Обоснование достоверности морфологических различий перелеломов черепа, формирующихся от удара и в результате самопроизвольного падения на плоскости

Publication in electronic media: 21.12.2009 under http://journal.forens-lit.ru/node/65
Publication in print media: Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики, Барнаул-Новосибирск 2008 Вып. 14

---

Обоснование достоверности морфологических различий переломов черепа, формирующихся от удара и в результате самопроизвольного падения на плоскости

А.Б. Шадымов

г. Барнаул

В судебно-медицинской практике издавна идет дискуссия по поводу возможности выявления различий в характере повреждений, возникших «…от удара твердым тупым предметом, или при ударе о таковой». Именно поэтому большая часть судебно-медицинских экспертов склоняется к тому, что их дифференцировка малоперспективна. На наш взгляд, этот вопрос до сих пор остается открытым из-за отсутствия какого-либо обоснования различий в механогенезе образования повреждений в результате собственно удара тупым предметом или при ударе о таковой при самопроизвольном падении на плоскости. Однако важность данной проблемы сохраняется, так как при судебных разбирательствах ее разрешение имеет принципиальное значение при определении меры ответственности подсудимого за причинение повреждений. С судебно-медицинской точки зрения необходимость выделения удара в результате самопроизвольного падения в самостоятельный вид внешнего воздействия, вызвана не столько важностью данного вопроса для судебно-следственных органов, сколько особенностями механогенеза этой травмы (Янковский В.Э., Шадымов А.Б., 1997, Остробородов В.В., 2005).

Однако целью данной работы было не столько обоснование необходимости, сколько возможности решения этого вопроса. По нашему мнению для этого необходимо установить объективные критерии, которые могут быть положены в систему разделения тупой травмы на удар и удар от падения на плоскости. В связи с тем, что особенно остро этот вопрос стоит при черепно-мозговых травмах (Попов В.Л., 1988) , и в частности переломах черепа, рассмотрим эту проблему именно на их примере.

При любом ударном воздействии в образовании переломов черепа принимают участие две основные составляющие – травмируемый череп с его анатомо-морфологическими особенностями и внешнее воздействие, имеющее определенные свойства. Череп характеризуется как конструкционным (зона, форма, рельефность), так и локальным (плотность компакты, кривизна кости, толщина диплоэ) уровнями прочности (Шадымов А.Б., 2005). Эти параметры оказывают влияние на особенности зарождения и распространения переломов, и в данной проблеме вторичны. Внешнее воздействие одновременно представляется условиями нагружения (масса, скорость, направление) и свойствами травмируемой поверхности или бойка (площадь, форма, твердость) (Шадымов А.Б., 2001, 2005).

Разбирая свойства бойка, как внешнего травмирующего фактора при самопроизвольном падении на плоскости, то обычно это относительно плоская, широкая поверхность с твердостью больше или равной твердости кости. Это обстоятельство вполне сопоставимо с ударом предметом аналогичных характеристик. Действительно, формирующиеся в результате удара от падения на твердую поверхность линейные и паутинообразные переломы черепа, также как при ударе предметом с широким бойком, относятся к переломам вне пределов контактной зоны. Известно, что характер подобных переломов в большей степени зависит от строения черепа, а не от свойств нагружающего объекта (Шадымов А.Б., 2006). Следовательно, дело не в свойствах поверхности.

Если рассматривать условия нагружения, то очевидно, что существенное влияние будет оказывать направление удара. Так, наиболее типичными направлениями самопроизвольного падения на плоскости сопровождающиеся переломами мозгового черепа следует считать падение навзничь (с ударом теменно-затылочной областью) и на бок (удар теменно-височной областью). Другие направления можно считать малозначимыми. Например, падение вперед лицом, обычно относится к координированным видам падения, что практически исключает формирование переломов мозгового черепа. Кроме того, первичный контакт будет происходить выступающими участками лицевого отдела головы, обычно без повреждения свода. Все это существенно упрощает ситуацию. Из разбираемых вариантов падения следует исключить падение с большой высоты и ударом теменными областями. В этом случае имеет место вертикальное, осевое сдавливание головы между поверхностью контакта и собственным туловищем падающего. Таким образом, остаются два условия внешнего воздействия, это скорость и масса взаимодействующих объектов, определяющие энергию удара. Кроме того, нельзя не учитывать экспозицию - время нагружения.

Из всего изложенного следует, что объем повреждений при непосредственном ударе обычно определяется свойствами контактирующей кости, т.е. локальным уровнем прочности черепа. Это приводит к формированию уже указанных линейных и паутинообразных переломов. Тогда как при ударе от падения большое влияние на объем разрушения будет оказывать конструкционный уровень прочности черепа. Следовательно, помимо вышеописанных переломов отходящих от места контакта, следует ожидать возникновения множественных конструкционных повреждений вне контактной зоны (Шадымов А.Б., 2006).

При проведении судебно-медицинских исследований трупов, имевших повреждения аналогичных участков черепа от ударов по голове или при падении навзничь, было обнаружено, что имеются различия между ними как в области локальных зон переломов, так и в объеме конструкционных повреждений. Полученные результаты нашли полное подтверждение при экспериментальном исследовании.

Так локальную зону отличают большие размеры зон прогиба, разрыва и расщепления, образующиеся при падении на плоскости. Конструкционные повреждения при разных видах воздействия имеют различный характер прохождения радиальных и локализацию концентрических трещин. Кроме того, для падения на плоскости характерно возникновение изолированных трещин в области основной кости.

Научное обоснование этого вопроса, кроется в основах теоретической механики, которая гласит, что движение материальных тел под действием сил зависит от скорости и времени воздействия. Способность менять свою скорость под действием сил (инертность) может существенно разниться. Основное влияние на это оказывает количество вещества, т.е. масса. Важно понимать, что независимо от своих размеров движущаяся точка (например, голова, как часть тела) по массе равно массе всего тела (Тарг С.М. 1967).

Из этого утверждения следует, что при ударном воздействии масса травмируемой части (головы) относительно стандартна, что обычно больше (реже равно) массе воздействующего предмета. Тогда как при падении на плоскость к непосредственной массе головы добавиться и часть массы тела, тогда как масса травмирующего объекта обычно несопоставимо больше даже совокупной массы головы и тела. Далее, в соответствии с классическими законами динамики, можно утверждать, что нагрузка, действующая на череп при ударе от падения значительно больше, чем при непосредственном ударном воздействии.

Так при ударе по голове, предмет обычно имеет массу (меньше, реже равную массы головы) менее 4кг и действует со скоростью в несколько метров в секунду (например, около 5/сек). Следовательно, при самом приблизительном подсчете энергия удара будет колебаться в пределах 50-100 джоулей. Однако не вся она идет на разрушение костей. Эта энергия (согласно третьему закону динамики) будет расходоваться на деформацию черепа и самого предмета. При этом время взаимодействия будет весьма коротким, так как после удара оба объекта оттолкнуться друг от друга, и голова (как и предмет) получит инерционное ускорение. Это приводит к тому, что кинетическая энергия травмирующего предмета (примитивно рассчитанная выше) не реализуется в образовании перелома, а ударяющий предмет (как более легкий) «отскочит» от головы. Эти условия больше подходят для возникновения локальных переломов в пределах контактной зоны предмета с малой площадью контакта, так как там создаются условия формирования высокой удельной нагрузки. При этом в других исследованиях удары на стенде с использованием маятника Шарпи высотой около 3-х м, массой пуансона в 50кг и скоростью движения близкой к скорости падения (Е около 1500дж), также часто не образовывали переломов черепа. Тело биоманекена вместе со стендом отлетало в уловитель. И лишь использование фиксирующей подложки обеспечивало формирование переломов даже при существенно меньших значениях кинетической энергии предмета (около 200 Дж).

Если рассматривать вариант удара головой при падении, то, даже падая с небольшой высоты (минимум половина длины тела ≈ 0,8м), она будет иметь скорость не менее скорости свободного падения и массу не около нескольких десятков килограмм (в соответствии со средней массой тела человека). При таких показателях энергия удара при падении (около 300-500 джоулей) будет существенно превышать энергию при «чистом» ударе. Необходимо учесть и тот факт, что существенно увеличится экспозиция нагружения за счет присоединения инерционной нагрузки (торможения) вызванной совпадением ее направления с направлением движения головы. И только после этого (а не непосредственно после удара) голова (как объект меньшей массы) отталкивается от опорной поверхности, и движется в противоположном направлении от первоначального. В момент одновременного действия сил противоположного вектора приводит к дополнительным деформациям (уплощению) черепной коробки. В этот момент и создаются условия для формирования его конструкционных повреждений независимо от свойств травмирующей поверхности.

Для получения абсолютного экспериментального подтверждения данного заключения нами был разработан и поведен «чистый» эксперимент (оценка результатов этого эксперимента проводилась совместно с консультантами – физиками).

Цель исследования:

Получить подтверждения различий локальных и конструкционных деформационных процессов одного и того же образца (форма, масса, твердость) при одинаковой скорости взаимодействия (несколько метров в секунду) и контакте с объектами идентичных характеристик (форма, масса, твердость).

Условия проведения эксперимента:

В промаркированный участок шара, изготовленного из пластической массы, был нанесен удар широкой плоской поверхностью, превышающей его по массе и твердости (тяжелая, плоская, деревянная бита). Полученное уплощение в месте контакта шара с бойком полностью соответствовало условиям ударного воздействия. Пролетев 30см, шар был остановлен объектом аналогичных характеристик (массивная, плоская, деревянная опора). Это уплощение шара возникало в условиях идентичных условиям падения. Место второго контакта на шаре было нами отдельно промаркировано.

Полученные результаты:

В момент ускорения отскок шара происходил со звонким звуком, мгновенно приобретенным движением (без эффекта задержки-прилипания). Момент торможения сопровождался глухим шлепком, после остановки шар на некоторое мгновение «зависал» на опоре, и лишь после этого отскакивал от нее.

Последующее изучение участков остаточной деформации шара показало, что они имеют различные характеристики. Так контактный участок уплощения от первого (инерции ускорения) воздействия был в полтора раза меньше второго (инерции торможения). Кроме того, след от удара сохранил некоторую выпуклость с относительно ровными не смятыми краями. Соответственно, второе место контакта (след остановки) имело достаточно ровную поверхность и вдоль краев отмечалось волнообразное смятие образца за пределами зоны контакта.

Выводы:

Проведенное исследование свидетельствует о том, что при стандартизованных условиях взаимодействия шара с битой и опорой объем деформации при ударе меньше и носит более локальный характер, нежели при падении. Это объясняется различиями во времени взаимодействия (экспозиции) и виде деформации. Так после удара в результате деформации шар приобретал инерцию ускорения, тогда как при остановке инерция торможения определяла объем остаточной деформации шара.

Таким образом, вполне обосновано при судебно-медицинской экспертизе тупой травмы головы с образованием переломов черепа, по морфологическим особенностям переломов уточнять явились ли они результатом удара твердым тупым предметом или удара о таковой в результате самопроизвольного падения. Однако вариант подобного разграничения возможен лишь при условиях скорости внешнего нагружения сопоставимой со скоростью внутренней реакции травмируемого объекта - отклику системы (Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В., 1976). Тогда как, при больших энергиях и скоростях (падение с большой высоты, транспортный травматизм, огнестрельная и взрывная травма и т.д.) возможность проведения подобного разграничения сомнительна.

Список литературы

1. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Курс физики полимеров. – под ред. Проф. С.Я. Френкеля. Л.: Химия, 1976. – 128 с.
2. Остробородов В.В. Судебно-медицинская диагностика переломов мозгового черепа при самопроизвольном падении на плоскости и ударах твердым тупым предметом с учетом его морфологических свойтсв. – Автореф. дисс. канд. мед. наук, Барнаул, 2005, 21 с.
3. Попов В.Л. Черепно-мозговая травма. – Л.: Медицина, 1988. – 240 с.
4. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М., Наука.,1967.478с.
5. Шадымов А.Б. Возможности судебно-медицинской оценки внешнего воздействия при тупой травме черепа//Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики. Ассоциация судебные медики Сибири. - Новосибирск, 2001. - В6. - С.175-180.
6. Шадымов А.Б. Оценка внешнего воздействия, как одна из судебно-медицинских задач//Проблемы экспертизы в медицине. Научно-практический журнал. – Ижевск, 2005. – В.1. - С.14-18.
7. Шадымов А.Б. Анатомо-морфологическая характеристика черепа, как прочностной конструкции.//Проблемы экспертизы в медицине. Научно-практический журнал. – Ижевск, 2005. - В1. - С. 9-14.
8. Шадымов А.Б. Судебно-медицинское определение механогенеза и идентификационной пригодности переломов черепа при основных видах внешнего воздействия// Дисс. Докт.мед.наук – Москва, 2006, 365с.
9. Янковский В.Э.,. Шадымов А.Б. Вид внешнего воздействия, как судебно-медицинское понятие.//Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики. - Барнаул-Берлин, 1997. - С. 37-42.