Глава 2. Материал и методы исследования

В настоящей работе были проанализированы результаты 113 экспериментальных наблюдений, 166 экспертиза из архива ГУЗ «Бюро СМЭ» МЗ ХК и 111 ГЦ СМЭ И КЭ МО РФ за период с 2005 по 2009 годы. (табл. 2.1.).

Таблица 2.1. Характеристика материалов исследования.

При анализе архивных материалов и собственных наблюдений (Приложение № 1) нами отмечено, что криминальное расчленение трупов производится, в основном, при помощи топоров.

При анализе архивных материалов и собственных наблюдений (Приложение № 1) нами отмечено, что криминальное расчленение трупов производится, в основном, при помощи топоров.

Таблица 2.2. Основные причины смерти при исследовании трупов с рублеными повреждениями.

В случаях смерти от нанесения рубленых повреждений в первую очередь страдают голова и шея – 77,3 %, а затем конечности – 17 %.

Если же анализировать по количеству все причиненные рубленые повреждения, то на первое место выходят повреждения длинных трубчатых костей – 46,3%, а повреждения головы и шеи составляют 35% .

При обосновании и выделении характерных для данного вида травмы признаков, объяснении механизма образования, установлении условий и характера нанесения ударов топором, в исследуемом архивном материале и практических наблюдениях нами учтены неоднородность исследуемого контингента, полиморфность выявленных повреждений и скудность предварительных сведений о происшедшей травме.

Определение необходимого числа наблюдений и измерений

Определив предмет предстоящего исследования, мы решали вопрос определения числа наблюдений и количества измеряемых объектов для каждого из них, а также необходимой выборки наблюдений и измерений для получения достоверных результатов. Модифицированный в соответствии со спецификой биологических объектов статистический анализ проводится на любых неединичных явлениях, объединенных в группы любой численности, начиная с двух. Достоверные результаты могут быть получены как на достаточно больших совокупностях, так и на малых [25, 26, 27, 129].

В практике научных исследований величина выборки должна обеспечить вероятность изучаемого явления не менее чем 0,95 и допустимую ошибку (ε) не более 0,05 [25]. Установлено, что при обычных требованиях надежности в большинстве биологических исследований (n ≥ 30) для охвата 95 % всех ожидаемых наблюдений следует воспользоваться значением доверительного коэффициента – t = 1,96 [25, 26, 27, 129]. При изучении малых выборок значение t можно получить из таблиц стандартных значений критериев Стьюдента. Эти критерии и были приняты нами за основу.

С этой целью нами было проведено 113 экспериментальных разрубов эпифизов длинных трубчатых костей. В экспериментах были использованы трупы мужского пола (11 случаев – 0,78 от всех экспериментальных наблюдений), и женского пола – 3 наблюдения).

Выбор расчетной схемы

Материал. При проведении расчетов, как и во всякой отрасли естествознания, исследование вопроса о надежности реального объекта начинается с выбора расчетной схемы. Приступая к расчету элемента конструкции, следует определить, что в данном случае является существенным и что несущественным; необходимо провести схематизацию объекта и отбросить все те факторы, которые не могут сколько-нибудь значимым образом повлиять на работу системы в целом. Расчетной схемой называется реальный объект, освобожденный от несущественных особенностей.

Однако, для создания рабочей схемы, модели нагружения нами использовались базовые гипотезы сопротивления материалов, рекомендуемые и мэтрами судебно-медицинской фрактографии [21, 62]. Согласно этим гипотезам, нами допущены упрощения, вводимые в расчетную схему, в соответствии с которыми предполагается, что костная ткань человека обладает такими свойствами, что может считаться:

1. Однородной, изотропной средой. Под однородностью понимается одинаковость свойств во всех точках тела. В технических дисциплинах при анализе материала применяется такое понятие как «масштабный уровень», под которым понимается область со своими определенными и характерными свойствами. В границах масштабной области строится модель, характеризующая строение материала. Для анализа процессов, происходящих в композитных материалах, было предложено три уровня: 1 нижний уровень – структурной неоднородности – по масштабу – это размер армирующих элементов конструкции; 2 уровень, на котором неоднородный материал конструкции, можно заменить на однородный по механическим характеристикам; 3 уровень – это уровень конструкции. Гипотеза об однородности допускает, что реальные тела можно рассматривать как однородные в среднем, когда объем элемента тела намного превосходит объем структурных единиц, его составляющих (атомов, молекул, зерен) [131].
2. Сплошной. Понятие сплошности, как среды, непрерывно заполняющей отведенный ей объем, следует из понятия однородности, что в свою очередь позволяет применить к этой среде анализ бесконечно малых величин.
3. Деформируемой. Гипотеза подразумевает, что тела обладают способностью деформироваться, т.е. под действием внешней нагрузки изменять свои начальные размеры и форму. Деформации материала в каждой точке прямо пропорциональны действующим в этой точке напряжениям (т.е. подчиняются закону Гука). Они считаются малыми относительно размеров всего тела и ими можно пренебречь на расстоянии от места приложения нагружения. Например, при нагружении бедренной кости (при отчленении нижней конечности) изменениями, протекающими в поясничном отделе позвоночника, пренебрегают.
4. Упругой. Упругостью называется свойство тел восстанавливать свои первоначальные форму и размеры после снятия нагрузки.

Силы. Наносимые удары были плечевыми (рис. 2.1). В работе использованы термины «рабочий угол» и «фронтальный угол». По определению И.В. Скопина (1960): «Рабочим углом называется угол между пересекающимися плоскостями, образующими контактную линию… Фронтальный угол - это угол между плоскостью рабочего угла, обращенной в сторону движения орудия, и плоскостью воспринимающего объекта» [118].

Угол заточки лезвия топора (рабочий угол). Предварительно оценивая механизм действия топора, нами принято условие, что режущая кромка лезвия топора, действительно, ничтожно мала по сравнению с общими размерами разрушаемой кости. Соответственно, сила, приложенная к вершине острия топора, является сосредоточенной силой. Механику разрушения в плоском полупространстве при действии острого лезвия мы рассматривали на примере задачи Буссинеска – «точечный контакт острого индентора с упругим полупространством» (рис. 2.2) [86].

Топор, разрушая объект, действует как клин. При поступательном движении топора на боковые стенки разруба последовательно действуют поля заточки, а затем и щеки топора, формируя распределенные силы.

Действие острого лезвия в сочетании со значительной импульсной ударной нагрузкой (масса топора в сочетании, например, с плечевым ударом) приводит к резанию материала. Процесс резания описывается Рахмановым С.И. и Гороховским К.Ф. и др. [111]. Поскольку максимальное расширение клина топора наблюдается в зоне полей заточки, можно предположить, что при контакте полей заточки с разрушаемым объектом формируются максимальные напряжения.

Рис. 2.1. Плечевой удар (скоростная съемка)

Стандартный топор согласно ГОСТ имеет угол заточки 21° и 30°. Однако при бытовом использовании, в процессе неоднократной заточки, стандартный (заводской) угол заточки изменяется на больший угол [123].

Рис. 2.2. Контакт острого индентора с поверхностью кости

Рис.2.3. Угломер.

В экспериментах были использованы большой и малый плотницкие топоры с углом заточки 23°, 30° и 45°. Угол заточки лезвия с точностью до 5' контролировался специальным устройством заводского изготовления – угломером, изображенным на рис. 2.3.

С целью исключения влияния неровности щек топора на стенки разруба, нами проведена шлифовка щек топора на мелко абразивном диске. Шлифовкой мы добивались зеркального блеска (качество) щек топора, чем исключали влияние индивидуальных свойств конкретного экземпляра орудия. В эксперименте использовали только острые топоры (радиус кривизны режущей кромки составлял не более 20 мкм).

После каждой серии наблюдений нами осуществлялся контроль остроты лезвия топора, которым наносились экспериментальные удары. Для этого на режущую кромку наносили тонким слоем красящее вещество (обычно для этого используют чернила или раствор бриллиантовой зелени). Затем лезвие по принципу пресс-папье «прокатывали» по листу бумаги несколько раз. Из полученных оттисков отбирали тот, где контуры вдавления бумаги соответствовали границам красящего вещества. Полученные оттиски измеряли при помощи микрометра, установленного в окуляре стереомикроскопа МБС.

Сустав располагали на деревянном брусе шириной 15 см таким образом, что между трубчатой костью и брусом всегда располагался слой мягких тканей той или иной толщины (от 0,5 см до 15 см). Толщина мягких тканей колебалась сообразно их анатомическому расположению на конечности. Суставы (головки) кости оставались вне контакта с подложкой. Удары наносились как в эпифизарную, так и в метафизарную зоны длинной трубчатой кости.

Каждый эксперимент был закодирован. В коде обозначались угол заточки топора, порядковый номер эксперимента. В случае если удар наносился по предплечью или голени, когда в результате одного удара формировались разрушения сразу двух костей, одной из них присваивался дополнительный номер (.1). Шифр экспериментального наблюдения в итоге принимал примерно следующий вид:

21.П.17. – удар нанесен топором с углом заточки 21°, удар перпендикулярный. Семнадцатый эксперимент.

30.К.97. удар нанесен топором с углом заточки 30°, удар косой. Девяносто седьмой эксперимент.

45.П.32. – удар нанесен топором с углом заточки 45°, удар перпендикулярный. Тридцать второй эксперимент.

Для обозначения повреждений эпифизов костей использованы термины, применяемые в современных работах по судебно-медицинской травматологии и деревообработке [62, 111].

В экспериментах были использованы трупы мужского и женского пола в стадии выраженного мышечного окоченения, имитирующего наличие мышечного тонуса. Учитывая феномен переживаемости тканей человеческого организма до 18-24 часов [21, 134], экспериментальные наблюдения проводили в течение первых суток после наступления смерти.

Средний возраст исследуемого контингента трупов составил 50,5 лет. Средняя арифметическая по длине тела всей выборки составила 167,8 см.

При исследовании рубленых повреждений длинных трубчатых костей выделены 32 признака - повреждения и их сочетания:

Для каждого признака, кроме его абсолютного значения в определенной группе и подгруппе, рассчитана условная вероятность P. Вероятности для каждого признака приведены в Приложении № 2. Для решения задачи определения рабочего угла топора по характеру разруба, нами был использован метод последовательной процедуры распознавания с помощью диагностических коэффициентов [25, 26, 27].

Диагностический коэффициент (ДК) – десятичный логарифм отношения вероятностей признаков при сравниваемых видах травмы, взятых с двумя знаками после запятой и умноженный на 10 (перечень всех ДК признаков рубленых повреждений длинных трубчатых костей) приведен в Приложении № 2.

\[ДK\left( {\mathop x\nolimits_1^1 } \right) = 10 \times Lg{\textstyle{{\mathop P\nolimits_{} \left( {\mathop x\nolimits_1^1 /\mathop A\nolimits_{} } \right)} \over {\mathop P\nolimits_{} \left( {\mathop x\nolimits_1^1 /\mathop B\nolimits_{} } \right)}}} (1)\]

\[\mathop x\nolimits_1^1 - \]

один и тот же признак в сравниваемых группах или подгруппах, его абсолютное значение;

\[{\rm P}\left( {\mathop x\nolimits_1^1 /A} \right)\]

- условные вероятности сравниваемого признака в разных группах и подгруппах;

А, В – сравниваемые группы и подгруппы рубленых повреждений длинных трубчатых костей.

Диагностические признаки по каждым парам сравниваемых групп размещались в диагностические таблицы. Под дифференциальной информативностью признака понимают степень различий его распределений при дифференциальных состояниях А и В. Чем сильнее различаются эти распределения, тем больше информации, позволяющей различить состояния А и В, несет рассматриваемый признак. Если его распределения при состояниях А и В вообще не пересекаются, его информативность бесконечно велика, то есть он во всех случаях позволяет однозначно определить, относится рассматриваемый объект к классу А или В. Наиболее достоверные из признаков, по наибольшему или наименьшему значению, отбирались как пригодные для дифференциальной диагностики [25, 26, 27].

При проведении последовательной диагностической процедуры, для оценки информативности признаков применялась мера Кульбака (перечень всех признаков-повреждений с мерой Кульбака приведен в Приложении № 2). Она позволяет оценивать не достоверность различий между распределениями, а степень этих различий [25, 26, 27].

Сначала вычислялась информативность градаций диапазонов признака X_j.

Согласно формуле Кульбака величина информативности диапазона I признака j равна:

\[I\left( {\mathop x\nolimits_j^i } \right) = ДK\left( {\mathop x\nolimits_j^i } \right){\textstyle{1 \over 2}}\left[ {P\left( {\mathop x\nolimits_j^i /A} \right) - P\left( {\mathop x\nolimits_j^i /B} \right)} \right] (2)\]

В описанную Кульбаком формулу, введен по рекомендации Е.В. Гублера, А.А. Генкина (1973) коэффициент ¹/₂. Для определения порядка использования признаков в диагностической таблице вычислялась информативность не одного диапазона, а всего признака [27]. Информативность всего признака X_j равна сумме информативностей его диапазонов:

\[{\rm I}\left( {\mathop x\nolimits_j } \right) = \sum\limits_i {{\rm I}\left( {\mathop x\nolimits_j^i } \right)} (3)\]

Полученными данными руководствовались при создании диагностической таблицы. Расчеты проведены при помощи электронных таблиц Excel (free ware).

При исследовании разрубов нами производились метрические и микрометрические измерения:

Для указанных метрических параметров определяли среднее значение и среднее квадратичное отклонение.

Фотосъемку экспериментов и выявленных повреждений производили электронной камерой «Nikon D90» с объективом Nikkor Af 35-108 мм и фотовспышкой для макросъемки марки SB1 R1. Обработка графических изображений произведена редактором, который поставляется в комплекте с фотокамерой.

Изъятые костные фрагменты очищались методом биологической мацерации (выдерживались в термостате при температуре 30-38 градусов в течение 5-7 суток). Остатки мягких тканей щадящим способом удалялись деревянным шпателем. Обезжиривание костей проводилось при помощи вымачивания в водном растворе порошка с липосистемой (в состав входил лаурат натрия или калия). Далее кости высушивались в течение 2-3 суток, проводилась их репозиция и склеивание осколков клеем (циакриналактататом), либо по опубликованным методикам [81, 93].

При необходимости использовался анатомический атлас [150]. Контрастирование проводилось спиртовым раствором бриллиантового зеленого, либо графитовой пылью, которые наносились на края перелома. Избытки красящего вещества удалялись спиртовыми шариками. Далее макропрепараты кости исследовались при помощи бинокулярной лупы и стереомикроскопа МБС-10, при помощи люминесцентного микроскопа (ЛЮМАМ).

Результаты экспериментальных наблюдений по каждой группе проверялись:

1. Методом слепых экспериментов, когда полученные данные проверялись на повреждениях эпифизов длинных трубчатых костей с заранее подобранными топорами с рабочими углами, не известными исследователю перед постановкой эксперимента.
2. При проведении практических судебно-медицинских экспертиз (по уголовным делам с заранее известными данными о рабочем угле лезвия топора, используемого при расчленении трупа).
3. При производстве экспертных исследований повреждений, когда результаты осмотра рубящих орудий становились известны после дополнительных запросов.