб.
а - деформация балочного стержня при изгибе, б - характер распределения на
пряжений, у — расстояние до нейтральной оси, М — изгибающий момент, J -
момент инерции сечения, W - момент сопротивления сечения
подвергается деформации — оказывается нейтральным. Изгиб,
происходящий одновременно в двух перпендикулярных плоско-
стях, называется косым.
В табл. 1 представлены некоторые формы сечений и их
геометрические характеристики, которые можно использовать в
расчетах применительно к нагружениям конкретных костей по
принципу подобия.
В случае, когда один конец стержня (балки) прочно
закреплен (так называемой заделкой), а свободный конец
подвергается нагружениям, такой вид стержня называется кон-
солью. Кстати, с позиций строительной механики шарнирно
опертую балку можно рассматривать как две консоли, соединен-
ные концами свободных вылетов и перевернутые.
Из табл. 1 нетрудно догадаться, что нейтральная ось, по
которой располагаются нулевые напряжения при изгибе балки,
не что иное, как центр тяжести сечения балки. Для случаев
простого изгиба вполне допустимо использовать принцип по-
добия при несложных расчетах, как это в свое время успешно
проделано В.Э. Янковским [1974а, б], Б.А. Саркисяном [1977а,
б] и др.
При нагружении длинного стержня в продольном направ-
лении (аналогия с диафизами длинных трубчатых костей) он
начинает выпучиваться (изгибаться) при определенной вели-
чине нагрузки. Следовательно, существует предел нагружения,
при котором стержень (балка, консоль) начинает терять ус-
тойчивость. Эйлером было показано, что потеря устойчивости
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
25
Таблица!
Основные геометрические характеристики сечений
Форма сечения Площадь 2 А, см Момент инерции от- носительно собст- венной оси, прохо- дящей через центр тяжести сечения 4 X , см Момент соп- ротивления 3 W, см
&
’ Л . -_J_- ... ♦Хо bh bh3 / 12 bh / 6
nd2/4 nd4/4 nd3/ 32
ct k(D2- d2)/4 — (D4-d4) 64 n(D4- d4)/ 32D
(H4-h4)/\2
(Н4- h4)/ 64 Н
ЬН - ah
(ЬН3- ah3)/12
(ЬН3- ah3)/ 6Л
стержня при продольном нагружении зависит от соотношения
его толщины и длины и от прочности материала:
где Р — нагрузка, при которой выпучивается стержень; Е —
модуль Юнга материала; J — момент инерции поперечного
сечения; L — длина стержня.
Короткие стержни, как отмечено, разрушаются или путем
приобретения бочкообразной формы (более пластичный ма-
териал), или дроблением (более хрупкий материал).
26
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 7. Схемы различных условий потери устойчивости стержнем при
продольном нагружении.
а — оба конца шарнирно оперты; б — оба конца заделаны; в — один конец
заделан, а второй шарнирно оперт и может перемещаться в горизонтальном на-
правлении.
В случае, когда длина стержня в 5—10 раз превышает его
толщину, говорят о "длинном" стержне. Выпучивание длинного
стержня может иметь несколько вариантов в зависимости от
способа "заделки" его концов. Из рис. 7 нетрудно догадаться,
что при прочих равных условиях нагрузка в случае б должна
быть увеличена (в 4 раза), а в случае в быть много меньше,
чем при а (тоже в 4 раза). Применительно к длинным костям
конечностей это зависит от положения костей в суставах.
Поскольку длинные кости имеют неравномерное сечение
по длине, а в детском и подростковом возрастах еще и
неравномерно оссифицированны, вполне естественно ожидать
появление разрушения по типу местной (локальной) неустой-
чивости материала. Такие разрушения кости действительно
встречаются в хирургической практике (так называемые вколо-
ченные и компрессионные переломы) и описаны судебными
медиками как "великообразные вспучивания" и "смятия" [см.:
Семенников, 1972; Янковский, 1974а, б].
Известно, что если линия действия силы проходит через
центр тяжести балки (стержня, консоли), то она вызывает
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
27
деформацию изгиба. В тех же случаях, когда линия действия
силы не совпадает с центром тяжести, в балке помимо изгиба-
ющих деформаций возникают еще и крутящие моменты.
При кручении основные усилия сосредоточиваются в повер-
хностных слоях материала. Именно поэтому явлениям кручения
более успешно противостоят стержни большего диаметра (се-
чения), независимо от того, сплошной это цилиндр или
тонкостенная труба, поскольку жесткость на кручение опреде-
ляется площадью поперечного сечения.
Этими природными явлениями, видимо, и можно объяснить
особенность строения длинных костей конечностей. Трубчатая
их структура дает большой выигрыш в массе (весе), что
небезразлично для рычагов в их кинематике. Крутящие моменты
в длинных трубчатых костях в большей степени развиваются в
области метаэпифизов. Разница в количественном отношении
компактного вещества в метафизах успешно заменяется уве-
личением поперечного сечения, поскольку, как было указано,
срезывающие усилия развиваются преимущественно в поверх-
ностных слоях стержня.
Деформации сдвига, которые развиваются при кручении,
полностью описываются законом Гука.
Кривой стержень и его работа могут быть рассчитаны по
тем же законам и правилам, что и прямолинейный. Однако
расчеты несколько различаются в зависимости от величины
кривизны стержня (бруса). По аналогии с кривым брусом
неравномерного сечения можно рассматривать явления дефор-
мации и разрушения в отдельном ребре.
Пластины при нагружениях испытывают не только изгиба-
ющие моменты, но в них (в отличие от стержней и брусьев)
возникают и крутящие моменты.
Трехслойные пластины (аналогия плоским костям), по мне-
нию строительных механиков, обладают рядом преимуществ в
сравнении с пластинами из сплошного материала. Прежде
всего — это значительно меньшая масса при неснижающейся
прочности. Экономичность строительного материала в трех-
слойных пластинах сочетается с такими важными моментами,
как высокий коэффициент внутреннего поглощения энергии,
повышенные тепло- и звукоизолирующие свойства. При изгибе
трехслойных пластин и оболочек основным видом деформации
28
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
среднего слоя (заполнителя) является сдвиг. При этом следует
иметь в виду, что средний слой обеспечивает совмест-
ную работу несущих (наружного и внутреннего) слоев.
При существенной асимметрии несущих слоев трехслойной
пластины (разнице в толщине наружной и внутренней пластин)
возникает неодинаковая деформация в их прогибе при нагру-
жениях. Если воздействие имеется со стороны более толстого
слоя, то прогибы несущих слоев практически равны и слои не
сближаются. В случаях приложения нагрузки со стороны более
тонкого слоя прогибы несущих слоев неодинаковы и происходит
их сближение.
При рассмотрении плоских костей как аналога трехслойных
пластин можно без труда увидеть в них все перечисленные выше
свойства.
Рама представляет собой неизменяемую стержневую кон-
струкцию. Выполняется из стержней, которые во всех или
некоторых узлах жестко соединены между собой.
По аналогии с рамой были рассмотрены явления дефор-
маций и разрушений в костях таза. Следует отметить, что этот
опыт оказался небезуспешным (см., например, [Кузнецов,
1989]).
Оболочки — еще один вид пространственных конструкций,
работу и разрушение которых можно по аналогии использовать
при рассмотрении повреждений таких комплексов, как череп
или таз.
Оболочки благодаря изогнутой поверхности при относитель-
но небольшой толщине весьма прочны и успешно противостоят
внешним нагрузкам. Они могут обладать кривизной в одном
или двух направлениях, поэтому в их срединной поверхности
возникают усилия сжатия или растяжения в одном либо двух
направлениях. Изгибающие моменты проявляются лишь в
ограниченных зонах, а их величины существенно меньше, чем
в плитах (пластинах). В качестве основы для расчета оболочек
применяется техническая теория, для получения основных
уравнений которой необходимы знания дифференциального и
интегрального исчислений.
Классификация видов оболочек основана на геометрической
теории поверхностей. В любой точке на поверхности оболочки
можно провести две перпендикулярные линии, которые имеют
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
29
наименьшую и наибольшую кривизну. Эти кривизны называ-
ются главными (р = 1/г, где г — радиус кривизны), а их
произведение — гауссовой кривизной. Если произведение боль-
ше 0 (р > 0), то оболочка считается с положительной гауссовой
кривизной, если меньше — отрицательной.
Как бы ни была сложна конструкция, при ее деформации
в отдельных местах возникает целая мозаика разнообразных
силовых напряжений, но разрушение наступает в каком-то
конкретном месте или узле и распространяется в соответствии
с законом роста трещины. Деформация и разрушение конст-
рукции происходят за счет местной неустойчивости материала
и его разрушения, а направление — траектория разрушения —
определяется геометрией конструкции как в начальном периоде
разлома, так и (особенно) в процессе разрушения. Именно
меняющаяся вследствие разрушения геометрия тела (конст-
рукции) определяет мозаику силовых напряжений как по
качеству и количественно, так и по направлению. Возникают
явления кручения, что выражается в геликоидных траекториях
разрушения конструкций удлиненной формы, конструкций не-
равномерного (переменного) поперечного сечения и т.п. В
момент разрушения форма (конструкция) разрушаемого пред-
мета (тела) определяет вид и характер деформации в вершине
трещины и в совокупности со структурой материала формирует
вид и тип разлома. Само собой разумеется, что в характере
разрушения не последнюю роль играют направление внешнего
воздействия и величина его контактной площади.
При локальном сосредоточенном нагружении разрушение
формируется в зоне контакта, а траектория разлома опре-
деляется совокупностью таких слагаемых, как величина и на-
правление этого воздействия, форма конструкции и физические
характеристики разрушаемого тела {хрупкое, хрупкопласти-
ческое, кристаллическое, аморфное, композитный материал и
т.п.).
При рассредоточенном воздействии, превышающем запасы
прочности конструкции, последняя ломается в самом слабом
месте. Таких участков 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 ус-
30
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
тойчивы в силу развития здесь преимущественно сжимающих
деформаций. Первоначальные разрушения возникают в отда-
ленной зоне (зонах), поскольку в подавляющем большинстве
там действуют разрывные силы. Локализация данных зон
диктуется не физическими свойствами тела, а в первую очередь
его формой, конструкцией. В связи с этим названные разру-
шения (в отличие от локальных) обозначены как конструк-
ционные.
В зависимости от формы повреждаемого тела конструк-
ционные разрушения могут иметь тенденцию к распростра-
нению навстречу направлению внешней нагрузки и соединяться
с разрушениями, возникшими вследствие локальных воздейст-
вий. В других случаях конструкционные разрушения могут
оказаться изолированными, самостоятельными, как бы "не
имеющими никакого отношения" к месту приложения внешней
нагрузки. Особенно демонстративны в этом отношении комп-
рессионные переломы позвонков грудного и поясничного отде-
лов, вколоченные переломы плеча и т.п.
Форма тела (конструкции) оказывает не последнее влияние
на направление и характер распространения трещины. Так, в
продолговатых предметах (прямой или изогнутый стержни)
разрушение распространяется в поперечном по отношению к
длинному размеру направлении (преобладает деформация из-
гиба). В пластинах могут иметь место как изгиб, так и рост
трещины не в поперечном по отношению к толщине направ-
лении, а параллельно поверхности пластины (свод или осно-
вание черепа, таз). Именно в таких конструкционных образо-
ваниях изгибные разрушения оказываются преимущественно
локальными. Конструкционные же чаще связаны с местной
неустойчивостью пластины (оболочки) и, возникнув вне зоны
контакта с повреждающим предметом, стремятся к распростра-
нению к месту максимального локального воздействия. В этот
же период в пластине (оболочке) возникают изгибные моменты,
которые также приводят к разрушению. Таким образом возника-
ют первичные и вторичные разрушения. И те и другие в
рассматриваемом случае связаны (как следствие) с одноразовой
нагрузкой.
ГЛ 1 БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ
31
Контрольные вопросы
1. Дайте характеристику кости как "строительного
материала".
2. Дайте определение понятиям "деформация" и "напря-
жение". Какова физическая связь между ними?
3. Перечислите виды внешнего воздействия, которым
подвергается кость при травме тупыми предметами.
4. Какие деформации развиваются в кости в зави-
симости от вида внешнего воздействия?
5. Каким видам разрушения может подвергаться кость
в зависимости от возраста индивида?
6. Каковы механизмы возникновения трещины? Назо-
вите составные части трещины.
7. Можно ли считать "перелом" "трещиной"?
8. Дайте определение понятиям "общая" и "местная"
устойчивость и назовите причины "потери устойчивости".
Глава 2
Диафизарные переломы
В экспертной практике переломы костей конечностей при
различных видах транспортных травм и падениях с высоты чаще
наблюдаются в сочетании с повреждениями мягких тканей и
переломами костей скелета. В случаях же падения человека на
плоскости и при ударах твердыми тупыми предметами, как
правило, возникают изолированные переломы.
Среди всех повреждений костей скелета переломы длинных
трубчатых костей составляют от 48 до 70 % [Гориневская, 1938,
1952; Фрейдлин, 1971]. При этом переломы костей нижних
конечностей встречаются в 2 раза чаще переломов костей
верхних конечностей [Корнилов и др., 1987].
Биомеханические свойства диафизов
Диафизарные отделы длинных трубчатых костей представ-
ляют собой полые стержни с изменяемой формой поперечного
сечения (кольцо, треугольник, эллипс и т.п.) и неодинаковой
толщиной компактного вещества.
В процессе филогенеза длинные кости верхних конечностей,
особенно их концевые отделы, в силу выполнения своеобразных
"функциональных обязанностей" претерпели значительные из-
менения. Диафизарные же их части по своей структуре прак-
тически одинаковы с диафизами костей нижних конечностей.
Общность во внешнем и внутреннем строении диафизов обус-
ловливает их принципиально одинаковую реакцию на внешние
воздействия, проявляющуюся в сходной мозаике распределения
силовых напряжений (сжатия и растяжения). В „связи с этим
однотипные внешние воздействия способствуют формированию
структурно сходных переломов.
ГЛ 2 ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
33
Плечевая кость состоит из диафиза и двух суставных
концевых отделов. Большая часть диафиза представляет собой
полый цилиндр с изменяемым поперечным сечением: в верхней
трети в форме эллипса (с большим диаметром во фронтальной
плоскости), в средней — кольца, в нижней — усеченного
треугольника с широким основанием на задней поверхности.
Компактное вещество диафиза утолщается в дистальном
направлении и имеет наименьшую толщину в верхнем ме-
тадиафизе, который в травматологии известен под названием
"хирургической шейки" из-за частого образования здесь пере-
ломов. Индекс компактности — отношение площади компакт-
ного вещества к общей площади поперечного сечения — в
верхней трети у мужчин составляет 33,5 %, в средней — 74,0 и
в нижней — 79,5 %, у женщин — 34,8, 71,8 и 73,35 %
соответственно.
Экспериментальным моделированием переломов при попе-
речном изгибе диафизов плечевых костей с регистрацией
разрушающих нагрузок установлено, что наименее прочен
верхний отдел диафиза, разрушающийся при средних нагрузках
2432 Н у мужчин и 2275 Н у женщин. В средней трети эти
нагрузки составили соответственно 2716 и 2608 Н, в нижней —
3589 и 3530 Н.
Особенности формы поперечного сечения и толщины ком-
пактного вещества на разных уровнях диафиза и связанные с
ними прочностные свойства подтверждаются неодинаковыми
показателями удельного момента сопротивления сечения. Так,
для воздействия в переднезаднем направлении удельный момент
сопротивления сечения в верхней трети у мужчин составил 5,29
и у женщин — 4,53, в средней — соответственно 2,38 и 1,82, в
нижней — 2,63 и 2,35.
Кости предплечья представляют собой рамочную конструк-
цию и нередко деформируются и разрушаются одновременно.
Диафиз локтевой кости в верхней трети в поперечном
сечении имеет форму неправильного треугольника, вершиной
обращенного кпереди, в средней — такой же формы, но
вершиной обращенной к лучевой кости; в нижней — приближа-
ется к кольцу.
Компактное вещество максимально выражено в средней
трети: его индекс составляет 86,5 % у мужчин и 87,2 % у
2 Заказ № 574
34
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
женщин. Минимальная толщина компакты отмечается в нижней
трети (соответственно 56,3 и 55,85 %). Верхняя треть диафиза
занимает промежуточное положение — 74,8 % у мужчин и
72,5 % у женщин. Удельный момент сопротивления сечения для
изгиба в переднезаднем направлении и для указанных форм
поперечных сечений в верхней трети диафиза равен 4,25 у
мужчин и 3,32 у женщин, в средней — 1,98 и 1,69 и в нижней —
1,89 и 1,66 соответственно.
Испытания кости на поперечный изгиб показали, что при
воздействии сосредоточенной нагрузки в верхнюю треть диа-
физа перелом возникал при среднем усилии 4059 Н у мужчин
и 3628 Н у женщин, в средней трети — соответственно 4736 и
4167 Нив нижней — 3677 и 3197 Н.
Диафизарный отдел лучевой кости в поперечном сечении
может быть аппроксимирован в верхней трети с полым кольцом,
в средней — с треугольником, вершиной обращенным к
локтевой кости, в нижней — с трапецией с широким основанием
на передней поверхности. Степень выраженности компактного
вещества совпадает с локтевой костью, т.е. его толщина
максимальна в средней трети (89,3 % у мужчин, 91 % у
женщин), минимальна — в нижней (соответственно 37,4 и
38,4 %) и средняя — в верхней (51,3 и 56,8 %).
Удельный момент сопротивления сечения для указанных
форм поперечного сечения и для изгиба в переднезаднем
направлении составил в верхней трети 1,56 у мужчин и 0,86 у
женщин, в средней — соответственно 1,42 и 1,45, в нижней —
4,15 и 3,12. Средняя разрушающая нагрузка для верхней части
диафиза равна 3863 Н у мужчин и 3471 Н у женщин, для
средней части — 4393 и 3942 Н, для нижней — 3432 и 3059 Н
соответственно.
Из всех трубчатых костей бедренная кость — самая мас-
сивная и наиболее сложная по строению — представляет собой
стержень, изогнутый во фронтальной и сагиттальной плоско-
стях. Ее диафиз в поперечном сечении в верхней и средней
третях имеет форму почти правильного кольца, в нижней —
эллипса (с фронтальным расположением большего диаметра).
Компактное вещество максимально выражено в средней трети
(75,7 % у мужчин и 76,6 % у женщин), в меньшей степени —
в верхней (соответственно 66,2 и 70,7 %) и минимально — в
ГЛ 2 ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
35
нижней трети (51,8 и 47,3 %). Удельный момент сопротивления
для названных форм поперечного сечения и для изгиба в
переднезаднем направлении в верхней трети диафиза — 4,8 у
мужчин и 6,8 у женщин, в средней — 4,2 и 4,1 и в нижней —
0,52 и 0,72 соответственно. Средняя нагрузка, при которой
происходит перелом диафиза от его изгиба в средней трети, у
мужчин составила 3805 Н, у женщин — 3118 Н.
Диафиз большеберцовой кости в поперечном сечении в
верхней трети имеет форму эллипса с сагиттальным располо-
жением большего диаметра, в средней — треугольника и в
нижней — эллипса с фронтальным расположением большего
диаметра. Индекс компактности по соответствующим третям
составляет у мужчин 62,4, 73,5 и 61,7 % и у женщин — 43,0,
66,1 и 53,1 %. Удельный момент сопротивления сечений —
соответственно 0,56, 5,6 и 0,5 у мужчин и 0,52, 5,7 и 0,53 у
женщин. Большеберцовые кости разрушаются при поперечном
изгибе в средней трети при нагрузке 3957 Н у мужчин и 3099 Н
у женщин.
Диафизарная часть малоберцовой кости в верхней трети
имеет форму кольца, в средней — треугольника с вершиной,
обращенной к большеберцовой кости, и в нижней — эллипса
с фронтальным расположением большего диаметра. Компактное
вещество максимально выражено в средней трети диафиза.
Морфология разрушения диафизов
Известно, что материалы с хрупкопластическими свойст-
вами, к которым относится кость взрослого человека, плохо
сопротивляются растягивающим (разрывным) усилиям, и их
разрушение начинается в области максимальных растягивающих
напряжений, где возникает зона первичного раз-
рыва, а магистральная трещина ориентирована перпендику-
лярно растягивающим напряжениям.
Стержневые конструкции могут деформироваться и разру-
шаться при воздействии на них как в поперечном, так и в
продольном направлении (см. гл. 1). В первом варианте воз-
никает изгиб стержня и его разрушение в зоне максимального
изгиба, т.е. в месте с наивысшими разрывными напряжениями,
которое при этом совпадает с локализацией внешнего воз-
36
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
действия. Такие разрушения от изгиба в месте контакта повреж-
дающего орудия обозначаются как локальные, или контактные.
Разрушение стержня может произойти от изгиба, но на
протяжении, например, вследствие локальной неустойчивости
(см. рис. 7) или при взаимообратной ротации концов. Несов-
падение в данных случаях локализации разрушения с зоной
внешнего воздействия обусловлено геометрией деформируемого
тела, т.е. его конструкцией. Такие переломы получили название
конструкционных.
Асимметричность диафизов вообще и многоообразие ва-
риантов внешнего воздействия в частности и определяют
бесчисленную многоликость диафизарных переломов при их
общей однородности.
В области концентрации максимальных сжимающих напря-
жений, как правило, располагается так называемая зона
д о л о м а. Между двумя зонами — максимальных разрывных
и максимальных сжимающих — локализуется зона рас-
пространения перелома. Все эти части разру-
шения (начальный разрыв, распространение разрушения и
долом) имеют специфическую морфологическую характерис-
тику как краев, так и поверхностей разрушения.
В зоне разрыва края перелома относительно ррвные, в
большинстве случаев хорошо сопоставимые. Поверхность пере-
лома на этом участке зернистая и составляет со свободной
поверхностью кости угол 90°, что придает краю перелома
отвесность.
Края перелома в зоне долома могут иметь различные
морфологические признаки разрушения от деформации сдвига:
скол, выкрашивание и отщеп компактного вещества, отгибание
его поверхностных слоев, мелкие продольные трещины, смятие
компакты в виде "валикообразного вспучивания" или "жело-
бовидного углубления", истончение, а также их сочетание. Это
придает краям перелома в данной области неровность и плохую
сопоставимость. Излом здесь в начальной части представлен
костными ступеньками и увеличивающимися по высоте кост-
ными гребнями.
Между рассматриваемыми зонами можно условно выделить
промежуточную, или зону распространения магистральной тре-
щины, где на поверхности визуально и микроскопически
ГЛ 2 ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
37
Рис. 8. Схема расположения морфо-
логических изменений излома на про-
тяжении поперечного разрушения ди-
афиза.
а — зернистость; б — "ручейки” и "борозд-
ки"; в - "шеврон"; г - костные гребни
обнаруживаются такие мор-
фологические проявления,
как "ручейки" и "бороздки",
ветвящийся вариант кото-
рых образует картину "ело-
вой веточки" (известную в
технике как "шевронный из-
лом") [Крюков, 1995, рис. 20].
Таким образом, на изло-
ме диафизарных переломов
длинных трубчатых костей
прослеживается закономер-
ная смена морфологических
признаков от зоны разрыва к зоне дол ома (рис. 8).
На рис. 9 на продольном срезе сломанного диафиза пред-
ставлены основные морфологические признаки крайних зон
перелома.
Как указано, диафизы длинных трубчатых костей имеют
примерно одинаковое строение, поэтому при однотипных внеш-
них воздействиях возникают и морфологически сходные пере-
ломы — прежде всего переломы от поперечного изгиба диафиза
при относительно сосредоточенной нагрузке. В костной ткани
развиваются силы сжатия и растяжения, расположение которых
на поверхности кости хорошо регистрируется электротензо-
метрическим методом. Ориентация этих силовых напряжений
Рис. 9. Схема расположения мор-
фологических признаков зон пер-
вичного разрыва и долома на про-
дольном срезе.
а — прямоугольность края и зернис-
тость излома, б — костные гребни и
поверхностный скол
принципиально одинакова для
всех диафизов трубчатых кос-
тей при однотипном воздейст-
вии.
Так, при симметричном
поперечном изгибе диафиза с
мало изменяемыми формой и
площадью поперечного сече-
ния (плечевая и бедренная кос-
ти), когда эпифизы находятся
в равнонапряженном состоя-
нии, максимальное растяжение
костной ткани происходит на
стороне, противоположной ме-
38
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 10. Схемы изгибающего мо-
мента (а) и распределения сило-
вых напряжений (б) при сим-
метричном изгибе диафиза с по-
стоянной площадью поперечно-
го сечения.
сту воздействия, ориентирован-
ное вдоль оси кости, а сжатие
кости с такой же ориентацией —
на стороне воздействия. Напря-
жения постепенно ослабевают в
направлении концевых отделов.
На "боковых поверхностях" диа-
' физов растягивающие и сжи-
мающие напряжения располага-
ются под углом 45° по отно-
шению к продольной оси кости
(рис. 10).
В случаях симметричного по-
перечного изгиба диафиза воз-
можно формирование как без-
оскольчатого, так и оскольчатого
переломов.
Безоскольчатый попереч-
ный перелом характеризуется
тем, что зоны разрыва и долома
располагаются примерно на од-
ном уровне. На "боковых" повер-
хностях диафиза от магистральной трещины, как правило,
отходят симметричные веерообразные трещины, образующие с
магистральной трещиной угол, открытый к месту воздействия.
Наличие и направление трещин позволяет эксперту однозначно
диагностировать направление изгиба (рис. И).
При симметричном изгибе в силу быстрого раздваивания
магистральной трещины нередко возникают оскольчатые пере-
ломы, которые впервые описаны еще Мессерером. При этих
условиях деформации костный осколок в профиль часто имеет
форму равнобедренного треугольника. Вершина его всегда
указывает на направление изгиба, а основание располагается в
месте действия внешней силы (рис. 12). Равнобедренность
костного осколка объясняется симметричным распределением
напряжений по обе стороны от вектора воздействия, что
установлено при элекгротензометрических исследованиях.
Типичный конструкционный перелом диафиза — винтооб-
разный безоскольчатый перелом, возникающий в результате
ГЛ. 2. ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
39
б
Рис. 12. Схемы топографии напряжения (а) и механизма образования
(6) оскольчатого перелома диафиза.
Рис. 11. Схемы топографии напряжения (а) и механизма образования
(6) поперечного перелома диафиза.
ротационной деформации, когда на концы кости действует пара
сил, равных по величине, но обратно направленных. При этом
одна из них — сила внешнего воздействия (например, тан-
генциальный удар выступающими частями транспорта), дру-
гая — противодействующая сила в виде "фиксации опорной
ноги" или сопротивление напряженного капсулярно-связочного
аппарата в суставе (например, при выкручивании руки).
В костной ткани скрученного диафиза происходит своеоб-
разное распределение главных растягивающих напряжений,
составляющих с осью кости угол 45° и ориентированных в
направлении вращения ее концов. В образовании винтообраз-
40
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 13. Схемы винтооб-
разного перелома.
а - распределение главных
силовых напряжений; б — ме-
ханизм его образования
две фазы. В первой фазе от
перпендикулярно им форми-
14. Схема меха-
Рис.
низма- образования
вколоченного перело-
ма.
ного перелома можно выделить
действия растягивающих сил и
руется винтовая часть перелома, которая по геликоидной
поверхности огибает диафиз. Продолжающееся влияние враща-
тельных моментов "раскрывает" винтовую часть перелома. При
этом оставшийся неповрежденным фрагмент костной трубки
распрямляется и формируется вторая часть — прямая, соединя-
ющая концы винтовой (рис. 13).
Чтобы определить направление вращения концов отломков
кости, необходимо от любой точки винто-
вой части восстановить перпендикуляры в
дистальном и проксимальном направле-
ниях, которые и укажут на направление
вращения концов.
Конструкционные переломы диафизов
длинных трубчатых костей могут возни-
кать и при продольном изгибе, когда
вектор внешней силы ориентируется вдоль
анатомической или механической оси диа-
физов. Это возможно при падении чело-
века либо с высоты на выпрямленные
ноги, либо на руку.
Если в этих условиях вектор нагрузки
совпадает с анатомической осью диафиза,
то его костная ткань по всей окружности
испытывает равномерное сжатие и фор-
мируются вколоченные переломы в ме-
тадиафизарных участках (рис. 14).
ГЛ. 2. ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
41
Разрушение диафизов
при сложном напряженном состоянии кости
Как показано, в процессе распространения разрушения
последовательно изменяются деформирующие типы разруше-
ний. Разрывные усилия (I тип разрушения) замещаются сдвиго-
выми (И тип), а последние — срезывающими (III тип).
В соответствии с изменениями типов разрушения опреде-
лены и зоны излома. Такое поведение длинной трубчатой кости
при механической нагрузке характеризует нормальное развитие
внутренних напряжений в костной ткани.
Вместе с тем сочетание различных видов дефор-
маций может изменять нормальное развитие внутренних напря-
жений и порождать в костной ткани сложное напряженное
состояние. Такое состояние кость может испытывать, например,
при одномоментном соединении изгиба и кручения, что нередко
бывает при транспортной травме. Подобное состояние возника-
ет в связи с увеличением соотношений поперечного сечения
(диаметра) и длины кости (более чем 1:10), вызывающих потерю
"устойчивости стержня". Это происходит и при значительном
уменьшении нагружаемого участка кости, например, при цент-
ростремительном смещении концевых опор. Наконец, асим-
метричный уровень приложения нагрузки относительно конце-
вых опор (суставов повреждаемого сегмента конечности) также
изменяет распределение деформирующих сил в процессе нагру-
жения.
Анализ силовых воздействий как при давлении, так и при
ударе позволил определить, что величина нагрузки на кость,
находящуюся в сложном напряженном состоянии, на 30—40 %
меньше, чем при разрушении аналогичных участков кости, не
испытывающей такого состояния.
Совокупность поперечного изгиба и кручения порождает
переломы с косопоперечной или косой траекторией (плоско-
стью) магистрального разрушения. Независимо от способа
нагружения (удар или давление) зона разрыва составляет менее
1/3 поперечного сечения кости, что можно объяснить стре-
мительностью ее разрушения 1гри быстрой замене растягива-
ющих напряжений касательными (рис. 15, в, 1).
Рис. 15. Безоскольчатый перелом диафиза правой бедренной кости в
сложном напряженном состоянии.
а — общий вид разрушения при сопоставленных отломках со стороны долома;
б — разрушение при разъединенных отломках; в — излом. х2,2. Зоны: 1 -
разрыва, 2, 3 — сдвига, 4 — долома.
ГЛ 2. ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
43
Вследствие сочетания деформаций отмечается асиммет-
ричность в развитии разрушения кости. На участке излома,
расположенном против направления кручения, соответственно
зоне сдвига формируется довольно длинный полуокружный
плавный ступенчатый переход в долом (см. рис. 15, в, 2), тогда
как излом на стороне, куда направлено кручение, сразу же круто
переходит в долом с глубоким подрытием края перелома (см.
рис. 15, в, 3, 4). В зоне долома траектория перелома всегда
имеет косое направление относительно продольной оси кости
и составляет с ней угол примерно 45°. Конец одного из отломков
формируется в виде "козырька", на встречном отломке форма
разрушения имеет зеркальное отражение козырькоподобного
выступа (см. рис. 15, а, б).
Как показывает практика, диафизы трубчатых костей чаще
подвергаются комбинации именно ротации с изгибом (попереч-
ным или продольным). Такое воздействие сопровождается
сложной деформацией кости и образованием винтообразно-
оскольчатого перелома, осколок которого имеет вид непра-
вильного ромба или вытянутого параллелограмма. Данные
переломы чаще формируются на плечевой и бедренной костях.
В этих случаях механизм образования осколков представля-
ется следующим. Ограниченная винтообразной линией часть
диафиза, кроме выпрямления от действия ротационных сил,
одновременно испытывает и изгиб. Осколки обнаруживаются
на "боковых" отделах кости, поскольку изгиб происходит в
плоскости этих отделов. В результате возникает разрыв костной
пластинки с образованием двух параллельных трещин, фор-
мирующих указанные осколки. Разрыв идет одновременно в
проксимальном и дистальном отделах пластинки. Описанный
механизм подтверждается и морфологическими особенностями
трещин: края трещин пилообразные, что является типичным
признаком разрушения костной пластинки от разрыва при
сдвиге, когда растягивающие силы действуют в ее плоскости
(рис. 16).
При сравнительном анализе переломов, возникающих в
результате сложного напряженного состояния и без такового,
показаны достоверные различия в формировании некоторых
морфологических признаков разрушения. В частности, согласно
статистическим исследованиям, при воспроизведении передо-
44
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 16. Схема механизма образования винтообразно-оскольчатого
перелома диафиза трубчатой кости.
а — костный осколок.
мов бедренных костей в сложном напряженном состоянии
многооскольчатые переломы возникают в 33 % случаев, на долю
оскольчатых переломов приходится 41,66 %, безоскольчатых —
25 %. На костях голени частота образования этих видов
переломов достоверно не различается.
При сложном напряженном состоянии резко увеличивается
количество параболических трещин первого и второго порядка,
которые формируются за пределами зоны сдвига и могут
занимать до 2/3 окружности кости.
Вследствие усиления сдвиговых разрушений при напряжен-
ном состоянии кости соответственно зоне сдвига появляются
овально-уплощенные осколки, а контур края в этой зоне
приобретает вид крупных зубцов, от основания которых отходят
сквозные линейные трещины типа "раздира".
Отмеченные особенности формирования морфологии раз-
рушения более выражены в области переломов бедренной кости,
что, очевидно, связано с ее функциональными свойствами и
определенными ограничениями к ротационным смещениям по
сравнению с костями голени.
При продольных ударных нагрузках в случаях несовпадений
вектора с анатомической осью диафиза происходит его внецен-
тренное сжатие. Это сопровождается потерей устойчивости,
искривлением диафиза и формированием в области концент-
рации напряжений косопоперечных, косых или оскольчатых
переломов.
Подобные переломы наблюдаются на плечевой кости при
падении человека на согнутую в локтевом суставе и отведенную
несколько кпереди (или кзади) руку. В первом варианте
ГЛ 2 ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
45
Рис. 17. Схема механизма обра-
зования косопоперечного перело-
ма диафиза плечевой кости при
падении на отведенный кпереди
локоть.
Рис. 18. Схема механизма обра-
зования подвертельного перелома
бедренной кости при падении на
ноги.
внецентренное сжатие приводит к изгибу диафиза плечевой
кости кзади с концентрацией'на этой же поверхности в нижней
его трети растягивающих напряжений с формированием здесь
косого, косопоперечного или оскольчатого переломов (рис. 17).
Бедренная кость имеет форму стержня, изогнутого во
фронтальной плоскости, с наличием самостоятельных ана-
томической и механической осей с наибольшим расстоянием
между ними в подвертельной области — эксцентриситет. В связи
с этим при продольном нагружении (падение с высоты на ноги)
всегда происходит изгиб кости с концентрацией силовых на-
пряжений в подвертельной области, где может формироваться
диафизарный перелом с расположением зоны разрыва на
латеральной и долома — на медиальной поверхности (рис. 18).
При сдавлении диафиза трубчатой кости между двумя
твердыми тупыми предметами, не сопровождающемся изгибом
диафиза, он может раздробиться с образованием продольных
трещин, формирующих удлиненные ланцетовидные осколки.
Если представить форму поперечного сечения диафиза в
виде кольца, то при компрессии происходит его уплощение, и
кольцо стремится принять форму эллипса с растяжением
костной ткани на "боковых" поверхностях кости и со стороны
46
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 19. Схемы распре-
деления концевых опор и
уровней внешнего воз-
действия при моделиро-
вании симметричных (в)
и асимметричных (б) на-
гружений.
18 положения опор и
уровни воздействий (Р).
костно-мозгового канала в плоскости воздействия, где и распо-
лагаются зоны первичного разрыва с образованием продольных
трещин. Зоны долома с формированием козырькоподобных
выступов и удлиненных осколков, выкрашивания компактного
вещества будут располагаться на противоположных участках
диафизарной трубки, что дает возможность определить направ-
ление компрессии.
Все описанные признаки переломов характерны для "зрелой
кости", до наступления инволютивных изменений костной ткани.
Своеобразные особенности сложного напряженного состо-
яния и разрушения диафизарной части длинных трубчатых
костей выявляются в условиях укорочения нагружаемого участка
и асимметричного уровня внешнего воздействия (рис. 19), что,
как отмечено, формирует в костной ткани сложное напряженное
состояние.
Установлено, что по мере укорочения длины нагружаемого
участка кости (центростремительное смещение концевых опор)
морфологические признаки разрушения оказываются неодина-
ковыми: изменяются направление общей траектории магист-
рального разъединения, контур излома, структура его поверх-
ности, форма и распространение микротрещин.
Указанные особенности морфологии разрушений сущест-
венно отличаются в диапазонах соотношений поперечного
сечения кости и длины рабочего пролета (нагружаемого участка)
от 1:20 до 1:12 (первая группа) и от 1:10 до Г.6 (вторая группа).
Установлено, что в первой группе формируются локальные
оскольчатые переломы с треугольным профилем осколка и
косопоперечной траекторией. Зона разрыва направлена нор-
ГЛ. 2. ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
47
мально к продольной
оси образца (рис. 20).
Контур излома в зоне
разрыва имеет вид ямоч-
ного вырыва, а поверх-
ность его представлена
крупнопучковыми спле-
тениями волокон кол-
лагена, концентрирую-
щимися вокруг гаверсо-
вых каналов и лакун
Рис. 20. Схема формирования локаль-
ного разрушения компактного слоя диа-
физа длинной трубчатой кости в условиях
нормального распределения деформаций.
1 — положение концевых опор; Р — направ-
ление и уровень внешнего воздействия.
(рис. 21).
С развитием разрушения в результате замещения разрывных
усилий на сдвиговые траектория изменяет направление с
перпендикулярного (по отношению к продольной оси кости)
на косопродольное. Уже на границе зон разрыва и сдвига излом
приобретает пилообразный контур с наклоном зубцов навстречу
магистральной трещине. Излом в зоне сдвига представлен
продольным расслоением компакты, основу которой составляют
поврежденные стенки вторичных остеонов с элементами под-
рытия и скалывания ламелл (рис. 22).
Рис. 21. Фрактограмма излома компактного слоя диафиза длинной
трубчатой кости в зоне разрыва. х140.
Стрелкой указано направление магистрального разрушения.
48
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 22. Фрактограмма излома компактного слоя диафиза длинной
трубчатой кости в зоне сдвига. х140.
Стрелкой указано направление магистрального разрушения.
Рис. 23. Контур излома компактного слоя диафиза длинной трубча-
той кости в зоне долома. Об. 9, ок. 7.
1 — конусовидные углубления (подрытие); 2 - гребни; 3 - поверхность
компакты. Стрелками указано направление магистрального разрушения. Про-
дольно-профильный гистологический срез, окраска по Ван-Гизону
ГЛ 2 ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
49
Рис. 24. Схема формирования локального разрушения компактного слоя
диафиза длинной трубчатой кости при уменьшении длины нагружаемого
участка.
О — положение опор, Р — направление и уровень внешнего воздействия
На границе перехода сдвига в долом из-за конкурирующего
действия продольного и поперечного сдвигов траектория ма-
гистрального разрушения резко изменяет направление с косо-
продольного на перпендикулярное относительно продольной
оси косуи. Здесь формируются конусовидные углубления и
гребни, размеры которых постепенно уменьшаются в направ-
лении поверхности компактного слоя (рис. 23). Излом в зоне
сдвига характеризуется текстурой, свойственной механизму об-
разования гребней поперечного сдвига.
Укорочение длины нагружаемого участка кости до 1:10 и
более сокращает размеры зоны пластической деформации по
всему фронту деформации и тем самым способствует фор-
мированию хрупкого разрушения, что сказывается на микро-
морфологической структуре повреждений.
Постепенно изменяется траектория магистральной тре-
щины, которая в большей степени оказывается ориентирован-
ной перпендикулярно продольной оси кости. В итоге фор-
мируется, как правило, безоскольчатое разрушение (рис. 24).
При максимальном уменьшении рабочего пролета кости
(соотношение 1:6) по всей ее площади преобладают сдвиговые
деформации с концентрацией продольного сдвига ближе к
центру поперечного сечения объекта, где отмечаются глубокое
вклинение и расщепление костной ткани в межостеонных
пространствах (места вставочных пластин) (рис. 25).
При смещении уровня нагружения от средней трети к
одному из концов кости (см. рис. 19, б) ее разрушение
организуется за счет асимметричного развития напряжений.
50
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 25. Фрактограмма (в) и продольно-профильный срез (б) излома
компактного слоя диафиза длинной трубчатой кости при перемещении
деформирующих сил.
а - гребни на изломе, хЗО, стрелкой на белом фоне указано направление
магистрального разрушения; б — расщепление компакты 1 в месте вклинения,
окраска по Ван Гизону, об. 9, ок. 7
Возникшие вначале локальные и локально-конструкционные
фрагментарные переломы (рис. 26) постепенно заменяются
локальными безоскольчатыми с косорасположенной траекто-
рией (рис. 27). Условной границей изменения формы разру-
ГЛ 2 ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
51
Рис. 26. Схема формирования локально-
конструкционного разрушения диафиза
длинной трубчатой кости в условиях асим-
метричной нагрузки.
Р — направление и уровень внешнего воз-
действия, Л — локальное и К — конструкцион-
ное разрушение
тения служит половина
расстояния между сред-
ней третью и концевой
опорой объекта. Контур
и поверхность перелома
примерно соответству-
ют фрактографическим
признакам, проявляю-
щимся в случаях цент-
ростремительного сме-
щения концевых опор,
с той лишь разницей,
что при асимметричной нагрузке гребни в зоне долома приобре-
тают продольное направление относительно магистрального
разрушения (рис. 28).
В случаях асимметричного поперечного изгиба нижней
трети диафиза бедренной кости, реже верхней трети, при
выраженной кривизне и воздействии нагрузки только в перед-
незаднем или переднебоковом направлениях возможно образо-
вание оскольчатого перелома с формированием так называемого
ложного осколка, основание которого располагается на стороне,
противоположной месту воздействия (рис. 29). Причина его
возникновения заключается в том, что в процессе деформации
выпрямляется кривизна диафиза, сопровождающаяся особенной
концентрацией здесь силовых напряжений, которые реализуют-
ся в формировании костного осколка необычной формы и
локализации.
Основными признаками, позволяющими дифференцировать
"ложный" осколок от
истинного, являются
прямоугольность одного
конца осколка (на уров-
не воздействия — зона
первичного разрыва) и
остроконечность друго-
го (на протяжении от
уровня воздействия), а
также отсутствие остро-
конечной вершины.
Рис. 27 Схема формирования локального
безоскольчатого разрушения диафиза
длинной трубчатой кости в условиях асим-
метричной нагрузки.
Р — направление и уровень внешнего воз
действия
52
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 28. Фракгограмма излома в зоне долома при асимметричном на-
гружении. х140.
Г — гребни на поверхности излома. Стрелкой указано направление магист
рального разрушения.
Косопоперечные переломы диафизов могут возникать не
только при асимметричной, но и при симметричной нагрузке
под углом к продольной оси кости. При этом образующийся в
зоне долома остроугольный конец всегда располагается на
отломке со стороны воздействия (рис. 30).
Косые переломы формируются только в метадиафизарных
участках как при перпендикулярном воздействии в эту область,
так и под углом.
Рис. 29. Схема механизма обра-
зования "ложного" осколка.
Рис. 30. Схема механизма обра-
зования косопоперечного пере-
лома диафиза при воздействии
под углом [цит. nd: Филиппов,
1991а,б].
ГЛ 2 ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
53
Рис. 31. Схема расположения морфологических признаков в зоне до-
лома при воздействии силы под углом.
а - ноггеобразный выступ; б — поверхностный костный осколок; в — отги
бание поверхностных слоев кости.
Такие морфологические признаки, как ногтеобразный вы-
ступ компактного вещества на одном из краев, поверхностно
расположенные мелкие костные осколки в зоне долома, чаще
всего образуются при направлении внешней силы под углом
(рис. 31).
Контрольные вопросы
1. Чем объяснить неодинаковую морфологию поверх-
ности перелома диафиза при его разрушении от изгиба?
2. Каков механизм образования параболических трещин?
3. Чем определяется форма костного осколка, образую-
щегося при переломе диафиза от изгиба?
4. Как определить направление кручения при винтооб-
разном переломе диафиза?
5. Каковы морфологические отличия "ложного" осколка?
6. Приведите примеры конструкционных разрушений
диафиза.
7. Что такое "сложное напряженное состояние" кости
и как оно отражается на особенностях разрушения диа-
физа ?
Глава 3
Внутрисуставные переломы
В экспертной практике повреждения крупных суставов
наблюдаются как при несмертельной, так и при смертельной
травмах. Если при несмертельной травме объектом исследо-
вания обычно является повреждение одного сустава, редко двух
и более, и основная цель — определение степени тяжести
травмы, то при смертельной — эти повреждения, как правило,
входят в комплекс с другими и изучаются в совокупности.
Переломы костей конечностей в области крупных суставов
чаще возникают не в результате непосредственного воздействия
внешней силы, а опосредованно и носят характер конст-
рукционных. При этом в механизме формирования переломов
существенное значение имеют как условия травмы, анато-
мические особенности сустава, так и взаимное положение
суставных отделов костей в момент травмирования.
В связи с этим при изучении переломов указанной ло-
кализации судебно-медицинский эксперт обязан проанали-
зировать не только морфологические особенности переломов,
но и анатомо-функциональные особенности поврежденного
сустава.
Верхняя конечность
Переломы в области плечевого сустава
Плечевой сустав образован суставной ямкой лопатки и
головкой плечевой кости. Это типичный шаровидный сустав с
большим объемом движений в разных плоскостях: вокруг
фронтальной оси сгибание до 115° и разгибание, (назад) до
20°; отведение и приведение до 75—85° и вращение плечевой
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
55
кости до 100°. В данном суставе отсутствуют настоящие сустав-
ные связки, а их функцию выполняют окружающие мышцы.
Это, с одной стороны, способствует обширности движений, но
с другой — ослабляет сустав, предрасполагая его к частым
вывихам. Суставная капсула прикрепляется к костному краю
суставной впадины лопатки и заканчивается у анатомической
шейки плечевой кости.
Анализ судебно-медицинской и травматологической лите-
ратуры показывает, что переломы в области плечевого сустава
в подавляющем большинстве опосредованные, т.е. конструк-
ционные. По локализации переломов преобладает область
хирургической шейки, где кость лишена мышечного футляра.
Резкий переход утолщенного кортикального слоя в более
тонкий, малое количество и беспорядочное расположение осте-
онов и выраженное сужение диафиза плечевой кости резко
снижают прочность этого участка по сравнению с другими
отделами кости [Волкович, 1928; Гориневская, 1942; Бердаш-
кевич, 1959].
Поскольку переломы в области хирургической шейки в
большинстве случаев возникают при падении на руку, то их
механизмы и морфологические особенности зависят от поло-
жения конечности в момент травмы.
При падении человека на вытянутую руку, когда вектор
нагрузки совпадает с анатомической осью кости, сжимающие
напряжения концентрируются в костной ткани хирургической
шейки приблизительно равномерно по всей ее поверхности, что
обусловливает формирование вколоченного перелома. В этом
случае диафизарная часть кости внедряется в губчатое вещество
головки (рис. 32).
Когда же в момент соударения вытянутой руки с грунтом
плечевая кость занимает вертикальное положение, в области
хирургической шейки сжимающие напряжения концентрируют-
ся на задневнутренней поверхности и растягивающие (зна-
чительно меньшие по величине) — на наружной. Следует
полагать, что в этих условиях деформирования разрушение
кости начнется в области наибольшего сжатия с вколачиванием
компактного вещества диафиза в губчатое. Разрыв костной
ткани на наружной поверхности, по нашему мнению, про-
исходит вторично при продолжающемся действии вертикальной
56
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 32. Схемы топографии на-
пряжений (а) и механизма обра-
зования вколоченного перелома
(б) в области хирургической шей-
ки плечевой кости.
Рис. 33. Схемы топографии на-
пряжений (а) и механизма обра-
зования перелома в области хи-
рургической шейки (б) при па-
дении на руку и вертикальном
положении плечевой кости.
нагрузки и возникающем здесь вторичном изгибе, что в общем
формирует перелом по типу косопоперечного (рис. 33).
Аналогичные деформации и переломы могут возникать и
при падении на согнутую в локтевом суставе руку при условии
вертикального положения плечевой кости.
Падение на приведенную и согнутую в локтевом суставе руку
сопровождается изгибом плечевой кости кзади и кнаружи. При
этом на передневнутренней поверхности хирургической шейки
регистрируется выраженное сжатие костной ткани, а на лате-
ральной — растяжение, но меньшее по величине.
Анализ условий внешнего воздействия и топографии сило-
вых напряжений позволяет представить механизм возникающе-
го перелома следующим образом: плечевая кость испытывает
внецентренное сжатие, которое обусловливает осевое сжатие и
некоторый изгиб кпереди и кнутри. Сжатие костной ткани на
передневнутренней поверхности области хирургической шейки
будет складываться из осевого сжатия и сжатия от изгиба. В
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
57
Рис. 34. Схемы внецентренного
сжатия и топографии напряже-
ний (а) и механизма образования
аддукционного перелома хирур-
гической шейки (б).
Рис. 35. Схемы внецентренного
сжатия и топографии напряже-
ний (а) и механизма образования
абдукционного перелома хирур-
гической шейки (б).
задненаружных же отделах напряжения в костной ткани сос-
тавляют разницу между осевым сжатием и растяжением от
изгиба. При нагрузке за пределами упругой деформации пере-
лом начнет формироваться на задненаружной поверхности
хирургической шейки, в подбугорковой области, где наимень-
шая толщина компактного слоя и наибольшие растягивающие
напряжения. Так как растягивающие напряжения здесь ориен-
тированы вдоль оси кости, то возникающая разрывная трещина
располагается перпендикулярно их направлению. На "боковых"
поверхностях трещина проходит косо вниз и кнутри и за-
канчивается на передневнутренней поверхности, где форми-
руется зона долома (рис. 34).
При падении на отведенную и согнутую в локтевом суставе
руку плечевая кость также подвергается внецентренному осево-
му сжатию, но с некоторым изгибом кнутри. Максимальные
растягивающие напряжения концентрируются на внутренней
поверхности проксимального отдела диафиза, а сжатие — на
наружной. Эта топография напряжений объясняет располо-
жение зоны разрыва костной ткани на внутренней поверх-
ности хирургической шейки, а зоны долома — на наружной
(рис. 35).
58
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Переломы в области локтевого сустава
Локтевой сустав относится к сложным суставам и образован
сочленением трех костей — плечевой, локтевой и лучевой,
которые, в свою очередь, формируют три сустава, заключенных
в общую суставную капсулу, — плечелоктевой, плечелучевой и
проксимальный лучевой. Плечелоктевой сустав — блоковид-
ный — обеспечивает сгибание и разгибание до 170°; плечелу-
чевой — шаровидный — с движениями по двум осям: во
фронтальной сгибание и разгибание до 140° и в вертикальной
вращение на 120—140°. Проксимальный лучелоктевой сустав
имеет форму цилиндра и допускает вращение по вертикальной
оси лучевой кости до 120—140°. Суставная капсула на плечевой
кости прикрепляется по верхним краям локтевой и лучевой
ямок, на лучевой кости — в области шейки, а на локтевой —
по краю блоковой вырезки.
Переломы в области локтевого сустава главным образом
представлены повреждениями надмыщелков плечевой кости,
прежде всего внутреннего надмыщелка [Савенко, 1962; Григорь-
ев, Костюк, 1966], и образуются при падении на руку и редко —
Рис. 36. Схемы продольного
изгиба и топографии напря-
жений (а) и механизма образо-
вания перелома в дистальном
отделе плечевой кости (6) при
падении на прямую руку.
от удара твердым тупым предме-
том, так как в момент удара ко-
нечность чаще смещается в на-
правлении воздействия.
При падении на вытянутую
руку, когда вектор нагрузки сов-
падает с анатомической осью ко-
нечности, а плечевая кость распо-
лагается вертикально, на передней
поверхности дистального метадиа-
физа развиваются сжимающие на-
пряжения, а на задней — рас-
тягивающие с ориентацией вдоль
оси кости. Такая топография на-
пряжений обусловлена наличием
здесь физиологической кривизны,
выпуклость которой обращена
кзади. При вертикальной нагрузке
кривизна увеличивается, что мо-
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
59
Рис. 37. Сгибательный перелом дистально-
го отдела правой плечевой кости.
жет способствовать формированию косопоперечного перелома
в этой области от продольного изгиба с расположением зоны
разрыва костной ткани на задней поверхности и долома — на
передней (рис. 36, 37).
Перелом аналогичного характера может возникнуть при
падении на согнутую в локтевом суставе руку также при условии
вертикального положения плечевой кости.
В случае падения на руку, согнутую в локтевом суставе
приблизительно на 90°, локтевой отросток "опирается" на
60
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
плоскую поверхность, а вектор реакции опоры совпадает с
механической осью плечевой кости. При этом суставная повер-
хность локтевого отростка, имеющего в поперечном сечении
форму острого угла (клина), оказывает "распирающее" (клино-
видное) действие на суставную поверхность блока плечевой
кости и вызывает образование межмыщелкового перелома.
Магистральная трещина последнего имеет продольную ориен-
тацию и признаки разрыва костной ткани на всех поверхностях
метаэпифиза, вплоть до метадиафиза (рис. 38).
В этих же условиях травмы магистральная трещина может
раздваиваться и формировать Y-образный перелом. За счет
физиологической кривизны нижнего отдела диафиза плечевой
кости и присоединяющегося продольного изгиба в дистальном
отделе метадиафиза образуется поперечный или косопопереч-
ный перелом с зоной разрыва на задней поверхности и
долома — на передней. Этот перелом и первичная межмыщел-
Рис 38
Рис 39
Рис. 38. Схемы топографии напряжений (а) и механизма образования
межмыщелкового перелома (6) при падении на согнутую в локтевом
суставе руку.
Рис. 39. Схема механизма образования Y-образного перелома дисталь-
ного отдела плечевой кости.
Рис. 40. Схема механизма образования Т-образного перелома дисталь-
ного отдела плечевой кости.
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
61
ковая вертикальная трещи-
на образуют Т-образный пе-
релом. Причем вертикаль-
ная трещина непрерывная и
всегда пересекает попереч-
ный перелом, что свиде-
тельствует о первичности ее
образования (рис. 39, 40).
Когда при ударе локте-
вым суставом о "грунт" пле-
чевая кость находится в со-
стоянии абдукции (отведе-
ния), вектор нагрузки про-
ходит через внутренний
мыщелок, максимальные
растягивающие напряжения
на нижней поверхности
блока плечевой кости сме-
Рис. 41. Схемы топографии напряже-
ний (а) и механизма образования пе-
релома внутреннего мыщелка плече-
вой кости (б).
щаются в его медиальную часть, где возникает разрывная
трещина. Она идет косо вверх и кнутри, формируя изолирован-
ный перелом внутреннего мыщелка. Если же в момент соуда-
Рис. 42. Схемы топографии напря-
жений (а) и механизма образования
перелома наружного мыщелка плече-
вой кости (б).
рения с "грунтом" плечевая
кость была в состоянии ад-
дукции (приведения), то зо-
на первичного разрыва ко-
стной ткани на нижней по-
верхности блока смещается
к латеральному мыщелку,
где образуется изолирован-
ный перелом (рис. 41, 42).
В случае, когда при па-
дении на локоть плечевая
кость отведена кпереди, на-
иболее напряженным ока-
зывается ее дистальный от-
дел: на передней поверх-
ности метадиафиза прева-
лируют сжимающие напря-
жения, а на задней — рас-
62
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 43. Схемы топографии на-
пряжений (а) и механизма обра-
зования перелома плечевой кости
(б) при ее переднем отведении.
Рис. 44. Схемы топографии на-
пряжений (а) и механизма обра-
зования перелома плечевой кости
(б) при ее заднем отведении.
тягивающие. Такая концентрация напряжений обусловливает
образование надмыщелкового перелома с расположением зоны
разрыва костной ткани на задней поверхности и долома — на
передней. При значительных же отведениях плечевой кости
кзади в момент удара возможно, хотя и редко, формирование
такого же по локализации перелома, но с зоной разрыва на
передней поверхности (рис. 43, 44).
Кроме переломов суставного отдела плечевой кости, не-
редки переломы и локтевого отростка — при падении на локоть,
ударе твердым тупым предметом в область отростка либо при
резком переразгибании руки в локтевом суставе.
Как показали экспертная практика и экспериментальное
моделирование, переломы суставного отростка при падении на
локоть возможны только в тех случаях, когда поверхностью
соударения является или мягкий грунт, или выступающий
предмет с ограниченной контактной поверхностью. В этих
ситуациях плечевая кость, какой-то момент продолжая посту-
пательное движение, "отгибает" локтевой отросток, что сопро-
вождается развитием максимальных растягивающих напряже-
ний на суставной поверхности, а сжимающих — на задней
поверхности отростка. Это ведет к формированию косого (или
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
63
Рис. 45. Схемы то-
пографии напряже-
ний (а) и механизма
образования пере-
лома локтевого
отростка (б) при
падении на локоть.
косопоперечного) перелома отростка с зоной разрыва костной
ткани на его суставной поверхности и долома — на задней
(рис. 45, 46).
Подобного вида переломы могут образовываться от удара
ограниченным предметом в основание локтевого отростка при
согнутой в локтевом суставе руке ("парирующие" переломы) или
при ударе об ограниченный предмет с таким же положением
руки (травмы внутри салона автомобиля — "стремительные",
"специфические" переломы по А.П. Ардашкину [1986]). Другое
условие такого перелома — резкое переразгибание руки в
локтевом суставе, особенно при наличии в этой области упора,
например руки или колена (рис. 47—49).
Рис. 46. Косой перелом локтевого отростка при падении на локоть.
64
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 47 Схема механизма обра-
зования перелома локтевого от-
ростка при ударе ограниченным
предметом.
Рис. 48. Схема механизма обра-
зования перелома локтевого от-
ростка при ударе об ограничен-
ный предмет
Рис. 49 Схема меха-
низма образования
перелома локтевого
отростка при перераз-
гибании руки
Рис. 50. Схемы топогра-
фии напряжений (а) и
механизма образования
перелома локтевого отро-
стка (б) при падении на
сильно согнутую в локте-
вом суставе руку
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
65
Редким, но возможным условием образования перелома
локтевого отростка с зоной разрыва костной ткани на его задней
поверхности, а долома — на суставной является падение на
сильно согнутую в локтевом суставе и несколько отведенную
кпереди руку, когда с поверхностью соударения контактирует
верхушка локтевого отростка. При этом отросток как бы
сгибается с развитием растягивающих напряжений на задней
поверхности и сжимающих — на суставной (рис. 50).
Переломы в области лучезапястного сустава
Лучезапястный сустав образован запястной суставной по-
верхностью лучевой кости, суставным диском, который допол-
няет короткий дистальный эпифиз локтевой кости, и прок-
симальными поверхностями первого ряда костей запястья (ладь-
евидной, полулунной и трехгранной). Суставная капсула тон-
кая, особенно сзади, начинается по краям суставных поверхно-
стей костей и суставного диска. По своему строению сустав
относится к сложным, по форме суставных поверхностей — к
эллипсовидным с двумя осями движений: фронтальной и
сагиттальной. Вокруг фронтальной оси объем сгибательно-
разгибательных движений составляет от 115 до 170°; вокруг
сагиттальной оси приведение кисти — 40°, отведение — 20°.
Комбинация сгибательно-разгибательных движений, приведе-
ния и отведения позволяет совершать кистью вращение по
кругу.
Переломы в области лучезапястного сустава наблюдаются
чаще, чем повреждения других суставов конечностей [Орнш-
тейн, 1966; Левен, 1971], и носят преимущественно непрямой
(конструкционный) характер. Как показывает судебно-меди-
цинская и клиническая практика, они возникают при ко-
ординированных падениях на вытянутые руки с высоты или на
плоскости (с высоты собственного роста), а также внутри салона
автомобиля в момент упора (в обод рулевого колеса, в панель
приборов управления и т.д.).
Как правило, эти переломы локализуются в дистальном
метаэпифизе лучевой кости, что в травматологии получило
название переломов "луча в типичном месте". В зависимости от
того, сгибается или разгибается кисть в момент травмы,
3 Заказ N° 574
66
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 51. Схемы топогра-
фии напряжений (а) и
механизма образования
"разгибательного" пере-
лома лучевой кости (б) в
"типичном месте".
Рис. 52. Схемы топогра-
фии напряжений (а) и
механизма образования
"сгибательного" перелома
лучевой кости (б) в "ти-
пичном месте".
переломы можно условно разделить на сгибательные и разгиба-
тельные.
Когда в момент соударения рука опирается на разогнутую
кисть, т.е. на ладонную поверхность, на задней поверхности
обеих костей, в их дистальном отделе, преобладают сжимающие
напряжения. На лучевой кости, основной кости сустава, они
почти в 2 раза превышают таковые на локтевой. На передней
поверхности этих отделов костная ткань растягивается. В
данных условиях образуется "разгибательный" перелом лучевой
кости, который начинается на передней поверхности, где в
поперечном направлении располагается зона разрыва, и за-
канчивается — на задней с формированием зоны долома. В
последней нередко обнаруживаются элементы "вколачивания"
отломков, что препятствует их взаимному смещению.
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
67
"Сгибательный" перелом дистального отдела лучевой кости
является зеркальным отображением "разгибательного" и обра-
зуется при упоре на тыльную поверхность кисти (рис. 51, 52).
В том и другом случаях возможно также образование
отрывного перелома шиловидного отростка локтевой кости за
счет натяжения связочного аппарата.
Контрольные вопросы
1. К какому классу относятся внутрисуставные пере-
ломы — к локальным или конструкционным?
2. Как можно выявить положение плеча в момент
травмы при анализе переломов плечевой кости?
3. Какова наиболее характерная локализация переломов
костей предплечья для так называемых парирующих пере-
ломов ?
4. Возможно ли формирование конструкционных перело-
мов локтевого отростка? При каких условиях?
5. Как можно определить положение кисти при падении
на руку по перелому "луча в типичном месте"?
Нижняя конечность
Переломы в области тазобедренного сустава
Тазобедренный сустав образован головкой бедренной кости
и вертлужной впадиной тазовых костей. Головка бедренной
кости на 2/3 представляет собой шаровидную поверхность, а
вертлужная впадина на 2/3 выполнена суставной поверхностью.
Суставная сумка на тазовой кости прикрепляется по окружности
вертлужной впадины, на бедренной кости — спереди вдоль
межвертельной линии, сзади — кнутри от межвертельного
гребня, так что значительная часть шейки оказывается внутри
суставной капсулы.
По форме сочленяющихся поверхностей тазобедренный
сустав относится к шаровидно-чашеобразным. В нем возможны
Движения вокруг трех осей, однако подвижность в нем меньше,
68
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
чем в шаровидном (плечевом), так как вертлужная впадина с
вертлужной губой охватывает головку бедра более чем на
половину. Вокруг фронтальной оси возможны сгибание и
разгибание. Наибольшее сгибание (до 118—121°) возможно при
согнутой в коленном суставе голени (при разогнутом коленном
суставе сгибание до 84—87°). Разгибание в тазобедренном
суставе не превышает 13°. Вокруг сагиттальной оси отведение
и приведение нижней конечности осуществляются на 80—90°.
Вокруг вертикальной оси вращение головки бедренной кости
возможно на 40—50°. Общий объем движений в тазобедренном
суставе ограничивается не только мощными связками, но и
сильными мышцами, окружающими его.
Переломы костей тазобедренного сустава в основном обра-
зуются в результате непрямой травмы (падение с большой
высоты или с высоты собственного роста), реже — вследствие
непосредственного воздействия твердого тупого предмета и
локализуются преимущественно в проксимальном отделе бед-
ренной кости, который состоит из головки и шейки, соединя-
ющейся под углом с областью трохантеров. Наличие угла
приводит к несовпадению анатомической и механической осей
даже при физиологическом положении кости, что существенно
влияет на топографию силовых напряжений в верхнем отделе
кости.
Определенное влияние на частоту переломов в области
шейки оказывают ее инволютивные изменения: в зрелом воз-
расте шейка имеет вид усеченной призмы с большим верхним
основанием. В пожилом и старческом возрасте она приобретает
форму усеченного конуса, вершиной обращенного в сторону
головки. В этих возрастных группах отмечается и сужение
шейки в проксимальном направлении. Указанные инволю-
тивные изменения, а также возрастной остеопороз губчатого
вещества снижают прочностные свойства шейки и способствуют
более частым переломам.
Действие вертикальной нагрузки в зависимости от поло-
жения конечности вызывает различную деформацию шеечно-
диафизарного угла (рис. 53).
Когда бедренная кость находится в физиологическом поло-
жении, вертикальная нагрузка по своему направлению "совпа-
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
69
Рис. 53. Схемы распределения нагрузки в области шеечно-диафизарного
угла при физиологическом (а), варусном (б) и вальгусном (в) положениях
бедренной кости.
Усл обозн см в тексте
дает" с механической осью. В области головки вертикальная
сила Р разлагается на силу В, перпендикулярную оси шейки, и
силу D, направленную вдоль оси шейки (см. рис. 53). Если
принять шеечно-диафизарный угол равным 120°, а угол между
анатомической и механической осями — 7°, то угол между
вектором вертикальной нагрузки и силой В (угол а) составит
37°. При таком угле сила В, вызывающая изгиб шейки, будет
0,8Р, а сила D, компрессионно воздействующая на шейку, —
0,6 Р (см. рис. 53).
В этих условиях при электротензометрическом исследо-
вании на верхней поверхности шейки зарегистрированы рас-
тягивающие напряжения, большие в латеральном отделе. Ниж-
няя же поверхность подвергается равномерному сжатию.
В случае, когда бедренная кость находится в варусном
положении, а нагрузка проецируется на внутренний мыщелок,
угол а сокращается до 27° с увеличением силы В до 0,9Р и
уменьшением силы D до 0,45Р. Костная ткань на верхней
поверхности шейки подвергается еще большему растяжению,
также преимущественно в латеральном участке.
В этих условиях деформирования вертикальная нагрузка,
вызывая изгиб шейки, может способствовать образованию
латерального чресшеечного перелома с первичным разрывом
*
3 Заказ № 574
70
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 54. Схемы топографии напря-
жений (а) и механизма образования
латерального чресшеечного перело-
ма (б) при падении с высоты на
ноги и варусном положении конеч-
ности.
Рис. 55. Латеральный чресшееч-
ный перелом левой бедренной
кости при падении с высоты на
ноги.
костной ткани (зона разрыва) на верхней поверхности шейки
и зоной долома — на нижней. Вероятность такого перелома
при вальгусном положении конечности большая, так как ве-
личина изгибающей шейку силы приближается к вертикальной
нагрузке (рис. 54, 55).
Вальгусное положение конечности сопровождается про-
ецированием нагрузки на область наружного мыщелка бедрен-
ной кости. При этом увеличивается сжимающая шейку сила D
до 0,74Р и уменьшается изгибающая В до О,68Р. При этом
положении снижаются растягивающие напряжения на верхней
поверхности шейки. Преобладание сжатия шейки может при-
вести к формированию ее перелома по типу сдвига с от-
носительно ровным изломом (рис. 56).
В случаях падения на плоскости и при ударе о "грунт"
областью большого вертела могут образоваться -переломы в
области шеечно-диафизарного угла, что чаще наблюдается в
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
71
а б
Рис. 5 6. Схемы топографии напря-
жений (а) и механизма образования
медиального чресшеечного перело-
ма (б) при падении с высоты на
ноги и вальгусном положении ко-
нечности.
пожилом и старческом возра-
сте. Различия в видах и ме-
ханизмах переломов здесь свя-
заны с тем, в какую часть
вертела пришелся удар или в
каком положении находилась
конечность — абдукционном
или аддукционном.
При абдукционном поло-
жении, когда с поверхностью
соударения контактирует вер-
хняя часть большого вертела,
воздействующая нагрузка вы-
зывает увеличение шеечно-ди-
афизарного угла с концент-
рацией растягивающих напря-
жений в костной ткани ниж-
ней поверхности шейки, где и
начинает формироваться зона
разрыва. В дальнейшем магистральная трещина может распро-
страняться или к верхней поверхности шейки с образованием
чресшеечного перелома, или в проекции межвертельной линии
с возникновением межвертельного перелома (рис. 57).
Если же человек падает на сильно подвернутую ногу и
областью соударения является нижняя часть большого вертела,
то в результате уменьшения шеечно-диафизарного угла костная
ткань испытывает максимальное растяжение на верхней повер-
хности шейки в ее латеральной части, где за пределами упругой
деформации происходит первичный разрыв костной ткани, а
распространяющаяся к нижней поверхности шейки магистраль-
ная трещина формирует чресшеечный аддукционный перелом
(рис. 58).
Переломы в области шеечно-диафизарного угла, форми-
рующиеся при падении на плоскости, возможны и при ударах
в область большого вертела при транспортных травмах.
Как показали экспериментальные исследования и эксперт-
ная практика, переломы вертлужной впадины (известные под
названием "центральный вывих бедра") образуются только при
резких и сильных ударах в область большого вертела, что
72
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 57. Схемы топографии напряжений (о) и механизма образования
чресшеечного (б) и межвертельного (в) переломов.
Рис. 58. Схемы топографии напряжений (а) и механизма образования
чресшеечного аддукционного перелома (б) при падении на плоскости.
Рис. 59. Схемы топографии напряжений (а) и механизма-образования
перелома вертлужной впадины (б) — центрального вывиха бедра.
ГЛ J ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
73
возможно при транспортной травме, когда вектор нагрузки
совпадает с осью шейки, а конечность в этот момент находится
в состоянии некоторой наружной ротации. В этих условиях
головка бедренной кости контактирует в большей степени с
передневерхним и с наименее прочным отделом суставной
поверхности вертлужной впадины, где и формируется ее пере-
лом с зоной разрыва костной ткани на ее внутренней поверх-
ности (рис. 59).
Переломы в области коленного сустава
Коленный сустав образуется суставными поверхностями
мыщелков бедренной и большеберцовой костей. К передней
поверхности сустава прилежит надколенник, располагающийся
в толще сухожилия четырехглавой мышцы бедра. Суставные
поверхности костей неконгруентны и дополняются двумя ме-
нисками. Капсула коленного сустава на бедренной и больше-
берцовой костях и на надколеннике присоединяется по краям
суставных поверхностей. Сустав подкрепляется наружными и
внутренними связками.
Коленный сустав относится к вращательно-блоковидным, и
движения в нем возможны вокруг двух осей — фронтальной и
вертикальной (продольной). Вокруг фронтальной оси осущест-
вляются сгибание и разгибание в 170°, где 130° составляет
активное сгибание, 30° — пассивное и 10° приходится на
переразгибание. При согнутом коленном суставе возможно
вращение вокруг вертикальной оси до 45°.
Анатомические оси бедренной и большеберцовой костей
образуют угол около 174°, открытой наружу, что свидетельствует
о физиологическом вальгусном положении сустава. Кроме того,
при переразгибании сустава центр головки бедренной кости
проецируется не на центр коленного сустава, а несколько
кпереди от него. В связи с этим продольные оси бедренной и
большеберцовой костей образуют угол около 177°, открытый
кпереди. При этом мыщелки бедренной кости опираются на
среднезадние отделы большеберцовой кости.
Сложность строения и слабая защищенность сустава от
внешних воздействий создают благоприятные условия для его
частой травматизации. Это возможно как при непосредственном
74
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 60. Схемы топографии напря-
жений (а) и механизма образо-
вания Т-образного перелома дис-
тального отдела бедренной кости
(б) при падении на ноги.
воздействии внешней силы
(удар, компрессия), так и опо-
средованно — в случае па-
дения с высоты на ноги, при
травме внутри салона автомо-
биля и т.п.
Падение с высоты на вы-
прямленные ноги может "про-
воцировать" повреждения ниж-
него метаэпифиза бедренной
кости, характер которых за-
висит от взаимного располо-
жения костей в коленном сус-
таве.
При физиологическом по-
ложении конечности в момент
соударения растягивающие на-
пряжения концентрируются в
межмыщелковой ямке сустав-
ной поверхности бедренной
кости, чему способствует не-
которое расклинивающее дей-
ствие межмыщелкового возвышения большеберцовой кости. В
результате в зоне концентрации растягивающих напряжений
возникает разрывная трещина, распространяющаяся в продоль-
ном направлении на область метадиафиза, где на передней и
задней поверхностях края трещины отвесные (первая фаза).
Формированию подобной разрывной трещины способствует
также слабая насыщенность центральной части метаэпифиза
губчатым веществом.
Вертикальная нагрузка сопровождается одновременным из-
гибом диафиза бедренной кости кпереди за счет часто имею-
щейся здесь физиологической кривизны. Поэтому второй фазой
может быть образование в этой области косопоперечного
перелома с зоной первичного разрыва костной ткани на
передней поверхности и долома — на задней. Первичность
вертикальной трещины подтверждается ее непрерывностью.
Такая комбинация формирует Т-образный перелом- (рис. 60).
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
75
Наличие в коленном
суставе физиологическо-
го вальгуса, увеличиваю-
щегося при вертикаль-
ной нагрузке (падение),
приводит к тому, что ос-
новная нагрузка кон-
центрируется в области
наружного мыщелка и
вызывает его отгибание
с концентрацией растя-
гивающих напряжений
в латеральной части
межмыщелковой ямки.
Здесь возникает первич-
ный разрыв костной тка-
ни, распространяющий-
ся косо вверх и кнаружи
(рис. 61).
Если при падении
вертикальная нагрузка
Рис. 61. Схемы топографии напряжений
(а) и механизма образования перелома
наружного мыщелка бедренной кости (б)
при падении с высоты.
будет распространяться преимущественно на область внутрен-
него мыщелка (варусное положение бедренной кости), то может
образоваться изолированный косой перелом внутреннего мы-
щелка в результате его отгибания с расположением зоны
разрыва в медиальной части межмыщелковой ямки.
Когда после этого тело человека падает и действие вер-
тикальной нагрузки прекращается, образование перелома на
этой фазе заканчивается. В случае, когда на какой-то момент
тело человека сохраняет вертикальное положение, оставшийся
целым наружный мыщелок упирается в суставную поверхность
большеберцовой кости и вторично ломается от изгиба. При этом
зона разрыва начинается с поверхности первичного перелома и
отходит от нее под углом 90°, что подтверждает ее вторичность.
Общая же картина имеет вид Y-образного перелома (рис. 62).
Клиническая практика показывает, что в случаях падения с
высоты на выпрямленные ноги мыщелки большеберцовой кости
повреждаются в 4—6 раз чаще по сравнению с мыщелками
бедренной [Трубников, 1971; Уотсон-Джонс, 1972]. Локализация
76
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис 62
Рис. 62. Схемы топографии напряжений (а) и механизма образования
Y-образного перелома дистального отдела бедренной кости (б) при паде-
нии с высоты.
Рис 63. Схема распределения нагрузки в проксимальном отделе боль-
шеберцовой кости при ее внецентренном сжатии.
Рис 63
их переломов также будет зависеть от физиологического, варус-
ного или вальгусного положения конечности в момент травмы.
Варусное или вальгусное положение бедренной кости с
преимущественным действием нагрузки на один из мыщелков
большеберцовой кости можно рассматривать как ее внецент-
ренное сжатие (рис. 63). Вертикальная нагрузка в данных
условиях оказывает двойное действие на большеберцовую кость:
сила Рх вызывает ее осевое сжатие, а сила Р — изгиб. Чем
дальше от осевой линии находится точка приложения нагрузки,
тем больше изгибающий момент М и тем больше растяжение
костной ткани на суставной поверхности с образованием зоны
разрыва на соответствующем мыщелке. Дальнейшее вертикаль-
ное распространение трещины связано с отгибанием повреж-
даемого мыщелка (рис. 64).
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
77
Рис. 64. Схемы топографии напряжений (о) и механизмов образования
переломов мыщелков большеберцовой кости (б) при падении на ноги.
1 — варусное и 2 — вальгусное положение
При падении на ногу в физиологическом положении с
максимальным разгибанием коленного сустава мыщелки бед-
ренной кости опираются на среднезадние отделы суставных
поверхностей большеберцовой. Наличие на задней поверхности
метаэпифиза большеберцовой кости выраженной физиологиче-
ской кривизны, а на передней — "укрепленного" участка
компактного и губчатого вещества в области бугристости при-
водит к внецентренному сжатию большеберцовой кости с
опрокидывающим моментом кзади.
Такое сложное напряженное состояние сопровождается
возникновением первичных разрывных трещин на суставных
поверхностях мыщелков с их распространением косо вниз и
кнаружи. При продолжающейся нагрузке в надбугристой об-
ласти за счет концентрации растягивающих напряжений обра-
зуется "вторичная" зона разрыва, от которой магистральная
трещина идет косо вниз и кзади с формированием вторичного
перелома (рис. 65, 66).
78
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 65. Схемы топографии напря-
жений (а) и механизма образования
перелома проксимального отдела
большеберцовой кости (б) при па-
дении на ноги и физиологическом
положении конечности.
Механизмы возникнове-
ния переломов дистального
отдела бедренной кости при
падении на согнутое колено,
когда удар приходится на ко-
ленную чашечку, во многом
схож с описанными перело-
мами этого отдела при па-
дении на выпрямленные ноги.
При согнутом коленном
суставе надколенник плотно
фиксируется в межмыщелко-
вой области. Поскольку его
суставная поверхность имеет
некоторую выпуклость в цен-
тральной части, при ударах он
оказывает расклинивающее
действие на мыщелки бедрен-
ной кости. Вид перелома здесь
зависит от направления векто-
ра нагрузки. Если этот вектор
совпадает с анатомической
осью бедренной кости, то воз-
можно формирование межмы-
щелкового или Т-образного перелома.
В тех случаях, когда во время падения на согнутое колено
направление нагрузки не совпадает с направлением анатомиче-
ской оси, а ориентируется в сторону, могут возникать изоли-
рованные переломы наружного или внутреннего мыщелков
бедренной кости.
Установлению названных механизмов травмы во многом
способствует наличие повреждений мягких тканей в области
колена в проекции надколенника.
Коленные суставы нередко повреждаются от ударов твер-
дыми тупыми предметами, преимущественно выступающими
частями движущегося транспорта. Удар спереди в область
надколенника при разогнутом коленном суставе может сопро-
вождаться переломом метадиафиза бедренной кости. Анализ
топографии и вида напряжений показывает, что костная ткань
ГЛ. 3. ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
79
в области подколенной
площадки испытывает
растяжение в продоль-
ном направлении. На
передней поверхности
отмечается сжатие кос-
тной ткани в том же
направлении. Это сви-
детельствует об изгибе
метадиафизарного от-
дела кзади, который мо-
жет сформировать ко-
сой или косопопереч-
ный перелом с зоной
разрыва в области под-
коленной ямки и с зо-
ной долома на передней
поверхности диафиза
(рис. 67).
Дополнительный
признак такого вида
травмы — контактные
повреждения компакт-
ного и губчатого веще-
ства на передней повер-
хности метаэпифиза от
действия надколенника. „ „
_ _ ?ис- "°- Перелом проксимального отдела
При ударах сбоку в большеберцовой кости при падении на
область наружного мы- ноги.
щелка бедренной кости
происходит его изгиб к срединной линии с растяжением
костной ткани на наружной поверхности и сжатием в области
межмыщелковой ямки. Указанные напряженные состояния при-
водят к формированию вертикального перелома этого мыщелка
с зоной разрыва на его наружной поверхности (рис. 68).
Удар спереди в область бугристости большеберцовой кости
может сформировать метадиафизарный перелом. Благодаря
повышенной прочности бугристость при непосредственном
воздействии внешней силы в большинстве случаев остается
80
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
б
Рис. 67. Схемы топогра-
фии напряжений (а) и
механизма образования
перелома дистального
метаэпифиза бедренной
кости (б) при ударе в об-
ласть надколенника.
неповрежденной, а возникают трещины, проходящие вер-
тикально по ее краям с распространением на суставную повер-
хность и диафиз. С суставной поверхности трещина переходит
на заднюю поверхность метаэпифиза и в зависимости от
направления вектора нагрузки и смещения кости может сфор-
мировать перелом того или иного мыщелка (рис. 69).
Повреждения костей коленного сустава при действии ком-
прессионной нагрузки встречаются редко, в основном при
переезде колесами движущегося транспорта. При этом сдав-
ливание может происходить как в переднезаднем, так и в
боковом направлениях.
Сдавливание дистального отдела бедренной кости между
широкими предметами в переднезаднем направлении сопровож-
Рис. 68. Схемы топогра-
фии напряжений (а) и
механизма образования
перелома наружного мы-
щелка бедренной кости
(б) при ударе твердым ту-
пым предметом.
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
81
дается изгибом метадиафи-
зарной части с одновремен-
ным расхождением мыщел-
ков. Такая сложная дефор-
мация вызывает концентра-
цию растягивающих напря-
жений в межмыщелковой
ямке и в области подколен-
ной площадки, а сжимаю-
щих — на передней поверх-
ности метадиафиза.
В этих условиях дефор-
мирования в первую очередь
образуются вертикальный
межмыщелковый перелом с
зоной разрыва на задней по-
верхности и долома — на
Рис. 69. Схема механизма образо-
вания перелома проксимального от-
дела большеберцовой кости при уда-
ре в область ее бугристости.
передней.
В случае продолжающейся компрессии и нарастающей
деформации поперечного изгиба в дистальном метадиафизе
формируется косопоперечный перелом с зоной разрыва костной
ткани на задней поверхности и зоной долома — на передней.
Вторичность поперечного перелома подтверждается смещенно-
стью его концов в месте соединения с вертикальным переломом.
Сочетание этих переломов внешне схоже с Т-образным пере-
ломом, образующимся при падении с высоты. Нередко на
передней поверхности метаэпифиза могут возникать контактные
повреждения компактного и губчатого вещества от действия
надколенника (рис. 70).
При сдавлении данной области в боковом направлении
(чаще встречается при переездах колесом) активное воздейст-
вие, как правило, испытывает наружный мыщелок бедренной
кости. Это сопровождается его сгибанием, образованием вер-
тикального перелома и первичным разрывом костной ткани на
наружной поверхности (рис. 71).
Компрессия проксимального отдела большеберцовой кости
в переднезаднем направлении способствует увеличению боко-
вого диаметра метаэпифиза и концентрации растягивающих
напряжений, ориентированных поперечно, на боковых поверх-
82
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 70. Схемы топографии напряжений (а) и механизма образования
перелома в дистальном отделе бедренной кости (б) при его сдавлении в
переднезаднем направлении.
ностях. Здесь в первую очередь образуются вертикальные или
косовертикальные трещины вдоль бугристости. Они часто рас-
пространяются на суставные поверхности. В области над-
бугристости и нередко на задней поверхности между "вертикаль-
ными" трещинами появляются поперечные с признаками скола
и выкрашивания компакты. Такое сочетание трещин формирует
сложные фрагментарно-оскольчатые переломы. Выделение пер-
вичных и вторичных трещин позволяет судить о направлении
компрессии (рис. 72).
Рис. 72. Схемы топографии напряжений (а)
и механизма образования перелома прок-
симального отдела большеберцовой кости (б)
при ее сдавлении в переднезаднем направле-
нии.
Рис. 71. Схема меха-
низма образования
перелома наружного
мыщелка бедренной
кости при ее сдав-
лении в боковом на-
правлении.
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
83
Компрессия суставных отделов бедренной и большебер-
цовой костей очень часто сопровождается повреждениями
компактного и губчатого вещества в виде смятия, вспучивания
или поверхностного отслоения компакты с обнажением губча-
того вещества и кровоизлияниями в губчатое вещество. Данные
повреждения более выражены со стороны активного воз-
действия (колесо) и менее — на противоположной поверхности
(со стороны дорожного покрытия). Они приобретают особую
ценность при отсутствии перечисленных переломов, позволяя
эксперту констатировать не только сам факт компрессии ко-
ленного сустава, но и положение конечности в этот момент.
Как показывает практика, подобные поверхностные повреж-
дения компактного и губчатого вещества образуются в области
не только коленного, но и других суставов при переездах через
них колес автомобильного транспорта.
Переломы в области голеностопного сустава
Соединенные вместе большеберцовая и малоберцовая кости
дают подобие вилки и охватывают блок таранной кости.
Суставная капсула свободна и тонкая, на передней поверхности
костей голени и таранной кости прикрепляется на расстоянии
5—8 мм от суставного хряща, а сзади и с боков — по его линии.
Особенность строения сустава допускает движения в нем только
вокруг фронтальной оси: сгибание (подошвенное) и разгибание
(тыльное) стопы до 60—70°. В случаях подошвенного сгибания
стопы возможны ее небольшие движения в стороны. Движение
стопы связано с участием не только голеностопного сустава, но
и таранно-пяточного. В связи с этим появляется возможность
таких движений стопы, как абдукция и аддукция (до 13°),
пронация (10°) и супинация (10°).
Голеностопный сустав укреплен мощными боковыми связ-
ками, способными выдержать значительные нагрузки. Его пере-
ломы локализуются в основном в дистальных отделах берцовых
костей и возникают либо при падении на плоскости, либо при
координированных падениях с высоты на выпрямленные ноги,
либо при травме внутри салона автомобиля (водитель, пассажир
заднего сидения).
84
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 73. Схемы топогра-
фии напряжений (а) и
механизма образования
перелома типа Дюпюит-
рена (б).
При подвертывании стопы кнаружи (ее пронация) происхо-
дят натяжение медиальных связок и отгибание наружной
лодыжки. Это сопровождается концентрацией растягивающих
напряжений на наружной поверхности медиальной лодыжки,
на задневнутренней поверхности латеральной лодыжки и сжа-
тия — на наружной поверхности дистального участка малобер-
цовой кости. По своему направлению главные растягивающие
и сжимающие напряжения имеют вертикальную ориентацию
[Черненко, 1971а,б].
В результате такого напряженного состояния возникает или
отрыв верхушки внутренней лодыжки натянувшимися связками,
или ее поперечный перелом от изгиба на уровне суставной
щели.
Локализация перелома малоберцовой кости зависит от
скорости ее изгиба. "Медленно" нарастающий изгиб способст-
вует большему распространению деформации кости. При этом
растягивающие напряжения концентрируются на задневнутрен-
ней поверхности малоберцовой кости, выше межберцового
синдесмоза, где возникает поперечный или косопоперечный
перелом с зоной разрыва на внутренней и долома — на
наружной поверхностях.
Резкая пронация стопы сопровождается более локальной
деформацией латеральной лодыжки, что вызывает образование
косого перелома, который начинается на уровне нижнего края
межберцового сочленения и имеет восходящее направление в
сторону наружной поверхности.
Переломы указанной локализации могут быть как изо-
лированными, так и в комбинации. Последний вариант известен
ГЛ 3 ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
85
6
Рис. 74. Схемы топогра-
фии напряжений (а) и
механизма образования
косого перелома наруж-
ной лодыжки (б).
в травматологической литературе как переломы типа Дюпюитре-
на (рис. 73).
В большинстве случаев к пронации стопы присоединяется
наружная ротация костей голени. При этом происходит напря-
жение передней группы медиальных связок, которые "тянут" за
собой лодыжку в переднем направлении. Естественно, что эта
лодыжка оказывает большее сопротивление такой деформации,
чем при "чистой" пронации, и ломается редко. Одновременно
развивается деформация кручения наружной лодыжки, чему
способствует натяжение задней группы латеральных связок.
Подобное сочетанное действие сопровождается образованием
косого перелома задненижнего отдела этой лодыжки с элемен-
тами кручения (рис. 74).
В отличие от пронационных переломов, переломы при
супинации стопы возникают гораздо реже. Тем не менее в
случаях супинации развиваются растягивающие напряжения на
наружной поверхности малоберцовой кости с максимумом на
самой лодыжке и сжимающие — на наружной поверхности
медиальной с вертикальной ориентацией. Это свидетельствует
об изгибе обеих лодыжек. Изгиб наружной лодыжки обусловлен
натяжением латеральных связок, а внутренней — давлением
блока таранной кости. Перелом наружной лодыжки располага-
ется поперечно и на уровне суставной щели (с зоной разрыва
костной ткани на наружной поверхности и долома — на
внутренней). Вследствие изгиба медиальной лодыжки на ее
суставной поверхности возникают растягивающие напряжения,
которые образуют зону разрыва, а на наружной — сжимающие
с формированием зоны долома. Сам же перелом имеет косое
86
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 75. Схемы топо-
графии напряжений
(а) и механизма обра-
зования перелома ти-
па Мальгеня (6).
направление снизу вверх и кнутри. Данные переломы могут
быть как изолированными, так и в сочетании. Последние
описаны в травматологической литературе как переломы по типу
Мальгеня (рис. 75).
К чисто конструкционным переломам относят переломы
типа Десто, или перелом заднего края суставного отдела
большеберцовой кости ("третья лодыжка"). Условием образо-
вания такого перелома является максимальная подошвенная
флексия стопы (как правило, при спуске по лестничному маршу
и опоре на очередную ступеньку пяткой). При этом задняя
часть блока таранной кости упирается в соответствующий край
суставной поверхности большеберцовой кости и отгибает его с
концентрацией растягивающих напряжений на суставной повер-
хности, где и возникает первичный разрыв костной ткани с
формированием косого перелома (рис. 76).
В случае резкого обратного движения стопы (тыльное
сгибание), например при быстром подъеме по лестничному
маршу с опорой на очередную верхнюю ступеньку носком
"расслабленной стопы", передний отдел блока таранной кости
"ударяет" о передний край суставной поверхности большебер-
цовой кости, где может возникнуть контактное повреждение в
виде смятия компактного и губчатого вещества. Подобное
контактное повреждение связано с тем, что в отличие от заднего
края таранной кости передний выражен слабо и закруглен.
В этих же условиях с комбинацией подвертывания стопы
кнутри или кнаружи образуется трехлодыжечный перелом.
ГЛ. 3. ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
87
Кроме указанных ва-
риантов конструкционных
переломов в области голе-
ностопного сустава, ло-
дыжки травмируются от
непосредственного воздей-
ствия (удара) твердым ту-
пым предметом с ограни-
ченной поверхностью соу-
дарения, например от уда-
ра в область наружной ло-
дыжки рантом бутсы фут-
болиста. Если удар при-
ходится в область верхуш-
ки наружной лодыжки, то
в результате ее изгиба мо-
жет сформироваться попе-
речный перелом на уровне
суставной щели с первичным разрывом костной ткани на
наружной поверхности.
В случае же удара в основание наружной лодыжки возможны
поперечный, косопоперечный или оскольчатый переломы на
уровне нижнего края межберцового синдесмоза с зоной разрыва
на внутренней поверхности.
В экспертной практике переломы в области голеностопного
сустава при его компрессии встречаются крайне редко и, как
правило, в результате переезда колесом движущегося транспор-
та. В момент травмы голеностопный сустав "принимает" наибо-
лее устойчивое положение и сдавливается в боковом направ-
лении. Если ломаются только лодыжки, то это происходит
вследствие их изгиба к срединной линии, а плоскости переломов
имеют поперечную ориентацию, что подтверждается и на-
правлением главных растягивающих напряжений в костной
ткани.
Продолжающаяся компрессия вызывает контактное воз-
действие малоберцовой кости на метаэпифиз большеберцовой,
где могут возникнуть продольные трещины с признаками
долома на их наружной поверхности.
88
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
I
Контрольные вопросы
1. Каким образом на основании анализа перелома шейки
бедра можно определить положение тела потерпевшего в
момент травмы?
2. Назовите морфологические признаки перелома, позво-
ляющие установить положение нижней конечности в колен- \
ном суставе в момент травмы.
3. Какова зависимость травмы коленного сустава от
направления внешнего воздействия?
4. В чем заключается разница разрушения нижнего
метаэпифиза бедра при сдавлении в переднезаднем и боковом
направлениях?
5. При каких условиях образуется комбинированный
перелом в области голеностопного сустава типа Дю-
пюитрена?
6. При каких условиях возникает комбинированный
перелом в области голеностопного сустава типа Мальгеня?
7. Что такое трехлодыжечный перелом?
Глава 4
Множественные переломы
длинных трубчатых костей
Множественные переломы длинных трубчатых костей воз-
можны как одномоментно (характерно для транспортной травмы
и падения с высоты), так и вследствие повторных воздействий,
часто одним и тем же предметом.
Удар широкой плоскостью (или соударение с таковой)
приводит к множественным повреждениям, которые в короткий
промежуток времени развиваются в определенной последова-
тельности в соответствии с законами разрушения конкретной
конструкции, т.е. возникают как локальные, так и конст-
рукционные переломы [Крюков, 1986, 1995].
Множественные повреждения от воздействия ограниченным
предметом, как было указано, возможны от неоднократных
травм [Бахметьев, 1992а,б]. В том и в другом случае при
определении механизмов травмы необходимо установить пос-
ледовательность развития процесса разрушения.
В последнее десятилетие выполнена серия работ по диаг-
ностике последовательности образования повреждений костей
[Бугуев, 1980; Плаксин, 1982; Саркисян, 1986; Клевно, 1991;
Бахметьев, 1992а,б]. Согласно полученным результатам принято
считать, что воздействие тупого твердого предмета на кость
приводит к первоначальному перелому, т.е. разрушению той
или иной степени. Оно может быть как ограниченным (локаль-
ным) , так и обширным, множественным или многооскольчатым
в зависимости от величины импульса. Повторное воздействие
может локализоваться в зоне первичного разрушения, а также
отстоять от него на каком-то расстоянии или вообще распола-
гаться на другой части кости или костного комплекса.
90
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Естественно полагать, что конструкция, в которой призошло
повреждение, приобретает иные прочностные характеристики,
геометрию и топографию силовых напряжений.
Повторное воздействие, вызывая деформацию поврежден-
ной конструкции, способствует смыканию краев трещин от
первоначального разрушения и скольжению их поверхностей
относительно друг друга. Возникают явления дополнительного
разрушения поверхности и краев ранее образовавшихся (пер-
вичных) изломов.
Определение их как морфологических признаков повторной
травматизации в зоне первоначальной травмы открывает воз-
можность судить об очередности происходящих деформаций и
тем самым — о последовательности внешних нагружений.
В работах Д.Т. Бугуева [1980], В.О. Плаксина [1982],
Б.А. Саркисяна [1986], В.В. Хохлова [1992], В.А. Клевно [1994],
Л.Е. Кузнецова [1994] указаны механизмы разрушений костей
черепа, ребер, таза при повторных воздействиях тупыми твер-
дыми предметами.
Длинные трубчатые кости, в отличие от указанных костных
комплексов, имеют специфические анатомо-морфологические и
биомеханические свойства: стержнеобразную конструкцию, изо-
лированное расположение в скелете, большую амплитуду дви-
жений, шарнирные соединения в суставах, довольно мощный
слой компактного вещества в диафизарной части и др. В связи
с этим механизмы разрушений плоских и длинных губчатых
костей нельзя в полной мере использовать для анализа ме-
ханизмов множественных повреждений костей конечностей как
деформированной стержневой системы.
Механизмы травматизации костей конечностей в аспекте
формирования множественных повреждений рассматривались в
работах В.Н. Крюкова [1971, 1986] и В.И. Бахметьева [1992а, б].
Из полученных ими результатов следует, что множественные
переломы длинных трубчатых костей могут возникать как при
однократном, так и при повторных нагружениях тупыми твер-
дыми предметами.
Происхождение множественных переломов при однократ-
ном воздействии тупого предмета на конечность чаще всего
связано со стремительным нагружением в виде удара, его
направлением относительно продольной оси кости, формой
ГЛ 4 МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
91
травмирующей (контактной) поверхности предмета и энергией
удара.
При ударе под углом, близким к прямому (75—89°), фор-
мируется изолированный перелом, имеющий все признаки
разрушения от прямого изгиба. Более острый угол (30—75°)
обусловливает образование на уровне нагружения осколка в
виде неравностороннего треугольника в профиль. Чем острее
угол, тем большая часть такого осколка возникает за счет
дистального отдела (по отношению к направлению удара). При
указанном диапазоне угла воздействия, помимо формирования
оскольчатого перелома в месте контакта, на протяжении обра-
зуется второй (добавочный, конструкционный) перелом от
сгибания с косорасположенной траекторией разрушения и
зоной разрыва на противоположной от вышеописанного осколь-
чатого перелома поверхности (рис. 77).
Удар под углом менее 30° к продольной оси кости даже при
очень значительном внешнем воздействии формирует попереч-
ное направление силы в масштабах, недостаточных для разру-
шения кости в точке приложения. При этом ударяющий предмет
скользит и травмирует мягкие ткани. Действующая в продоль-
ном направлении сила может способствовать оскольчатым
переломам в метаэпифизарной или метадиафизарной части. Эти
конструкционные переломы возникают в результате комби-
нации срезывающих и продольно расклинивающих сил. Общая
зона разрушения, состоящая из осколков, имеет косую трае-
кторию относительно продольной оси кости [Крюков, 1986].
Однократный удар тупым предметом с плоской трав-
мирующей поверхностью дает изолированные и фрагментарные
переломы, морфологические свойства которых зависят от ши-
рины предмета, направления воздействия относительно про-
дольной оси кости и энергии удара.
Если при ударе плоским предметом шириной от 1 до 5 см
под прямым углом в месте внешнего нагружения возникает
локальное разрушение кости (рис. 78, д), то при ударе под
острым углом последовательно формируется локально-конст-
рукционное (рис. 78, б).
В случае удара под прямым углом к кости плоским
предметом шириной 5 см и более возникают явления дефор-
мации простого изгиба в двух точках одномоментно — по краям
92
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис 77 Множественный перелом бедренной кости вследствие одно-
кратного удара тупым предметом под углом 65°
а — вид перелома, б — схема механизма разрушения 0 — точка приложения
нагрузки Р, Р , Р ' — составляющие Р, 1 — локальный оскольчатый и 2 —
конструкционный безоскольчатый перелом
грани тупого предмета. Образуется фрагментарный перелом, его
длина в месте контакта равна ширине предмета, а морфология
разрушения соответствует простому изгибу (рис. 79—81).
Следует отметить, что определенное влияние на характер
образования фрагментов оказывают мышечный слой, окружа-
ющий кость, направление и уровень нагружения. Так, на
бедренной кости, окруженной мощным мышечным слоем,
ГЛ 4 МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
93
фрагментарные перело-
мы образуются в 24,5 %
случаев, тогда как на ко-
стях голени, неравно-
мерно покрытых мыш-
цами по окружности, —
в 75,5 %. Меньшая час-
тота фрагментарных пе-
реломов бедра, в срав-
нении с голенью, объяс-
няется еще и тем, что
бедренная кость распо-
ложена косо по отно-
шению к механической
оси нижней конечности.
В связи с этим при фи-
рос. 78. Схемы механизмов формирова-
ния переломов длинной трубчатой кости
при ударе плоским предметом под пря-
мым (а) и острым (б) углами к продольной
оси.
Р — направление внешнего воздействия
зиологическом положе-
нии бедра верхняя грань
плоского предмета рань-
ше достигает ее поверх-
ности, где и образуется
изолированный пере-
лом. Фрагментарные же
переломы обычно воз-
никают только при абдукционном положении конечности и
ударе сбоку.
В случае, когда удар наносится со стороны, где мышечный
слой выражен слабо или совсем отсутствует (например, перед-
няя и передневнутренняя поверхности голени), разрушение
сопровождается фрагментарными оскольчатыми переломами с
продольным разделением фрагмента на крупные осколки, что
связано с уплощением диафиза в пределах границ действующего
плоского предмета. При этом на поверхности концов фрагмен-
тов могут возникать контактные следы от действия краев граней
предмета, особенно в случаях, когда зона удара оказывается на
уровне изменения диаметра кости (верхняя или нижняя треть
диафиза). Морфология таких разрушений, несмотря на локаль-
ный характер их происхождения, имеет существенные различия:
1) в более широкой части — оскольчатый локальный или
94
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 79. Схема механизма формирования
фрагментарного перелома длинной труб-
чатой кости при ударе широким плоским
предметом.
Р — направление внешнего воздействия
безоскольчатый перелом
с признаками выражен-
ного скола компактного
слоя; 2) на уровне мень-
шего диаметра разруше-
ние принимает косое
или косопоперечное на-
правление без образова-
ния осколков в зоне до-
лома (рис. 82).
Различие в характере
разрушений можно объ-
яснить с позиций ме-
ханики разрушения балки с переменным сечением, в которой
пластическая зона и их остаточная прочность зависят от
толщины конструкции [Броек, 1980]. При нагружении в более
широкой части конструкции развивается плоское деформиро-
ванное состояние материала, в узкой — плоское напряженное.
Известно, что при вершине трещин в плоском деформирован-
ном состоянии материал испытывает большее напряжение, чем
в плоском напряженном. В связи с этим в широкой части
объекта разрушение завершается "сколом" с образованием
"сдвиговой губы", а в узкой — "вязким изломом".
Повторные нагружения конечностей тупыми предметами с
ограниченной контактной поверхностью на различных уровнях
также могут сопровождаться последовательным формированием
множественных переломов [А.с. 1563674; Бахметьев, 1992а,б].
Кости конечностей (особенно нижних) повторно трав-
мируются преимущественно при дорожно-транспортных про-
исшествиях в положении лежа в результате пере-
езда колесами транспорта. Следовательно, виды и локализация
морфологических признаков повторного воздействия на конеч-
ность дают возможность определить не только последователь-
ность образования переломов, но и позу пострадавшего в
момент травмы [Винокурова, 1992].
Механизмы повторной травматизации заключаются в кон-
тактном взаимодействии сопряженных отломков первично воз-
никшего перелома и(или) во взаимодействии одного из нагру-
жаемых отломков с твердым основанием (дорожным пок-
ГЛ. 4 МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
95
Рис. 80. Локальный фрагментарный перелом диафиза левой больше-
берцовой кости от удара плоским предметом шириной 5 см.
Стрелками указаны направление и уровни нагружений.
рытием), на котором располагается конечность. Формирование
дополнительных повреждений связано со способами, направ-
лением внешнего воздействия и сегментарным уровнем трав-
матизации кости.
В случаях разрушения кости вследствие медленного просто-
го изгиба отломки не претерпевают значительного смещения по
ширине. При повторном аналогичном нагружении на эту же
кость отломки, находясь в состоянии смыкания, смещаясь,
взаимодействуют друг с другом, обоюдно травмируя соприка-
сающиеся участки. Таким образом, в случае смыкания отломков
первичного перелома в момент повторного нагружения они
могут рассматриваться как биотрибологическая система [Клев-
но, 1991, 1994], в которой края отломков и поверхности излома
испытывают трение — скольжение. При этом кость допол-
нительно травмируется в три этапа: взаимное вклинение отлом-
ков, их взаимное трение — скольжение и упор вновь нагружа-
емого отломка в подлежащее основание. На каждом из этапов
формируются морфологические признаки дополнительного раз-
рушения, виды и топография которого зависят от уровней
нагружений (диафиз, метафиз, эпифиз), вида первичного пере-
Рис. 81. Перелом тот же, что на рис. 80. Зоны разрыва (а, б) и доло-
ма (е, г) соответственно верхней и нижней границ разрушений. х2.
Стрелками указано место контакта граней предмета.
ГЛ 4 МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
97
Рис. 82. Схема механизма формирования (а) И внешний вид (б) фраг-
ментарного перелома диафиза большеберцовой кости при ударе плоским
предметом в месте изменяющегося диаметра.
Р — направление удара; 1 — оскольчатый перелом в верхней трети диафиза;
2 — безоскольчатый перелом в средней трети диафиза
лома (оскольчатый или безоскольчатый) и направления после-
дующего внешнего воздействия (параллельное, противополож-
ное, под углом).
Различные биомеханические и анатомо-морфологические
свойства диафизов и метаэпифизарных зон длинной трубчатой
кости неодинаково влияют на характер дополнительных разру-
шений в процессе последовательных нагружений.
Установлено, что и первичные, и повторные воздействия,
как правило, не совпадают по уровню приложения внешней
нагрузки, которая приходится на один из сегментов уже
поврежденной кости (плеча или бедра).
В случае совпадения направлений первичного и повторного
воздействий на диафизарную часть (рис. 83) взаимное вкли-
98
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
рос. 83. Схемы дополнительного разру-
шения первичного оскольчатого перелома
при параллельных направлениях внешних
воздействий.
а — вклинение и б — скольжение отломков; в —
упор края отломка в подлежащее основание
Р? — направление повторного воздействия.
нение отломков ос-
кольчатого перелома
приходится на зону до-
лома, вследствие чего
козырькоподобные вы-
ступы отгибаются на-
встречу нагружению,
причем отгибание бы-
вает больше выражено
на стороне повторной
нагрузки. В процессе
трения — скольжения
отмечается фрагмента-
ция козырькоподобно-
го выступа ("отлом"), а
также "сглаживание"
рельефа излома на тор-
цевой части обоих от-
ломков в результате
скола и выкрашивания
компактного слоя (рис.
84). В это же время
происходит краевой
скол компактного слоя
в зоне разрыва на не-
нагружаемом отломке в
виде косопродольного
отщепления (рис. 85).
В момент упора в
подлежащее твердое основание вновь нагружаемый отломок
изгибается, в результате чего при достаточной нагрузке разру-
шаются его краевая часть и поверхность излома (место упора).
По краю компактный слой выкрашивается в виде очаговых
поверхностных дефектов, количество и место расположения
которых зависят от ротационных перемещений конечности
(рис. 86). Вследствие уплощения концевой части отломка в
момент упора компактный слой "сминается", в результате чего
образуются прикраевые дефекты компакты, а на изломе воз-
никают поверхностные трещины, ориентированные преимуще-
ГЛ 4 МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
99
Рис. 84. Элекгронограмма "сглаживания" рельефа излома бедренной
кости в процессе трения — скольжения. х70.
Стрелкой указано направление магистрального разрушения.
Рис. 85. Участок косопродольного отщепления компактного слоя бед-
ренной кости в процессе трения — скольжения. хЗ,2.
Стрелкой указано место скола.
JOO
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 86. Поверхностные дефекты по краю первичного перелома бед-
ренной кости (отмечены стрелками). х2,9.
ственно перпендикулярно направлению повторного нагружения
(рис. 87).
Дополнительная травматизация первичного безоскольчатого
перелома обусловлена уровнем повторного воздействия на
отломок — с пологим или козырькоподобным краем.
При повторном нагружении отломка с пологим краем
дополнительное разрушение осуществляется по вышеприведен-
ному принципу. Когда повторно нагружается отломок с козырь-
коподобным краем, в процессе смыкания, вклинения и тре-
ния — скольжения происходит "отрыв" козырькоподобного
выступа по ходу распространения (раскрытия) пасынковой
трещины и образуется изолированный осколок (рис. 88, 89).
При противоположных направлениях нагружений смыкание
и вклинение приходятся на краевые участки зоны разрыва, где
компактный слой выкрашивается, что приводит к закруглению
краев (рис. 90).
В процессе трения — скольжения край повторно нагружа-
емого отломка повреждается в виде косопродольного отщеп-
ления, сглаживается рельеф излома на торцевой части отломков,
повреждается козырькоподобный выступ на противоположном
отломке.
ГЛ 4 МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
101
Рис 87 Электронограммы очаговых дефектов (а) и трещин (б) на из-
ломе бедренной кости (отмечены стрелками) х70
Стрелками на белом фоне указано направление магистрального разрушения
Вначале отломок упирается в подлежащее основание на
уровне зоны долома, а затем из-за ротации кости может
перемещаться. Соответственно этому козырькоподобный вы-
ступ (в зоне долома) и зубцы (в зоне сдвига) повреждаются в
виде отгибания или отлома. Вследствие компрессионного упло-
щения краевого участка кости в месте его упора в основание
102
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис 88. Схема дополнительного разру-
шения безоскольчатого перелома диафиза
длинной трубчатой кости.
компактный слой очаго-
во выкрашивается и по-
верхность излома раст-
рескивается. Направле-
ние роста трещин при
повторных воздействи-
ях, которые формируют
дополнительные разру-
шения, диагностируется
фрактографическим ме-
тодом. Механизм дополнительного разрушения безоскольчатого
перелома при противополож-
ных направлениях первично-
го и повторного воздействий
зависит от уровня нагруже-
ния отломка — с пологим
или козырькоподобным кра-
ем.
Воздействие на отломок с
пологим краем вызывает "от-
рыв" козырькоподобного вы-
ступа встречного отломка
(рис. 91). Нагружение отлом-
ка с козырькоподобным кра-
ем способствует дополни-
тельной травматизации "ко-
зырька” в момент его упора в
подлежащее основание.
Дополнительные разру-
шения на изломе происходят
по приведенным выше меха-
низмам.
В случаях смещения от-
ломков после первоначально-
го воздействия дополнитель-
но травмируется только тот
отломок, который подверга-
ется повторной нагрузке. Ме-
ханизм этого процесса осуще-
Рис. 89. Дополнительное разруше-
ние первичного безоскольчатого пе-
релома бедренной кости с образо-
ванием оскола вследствие отрыва
козырькоподобного выступа при па-
раллельных внешних воздействиях
ГЛ 4. МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
103
рг
а
Рис. 90. Схемы дополни-
тельного разрушения ос-
кольчатого перелома диа-
физа длинной трубчатой
кости при противопо-
ложных направлениях
внешних воздействий.
а - взаимное вклинение ос
колков; б — трение — сколь-
жение; в — упор отломка в
подлежащее основание;
Pl — направление и уро-
вень повторного воздейст
вия; г — выкрашивание
компактного слоя бедрен-
ной кости по краям отлом-
ков в момент их вклинения
(отмечено стрелками)
х1,7; д - выкрашивание на
изломе бедренной кости в
момент вклинения отлом-
ков, стрелкой указано на-
правление магистрального
разрушения. х70.
104
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 91. Схемы дополни-
тельного разрушения
безоскольчатого перело-
ма диафиза длинной
трубчатой кости при про-
тивоположных внешних
воздействиях: повторное
нагружение отломка с
пологим (а) и козырь-
коподобным (6) краями.
/*2 — направление и уровень
повторного воздействия
Рис. 92. Схемы допол-
нительного разрушения
диафиза длинной трубча-
той кости в случае сме-
щения отломков при па-
раллельных (а) и проти-
воположных (6) внешних
воздействиях.
/*2 — направление и уровень
повторного воздействия
ствляется одноэтапно и заключается в контактном взаимо-
действии отломка с подлежащим основанием. Дополнительное
разрушение концевой части отломка в месте упора, соответст-
вующие морфологические признаки и их топография определя-
ются направлениями нагружений.
При нагружениях в одну сторону дополнительно трав-
мируется зона разрыва и, возможно, зона сдвига вследствие
ротационного смещения кости. Если воздействия идут в разные
стороны, то дополнительно повреждается край отломка в зоне
ГЛ 4. МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
105
Рис. 93. Дополнительное разрушение края повторно нагружаемого от-
ломка бедренной кости в месте упора в подлежащее основание (выкра-
шивание по краю отмечено стрелками). х2.
долома и рядом расположенной зоне сдвига (рис. 92). Отломок,
не подвергавшийся повторному воздействию, дополнительно не
травмируется (рис. 93).
Необходимо учитывать, что при первичных и повторных
травмах в результате ротационных перемещений конечностей
векторы направления нагрузок и магистрального разрушения в
конечном варианте могут не совпадать на 45—90°. В связи с
этим топография морфологических признаков первичных и
повторных (дополнительных) повреждений длинных трубчатых
костей соответственно их окружности выходит за рамки привы-
чного анализа места образования того или иного признака, как,
например, на относительно жестко укрепленных костных ком-
плексах (череп, грудная клетка, таз).
Ротация конечностей преобладает при нагрузках с от-
носительно небольшой скоростью (давление) или при ударах
на выступающую часть конечности, например передний гребень
большеберцовой кости (рис. 94).
Для исключения ошибки в определении места первоначаль-
ного воздействия следует в общей зоне разрыва выявить
площадку приповерхностного первичного разрушения, от кото-
рой восстановить перпендикуляр к противоположной поверх-
4 Заказ No 574
106
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
б
Рис 94 Схемы смещения роста траектории разрушения бедренной кости
(а) и костей голени (6) при давлении в направлении спереди назад.
А - зарождение и Б — завершение разрушения в зонах 1 — разрыва, 2 — сдвига,
3 - долома Стрелками наружного контура показано направление ротации кости,
внутреннего — смещения разрушения
ности кости. Место их пересечения и будет участком первона-
чального нагружения.
Последовательные локальные нагружения метаэпифизарных
и диафизарных отделов длинной трубчатой кости вызывают
повреждения в концевой части, которые в сущности отличаются
от диафизарных разрушений.
ГЛ 4 МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
107
Рис 95 Трещины на задней поверхности верхнего метаэпифиза и ме-
тадиафиза большеберцовой кости.
Так, медленное нагружение в метафизарной части не всегда
завершается полным разъединением кости, что можно объ-
яснить структурными особенностями губчатой ткани, способной
рассредоточивать и гасить напряжения. Поэтому на уровне
метаэпифиза нередко формируются незавершенные разрушения
в виде трещины или надлома (рис. 95), а перелом может
образоваться на границе метафиза и диафиза.
Морфологические свойства переломов в концевых отделах
длинной трубчатой кости характеризуются косонаправленной
траекторией, безоскольчатостью, выраженной зубчатостью по
краю излома и "смятием" губчатого слоя.
Дополнительные разрушения в метаэпифизарной части име-
ют вид продольного расщепления компактного слоя за счет
вклинения отломков (рис. 96), "смятия" компактного и губча-
того слоев в местах, выполняющих функцию концевых опор,
отгибания зубцов по краям перелома (рис. 97).
Таким образом, повторные воздействия на конечность
тупыми твердыми предметами с ограниченной травмирующей
поверхностью сопровождаются формированием в зоне пер-
вичных повреждений морфологических признаков дополнитель-
ного разрушения. Переломы, которые возникли вследствие
повторной травмы, названных дополнительных разрушений не
108
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис 96 Дополнительное разрушение верхнего метаэпифиза больше-
берцовой кости
а схема формирования, Pi — направление и уровень повторного воздействия,
б косопродольное расщепление (отмечено стрелкой) при повторном воздей
ствии в средней трети диафиза хЗ,5
имеют Этим и определяется очередность (последовательность)
образования повреждений длинных трубчатых костей (см.
табл 4 в гл 6)
Наряду с дополнительными разрушениями костей конечно-
стей в процессе повторного воздействия краем отломка от
вторичной девиации грубо повреждаются мышцы, кровеносные
сосуды и нервные стволы При упоре отломка в подлежащее
основание сминается надкостница по краю перелома и острым
концом отломка разрывается кожа.
Данные повреждения мягких тканей, сосудов и нервов
могут быть единственным источником экспертной информации
ГЛ. 4. МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ
109
а
Рис. 97. Разрушение нижнего метаэпифиза бедренной кости.
а — схема до (Л) и после (Б) повторного воздействия /*2; б — дополнительные
разрушения при Ръ’ 1 — трещины от вклинения отломков, 2 — уплощение зубцов
по краю излома. хЗ,5.
о неоднократном воздействии на конечность в случаях сме-
щения отломков и расположения тела в момент повторной
травматизации на рыхлом грунте, песке или другой нежесткой
основе. Отсутствие жесткого подлежащего основания не создает
условий для изгиба вновь нагружаемого участка кости, в связи
с чем не формируется и вторичный перелом. В этих условиях
травмы определить количество воздействий на конечность по
по
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
повреждениям кости можно только при смыкании отломков и
по их взаимодействию в процессе трения — скольжения.
Изложенные механизмы формирования множественных пе-
реломов могут рассматриваться как принципиальные модели
повторной травматизации длинной трубчатой кости. Выявлен-
ные морфологические критерии дополнительных повреждений
при повторных воздействиях типичны лишь для "зрелой кости"
(20—60 лет) и не могут быть определяющими при анализе
множественных переломов костей конечностей в детском, под-
ростковом и старческом возрасте. Костная ткань в указанных
возрастных диапазонах имеет свои анатомо-морфологические и
биомеханические свойства, влияющие на характер разрушения
[Хачатрян, 1990а, б; Филиппов, 1991]. Вследствие этого дина-
мика образования и морфологическая характеристика множест-
венных травм костей конечностей в возрасте от 1 года до 16 и
старше 60 лет требуют отдельного детального изучения.
Контрольные вопросы
1. При каких условиях возникают множественные пере-
ломы одного и того же отдела конечности?
2. Как установить последовательность разрушения диа-
физа в зависимости от направления повторного внешнего
воздействия:
— в том же направлении, что и первичное;
— в обратном по отношению к первичному направлении;
— в боковом по отношению к первичному направлении?
Глава 5
Особенности разрушения трубчатых костей
с измененными физическими
и биологическими свойствами
Влияние возрастного аспекта
Костная ткань человека с возрастом претерпевает сущест-
венные изменения. В ней повышаются минеральная насыщен-
ность и количество остеонов, уменьшаются их размеры, рас-
ширяется диаметр гаверсовых каналов [Желтиков, 1975; Ба-
бичев, 1977; Донцов, 1977; Зазулин, 1989; Мордасов, 1989;
Сштеу, 1959, 1964; Jowsey, 1960; Atkinson, 1965; Dequeker, 1975].
Наиболее "старые" гаверсовы каналы и лакуны клеток заполня-
ются неорганическими веществами [Urist, 1964], увеличиваются
размеры кристаллов гидроксиапатита [Chalterji, Jettery, 1968],
которые могут или замещать воду в межклеточном веществе
[Robinson, 1960], или снижать содержание органических компо-
нентов [Кнетс и др., 1980]. Такое многообразие биохимических
и микроструктурных процессов не может не отразиться на
механических свойствах костной ткани, прежде всего связанных
с ослаблением ее эластичности и повышением хрупкости.
Некоторые возрастные особенности разрушения длинных
трубчатых костей, касающиеся морфологии повреждений, изло-
жены в работах В.Н. Крюкова [1971, 1986, 1995], Г.И. Копылова
[1972], А.С. Хачатряна [1990а, б], М.П. Филиппова [1991а, б].
В.И. Бахметьев [1992а, б] установил ряд фрактографических
возрастных характеристик излома длинной трубчатой кости в
диапазоне от 20 до 60 лет.
Оказалось, что специфика микрорельефа излома в возраст-
ном аспекте наиболее дифференцированно отражает характер
распределения деформирующих сил в зоне разрыва, где в
процессе пластической деформации максимально концентри-
руются напряжения до зарождения генеральной трещины.

ГЛ 5 ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ
113
Так, в 20—40 лет текстура излома представлена множеством
крупнопучковых соединений коллагена, которые постепенно
разряжаются по ходу распространения разрушения (рис. 98,а, 1).
Регистрируются рубцовые изменения, ориентированные
перпендикулярно или косо относительно направления ма-
гистральной трещины. В межостеонных пространствах образу-
ются углубления, отражающие концентрацию силовых напря-
жений в этих, "более слабых" (по сравнению с остеонами)
структурах кости (см. рис. 98, а, 2).
В возрасте 41—50 лет общая текстура излома имеет вид
пикообразных фигур. Непосредственно в прикраевой его части
формируются микротрещины S-образного типа (см. рис. 98, б,
Г) и участки скола (см. рис. 98, б, 2), появление которых
связано с повышением минеральной насыщенности костной
ткани и ее хрупкости.
В 51—60 лет определяются обширные участки расслоения
излома, свидетельствующие об усилении хрупкости минерализо-
ванной костной ткани (см. рис. 98, в, 3).
Из представленных фрактограмм следует, что начиная с
30 лет зона действия хрупкого разрушения постепенно рас-
ширяется навстречу развитию магистральной трещины. На это
указывают специфичные для хрупкого излома "языки скола"
[Броек, 1980], постепенно с возрастом занимающие доми-
нирующие площади в зоне разрыва (см. рис. 98, в, 4).
В пожилой и старческой возрастных группах происходят
инволютивные изменения компактной кости в виде порозности
и увеличения хрупкости, что накладывает отпечаток на морфо-
логические особенности переломов. В указанных возрастных
группах отмечается "крупная зернистость" излома в зоне разры-
ва. В зоне распространения и роста трещины излом шерохова-
тый, "бороздки и ручейки" выражены слабо. В результате
уменьшения толщины компакты костные гребни в зоне долома
образуются в небольшом количестве, они мелкие и располага-
ются в один или два ряда.
Рис. 98. Фрактограммы излома в зоне разрыва бедренной кости раз-
личных возрастных периодов. х70.
Стрелками указано направление магистрального разрушения Объяснение см
в тексте.
114
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Описанные переломы диафизов могут возникать как при
ударном воздействии, так и при медленном изгибе. Макро-
скопическая диагностика видов внешнего нагружения основана
на ряде морфологических признаков [Хачатрян, 1990а, б].
При ударах в зоне разрыва, кроме магистральной трещины,
на одном или обоих отломках параллельно краю излома
образуются дополнительные (одна или несколько) трещины. В
толще компактного вещества дополнительная трещина может
соединяться с магистральной с появлением небольшого осколка.
При мацерации кости он нередко утрачивается, и по краю
излома формируется дефект, имитирующий признак сжатия, но
имеющий прямоугольные края и зернистую поверхность
(рис. 99).
В зоне распространения перелома на одной из "боковых"
поверхностей диафиза от магистральной трещины косопопереч-
ных переломов отходят волосовидные прямые кортикальные
трещины длиной до 1 см, располагающиеся параллельно друг
другу и поперечно длиннику кости (рис. 100).
В зоне долома образуются остроугольные костные гребни
без дополнительных повреждений, так как при ударном воз-
действии отломки быстро разъединяются.
В случаях формирования переломов диафизов в результате
медленного изгиба в зоне разрыва нет дополнительных корти-
кальных трещин и "дефекта" костной ткани. В зоне распрост-
ранения перелома не наблюдается образования дополнительных
волосовидных трещин, отходящих от магистральной. Основные
отличительные признаки обнаруживаются в зоне долома. Это
прежде всего закругленность вершин костных гребней со
Рис. 99. Схема механизма образо-
вания "дефекта" кости в зоне раз-
рыва при ударных воздействиях.
Рис. 100. Схема расположения
волосовидных трещин.
ГЛ 5 ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ
115
Рис. 101. Схема формирования пе-
релома по типу "конус — воронка".
смятием костной ткани, воз-
никающая в результате сколь-
жения и взаимного трения от-
ломков в процессе относи-
тельно медленного их разъ-
единения.
При поперечных перело-
мах зона долома может быть
представлена в виде "конуса-
воронки". Угол между плоско-
стью излома на одном из отломков в виде конуса, суживающе-
гося в сторону костно-мозгового канала, и поверхностью кости
составляет около 45°. На изломе этого отломка имеются костные
пластинки, вершины которых отогнуты к свободной поверх-
ности кости. На противоположном отломке формируется соот-
ветственно "воронкообразное сужение", на изломе которого
определяются костные пластинки с вершинами, направленными
в сторону костно-мозгового канала. Нередко костная ткань
воронкообразного сужения разделена продольными трещинами.
Следует полагать, что подобная морфологическая картина
связана с действием касательных напряжений и развитием
деформации в зоне сжатия изогнутой кости (рис. 101).
В поверхностных слоях и перпендикулярно оси кости в
зоне долома образуются множественные трещины, под углом
уходящие в толщу компактного вещества. При поперечных
переломах они формируются симметрично на обоих отломках,
а при косопоперечных — на поверхности костного выступа.
Указанный признак особенно хорошо выявляется на "све-
жеизвлеченной" сломанной кости (рис. 102).
Специфика строения костной ткани в детском возрасте
(грубая параллельно-волокнистая структура, значительное коли-
чество воды и коллагена, малое содержание минеральных
веществ, толстая и относительно прочная надкостница) накла-
дывает отпечаток на виды и морфологические свойства диафи-
зарных переломов.
При поперечном изгибе диафизов в возрастной группе до
3 лет костная ткань разрушается по пластическому типу: пере-
ломы, как правило, поднадкостничные и неполные. Так как
костная ткань в этом возрасте более прочная на растяжение, ее
116
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 102. Располо-
жение поверхност-
ных поперечных
трещин в зоне до-
лома.
разрушение происходит в зоне сжатия. Морфологически это
проявляется в виде валикообразного вспучивания или жело-
бовидного углубления, что в литературе получило название
атипичных переломов, или переломов по типу "зеленой ве-
точки". На продольных и поперечных распилах обнаруживается
множество трещин, расслаивающих костную ткань. Иногда на
"боковых" поверхностях диафиза образуются продольные повер-
хностные трещины разрывного характера (рис. 103).
В возрасте около 3 лет, кроме разрушения в зоне сжатия,
целостность кости нарушается и на стороне растяжения, но эти
две зоны могут не соединяться друг с другом. При этом
разрывная трещина затрагивает лишь поверхностные слои
компактного вещества, иногда она раздваивается на продольные
трещины (рис. 104).
Рис 103 Схемы переломов в виде валикообразного вспучивания (а) и
желобовидного углубления (б) с продольными трещинами на "боковых"
поверхностях диафиза.
ГЛ 5 ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ
117
Рис. 104. Схема "двойного"
атипичного перелома диафиза
трубчатой кости.
Рис. 105. Схема зоны разрыва
в виде шипоподобных высту-
пов.
В 4—7 лет диафизарные переломы, как правило, полные.
Своеобразная особенность в зоне разрыва, кроме зернистости
на изломе, — наличие шипоподобных и пластинчатых костных
образований (рис. 105).
В возрасте 8—12 лет в зоне разрыва шипоподобные выступы
исчезают, а излом имеет зернистый вид. Только к 12 годам в
зоне долома по краю перелома появляются крупная зубчатость,
а на изломе — костные гребни. На "боковых" поверхностях
диафиза от магистральной трещины отходят пасынковые, воз-
никающие вследствие сдвиговых деформаций.
При ударных воздействиях под острым углом, кроме ука-
занных видов переломов и их морфологических особенностей,
обнаруживается ряд отличительных признаков.
В ранней возрастной группе при ударах под углом на
стороне воздействия вследствие локальной неустойчивости об-
разуется несколько чередующихся валикообразных вспучиваний
и желобовидных углублений с постепенным их уменьшением
по направлению удара (рис. 106).
В случаях формирования полных переломов в зоне сжатия
характерно появление длинного и истончающегося костного
выступа, располагающегося на отломке со стороны удара, с
участками смятия компакты на его поверхности. На "боковых"
поверхностях диафиза, на отломке, в сторону которого был
направлен удар, от магистральной трещины отходят пасынковые
(рис. 107).
У детей переломы диафизов трубчатых костей при медлен-
ном изгибе в основном идентичны переломам при ударах, за
118
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 106. Схема расположения
валикообразных вспучиваний и
желобовидных углублений при
ударе под углом.
Рис. 107. Схема расположения
длинного костного выступа с уча-
стком смятия и веерообразных
трещин при ударе под углом.
исключением формирования в зоне долома разрывных трещин,
отходящих от краев перелома (рис. 108).
В возрасте 13—16 лет и старше диафизарные переломы по
морфологическим свойствам мало чем отличаются от таковых
у взрослых.
Макроскопическая диагностика видов внешнего нагружения
(удар или медленный изгиб) по морфологическим особенностям
переломов не всегда дает положительные результаты. Нами
разработан и внедрен в практику способ диагностики вида
внешнего воздействия, основанный на анализе микроразру-
шения костной ткани (микротрещин) в области перелома (с
использованием методики, предложенной Л.М. и А.Л. Эйд-
лиными [1973]). Установлено, что достоверные признаки, поз-
воляющие диагностировать вид внешнего нагружения, выявля-
ются в зоне долома.
При медленном изгибе кости в толще компактного вещества
возникают множественные трещины, которые пересекают друг
друга, образуя "сеточку".
Наибольшее их количество
наблюдается непосредст-
венно вблизи магистраль-
ной трещины, где они за-
нимают участок от повер-
хности кости до 1/3 тол-
щины компактного веще-
ства, а иногда распростра-
Рис. 108 Схема образования разрыв-
ных трещин в зоне долома при медлен-
ном изгибе диафиза.
ГЛ 5 ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ
119
Рис. 109. Схемы расположения микротрещин в зоне долома при сим-
метричном (а) и несимметричном (б) изгибах.
няются и до костно-мозгового канала. По мере удаления от
края перелома перекрещивающиеся трещины затрагивают толь-
ко поверхностные слои компактного вещества, становятся
редкими и постепенно сходят на нет.
При поперечных переломах и симметричном изгибе эти
микротрещины одинаково обнаруживаются на обоих отломках,
а при косопоперечных переломах (несимметричный изгиб) — в
основном на отломке с костным выступом (рис. 109).
При ударных воздействиях в зоне долома формируются
микротрещины с продольной и поперечной ориентацией к оси
кости. Продольные трещины располагаются параллельно друг
ДРУГУ, а поперечные — в виде цепочки на одном уровне
(рис. ПО).
При симметричных и асимметричных деформациях диафиза
при ударе закономерность расположения микротрещин и объем
занимаемой ими костной ткани
в области перелома аналогичны
таковым в случаях медленного
изгиба.
В зрелом возрасте при пере-
ломах костей в зоне долома
иногда могут возникать косые
перекрещивающиеся микротре-
щины, образующие фигуры в
виде квадратов. При медленном
же изгибе они имеют вид ром-
бов с длинной диагональю
вдоль оси кости.
Рис. 110. Схема расположения
продольных (а), поперечных (б) и
косых (в) микротрещин в зоне
долома при ударных воздействи-
ях.
120
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
В ряде случаев ударных воздействий в поверхностных слоях
компактного вещества зоны долома и в непосредственной
близости от края перелома обнаруживаются косые перекре-
щивающиеся микротрещины, формирующие "нежную сеточку"
в виде мелких квадратов.
В возрастном аспекте, от детского к старческому, выражен-
ность микротрещин, вне зависимости от вида внешнего воз-
действия, постепенно уменьшается по объему занимаемой
костной ткани в области перелома.
Действие высокой температуры
Термическое действие на костную ткань имеет место при
случайных или умышленных кремациях, авиационных и дорож-
но-транспортных катастрофах, сопровождающихся воспламе-
нением транспортных средств. При таких обстоятельствах про-
исшествий отмечается комбинированное действие механичес-
кого и термического факторов в различных вариантах их
сочетания и последовательности. Выяснить по сохранившимся
костным останкам механизмы разрушения кости от указанных
комбинированных факторов и последовательность их воздейст-
вия остается актуальной задачей судебно-медицинской экс-
пертизы.
Оказалось, что при термическом изменении кости до чер-
ного каления (обугливания) компактный слой растрескивается
в продольном направлении с образованием кортикальных или
сквозных трещин (что зависит от температуры и времени
нахождения кости в атмосфере сгорания). Ровный контур краев
трещин и прямоугольный переход поверхности компакты в
плоскость разрушения свидетельствуют о его разрывном харак-
тере. Возможно разъединение краев трещин до 0,1 мм.
При сжигании до серого каления происходят краевое
выкрашивание и скалывание по берегам трещин, что придает
им скошенный вид и мелкозазубренный контур. Ширина
имевшихся продольных трещин при этом увеличивается до
0,4—0,5 мм, и от них в перпендикулярном от края направлении
отходят дополнительные (вторичные) трещины, по морфологии
похожие на первично возникшие при черном калении.
ГЛ 5 ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ
121
Рис. 111. Общий вид разрушений диафиза большеберцовой кости при
воздействиях — термическом (а), комбинированном механическом и
термическом (б), термическом и механическом (в). х2,5.
1 - продольное и 2 — поперечное растрескивание; 3 — оскольчатый пере
лом; 4 - уступообразное разрушение.

ГЛ 5 ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ
123
Сгорание кости до белого каления сопровождается зна-
чительным расширением ранее возникших трещин (до 4—
5 мм), вплоть до фрагментации и образования осколков раз-
личной величины (рис. 111).
Поверхность разрушения при всех степенях прокаливания
однородная, большей частью мелкобугристая, ее структура не
отражает следов пластической деформации, свойственной на-
тивной кости при механической нагрузке (рис. 112, д). На
поверхности разъединения определяются линейные трещины,
которые пронизывают остеоны, почти не изменяя направления
распространения.
От термического воздействия кость повреждается только в
случае полного обгорания мягких тканей. Направление общей
траектории разрушения в определенной степени зависит от
положения конечности в процессе сгорания. В том случае, когда
конечность находится в провисшем состоянии, траектория
направлена косо относительно продольной оси кости (рис. 113,
д), если же она лежит на плоскости — разрушение распрост-
раняется параллельно продольной оси с большей выраженно-
стью со стороны температурного источника (см. рис. 113, б).
При первичном механическом нагружении и последующем
обугливании кости вне зависимости от степени каления макро-
и микроморфология этапности механической травмы практи-
чески сохраняется. Форма макроразрушения отражает направ-
ление силовой нагрузки (см. рис. 111, б), на поверхности пере-
лома во всех зонах достаточно четко различаются морфо-
логические признаки, характерные для излома, который обра-
зуется в результате механической нагрузки (см. рис. 112, б). На
изломе нередко обнаруживаются микротрещины хаотичного
переплетения, расположенные в прикраевых зонах перелома
(при увеличении более 40 крат), что свидетельствует о их
термическом происхождении.
Когда термически измененная кость подвергается механиче-
скому нагружению, формируются ее разрушения специфической
уступообразной формы по путям, намеченным температурным
Рис. 112. Фрактограммы поверхностей разрушения большеберцовой кос-
ти при воздействиях — термическом (а), комбинированном механичес-
ком и термическом (б), термическом и механическом (в). х70.
124
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 113. Общий вид разрушений длинных трубчатых костей нижних
конечностей при термическом воздействии (экспертное наблюдение).
а — в провисшем состоянии; б — на плоскости.
источником (см. рис. 111, в). Излом такого повреждения имеет
характерные признаки чисто хрупкого разрушения (см. рис.
112, в).
В ряде случаев встречаются участки неравномерного обго-
рания кости с границей обугливания и сохранения нативного
ГЛ 5 ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ
125
вида. Установить механизм таких повреждений по макромор-
фологическим признакам сложно вследствие смешанной мор-
фологии механической и термической травмы. Фрактографиче-
ское исследование излома позволяет дифференцировать вид
внешнего воздействия (механическое, термическое) по наличию
пластического или хрупкого разрушения.
Таким образом, комплексное изучение повреждений кости
с измененными физическими свойствами дает возможность
определить виды и последовательность действия комбинирован-
ных (механического и термического) факторов.
Высокая температура приводит к характерному растрес-
киванию кости в двух взаимно перпендикулярных направлениях
и однородному по текстуре рельефу разрушения. Траектория
магистральной плоскости разъединения зависит от положения
конечности в процессе обгорания и может проходить как
параллельно, так и косо по отношению к продольной оси
кости.
При действии высокой температуры на уже травмированную
механическим путем кость на ней сохраняются макро- и
микроморфологические признаки, подтверждающие первич-
ность механической нагрузки. В результате сильного обгорания
механически поврежденной кости значительно расширяются
ранее возникшие трещины, требуется внимательно изучить их
края с целью уточнения механизма образования.
При механическом нагружении обгоревшей кости разру-
шение идет по специфичному уступообразному пути, намечен-
ному температурным источником.
Полученные данные об особенностях повреждений костной
ткани с измененными физическими и биологическими свойст-
вами касаются только принципиальной схемы разрушения
длинной трубчатой кости как стержнеобразной конструкции и
могут служить лишь предварительным ориентиром для дальней-
шего углубленного исследования. Изложенные результаты под-
тверждают целесообразность детального и целенаправленного
изучения влияния комбинированных факторов на различные
виды несущих элементов физических тел с учетом их формы
(конструкции) и качества материала.
126
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Г
Контрольные вопросы
1. Какие биомеханические качества кости претерпева-
ют изменения в связи с возрастом?
2. Как изменяется морфология разрушения кости в
зависимости от возраста?
3. Как отличить образование перелома кости до ее
обугливания и после?
Глава 6
Рентгенологическая диагностика
механизмов переломов
и практические рекомендации
по фрактологическому исследованию костей
Рентгенологическая диагностика
При судебно-медицинской экспертизе степени тяжести
телесных повреждений, связанных с переломами костей скелета,
эксперт обязан решать вопрос о механизмах их образования.
При существующей практике эксперт руководствуется заклю-
чением рентгенолога, содержащим общую характеристику пере-
ломов. По таким сведениям эксперт может только конста-
тировать вид и локализацию перелома конкретной кости или
костного комплекса, но это не позволяет судить о механизме
его происхождения и обосновать условия травмы.
В то же время опыт травматологов показывает, что некото-
рые переломы изолированных костей и комбинация переломов
костных комплексов прямо указывают на условия их возникно-
вения. Например, перелом в области голеностопного сустава по
типу Десто 1 может образоваться только при форсированном
подошвенном сгибании стопы; поперечный перелом наружной
лодыжки на уровне суставной щели и косой перелом внутренней
лодыжки, перелом типа Мальгеня — только при сильном
внутреннем подвертывании стопы.
В судебно-медицинской литературе по рентгенодиагностике
переломов диафизов длинных трубчатых костей имеются ука-
зания на поперечное расположение линии перелома на стороне,
противоположной удару, ее косое направление, часто с пара-
болическими трещинами на "боковых" поверхностях диафиза и
наличие костного осколка неправильно треугольной формы с
вершиной, обращенной в сторону, противоположную точке
удара [Буров, Резников, 1975].
Детальное изучение рентгенограмм позволяет выявить ряд
морфологических особенностей концов отломков и получить
128
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
информацию, дающую возможность более обоснованно опре-
делять механизмы образования перелома и условия травмы
[Янковский, 1968, 1976; Саркисян, 1992; Саркисян, Янковский,
1995].
Как указано, возникновение перелома — сложный процесс,
состоящий из двух этапов, во время которых действуют микро-
и макромеханизмы разрушения твердого тела. Если первый
связан с развитием в травмируемой кости микротрещин на
уровне ее структурной организации, которые могут и не
проявиться на рентгенограммах, то второй — заключается в
формировании магистральной трещины, ее раскрытии, приво-
дящей к образованию перелома.
Использование в судебной медицине фрактологических
методов исследование,, широко применяемых в технике, поз-
волило условно выделить в переломе три зоны: 1) первичного
разрыва, 2) распространения перелома и 3) его долома. Эти
зоны отчетливо прослеживаются на переломах диафизов длин-
ных трубчатых костей, слабее — на переломах других костей.
Несмотря на это, почти всегда удается выявить две крайние
зоны: разрыва и долома. Их расположение по отношению к
поверхностям кости дает возможность определять направление
изгиба кости, а по нему и направление внешнего воздействия.
При сопоставлении морфологических особенностей, полу-
ченных экспериментально и при практических экспертизах, с
рентгенологической картиной аналогичных видов переломов
выделен ряд признаков, позволяющих устанавливать по рент-
генограммам расположение зон первичного разрыва и долома.
Для получения максимальной информации при выполнении
рентгенографических исследований необходимо следующее: на-
личие рентгенограмм минимум в двух проекциях (прямой и
боковой), причем одно из положений конечности должно быть
таким, чтобы направление рентгеновских лучей было пер-
пендикулярно вектору воздействовавшей нагрузки или направ-
лению изгиба кости, маркировка сторон (правая или левая).
При переломах диафизов трубчатых костей нижних конечностей
обязательна съемка одного из ближайших суставов для пра-
вильной ориентировки поверхностей сломанной кости. Если
перелом располагается на костях голени, то необходимо рент-
генографировать кости стопы для последующего измерения
ГЛ 6. РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
129
уровня перелома от подошвы (в случаях транспортной травмы).
Целесообразно с помощью негатоскопа схематически изобра-
жать рентгенограмму переломов (особенно многооскольчатых)
на бумаге, что значительно облегчает выделение зон переломов.
Кроме этого, схема перелома может быть приложена к "Заклю-
чению эксперта" как подтверждение его вывода.
Зона первичного разрыва на рентгенограммах переломов
диафизарных отделов длинных трубчатых костей характеризу-
ется универсальным признаком — прямоугольностью концов
отломков (плоскость перелома составляет со свободной повер-
хностью кости прямой угол), магистральная трещина в этой
зоне раскрывается по нормали, т.е. перпендикулярно направ-
лению главных растягивающих напряжений.
Зона распространения соответствует "боковым" поверхно-
стям кости относительно вектора нагрузки или направления
изгиба. В этой зоне отмечаются косое и косопоперечное
расположение магистральной трещины, ее раздваивание, допол-
нительные трещины первого и второго порядка, отходящие от
магистральной под острым углом. При наличии последних угол
между ними и магистральной трещиной открыт в сторону места
первичного воздействия. Если веероообразные трещины со-
единяются друг с другом, то на профильных рентгенограммах
обнаруживаются полулунной или ланцетовидной формы кост-
ные осколки (рис. 114).
Рентгенологическая картина зоны долома зависит от вида
перелома. В случаях образования здесь поперечных переломов
на профильных рентгенограммах отчетливо видны костные
гребни. Если формируются косопоперечные переломы, то в зоне
долома определяются козырькоподобный выступ на одном
отломке с мелкими костными гребнями и соответствующая ему
скошенность — на другом. В поверхностных слоях компактного
вещества при этих видах переломов часто выявляются мелкие
костные осколки, нечеткость контуров концов отломков из-за
выкрашивания костной ткани, иногда отгибание поверхностных
слоев кости (рис. 115).
При оскольчатых переломах на профильных рентгенограм-
мах осколок часто имеет форму неправильного треугольника,
основание которого располагается в этой зоне и указывает на
место воздействия внешней силы, а его остроугольная верши-
130
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 114. Рентгенограммы костей голени.
а ~ больной С. 52 лет, прямая проекция, веерообразные трещины на больше
берцовой кости под углом, открытым к месту воздействия; б — больной А. 47 лет,
прямая проекция, ланцетовидной формы костный осколок на переломе больше-
берцовой кости.
на — на направление. "Равнобедренность" осколка свидетель-
ствует о симметричном изгибе диафиза и о том, что вектор
нагрузки был перпендикулярен оси кости. "Несимметричный"
осколок позволяет говорить или о действии внешней силы под
углом, или о смещении места нагружения к одному из концов
кости (рис. 116).
В отличие от переломов, возникающих при деформации
изгиба, винтообразные переломы как по происхождению, так и
по ориентации на диафизе имеют некоторые особенности.
Во-первых, это чисто конструкционные переломы, возника-
ющие от деформации кручения. Во-вторых, они имеют две
части: винтовую, образующую геликоидную поверхность, и
прямую — соединяющую концевые части винтовой (зона
долома). Винтовая часть перелома формируется под действием
растягивающих напряжений и проходит перпендикулярно им
ГЛ 6 РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
131
Рис. 115. Рентге-
нограмма костей
предплечья боль-
ного В. 11 лет,
боковая проек-
ция, отгибание
поверхностных
слоев компакты
на локтевой кос-
ти.
(зона разрыва). Растягивающие напряжения закономерно ори-
ентированы в направлении вращения концов отломков. Поэто-
му для определения направления вращения концов сломанной
кости на рентгенограмме нужно от любой точки винтовой части
перелома восстановить перпендикуляры в проксимальном и
дистальном направлениях (рис. 117).
Рентгенологическая диагностика механизмов поднадкост-
ничных переломов трубчатых костей по типу "зеленой веточки"
имеет свои особенности в детском возрасте. При поперечном
изгибе кости костная ткань детей, в отличие от таковой
взрослых, начинает разрушаться не на выпуклой поверхности,
где концентрируются растягивающие напряжения, а на вогну-
132
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 116. Рентгено-
грамма костей голени
больного Л. 25 лет,
прямая проекция,
"несимметричный"
костный осколок на
переломе малобер-
цовой кости.
той, где костная ткань сжимается, деформируется в виде
валикообразного вспучивания, желобовидного углубления или
их комбинации. Поэтому на рентгенограммах обнаруживается
только зона долома в виде указанных изменений компактного
вещества и отсутствует зона разрыва (рис. 118).
Несовершенство костной ткани в детском возрасте ведет к
тому, что при ее изгибе растягивающие напряжения ком-
пенсируются ее эластичностью. На вогнутой же поверхности
(на стороне воздействия), где костная ткань сжимается, из-за
недостаточной взаимосвязи между костными структурами они
расщепляются и расслаиваются с образованием ' множества
продольных микротрещин, что снижает прочностные свойства
ГЛ 6 РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
133
Рис. 117. Рентгенограмма левой большеберцовой кости больного Ф.
39 лет, прямая проекция, восстановленные перпендикуляры от винтооб-
разной линии, указывающие на направление вращения отломков.
кости в этом участке. Уменьшению прочности на стороне
сжатия способствует и недостаточная жесткость кости в попе-
речном сечении: круглая форма ее поперечного сечения легко
переходит в эллипсоидную, а эллипсоидная еще более уплоща-
ется. Все это вместе приводит к нарушению устойчивости кости
при изгибе прежде всего на стороне сжатия с формированием
указанных видов разрушения. На рентгенограмме такая картина
134
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 118. Рентге-
нограмма костей
предплечья боль-
ного К. 9 мес, бо-
ковая проекция,
перелом локтевой
кости в нижней
трети по типу "зе-
леной веточки"'
валикообразное
вспучивание и
желобовидное уг-
лубление компак-
тного вещества.
свидетельствует об имевшем место изгибе кости в сторону ее
"интактной" поверхности (рис. 119).
При изучении рентгенограмм эксперт должен помнить о
возможности изменения первоначального взаимного располо-
жения отломков кости за счет поперечного, продольного и
ротационного смещений из-за мышечной тяги, иногда до такой
степени, что противоположные зоны перелома оказываются на
одной стороне: зона разрыва на одном отломке и зона долома
на другом. В случае неправильной трактовки указанных "мор-
фологических особенностей" возникает опасность неправильно-
го определения механизма образования перелома и кратности
воздействия.
ГЛ. 6 РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
135
Рис. 119. Рентгено-
грамма костей правого
предплечья больного
К. 7 лет, боковая про-
екция, атипичный пе-
релом лучевой кости.
Таким образом, специфические признаки переломов костей,
возникающие в зависимости от условий травматизации, доста-
точно четко отображаются на рентгенограммах и позволяют
судебно-медицинскому эксперту в содружестве с рентгенологом
делать обоснованные выводы о механизмах их образования при
экспертизе живых лиц.
В качестве примеров приводим описание рентгенологи-
ческих картин некоторых видов переломов длинных трубчатых
костей.
Пример 1. Больной Б. 26 лет, 02.08.90 сбит легковым авто-
мобилем (рис. 120). Наряду с другими повреждениями, у него
обнаружен перелом обеих костей правой голени на границе
средней и нижней трети.
136
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 120. Рентгенограмма костей правой голени больного Б.
Описание. На рентгенограмме прямой проекции имеется
оскольчатый перелом диафиза большеберцовой кости с небольшим
смещением по ширине. На передневнутренней поверхности линия
перелома ровная и располагается поперечно длиннику кости,
ГЛ. 6. РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
137
захватывая почти всю толщу компактного вещества. Концы
отломков четкие и прямоугольные (плоскость перелома здесь
составляет со свободной поверхностью кости прямой угол)
Указанные признаки характеризуют картину зоны разрыва
костной ткани.
На "боковых поверхностях" диафиза магистральная трещина
раздваивается и образует неправильно-треугольной формы оско-
лок, вершина которого обращена к медиальной поверхности, а
основание располагается на задненаружной поверхности —
общая зона долома. Края осколка остроугольные. Кроме этого
осколка, ближе к дистальному отломку определяется небольшой
костный осколок полулунной формы, сформированный соединя-
ющимися веерообразными трещинами.
На рентгенограмме боковой проекции имеется двойной пере-
лом малоберцовой кости: один из них (верхний) почти поперечный,
располагается на расстоянии 3 см от зоны разрыва перелома
большеберцовой кости. Отломки его практически не смещены,
плотно контактируют между собой, что не позволяет выделить
зоны разрыва и долома кости. Второй перелом — оскольчатый,
отстоит вниз на 4 см от зоны разрыва перелома большеберцовой
кости со смещением отломков по длине и по ширине на 1/3
диаметра за счет углового смещения концов кпереди и кнаружи.
Конец проксимального отломка относительно ровный, что ука-
зывает на наличие здесь зоны разрыва. Но наложение его тени
на тень нижнего отломка не позволяет четко дифференцировать
эту зону. Основание костного осколка располагается на задне-
наружной поверхности диафиза, что оценивается как зона
долома. Длина костного фрагмента между этими переломами
составляет около 6—7 см.
Указанные рентгенологические особенности переломов позво-
ляют сделать вывод, что они образовались от воздействия
(удара) твердым тупым предметом, например выступающей
частью движущегося автомобиля, в направлении сзади и сна-
ружи относительно вертикального положения тела потерпевше-
го.
Пример 2. Больной К. 41 года, 11.07.90 сбит автомобилем
с последующим переездом через правую ногу (рис. 121).
Описание. На рентгенограмме боковой проекции имеется
оскольчатый перелом в нижней трети диафиза правой бедренной
5 Заказ № 574
138
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 121. Рентгенограмма правой бедренной кости больного К.
кости со смещением отломков под углом, открытым кпереди.
Конец дистального отломка на передней поверхности расщеплен,
истончен, остроугольный с некоторым отгибанием компакты
кнаружи, что характерно для зоны долома.
Костный осколок имеет форму неправильного' треугольника,
с основанием, обращенным к задней поверхности. Нижний конец
ГЛ 6 РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
139
осколка ровный, прямоугольный (излом со свободной поверхностью
составляет прямой угол). Верхний конец нечеткий, истонченный,
"закругленный". Стороны "треугольного осколка" дугообразные,
без остроугольной вершины. Конгруэнтные для этого осколка
участки на проксимальном и дистальном отломках соответст-
венно дугообразно вогнутые.
Рентгенологическая картина дает возможность оценить
костный осколок как "ложный", который возник вследствие
воздействия твердого тупого предмета на нижнюю треть
диафиза правой бедренной кости в переднезаднем направлении.
Описываемый осколок необычен тем, что его основание
располагается на стороне, противоположной зоне долома, а
рентгенологические особенности концов и сторон костного оскол-
ка позволяют выделить на нем зону первичного разрыва костной
ткани в области нижнего конца и "зону долома" в области
верхнего конца. В данном случае — поперечный переезд через
правое бедро при положении пострадавшего лежа на спине.
Пример 3. Больной Ш. 56 лет, 02.10.88 сбит автомобилем
(рис. 122).
Описание. На рентгенограмме костей правой голени в
прямой проекции имеются косые переломы диафизов берцовых
костей в средней трети на одном уровне со значительным
смещением отломков под углом, открытым кпереди и кнаружи.
Определяется смещение по ширине и по длине, особенно на
малоберцовой кости, с некоторой внутренней ротацией дисталь-
ных отломков. Концы отломков большеберцовой кости на перед-
невнутренней поверхности ровные и прямоугольные, а линия
перелома располагается поперечно оси кости — зона разрыва
костной ткани.
На "боковых поверхностях" магистральная трещина спуска-
ется косо вниз и кзади, ее края здесь относительно ровные —
зона распространения перелома.
Конец проксимального отломка на задненаружной поверх-
ности истончен и зубчатый — зона долома.
На малоберцовой кости концы отломков имеют аналогичные
признаки.
На рентгенограмме боковой проекции тени концов отломков
накладываются друг на друга, что затушевывает рентгено-
логическую картину.
140
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 122. Рентгенограмма костей правой голени больного Ш.
Судя по расположению зон разрыва и долома костной ткани,
эти переломы возникли в результате ударного воздействия
твердым тупым предметом, которым могли быть выступающие
части движущегося автомобиля. Направление внешнего воз-
ГЛ. 6 РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
141
Рис. 123. Рентгенограмма костей правой голени больного Б.
действия — сзади и снаружи относительно вертикального поло-
жения тела потерпевшего.
Наличие однотипных переломов диафизов берцовых костей и
в большей степени расположение этих переломов на одном уровне
142
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 124. Рентгенограмма левого локтевого сустава больного Ш.
свидетельствуют о том, что возникли они от резкого удара со
значительной энергией.
Пример 4. Больной Б. 39 лет, 28.05.90 упал с небольшой
высоты на ноги (рис. 123).
Описание. На рентгенограмме прямой проекции имеется
винтообразный оскольчатый перелом диафиза правой большебер-
цовой кости в нижней трети до границы со средней третью с
ротационным смещением проксимального отломка кнутри. Вин-
товая часть перелома располагается частично на передней,
полностью на внутренней и задней и частично на наружной
поверхности диафиза. Края ее на всем протяжении четкие и
ровные. Между условным "началом" винтовой части на передней
поверхности диафиза и условным ее "окончанием" на наружной
поверхности располагается косопродольная часть перелома. У
остроугольного конца дистального отломка находится небольшой
костный осколок с острыми концами, имеющий неправильную
треугольную форму, вершина которого обращена кнутри. Наибо-
лее вероятный механизм — падение на вытянутую ногу с
ГЛ 6 РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
143
вращением правой стопы кнаружи, а верхнего отдела правой
нижней конечности — кнутри, что соответствует поставленным
на рентгенограмме стрелкам.
Пример 5. Больной Ш. 27 лет, 24.05.89 упал на согнутую в
локтевом суставе руку (рис. 124).
Описание. На рентгенограмме левого локтевого сустава в
боковой проекции имеется косопоперечный перелом локтевого
отростка. На задней поверхности траектория перелома распо-
лагается поперечно оси кости, концы отломков ровные, четкие
и прямоугольные — зона разрыва. На суставной поверхности
концы отломков также ровные, но на проксимальном отломке
край скошенный, на дистальном — подрыт (зона долома). На
рентгенограмме прямой проекции края перелома четко не
п рослеживаются.
Судя по локализации зон разрыва и долома, механизм
образования данного перелома возможен был при следующих
условиях: падение на сильно согнутую в локтевом суставе руку
с некоторым отведением ее кпереди. При этом локтевой
отросток верхушкой контактировал с поверхностью соударения,
что привело к его сгибанию и первичному разрыву костной ткани
на задней поверхности.
Пример 6. Больной Т. 13 лет, 12.09.86 упал на правую руку
(рис. 125).
Описание. На рентгенограмме прямой проекции области
правого плечевого сустава имеется косой перелом плечевой кости
в области хирургической шейки со смещением отломков под
углом, открытым кнутри. На наружной поверхности мета-
эпифиза, в надбугорковой области, конец дистального отломка
относительно ровный и прямоугольный. На проксимальном от-
ломке ему соответствует "впадина", периферический край ко-
торой также прямоугольной формы — зона разрыва костной
ткани. От этого участка магистральная трещина спускается
вниз и кнутри — зона распространения трещины, где морфо-
логические особенности ее краев не прослеживаются из-за
слабого развития компактного слоя.
На внутреннем участке метаэпифиза отчетливо видно
внедрение компактного вещества дистального отломка в губча-
тое проксимального. Здесь же отмечается отгибание поверхно-
144
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 125. Рентгенограмма правого плечевого сустава больного Т.
стных слоев компактного вещества дистального отломка — зона
долома.
Общая рентгенологическая характеристика особенностей
перелома позволяет сделать вывод, что данный перелом хи-
рургической шейки плечевой кости является аддукционным и
возник при падении на приведенную и согнутую в локтевом
суставе руку с первичным разрывом костной ткани в надбугор-
ковой области.
Пример 7. Больной М. 49 лет, 18.01.91, спускаясь по лест-
нице, подвернул правую ногу (рис. 126).
Описание. На рентгенограмме прямой проекции правого
голеностопного сустава имеются переломы обеих лодыжек. Пе-
релом внутренней лодыжки поперечный, располагается на уровне
суставной щели с небольшим смещением по ширине вправо. Концы
ГЛ. 6. РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
145
Рис. 126. Рентгенограмма правого голеностопного сустава больного М.
отломков по наружной поверхности, на уровне компактного
вещества ровные, четкие и прямоугольные — зона разрыва.
На наружной лодыжке и прилежащей части диафиза опре-
деляется косой перелом с выраженными признаками винтообраз-
ного: винтовая его часть прослеживается на задней поверхности
диафиза, на наружной и частично на передней поверхности
лодыжки. Прямая часть перелома не прослеживается из-за
слабого развития компактного вещества. На рентгенограмме
боковой проекции у задней части наружной лодыжки — три
небольших костных осколка неправильной прямоугольной формы
с истонченными концами.
Таранная кость смещена вправо по отношению к суставной
поверхности большеберцовой, суставная щель сужается, более
выражение в медиальной части.
Перелом наружной лодыжки возник в результате давления
на нее блока таранной кости. Наличие же винтообразности
перелома свидетельствует об одновременной ротации лодыжки
кнаружи. Подворачивание стопы кнаружи. Перелом Дюпюитре-
на.
146
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Рис. 127. Рентгенограмма левого лучезапястного сустава больного М.
Пример 8. Больной М. И лет, 14.12.86, поскользнувшись,
упал на кисть левой руки (рис. 127).
Описание. На рентгенограмме прямой проекции левого луче-
запястного сустава имеется неполный перелом метафиза лучевой
кости: на боковых поверхностях отмечается некоторое вспу-
чивание компактного вещества, расположенное на одном уровне.
Между этими участками видны множественные параллельно
идущие продольные и несколько волнисто-дугообразные короткие
трещины — сжатие костной ткани по принципу локальной
неустойчивости.
На рентгенограмме боковой проекции на задней поверхности
метафиза лучевой кости определяется локальное вспучивание
компактного вещества, которое также свидетельствует о
деформации сжатия в этой области. На противоположной
поверхности метафиза повреждения костной ткани не выявлено.
Падение на ладонь левой руки.
ГЛ. 6 РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
147
Контрольные вопросы
1. Какие морфологические признаки перелома на рент-
генограмме можно выявить в зонах разрыва и долома?
2. Какой морфологический признак перелома на рентге-
нограмме позволяет установить направление внешнего воз-
действия без учета расположения зон разрыва и долома?
3. Как определить направление ротации концов кости
по рентгеновскому изображению винтообразного перелома?
4. В каких проекциях необходимо выполнять рентгено-
графию сломанной кости для получения максимальной инфор-
мации о переломе?
Практические рекомендации
Конечная цель судебно-медицинского исследования пере-
ломов длинных трубчатых костей — диагностика механизмов и
последовательности образования повреждений. Оно должно
осуществляться на основе комплексного анализа объекта экс-
пертизы в определенной последовательности (алгоритм): ре-
гистрация повреждений на трупе, изъятие поврежденных кос-
тей, приготовление костных препаратов, лабораторные иссле-
дования переломов, описательная и качественная оценка мор-
фологии повреждений костей, мягких тканей и одежды.
1. Перед рассечением мягких тканей в зоне предполагаемого
перелома следует, если возможно, сделать рентгенографию
травмируемой конечности в прямой и боковой проекциях.
Данный метод иллюстрирует результаты экспертизы, позволяет
получать общее изображение и отдельные детали разрушения,
которые могут быть изменены при отсепаровке мягких тканей
или не выявляются визуально (например, характер смещения
отломков, локализация осколков, расположение мелких оскол-
ков в костно-мозговой полости и др.).
При наличии электрографической приставки типа ЭРГА
любой модификации время рентгенологического исследования
существенно сокращается, упрощается анализ рентгенограмм,
улучшается качество выявления повреждений не только костей,
148
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
но и мягких тканей. На рентгеновском аппарате РУМ-4 и
электрографической приставке ЭРГА-01 (02) рекомендуется
следующий режим электрорентгенографии: фокусное рассто-
яние — 80 см, сила тока — 40 мА, напряжение — 100 кВ,
экспозиция 0,9 — 2,0 с в зависимости от сегмента конечности
(плечо, предплечье, бедро, голень); потенциал зарядки селено-
вой пластины 8—10, потенциал проявления 7.
При использовании аппаратов другого образца режим рабо-
ты следует подбирать по прилагаемой к ним инструкции.
Помощь в этом может оказать работа Л.А. Тютина, А.Р. Ман-
сурова [1984].
Качество электрорентгенографии в значительной степени
зависит от соблюдения режима работы, чистоты селеновых
пластин, влажности бумаги, проявляющего порошка.
Рентгенографические (электрографические) изображения
переломов являются важным вещественным доказательством,
могут быть приобщены как иллюстрация судебно-медицинского
исследования к материалам уголовного дела, быть объектом
возможных последующих экспертиз.
2. Секционный разрез и отсепаровку мягких тканей прово-
дят на протяжении всей конечности. Отмечают локализацию и
виды повреждений кожи, мышц, связочного аппарата, крупных
кровеносных сосудов и нервных стволов. Определяют ло-
кализацию переломов длинных трубчатых костей относительно
анатомических ориентиров (эпифиз, метафиз, диафиз). При
повреждениях нижних конечностей измеряют расстояние от
конца нижнего отломка до уровня края подошвенной поверх-
ности стопы. Регистрируют направление и степень смещения
отломков, локализацию осколков, наличие, выраженность и
топографию кровоизлияний.
При исследовании трупов детского и подросткового возра-
стов (с целью определения направления изгиба по площади
отслойки надкостницы) до извлечения кости через иглу шприца
поднадкостнично в зону деформации кости вводят по ее
окружности раствор красителя генциана фиолетового. После
этого кость плотно окружают слоем полиэтиленовой пленки,
которую закрепляют подвижными резиновыми кольцами, ша-
риковой ручкой наносят границы отслойки надкостницы на
пленке соответственно зонам окрашивания поверхности кости.
ГЛ. 6. РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
149
Далее пленку переносят на лист миллиметровой бумаги и
вычисляют площадь отслойки надкостницы на всех поверхно-
стях кости. Наименьшая площадь соответствует зоне, вокруг
которой сгибалась кость, а при прямом воздействии — зоне
сжатия, а наибольшая — зоне растяжения. Это позволяет
судебно-медицинскому эксперту непосредственно у секционно-
го стола определять направление действующей нагрузки.
Перед извлечением поврежденных костей из трупа края
переломов изолируют ветошью (марлей, ватой) для исключения
их дополнительной травматизации в процессе изъятия и после-
дующих транспортировки, хранения и т.п. Отломки костей
изымают из трупа путем вычленения из сустава, маркируют,
очищают механическим способом от мягких тканей и подвер-
гают обработке для приготовления сухих макропрепаратов.
Очень важно собрать все мелкие осколки.
3. Мацерацию извлеченных костей осуществляют в проточ-
ной теплой воде. При повреждении только диафизарной части
кости зрелого возраста допускается ускоренная мацерация путем
кипячения в воде под контролем в течение 3—4 ч.
Остатки мышц, связок, надкостницы удаляют с помощью
волосяной щетки в теплой проточной воде. Кости высушивают
при комнатной температуре, обезжиривают зону повреждений
в спиртово-эфирном растворе (1:1).
Все операции с поврежденными костями проводят осторож-
но, учитывая, что края и поверхность переломов (излом)
содержат много ценной экспертной информации и любое их
дополнительное повреждение может в дальнейшем затруднить
обнаружение и интерпретацию морфологических признаков
процесса разрушения и тем самым привести к экспертной
ошибке в анализе механизма травмы.
4. Исследование переломов на сухих макропрепаратах осу-
ществляют в определенной последовательности (по стадиям).
4.1. Визуальный осмотр разрушений костей в целом и
каждого повреждения в отдельности. Сопоставляя поверхности
изломов, отмечают направление общей траектории (плоскости)
переломов относительно продольной оси (поперечная, косопо-
перечная, косая, клиновидная в виде равно- или неравносто-
роннего треугольника и т.п.). Определяют длину фрагментов,
форму и направление распространения трещин компакты,
150
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
локализацию и форму осколков, а также дополнительные
повреждения.
Для того чтобы обнаружить плохо контурируемые трещины,
устранить блики при непосредственной микроскопии, уста-
новить микроразрушения на изломе, зоны повреждений кости
"контрастируют" 5—10%-й иодной настойкой, которая хорошо
проникает в микроразрушения под действием капиллярного
давления и проявляет не видимые до этого мелкие детали
(трещины волосовидного типа, микротрещины на изломе и пр.).
Высохшая иодная настойка не препятствует процессу фото-
графирования объекта. При хранении окрашенного костного
препарата при комнатной температуре в течение 1—3 сут иод
улетучивается и кость приобретает первоначальную окраску.
Визуальное исследование позволяет выделить в краевых
участках перелома зоны зарождения разрушения (зона разрыва),
его распространения (зона сдвига) и завершения — зона долома
(см. гл. 2).
4.2. Фрактографическое исследование переломов включает
их изучение методом непосредственной микроскопии, а для
научных исследований при наличии растрового электронного
микроскопа — и методом сканирующей электронной микро-
скопии (СЭМ).
Методом стереомикроскопии вначале изучают обзорную
картину краев и поверхности переломов при небольшом уве-
личении (объектив 0,6—2,0), выделяют зоны разрушения (раз-
рыв, сдвиг, долом), составляют перечень деталей излома,
представляющих экспертный интерес для фрактографии не
более х 50 - 100. Хорошее качество текстуры излома (струк-
туры) в трехмерном изображении на всем протяжении ма-
гистрального разрушения получается при использовании СЭМ.
Для изучения характера излома методом СЭМ предваритель-
но отобранные участки выпиливают в виде блоков размерами
не менее 0,5 см и не более 1,5 см в поперечном сечении,
обезжиривают в смеси ацетона и спирта (1:1), на исследуемую
поверхность разрушения напыляют в вакууме тонкий слой
углерода (10—20 нм) и серебра (можно золота или платины)
толщиной 30—40 нм. Электронно-микроскопическое исследо-
вание проводят в следующем режиме: ускоряющее напряжение
25 кВ, экспозиция 5—10 мс, разрешающая способность 100 А,
ГЛ. 6. РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
151
точность дисплея до 10 %, угол наблюдения 35 - 45°, уве-
личение 30—100 крат.
Исследуемые методами стереомикроскопии и СЭМ повреж-
дения снимают на фотопленку, изготавливают позитивные
отпечатки, из которых монтируют ленты рельефа излома путем
совмещения текстуры на пограничных участках.
Основные задачи изучения излома — установить место
зарождения, начало распространения разрушения, его тип и
направление. При этом следует иметь в виду некоторые осо-
бенности роста магистральной трещины в "зрелой" трубчатой
кости в зависимости от своеобразия внешнего воздействия
(особенности повреждений костей в детском возрасте приведе-
ны в гл. 5).
При простом изгибе "зрелой" длинной трубчатой кости как
стержневого элемента разрыв (первый тип разрушения) в его
начальной стадии (зарождения) локализуется на выпуклой
стороне. Площадка первоначального разрушения компакты (в
технике — "зеркальная зона") формируется подповерхностно,
принимая округлое или бобовидное очертание размером 1—
10 мм. Поверхность текстуры излома мелкозернистая, край
ориентирован всегда нормально к поверхности кости (примерно
под углом 90°). В случае травмы в молодом возрасте первона-
чальное разрушение может возникнуть по типу "вырыва",
характеризуя кость как композитный материал.
Образовавшись, магистральная трещина (перелом) растет
от точки своего зарождения через толщу компакты, а также
симметрично в поперечном направлении по отношению к
продольной оси кости, т.е. нормально растягивающим (разрыв-
ным) напряжениям.
Для установления направления изгиба кости мысленно
прокладывают прямую линию (диаметр) через окружность кости
от середины зоны долома до середины зоны разрыва. В случаях
локального разрушения это будет совпадать с направлением
внешнего воздействия при контактных нагружениях, что в
литературе освещалось многократно.
Однако простой изгиб может сочетаться с кручением вокруг
продольной оси кости, т.е. возникает сложное напряженное
состояние (см. гл. 2). В практике судебно-медицинской экс-
152
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
пертизы такое явление наблюдается нередко, например при
дорожно-транспортных происшествиях.
Воздействие, вызывающее одномоментно изгиб и кручение,
приводит к тому, что рост магистральной трещины от места ее
зарождения простирается преимущественно в одну сторону,
противоположную направлению кручения. Если при анализе
перелома исходить из предположения, что разрывной (горизон-
тальный) участок формировался симметрично, и по восстанов-
ленному к его середине перпендикуляру устанавливать направ-
ление внешнего воздействия, то ошибка может достигать
нескольких десятков градусов.
Таким образом, точкой отсчета при определении направ-
ления первоначального изгиба кости должна быть избрана
площадка подповерхностного разрывного разрушения, от кото-
рой восстанавливают перпендикуляр к поверхности кости и
проводят прямую линию через всю толщу диафиза, т.е. рекон-
струируют диаметр по сечению кости.
4.3. Микроразрушения в толще компактного слоя кости
изучают на отшлифованных костных блоках, приготовленных
по методике Л.М. Эйдлина, А.Л. Эйдлина [1973] в модифи-
кации О.П. Горяйнова [1992а, б].
Для этого делают продольный распил кости через середину
зон разрыва и долома, плоскость распила шлифуют на наборе
абразивных брусков, полируют на матовом стекле до зеркаль-
ного блеска. Приготовленные шлифы-блоки подвергают повер-
хностной декальцинации в 2%-м растворе лимонной кислоты в
течение 30 мин, затем промывают в проточной воде, под-
сушивают фильтровальной бумагой и окрашивают в красителе
(метиленовый синий — 0,1 г, двууглекислый натрий (пищевая
сода) — 0,5 г, дистиллированная вода — 500 мл) до появления
синего цвета. После окраски шлифы промывают в проточной
воде и исследуют с помощью стереомикроскопа под водой (или
методом СЭМ). О.П. Горяйнов рекомендует шлифы-блоки
после окраски стабилизировать 96°-м спиртом, покрывать тон-
ким слоем полистирола, высушивать и исследовать с помощью
стереомикроскопа.
На шлифах-блоках отмечают локализацию (относительно
поверхности кости), форму и распространенность микротрещин
ГЛ. 6. РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
153
в толще компактного слоя кости соответственно зонам магист-
рального разрушения.
5. Результаты комплексного исследования переломов длин-
ных трубчатых костей заносят на схемы, фотографируют,
учитывают при диагностике механизмов и последовательности
образования разрушений.
5.1. Заключение о направлении внешнего воздействия и
способе механического нагружения (удар, сдавление — медлен-
ный изгиб; табл. 2, 3) делают на основе анализа видов перело-
мов, степени смещения отломков, формы и распространения
пасынковых трещин, контура краев, направления магистраль-
ного разрушения, текстуры излома, протяженности зоны раз-
рыва, мозаики микротрещин в толще компактного слоя.
5.2. При изучении повреждений мягких тканей, поверхно-
стных деформаций компакты костей, направления распростра-
нения магистрального разрушения на различных уровнях фраг-
ментарных переломов, длины фрагментов делают вывод о
количестве внешних воздействий (однократное, повторные),
направлении действующей нагрузки относительно продольной
оси кости (продольное, поперечное, под острым углом), ве-
личине и форме контактной поверхности тупого предмета
(ограниченная, распространенная).
5.3. При обнаружении в зоне разрушений признаков до-
полнительной (повторной) травматизации дифференцируют
первично возникшие переломы от вторичных (табл. 4). Сопо-
ставляя морфологию этих переломов с учетом их вида и
локализации, приходят к выводу об очередности внешних
воздействий на конечности.
5.4. Принимая во внимание способы и направления внеш-
них воздействий, последовательность образования переломов,
можно сделать выводы о положении тела и позе пострадавшего
в момент травмы.
6. При экспертизе трупов или их останков, подвергшихся
кремации, на основании морфологических признаков макро- и
микроразрушений обгоревших костей (см. гл. 5) устанавливают
происхождение их разрушения: до кремации, вследствие тер-
мического действия или после обугливания.
Окончательное заключение о механизмах и последователь-
ности травм конечностей формируют после комплексной оцен-
154
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
ки всех переломов с учетом повреждений мягких тканей и
одежды пострадавших.
В настоящее время авторы работают над созданием авто-
матизированной системы диагностики механизмов и последо-
вательности переломов костей конечностей в виде пакета
прикладных программ для индивидуального пользователя.
Таблица 2
Дифференциально-диагностические признаки для установления способа механичес-
кого воздействия по морфологии разрушения "зрелой” длинной трубчатой кости [цит.
по: Бахметьев, 1992а, б; Хачатрян, 1990а, б]
Признак Воздействие
динамическое (удар) статическое (медленный изгиб)
1 2 3
Вид перелома Многооскольчатый Оскольчатый или без оскольчатый
Смещение отломков Как правило, есть Могут быть в сопря женном состоянии
Фрагментарный тип пере- лома с признаками локаль- ного разрушения на одной поверхности Формируется при ударе распространен- ным плоским предме- том под прямым углом Не формируется
Фрагментарный тип пере- лома с признаками локально- конструкционного разруше- ния Формируется при ударе под острым углом Не формируется
Форма и глубина пасын- ковых трещин первого поряд- ка Прямые, сквозные Параболические, кор- тикальные
Форма пасынковых трещин второго порядка Волосовидные Веерообразные
Дефект по краю перелома в зоне разрыва Формируется Не формируется
Уплощенные осколки по краю перелома в зоне сдвига Формируются Не формируются
Конусовидный характер разрушения в зоне долома ("конус — воронка", "пологий излом”) Не формируется Формируется
ГЛ. 6 РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
155
Окончание табл. 2
1 2 3
Расположение мелких ос- колков в костно-мозговой по- лости Встречаются Не встречаются
Протяженность зоны раз- рыва Менее 1/3 диаметра кости Более 1/3 диаметра кости
Совпадение вектора направ- ления нагрузки и распростра- нения магистрального разру- шения Совпадают Не совпадают с от клонением на 45 - 90°
Форма вершин гребней в зоне долома Остроугольная Закругленная
Микротрещины в толще компактного слоя зоны до- лома Изолированные по- перечные и продольные Перекрещивающиеся: в виде "сетки", косые изолированные
Таблица 3
Дифференциально-диагностические признаки для установления способа механичес-
кого воздействия по морфологии разрушения длинной трубчатой кости в детском
возрасте [цит. по: Филиппов, 1991а, б]
Признак Воздействие
динамическое (удар) статическое (медленный изгиб)
Валикообразное вспучива- ние или желобовидное углуб- ление в зоне сжатия Формируется Не формируется
"Отщеп" в зоне сжатия Формируется Не формируется
Скошенность краев перело- ма с отгибанием одного из них в зоне долома Не формируется Формируется
Продольные пасынковые трещины в зонах растяжения и сдвига Не формируются Формируются
Костные гребни на изломе, по типу "конус — воронка" в зоне сжатия Не формируются Формируются
Шиповидные и пластинча- тые костные выступы на из- ломе в зоне растяжения Формируются Пе формируются
156
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Окончание табл 3
1 2 3
"Площадки разрыва" в зоне растяжения Формируются Не формируются
Микротрещины в толще компактного слоя в зоне сжа- тия Не формируются 1. Перекрещивающи еся в виде "сетки" 2 "Кустообразные" с углом, открытым к сто- роне разрыва
Микротрещины в толще компактного слоя в зоне рас- тяжения Не формируются Изолированные, про дольные
Таблица 4
Дифференциально-диагностические признаки для установления последовательности
образования переломов длинной трубчатой кости [цит. по: Бахметьев, 1992а, б]
Признак Перелом
первичный вторичный
Вид перелома Оскольчатый, много оскольчатый Безоскольчатый
Скол компакты в зоне до- лома Происходит Не происходит
Отгибание козырькоподоб- ных выступов навстречу на- гружению Образуется Не образуется
Краевое выкрашивание компакты в зоне разрыва со- пряженных отломков Формируется Не формируется
"Оглом" козырькоподобно- го выступа в зоне долома в сторону компакты Формируется Не формируется
Косопродольное отщепле- ние компакты в зоне разрыва по типу "отщепа" Формируется Не формируется
"Отрыв" козырькоподобно- го выступа по ходу развития пасынковой трещины Формируется Не формируется
Отгибание (или "отлом") ко- зырькоподобного выступа в зоне долома по направлению к излому Формируется Не формируется
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
157
Окончание табл. 4
1 2 3
Отгибание (или "отлом") зубцов в зоне сдвига по на- правлению к излому Формируется Не формируется
"Смятие” компакты по краю отломка Формируется Не формируется
"Сглаживание" рельефа из- лома Формируется Не формируется
"Смятие" и растрескивание компакты на изломе с об- разованием очаговых дефек- тов Формируются Не формируются
Разрывы кожи, мышц, кро- веносных сосудов на уровне края отломка Формируются Не формируются
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Аникин Ю.М., Колесников ЛЛ. Построение и свойства костных
структур. — М.: ММСИ, 1992. — 180 с.
Ардашкин А.П. Морфологические особенности, механизм и мате-
матическая диагностика травмы водителей и пассажиров внутри авто-
мобилей: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 1986. — 21 с.
А.С. 1563674 СССР. Способ определения в судебной медицине
последовательности переломов кости при травме тупым предметом /
В.Н. Крюков, В.И. Бахметьев. — № 4374794; Заяв. 09.02.88 // Открытия.
Изобрет. - 1990. - № 18. - С. 19.
Бабичев В.И. Экспертно-диагностические особенности определения
возраста по фрагментам большеберцовой кости человека: Автореф.
дис. ... канд. мед. наук. — М., 1977. — 20 с.
Бахметьев В.И. Исследование фрагментов сожженных костей в
судебно-медицинском отношении: Автореф. дис. ... канд. мед. наук —
М., 1977. - 18 с.
Бахметьев В.И. Множественные переломы длинных трубчатых кос-
тей нижних конечностей при травме тупыми предметами: Автореф.
дис. ... д-ра мед. наук. — Самара, 1992а. — 32 с.
Бахметьев В.И. Множественные переломы длинных трубчатых кос-
тей нижних конечностей при травме тупыми предметами: Дис. д-ра мед.
наук. — Самара, 19926. — 296 с. — Машинопись.
Бахметьев В.И., Буромский И.В., Крюков В.Н., Нагорнов М.Н.
Диагностика механизмов разрушения костной ткани по поверхности
излома // Суд.-мед. экспертиза. — 1991. — № 4. — С. 11—17.
Бердашкевич Я.А. Частота и локализация переломов верхней трети
плечевой кости в связи с ее структурой и некоторыми гистохимическими
особенностями // Ортопедия, травматология и протезирование. —
1959. — № 5. — С. 28—34.
Броек Д. Основы механики разрушения: Пер. с англ. — М.: Высш,
шк, 1980. — 368 с.
Бугуев Д.Т. Судебно-медицинская диагностика множественных уда-
ров при травме грудной клетки: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М.,
1980. - 23 с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
159
Буров С.А., Резников БД. Рентгенология в судебной медицине. —
Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. — 287 с.
Винокурова С.Е. Судебно-медицинская диагностика положения тела
и направления переезда колесом автодорожного транспорта через раз-
личные анатомические области / Информ, письмо № 1302/01-04 Бюро
ГСМЭ М3 РСФСР. - М., 1992. - 12 с.
Волкович Н.М. Повреждение костей и суставов. — Киев, 1928. —
607 с.
Герман Дж., Либовиц Г. Механика разрушения кости // Разру-
шение / Под ред. Г. Либовиц: Пер. с англ. — М.: Мир, 1976. — Т. 7,
ч. 2. - С. 391-463.
Гладышев Ю.М. Микроскопические конструкции костной ткани и
их судебно-медицинское значение: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. —
Воронеж, 1966. — 42 с.
Гориневская В.В. Основы травматологии. — М., 1938.
Гориневская В.В. Переломы конечностей // Первая хирургическая
помощь при травмах военного и мирного времени / Под ред. В.В. Го-
риневской, М.Г. Рамм. — М., 1942. — С. 270—291.
Гориневская В.В. Основы травматологии. — М., 1952.
Горяйнов О.П. Закономерности микроразрушений диафизов длин-
ных трубчатых костей нижних конечностей в зависимости от вида
внешнего воздействия (удар, медленный изгиб): Автореф. дис. ... канд.
мед. наук. — М., 1992а. — 27 с.
Горяйнов О.П. Закономерности микроразрушений диафизов длин-
ных трубчатых костей нижних конечностей в зависимости от вида
внешнего воздействия (удар, медленный изгиб): Дис. ... канд. мед.
наук. — М., 19926. — 134 с. — Машинопись.
Григорьев Л.Я., Коспок В.П. // Здравоохранение Белоруссии. —
1966. - № 5. - С. 62-64.
Дебец Г.Ф. Об изучении физического развития древних народов //
Тез. докл. на заседаниях, посвященных итогам полевых исследований
1963 г. - М., 1964.
Донцов В.Г. Возрастные особенности микроскопического строения
и минерализации костной ткани плечевой кости человека в судебно-
медицинском отношении: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М.,
1977. - 16 с.
Желтяков А.А. Исследование возрастного развития локтевой и лу-
чевой костей человека в судебно-медицинском отношении: Дис. ... канд.
мед. наук. — Воронеж, 1975. — 176 с. — Машинопись.
Зазулин Ю.В. Возрастная динамика микроструктуры плюсневых
костей как критерий судебно-медицинской диагностики возраста чело-
века: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. »- М., 1989. — 22 с.
160
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Клевно В.А. Комплексная судебно-медицинская оценка множест-
венных переломов грудной клетки при травме тупыми предметами:
Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — СПб., 1991. — 37 с.
Клевно В.А. Морфология и механика разрушения ребер. — Барнаул,
1994. — 303 с.
Кнетс И.В., Пфафорд Г.О., Саулгозис Ю.Ж. Деформирование и
разрушение твердых биологических тканей. — Рига: Зинатне, 1980. —
319 с.
Копылов Г.И. Морфологические критерии прочности длинных труб-
чатых костей в судебно-медицинском отношении: Автореф. дис. ... канд.
мед. наук. — Барнаул, 1972. — 18 с.
Корнилов В.А., Цыбуляк Г.Н., Губарь Л.Н. Травматическая бо-
лезнь / Под ред. И.И. Дерябина, О.С. Насонкина. — Л.: Медицина.
Ленингр. отд-ние, 1987. — 302 с.
Кортен Х.Т. Механика разрушения композитов // Разрушение / Под
ред. Г. Либовиц: Пер. с англ. — М.: Мир, 1976. — Т. 7, ч. 1. —
С. 367-471.
Крюков В.Н. Повреждения плоских и длинных трубчатых костей
при воздействии тупыми орудиями: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. —
М., 1966. — 17 с.
Крюков В.Н. Механизмы переломов костей. — М.: Медицина,
1971. - 107 с.
Крюков В.Н. Механика и морфология переломов. — М.: Медицина,
1986. - 160 с.
Крюков В.Н. Основы механо- и морфогенеза переломов. — М.:
Фолиум, 1995. — 232 с.
Кузнецов Л.Е. Биомеханические обоснования судебно-медицинских
критериев переломов костей таза у детей при травме тупыми предметами:
Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — Рига, 1989. — 46 с.
Кузнецов Л.Е. Переломы таза у детей. — М.: Фолиум, 1994. — 192 с.
Левен И.П. Переломы костей предплечья у детей // Сов. здравоох-
ранение Киргизии. — 1971. — С. 29—31.
Лощилов В.И. Внутренние собственные напряжения в трубчатых
костях животных // Ортопедия, травматология и протезирование. —
1971. — № 8. - С. 63-68.
Мелихов М.И. Особенности микроскопического строения длинных
трубчатых костей новорожденных младенцев, мелких домашних живот-
ных и птиц в судебно-медицинском отношении: Автореф. дис. ... канд.
мед наук. — Воронеж, 1975. — 16 с.
Механик Н.С. Torsio femoris в свете новых данных об архитектуре
компактного вещества кости // Тр. ВММА. Сб. работ кафедры нормаль-
ной анатомии. — 1948. — Т. 2, вып. 2. — С. 263—279.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
161
Механик Н.С. Структура компактного вещества кости и ее значение
в хирургии // Хирургия. — 1952. — № 9. — С. 35—39.
Мордасов В.Ф. Судебно-медицинское установление возраста чело-
века по микроструктуре бедренной кости: Автореф. дис. ... канд. мед.
наук. — М., 1989. — 25 с.
Нагорнов М.Н. Фрактографические исследования костной ткани при
экспертизе переломов: Автореф. дис. канд. мед. наук. — М., 1992. —
20 с.
Орнштейн Э.Г. О классификации переломов лучевой кости в клас-
сическом месте // Ортопедия, травматология и протезирование. —
1966. - № 10. - С. 87-88.
Плаксин В.О. Последовательность переломов костей черепа: Влия-
ние последовательности ударов и формы черепа на характер его пере-
ломов // Современные лабораторные методы определения давности
происхождения процессов и объектов судебно-медицинской экспер-
тизы. — М., 1982. — Вып. 3. — С. 123—125.
Савенко Н.Ф. Переломы надмыщелков плечевой кости // Орто-
педия, травматология и протезирование. — 1962. — № 8. — С. 19—22.
Саркисян Б.А. Экспертная оценка особенностей переломов костей
плеча и предплечья: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Барнаул,
1977а. - 17 с.
Саркисян Б.А. Экспертная оценка особенностей переломов костей
плеча и предплечья: Дис. ... канд. мед. наук. — Барнаул, 19776. —
161 с. — Машинопись.
Саркисян Б.А. Установление механизмов переломов костей таза по
рентгенограммам // Материалы 3-го Всерос. съезда судебных медиков. —
Саратов, 1992. — С. 159—162.
Саркисян Б.А., Янковский В.Э. О возможности рентгенодиагностики
механизмов образования переломов // Материалы 2-й науч, конф.,
посвященной 100-летию открытия рентгеновских лучей. — Барнаул,
1995. — С. 92—96.
Семенников В.С. Судебно-медицинские критерии механизмов трав-
мы костей таза: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — Ярославль, 1972. —
26 с.
Суетина В.А. Механическая прочность на удар лобной чешуи ново-
рожденных // Биомеханика. — Рига, 1975. — Вып. 13. — С. 26—29.
Торбенко В.П., Касавина Б.С. Функциональная биохимия костной
ткани. — М.: Медицина, 1977. — 272 с.
Трубников В.Ф. Ортопедия и травматология. — М.: Медицина, 1971.
Тютин Л .А., Мансуров АЛ*. Электрорентгенография в хирургической
практике. — Ташкент: Медицина, 19в4.
162
МЕХАНИЗМЫ И МОРФОЛОГИЯ ПЕРЕЛОМОВ
Уотсон-Джонс Р. Переломы костей и повреждения суставов: Пер. с
англ. — М., 1972. — 525 с.
Филиппов М.П. Особенности разрушения и морфологические свой-
ства диафизарных переломов длинных трубчатых костей верхних конеч-
ностей в детском возрасте: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М.,
1991а. - 23 с.
Филиппов М.П. Особенности разрушения и морфологические свой-
ства диафизарных переломов длинных трубчатых костей верхних конеч-
ностей в детском возрасте: Дис. ... канд. мед. наук. — М., 19916. —
104 с. — Машинопись.
Фрейдлин С.Я. Дальнейшие исследования по статистике переломов
костей // Ортопедия, травматология и протезирование. — 1971. —
№ 7. — С. 58-64.
Хачатрян А.С. Особенности переломов диафизов длинных трубчатых
костей нижних конечностей в возрастном аспекте в зависимости от вида
внешнего воздействия: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 1990а. —
21 с.
Хачатрян А.С. Особенности переломов диафизов длинных трубчатых
костей нижних конечностей в возрастном аспекте в зависимости от вида
внешнего воздействия: Дис. ... канд. мед. наук. — М., 19906. — 107 с. —
Машинопись.
Черненко О.Н. Экспертная оценка механизмов внутри- и околосу-
ставных переломов при травме нижних конечностей тупыми предметами:
Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Барнаул, 1971а. — 19 с.
Черненко О.Н. Экспертная оценка механизмов внутри- и околосу-
ставных переломов при травме нижних конечностей тупыми предметами:
Дис. ... канд. мед. наук. — Барнаул, 19716. — 262 с. — Машинопись.
Эйдлин Л.М., Эйдлин АЛ. Простая и быстрая методика исследо-
вания микроструктуры костных блоков // Вопросы судебной медицины
и экспертной практики. — Чита, 1973. — Вып. 5. — С. 351—353.
Янковский В.Э. Об определении механизма переломов костей пред-
плечья в "типичном" месте по данным рентгенографии // Суд.-мед.
экспертиза. — 1968. — № 4. — С. 6—7.
Янковский В.Э. Материалы о биомеханических особенностях длин-
ных трубчатых костей и крупных суставов нижних конечностей: Авто-
реф. дис. ... д-ра мед. наук. — М., 1974а. — 36 с.
Янковский В.Э. Материалы о биомеханических особенностях длин-
ных трубчатых костей и крупных суставов нижних конечностей: Дис. ...
д-ра мед. наук. — М., 19746. — 367 с. — Машинопись.
Янковский В.Э. Определение механизмов переломов длинных труб-
чатых костей по рентгенограммам // Первый Всесоюз. съезд судебных
медиков. — Киев, 1976. — С. 210—211.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
163
Atkinson Р. Changes in resorbion spaces in femoral cortical bone with
age // J. Pathol. Bacteriol. — 1965. — Vol. 89. — P. 173—178.
Chalterji J., Jettery J. Changes in structure of human bone with age 11
Nature. — 1968. - Vol. 219. - P. 482-484.
Currey J. Differences in the Tensile Strength of Bone of Different
Histological Types. // J. Anat. — 1959. — Vol. 93, N 1. — P. 87—95.
Currey J. Three analogies to explain mechanical properties of bone //
Biorheology. — 1964. — Vol. 2, N 1. — P. 1—10.
Dequeker J. Bone and ageing // Ann. Rheum. Dis. — 1975. — Vol. 34,
N 1. - P. 100-115.
Jowsey J. Age changes in human bone 11 Clin. Orthopaed. — I960. —
Vol. 17. - P. 210-217.
Robinson R. Crystal-collagen water relationships in bone matrix // Clin.
Orthopaed. — I960. — Vol. 17. — P. 69—76.
Urist M. Recent advances in physiology of calcification // J. Bone Joint
Surg. — 1964. — Vol. 46A. — P. 889-900.
ОГЛАВЛЕНИЕ
От авторов.............................................. 5
Глава 1
БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТИ КАК ОБЪЕКТА
ЭКСПЕРТИЗЫ МЕХАНИЗМОВ ТРАВМЫ............................ 8
Физико-математические особенности построения кости —
Физические и прочностные свойства кости ............ 14
Работа и разрушение кости как материала и конструкции на
основе сведений из строительной механики и сопротивления
материалов......................................... 17
Механика разрушения кости как твердого тела........ 19
Контрольные вопросы................................ 31
Глава 2
ДИАФИЗАРНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ................................... 32
Биомеханические свойства диафизов .................. —
Морфология разрушения диафизов..................... 35
Разрушение диафизов при сложном напряженном состоянии
кости.............................................. 41
Контрольные вопросы................................ 53
Глава 3
ВНУТРИСУСТАВНЫЕ ПЕРЕЛОМЫ............................... 54
Верхняя конечность ................................. —
Переломы в области плечевого сустава............. —
Переломы в области локтевого сустава ........... 58
Переломы в области лучезапястного сустава....... 63
Контрольные вопросы............................. 67
Нижняя конечность .................................. —
Переломы в области тазобедренного сустава........ —
Переломы в области коленного сустава............ 73
Переломы в области голеностопного сустава 83
Контрольные вопросы............................. 88
Глава 4
МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПЕРЕЛОМЫ ДЛИННЫХ ТРУБЧАТЫХ
КОСТЕЙ .......................................... 90
Контрольные вопросы...................... ПО
Глава 5
ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ С ИЗ-
МЕНЕННЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ И БИОЛОГИЧЕСКИМИ
СВОЙСТВАМИ ........................................ Ш
Влияние возрастного аспекта................... —
Действие высокой температуры.................. 120
Контрольные вопросы........................... 126
Глава 6
РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА МЕХАНИЗМОВ ПЕ-
РЕЛОМОВ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ФРАК-
ТОЛОГИЧЕСКОМУ ИССЛЕДОВАНИЮ КОСТЕЙ ................ 127
Рентгенологическая диагностика................ —
Контрольные вопросы........................... 147
Практические рекомендации..................... —
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................. 158