Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
Глава 2. Материалы и методы исследования 48
2.1. Теоретическое обоснование выбора материалов и методов исследования 48
2.2. Морфометрическое исследование пористости костной ткани свода черепа 52
2.3. Изучение механических свойств костной ткани свода черепа
2.4. Установление механизмов переломов свода черепа при 76 различной пористости костной ткани
2.5. Экспериментальная травма свода черепа с целью установления силы внешнего воздействия
2.6. Исследование давности механической травмы свода черепа 83
Глава 3. Особенности внутренней структуры костей свода черепа
3.1. Количественные показатели пористости костной ткани свода черепа
3.2. Региональное распределение показателей пористости на своде черепа
Глава 4. Основные механические свойства костной ткани свода черепа
Глава 5. Характер переломов костей свода черепа при различной внутренней структуре
5.1. Терминология и классификация переломов свода черепа.
5.2. Особенности дырчатых, вдавленных и отдаленных линейных переломов черепа в зависимости от внутренней структуры
5.3. Судебно-медицинская дифференциальная диагностика локального линейного и отдаленного линейного перелома свода черепа
Глава 6. Судебно-медицинские критерии диагностики параметров травматического воздействия, вызвавшего перелом свода черепа
6.1. Анализ работ по исследованию параметров внешнего воздействия, вызвавшего перелом свода черепа.
6.2. Судебно-медицинские методологические подходы при оценке прочностных свойств черепа и установлении параметров травматического воздействия
6.3. Результаты исследований по определению параметров травматического воздействия по характеру перелома свода
Глава 7. Влияние структурных особенностей костей свода черепа на характер заживления переломов. Давность образования механической травмы свода черепа
7.1. Анатомические особенности мягких тканей, окружающих свод черепа. Оценка кровоизлияний в наружных покровах головы
7.2. Заживление переломов свода черепа 187
7.3. Посттравматическая периостальная реакция на поверхностях свода черепа
Заключение 228
Выводы 234
Практические рекомендации 237
Литература
- Морфометрическое исследование пористости костной ткани свода черепа
- Исследование давности механической травмы свода черепа
- Особенности дырчатых, вдавленных и отдаленных линейных переломов черепа в зависимости от внутренней структуры
- Результаты исследований по определению параметров травматического воздействия по характеру перелома свода
Морфометрическое исследование пористости костной ткани свода черепа
Если рассматривать костную ткань на уровне ламелл, то она представлена совокупностью соединенных между собой изогнутых пластинок или цилиндрических оболочек. Толщина их варьирует от 4 до 12 мкм. Существует несколько теорий, объясняющих структуру ламелл, то есть расположение в них коллагеновых волокон [Е.В. Ruth, 1947; С. Rouiller, 1956; и др.]. Наибольшее признание получила теория W. Gebhardt (1906), которая полагает, что волокна коллагена в одной ламелле имеют преимущественно продольно-спиральное, а в соседних — поперечно-спиральное направление. Данная концепция явилась ведущей в большинстве работ по анатомии, гистологии и биомеханике как отечественных, так и зарубежных исследователей [В.Г. Елисеев, Ю.И. Афанасьев, Н.А. Юрина с соавт., 1983; и др.]. Однако G. Marotti, М.А. Muglia (1988), используя оригинальные методики в электронной микроскопии, сделали вывод, что существует два типа чередующихся ламелл — плотные и рыхлые (dense lamella, loose lamella), то есть каждая плотная ла-мелла окружена двумя рыхлыми, и наоборот. Плотная ламелла состоит из близко лежащих, компактно расположенных коллагеновых волокон. Рыхлая — более широкая и представлена волокнами, имеющими большие промежутки друг от друга. Волокна в ламеллах ориентированы в различных направлениях и переходят из одной в другую. Авторы высказывают суждение, что первый вид ламелл обеспечивает прочность костной ткани при растяжении, второй определяет упругие свойства при сжатии. Данные теории имеют значение при изучении морфологии разрушения на микроуровне.
На уровне коллагеново-минеральных волокон костная ткань представлена структурами типа нитей диаметром до 200 нм, состоящих из множественных микрофибрилл коллагена с минеральными кристаллами диаметром около 3,5 нм. Микрофибриллы состоят из биополимерных макромолекул тропоколлагена диаметром около 1,2- 1,5 нм.
Структурные уровни остеонов, ламелл и коллагеновых волокон характеризуют микроструктуру и исследуются с использованием световой и электронной микроскопии при увеличениях более 50 крат (микроскопия).
Механические свойства костной ткани обусловлены ее структурой. Зная отличительные черты структуры, можно выделить и объяснить особенности механического поведения, основными из которых являются следующие. 1) Костная ткань показывает различные механические свойства на соседних участках и в различных областях одной и той же кости. Это связано с тем, что по структуре она неоднородна: соседние уча стки имеют отличающееся друг от друга строение, в ней много раз личных полостей и каналов.
Модуль упругости костной ткани и большинство других показателей механических свойств имеют большой размах. Разница в количественных показателях механических свойств близко расположенных участков костной ткани составляет от нескольких до десятков процентов, а у отдаленных участков может достигать нескольких раз. 2) Костная ткань состоит из остеонных систем, имеющих пре имущественное направление. Это обусловливает ортотропию (или анизотропию) механических свойств. В связи с этим выделяют два вида механических свойств в зависимости от направления относительно остеонов: вдоль и поперек. Так, например, модуль упругости на образцах вдоль остеонных систем примерно в 2,5 раза выше, чем в направлении поперечном к их ориентации [J.W. Melvin, F.G. Evans, 1973; И.В. Кнетс, Г.О. Пфаф-род, Ю.Ж. Саулгозис, 1980; и др.]. 3) Костная ткань представляет собой композит, состоящий из материалов, имеющих различные свойства. Поэтому костной ткани присущи как хрупкие, так и пластичные, так и вязко-эластичные ха рактеристики. Хрупкие свойства объясняют кристаллами гидрокси лаппатита, которые армируют коллагеновые волокна. Пластичные характеристики приписывают коллагеновым структурам, а также наличию множественных «слабых» межламеллярных поверхностей и пористых структур. Эластичные свойства связывают с большим количеством жидкости в свободных пространствах, ее перемещение при деформации требует затраты определенного количества энер гии, что изменяет характер напряженно-деформированного состоя ния [K.R. Piekarski, 1970, 1973, 1977]. Так K.R. Piekarski (1970, 1973, 1977), который впервые опубликовал данные о вязком и хрупком состоянии костной ткани, считал, что она в возрасте до 30 лет имеет вязкие свойства, в возрасте свыше 60 лет — хрупкие, а в возрасте от 30 до 60 лет — хрупко-пластические.
Результаты исследований J.H. McElhaney, E.F. Byars (1965) показали, что механические свойства костной ткани достаточно чувствительны к скорости нагрузки. Переходная область от вязкого разрушения к хрупкому соответствует скорости деформирования для сжатия — 0,002 с-1, для растяжения — 0,01 с-1.
Следует отметить, что первые научные исследования представили костную ткань жестким материалом с достаточно высоким модулем упругости, который разрушается по хрупкому виду [W. Bonfield, Р.К. Datta, 1966; Дж. Герман, Г. Любовиц, 1976; и др.]. Это могло быть связано с рядом различных причин. И поэтому нередко можно встретить данные, утверждающие, что костная ткань является хрупким материал.
Исследование давности механической травмы свода черепа
Одновременно с выполнением экспериментов проводили сбор и анализ экспертного материала. Основная задача этой части работы - определить особенности разрушения костей черепа как конструкции при различной пористости при известных условиях травмы.
Практические наблюдения составили случаи смертельной черепно-мозговой травмы с 204 переломами костей свода черепа со смертельным исходом 146 мужчин и женщин в возрасте от 21 до 70 лет. По виду травматизма экспертные наблюдения включали в основном повреждения тупыми предметами. Также имелись случаи автомобильной травмы, падение с высоты и другие виды.
При исследовании переломов в экспертном материале изымали кости свода. Объекты брали для направления на медико-криминалистическое исследование. В некоторых случаях допускали выпиливание фрагментов с областью перелома, отступя 5 - 10 см от него. Механическим путем очищали кости от мягких тканей и надкостницы. В большинстве случаев объекты фиксировали в 3 - 5 % растворах формалина.
После этого кости помещали в теплую проточную воду на несколько часов. При необходимости их дополнительно очищали от оставшихся мягких тканей, после чего подвергали исследованию.
Оптимальным является исследование костной ткани на следующие сутки после указанной обработки. Это обусловлено тем, что при дальнейшем хранении кость высыхает, а сохранившийся жир выдавливается из каналов и полостей и покрывает поверхность разрушения, затрудняя ее исследование.
Далее проводили векторографическое и фрактографическое исследование для установления механизмов переломов [В.Н. Крюков, 1985; Б.Х. Галлиев, 1986; О способах графического отображения морфологических свойств переломов костей свода черепа в их диагностической оценке (Письмо), 1989; М.Н. Нагорнов, 1992; и др.].
Макрофрактографическое исследование (визуальное и использование увеличения до 50 крат.) включает в себя следующие этапы: 1) обезжиривание кости, 2) оттенение поверхности перелома и прокраска нераскрытых трещин, 3) визуальный осмотр, 4) исследование с помощью микроскопа МБС-10, 6) фотографирование, 5) применение дополнительных методик. Из всех перечисленных пунктов проведение визуального осмотра и исследование с применением микроскопа МБС-10 является главным и обязательным. В ряде случаев уже на основании только их можно решить необходимые вопросы об условиях и механизмах разрушения кости.
У большинства костей после промывания их в теплой проточной воде на поверхности перелома сохраняется большое количество жира. Последний покрывает поверхность, затрудняет ее прокраску и повышает количество бликов - участков излома, зеркально отражающих падающий на них свет. В связи с этим костные образцы подвергали обезжириванию по методикам, указанным в разделе 2.2. Дальнейшее исследование перелома желательно проводить сразу же после его обезжиривания, избегая последующего полного высыхания и выделения из пор сохранившегося жира.
Оттенение перелома и его поверхности применялось нами для повышения контрастности изображения и уменьшения отражения света. Применение данных методик при исследовании кости является важным моментом в связи с тем, что кость имеет белый или желто-белый цвет, и на ее поверхности разрушения имеется множество ровных участков, создающих блики.
При контрастировании перелома можно применять - прокрашивание 5% спиртовым раствором йода [Б.Х. Галиев, 1986], про крашивание смесью, состоящей из 5% раствора йода и 2% раствора бриллиантового зеленого [А.Б. Шадымов, А.Е. Тупиков, 1986; А.Е. Тупиков, 1989] напыление на поверхность излома мелкодисперсной сажи [Ю.К. Сальников, 1986] и другие; каждая их методик имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее оптимальным способом оттенения траектории и поверхности перелома является прокрашивание 5% спиртовым раствором йода. Это связано с доступностью и невысокой стоимостью реактива, небольшим количеством его расхода, простотой методики и небольшими затратами времени при ее выполнении. Количество прокрашиваний позволяет подобрать необходимую степень затенения. После окончания исследования нанесенный йод в течение суток испаряется и оставляет неизмененную поверхность разрушения. В наших исследованиях мы применяли главным образом данную методику.
Визуальный осмотр заключается в изучении поверхности разрушения невооруженным глазом или с использованием лупы. Световая макроскопия подразумевает исследование излома с помощью микроскопа МБС-10 под увеличениями до 50 крат.
Важным этапом исследования переломов костей свода является их фотографирование [А.П. Герасимова, А.А. Ежов, 1987; Д.С. Гурлев, 1989; Ю.И. Журба, 1990; и др.]. Объект фотосъемки хорошо подготавливали: очищают от мягких тканей, обезжиривают и прокрашивают кисточкой, смоченной в 5% спиртовом растворе йода. Для создания необходимого фона использовали черную (для целой кости и неокрашенного излома) или белую (для излома, прокрашенного йодом) бумагу, картон, ткань, которые помещали за объектом.
Особенности дырчатых, вдавленных и отдаленных линейных переломов черепа в зависимости от внутренней структуры
Согласно J.W. Melvin, F. G. Evans (1972), вдавленные переломы — результат локализованного нагружения черепа ударником с площадью примерно 1 - 2 кв. дюйма (6,5 - 13 см ). Вдавленный перелом может образоваться и при меньшей площади травмирующего предмета, если последний имеет закругленную форму с большой кривизной (малым радиусом) или форму клина. При данных условиях структура черепа деформируется с изгибающим моментом непосредственно под нагружаемым регионом. На внутренних поверхностях компактных пластинок возникают области высоких запредельных растягивающих напряжений и деформаций, которые и обусловливают развитие перелома. Одно из основных отличий вдавленного перелома от проникающего дырчато-вдавленного состоит в том, что в первом случае осколки, как правило, не теряют связи с неповрежденной частью черепа, удерживаясь в области внутренней костной пластинки по периметру участка вдавлення. При дырчато-вдавленном переломе костный фрагмент полностью выбивается с образованием в черепе отверстия (дырки).
В отечественной судебно-медицинской литературе при описании тупой травмы черепа встречается термин «террасовидный перелом». Под данным видом понимают перелом, на краях или на фрагментах которого имеются «террасы» — осколки в форме вытянутого прямоугольника или овала, расположенные рядом друг с другом, как правило, один выше другого в виде ступенек. Такие «террасы» могут располагаться в пределах только наружной компактной пластинки или же проходить через все слои кости. Наличие такой ступеньки или ряда ступенек свидетельствуют о том, что поверхность тупого предмета действовала тангенциально, под острым углом, по отношению к поверхности кости. По сути, данный вид перелома является разновидностью вдавленного перелома, поэтому мы считаем, что нецелесообразно выделять его в отдельный вид и возможно ограничиться указанием на наличие «террас». Например: «вдавленный перелом с террасовидным краем (или террасовидным осколком)».
Локальный линейный перелом (local linear fracture) представлен линейной трещиной, имеющей начало разрушения на внутренней поверхности в области приложения нагрузки и распространяющейся в стороны (рис. 5.1. в). В связи с этим на внутренней поверхности перелом имеет большую длину и выраженность. В большинстве случаев данный вид перелома является начальной стадией вдавленного перелома и имеет те же условия и механизм образования. При некоторых условиях он образуется при воздействии тупого предмета с плоской преобладающей (широкой) поверхностью соприкосновения.
Отдаленный линейный перелом (remote linear fracture) имеет вид линейной трещины, имеющей начало разрушения на наружной поверхности на некотором расстоянии от области приложения нагрузки и распространяющейся к месту воздействия и в противоположную сторону (рис. 5.1. г). Как правило, на наружной костной пластинке перелом имеет большую длину и проявление. Отдаленный линейный перелом — исход общей деформации черепных структур в результате распространенной нагрузки ударником, имеющим площадь более чем 2 кв. дюйма (13 см ) [J.W. Melvin, F.G. Evans, 1972]. Механизм данного перелома связан с тем, что по направлению воздействия уменьшается диаметр черепа, в то же время увеличивается диаметр в перпендикулярном направлении, где развиваются большие растягивающие силы и происходит наружный чрезмерный изгиб. Например, удары широким предметом по лобной кости приводят к возникновению линейных переломов, расположенных в надглазничном крае и в височных областях с частотой более 90% [E.S. Gurdjian, J.E. Webster, H.R. Lissner, 1953]. От даленныи линейный перелом по сравнения с локальным линейным переломом имеет значительную протяженность и выраженность. Отдаленный линейный перелом является особенностью разрушения черепа как оболочки из упругопластического материала, близкой по форме к сфере. Такой вид разрушения свойственен такой и подобным конструкциям
Воздействие тупого предмета с плоской широкой поверхностью соударения, имеющего высокую энергию воздействия, приводит к тому, что формируются множественные (многочисленные) линейные переломы (multiple linear fracture), расположенные в одной или нескольких смежных областях, или же происходит полная деструкция (разрушение) черепа (complete destruction of the scull) в виде большого количества линейных переломов на всем протяжении и по всему объему (рис. 5.1. д). В отечественной судебно-медицинской литературе данные виды разрушения обозначаются термином — «паутинообразный» перелом. В зарубежной литературе по клинической медицине данный вид перелома называют — «звездообразный», расходящийся лучами в виде звезды (stellate fracture) [E.S. Gurdjian, J.E. Webster, H.R. Lissner, 1950]. Исследования данного вида разрушения фрактографическим методом позволяют проследить последовательность образования каждой трещины и показывают, что в большинстве случаев первым образуется один линейный перелом (или отдаленный, или отдаленный с локальным). Область первого линейного перелома является наиболее, слабым местом в нагружаемой конструкции черепа, и поэтому от него начинают формироваться и распространяться вторичные линейные переломы, которые в последующем соединяются друг с другом трещинами. В механизме образования большинства трещин основное значение имеет напряженно-деформированное состояние изгиба.
Результаты исследований по определению параметров травматического воздействия по характеру перелома свода
Отличительные черты строения и кровоснабжения наружных покровов головы определяют характер травматических кровоизлияний в этой области, а также процессы их рассасывания и организации. Морфологические особенности данных кровоизлияний имеют важное судебно-медицинское значение при оценке механизма травмы, ее прижизненности и давности. Кроме этого, некоторые виды гематом в значительной степени влияют на процесс заживления переломов свода черепа. В связи с этим необходимо иметь представление об особенностях кровоизлияний в наружных покровах головы. Среди них следует выделять внутрикожные, подкожные, внут-риапоневротические, подапоневротические и поднадкостничные.
Внутрикожные травматические кровоизлияния располагаются в поверхностных слоях кожи, характеризуются небольшими размерами и имеют вид, подобный экхимозам или петехиям. Такие повреждения в изолированном состоянии наблюдаются редко, и они обычно сочетаются с другими вариантами излития крови.
Подкожные травматические кровоизлияния локализуются в глубоких слоях кожи и подкожно-жировой клетчатке, располагаясь таким образом над апоневрозом. В большинстве случаев эти повреждения имеют округлую форму, нечеткие волнистые края и размеры в пределах нескольких сантиметров. Такие кровоизлияния слабо заметны как с наружной, так и внутренней поверхности после сепарации апоневроза. Причина этого в том, что с наружной поверхности они закрыты собственно кожей, а с внутренней — толстым слоем апоневроза. Диагностику наличия и особенностей данных кровоизлияний следует проводить с помощью неглубоких сек 184
ционных разрезов внутренней поверхности отодвинутого апоневроза и подкожной клетчатки. При микроскопическом исследовании подкожные кровоизлияния представлены скоплениями эритроцитов на наружной поверхности апоневроза и диффузным распространением элементов крови в подкожно-жировой клетчатке.
Внутриапоневротические травматические кровоизлияния располагаются внутри самого апоневроза. Этот вид повреждений встречается часто. Кровоизлияния обычно размещаются на ограниченном участке, который соответствует по размерам контактной площадке, имеют округлую форму и относительно ровные края. В некоторых случаях наблюдаются внутриапоневротические гематомы, которые достигают значительных размеров по площади распространения. Данные кровоизлияния хорошо диагностируются на внутренней поверхности апоневроза, отделенного при сепарации. Их месторасположение обычно уточняется проведением секционных разрезов.
Подапоневротические травматические кровоизлияния локализуются в рыхлой клетчатке между апоневрозом и надкостницей. Их особенностью является то, что они легко и быстро распространяются, достигая значительной величины по площади и объему, и могут захватывать даже шею и лицо [А.В. Каплан, 1956]. Эти кровоизлияния в большинстве случаев сопровождаются отеком окружающих тканей и при наружном ощупывании имеют характер «шишек» или «натеков». После сепарации апоневроза данные гематомы хорошо видны. Они располагаются над надкостницей, имеют распространенный характер, волнистые края, возвышаются над окружающими тканями. Консистенция их чаще студневидная. Такие гематомы фактически всегда окружают локальные переломы и сопровождают линейные трещины свода. Кровь в этих случаях поступает под апоневроз из межотломкового пространства перелома через повреждения надкостницы.
Поднадкостничные травматические кровоизлияния локализуются между волокнистым фиброзно-эластическим слоем надкостницы и поверхностью кости, имеют малую толщину и распространенность. Это связано с тем, что надкостница на наружной поверхности свода относительно плотно прикреплена к кости и сдерживает распространение изливающейся крови. Такие гематомы обычно представлены небольшими округлыми поверхностными возвышениями. В некоторых случаях наблюдается распространение этих кровоизлияний на более значительную площадь.
Чаще всего при травматическом воздействии тупым предметом в мягких тканях головы встречается сочетание подкожной, внутри-апоневротической и подапоневротической гематомы.
Внутрикожные и подкожные травматические кровоизлияния имеют важное диагностическое значение, потому что достоверно свидетельствуют о месте внешнего воздействия. Локализацию небольших по размерам внутриапоневротических и подапоневротиче-ских кровоизлияний также можно использовать как признак области травматического воздействия. Распространенные внутриапо-невротические и подапоневротические гематомы не следует применять для этих целей, так как данные кровоизлияния могут иметь более выраженный характер в одной области по сравнению с другой. Незнание этих особенностей может быть причиной заблуждения судебно-медицинского эксперта и привести к неточной оценке ло-кализации контактной площадки при травматическом воздействии.
Динамика изменений кровоизлияний в мягких покровах головы имеет значение при определении давности повреждений. Так травматические подапоневротические гематомы рассасываются более быстро по сравнению с другими видами. Медленнее всех изменяются поднадкостничные кровоизлияния. Этот вид гематом имеет свойство подвергаться организации с последующим формированием соединительной и костной ткани.
Особое значение имеют эпидуральные гематомы, расположенные между твердой мозговой оболочкой и костью. Обычно они локализуются в области переломов свода и основания черепа, но нередко наблюдаются и при отсутствии таковых, а также.на стороне, противоположной травматическому воздействию. Принято различать три вида эпидуральных кровоизлияний: 1) из оболочечных артерий, чаще всего из средней артерии, 2) из вен наружной поверхности твердой мозговой оболочки, 3) из синусов и вен, идущих к синусам. Первый вид гематом характеризуется излитием большого объема крови за относительно короткий промежуток времени. При их образовании наблюдается отслоение оболочки и обрыв вен эпи-дурального пространства. Гематомы из вен наружной поверхности твердой мозговой оболочки и вен диплоэ обычно бывают плоскостными, тонкими. Их исходом является развитие наружного гиперпластического пахименингита. Кровоизлияния из венозных синусов и стволов встречаются редко и характеризуются образованием массивной гематомы [И.М. Иргер, 1982; и др.]. Эпидуральные кровоизлияния так же, как и поднадкостничные кровоизлияния на наружной поверхности свода, рассасываются медленно и незначительно. Они обычно подвергаются организации по всему объему и в связи с чем обладают большим «остеогенным потенциалом».
![Судебно-медицинская оценка переломов костей лицевого и прилежащих отделов мозгового черепа при его сдавливании [Электронный ресурс]](/i/i/4405/199027.png "Судебно-медицинская оценка переломов костей лицевого и прилежащих отделов мозгового черепа при его сдавливании [Электронный ресурс] Аникеева Елена Александровна")
