Судебно-медицинская оценка переломов длинных трубчатых костей при падении с высоты

По оценкам ВОЗ, ежегодно происходит 646 000 падений с высоты со смертельным исходом, что делает кататравму по значимости второй после дорожно-транспортной травмы среди причин смерти от механических факторов [1—4]. Определенные успехи достигнуты судебно-медицинской травматологией в установлении механизмов образования повреждений при травме тупыми предметами. Остается незавершенной методика определения варианта приземления и высоты падения при кататравме.

Переломы длинных трубчатых костей составляют значительную долю в структуре травмы от падения с высоты — примерно 48—80% от общего числа повреждений опорно-двигательного аппарата. Факт важности корректной и объективной диагностики морфологии повреждений длинных трубчатых костей при установлении условий травмирования подтверждается рядом авторов [5—10]. Исследования позволяют с высокой степенью достоверности определить вид внешнего воздействия в различных экспертных ситуациях, однако не содержат подробного анализа переломов длинных трубчатых костей в зависимости от варианта приземления тела человека и высоты падения.

Имеется существенная необходимость разработки комплексных методов диагностики механизмов переломов длинных трубчатых костей в результате кататравмы.

Цель работы — разработка экспертно-диагностических критериев для установления механизмов переломов длинных трубчатых костей при падении с высоты на основе анализа морфологии разрушений и информационных технологий.

Материал и методы

Исследовали две группы материалов. В 1-ю группу вошли материалы судебно-медицинских экспертиз БУЗ ВО «Воронежское областное бюро судебно-медицинской экспертизы» за 2007—2017 гг.: заключения экспертов, акты судебно-медицинского исследования трупов — 1142 случая, из которых 452 (40%) случая с переломами длинных трубчатых костей.

Вторая группа — поврежденные длинные трубчатые кости трупов лиц, погибших в результате падения с высоты (83 перелома).

При исследовании материала 1-й группы регистрировали факт перелома длинной трубчатой кости, локализацию, плоскость разрушения и направление травмирующего воздействия относительно продольной оси длинной трубчатой кости при условии очевидности обстоятельств происшествия. При исследовании материалов 2-й группы изучали текстуру разрушения на всем протяжении излома (от зарождения до завершения разрушения) на сухих препаратах.

Возраст пострадавших составил от 20 до 60 лет, что соответствует однотипной механике разрушения кости со структурными свойствами хрупко-пластиночного типа [11, 12].

Для формирования структурного представления об особенностях демографической картины пострадавших и морфологии сформировавшихся повреждений использовали следующее:

1) ретроспективный анализ данных судебно-медицинской документации (документы практических судебно-медицинских экспертиз);

2) качественную оценку морфологии переломов длинных трубчатых костей путем остеоскопии и стереомикроскопии;

3) метод цифровой фотографии;

4) статистический анализ результатов сравнительной оценки морфологических признаков повреждений длинных трубчатых костей;

5) метод множественного линейного регрессионного анализа для прогностического моделирования варианта приземления и высоты падения.

Для структурирования изучаемого материала за основу взята классификация вариантов приземления [13] и диапазон высот падения от 3 до 81 м, структурированный пометражно по 10 м.

Результаты и обсуждение

Нарушение целостности длинных трубчатых костей в результате падения с высоты выявили у 47% погибших. При падении с высоты менее 10 м структурная доля составила 32% и достигла 96% при высоте падения более 50 м.

Из общей совокупности вариантов приземления доминируют вертикально-нижний — 21% (приземление на выпрямленные ноги) и горизонтально-задний — 40% (приземление на заднюю поверхность тела).

В результате комплексного изучения морфологических признаков повреждений длинных трубчатых костей установили, что продольное и поперечное направления внешней нагрузки вызывают переломы, различные по виду, локализации, траектории и текстуре разрушения.

При вертикально-нижнем и горизонтально-заднем вариантах приземления чаще происходят переломы бед-ренных (40%), большеберцовой (16%), плечевой (9%), малоберцовой (3%), локтевой (2%) и лучевой (1%) костей. При вертикально-нижнем варианте приземления переломы локализуются на уровне концевых отделов (58%) или (и) диафиза (42%), а при горизонтально-заднем — преимущественно на уровне диафиза (87%).

В случаях переломов концевых отделов длинных трубчатых костей при вертикально-нижнем приземлении траектория разрушения имеет косое направление. Такие переломы сопровождаются многооскольчатым разрушением эпифиза c выраженным смятием компактного и губчатого веществ. Формирование диафизарных переломов костей нижних конечностей обусловлено сочетанием и конкурирующим взаимодействием трех видов деформации: «осевое сжатие», «продольный изгиб», «кручение» — и соответствующих типов разрушения костной ткани: разрыв, поперечный и продольный сдвиг. В таких условиях распределения напряжений чаще образуется фрагментарно-оскольчатое разрушение, распространяющееся не менее чем на 2/3 длины диафиза (рис. 1).

Рис. 1. Переломы бедренной (а) и большеберцовой (б) костей при вертикально-нижнем варианте приземления. 1 — участок разрушения в результате продольного изгиба; 2 — косопродольное расщепление кости в зоне сдвига с пикообразным краем осколка; 3 — скол компактного вещества в зоне долома; 4 — поверхностный скол в зоне разрыва в виде «отщепа».

Продольное направление ударной компрессии обусловливает «муфтообразное погружение» противоположных отломков, выступающие края которых контактируют, что приводит к формированию поверхностных сколов и смятию компактного вещества. Зона разрыва расположена поперечно относительно продольной оси. На поверхности излома формируются участки вклинения в виде борозд вследствие выраженного осевого кручения. Зона сдвига характеризуется резким изменением траектории перелома. Устойчивые признаки — зигзагообразная траектория и пилообразный контур краев перелома данной области с образованием гребней и продольного расщепления на смежных или одной из поверхностей кости. Деформация осевого сжатия служит источником для формирования множественных краевых сколов компактного вещества вершин зубцов. Траектория зоны долома расположена косо относительно оси, формируется на смежных поверхностях как верхней, так и нижней границы разрушения. Зона долома завершается пикообразными выступами, которые оказывают взаиморасклинивающее действие, приводящее к продольному расщеплению кости.

Выкрошивание компактного вещества и краевые сколы в зоне разрыва указывают на повторную травматизацию (дополнительное разрушение) вследствие взаимного скольжения отломков при перемещении тела на одну из поверхностей после первичного приземления на ноги.

Дальнейшее перемещение тела пострадавшего после приземления на ноги может привести к повторной травматизации в виде скола компактного вещества в зоне разрыва по типу «отщепа» (рис. 1).

При горизонтально-заднем варианте приземления морфологическая характеристика переломов длинных трубчатых костей отражает поперечное направление вектора ударной компрессии, распространяющейся навстречу падающему телу. Основными видами деформации являются слабовыраженный поперечный изгиб и последующие за ним поперечный и продольный сдвиги, конкурирующее действие которых проявляется в виде зигзагообразной траектории перелома на всем протяжении зоны сдвига (рис. 2).

Рис. 2. Оскольчатый перелом бедренной кости при горизонтально-заднем варианте приземления. 1 — зигзагообразная траектория перелома; 2 — скол компактного вещества полулунной формы в зоне сдвига; 3 — осколок неправильно-треугольной формы, вершиной направленный к нижнему концевому отделу кости.

Зарождение разрушения бедренной кости расположено на передней поверхности, что связано с жесткой конструкцией прикрепления задней группы мышц бедра по шероховатой линии, препятствующей поперечному изгибу кости сзади по механизму разрушения двухопорной балки без консолей. В данном варианте разрушение начинается на передней поверхности кости, в нижней трети диафиза (здесь существенно меньше прочностные свойства диафизарной части кости) и распространяется к задней поверхности. Такое разрушение стержнеобразной конструкции цилиндрической формы протекает вопреки законам механики разрушения физически твердого тела с выраженными композитными свойствами строения. Оно происходит не по принципу нормального развития последовательно сменяющих друг друга напряжений костной ткани (растягивающие, касательные, сжимающие), а вследствие доминирования касательных напряжений сдвигового типа, вызывающих формирование оскольчатого разрушения в виде разностороннего треугольника.

При горизонтальных вариантах приземления диагностически значимым признаком поперечной нагрузки является формирование клювовидного выступа на границе зон разрыва и сдвига, за которым следует зигзагообразное разрушение диафиза вплоть до завершения разрушения — долома (рис. 3).

Рис. 3. Безоскольчатый перелом плечевой кости при горизонтально-заднем варианте приземления. Стрелкой отмечен клювовидный выступ.

Для достоверности оценки результатов исследования провели математико-статистический анализ взаимосвязи качественных признаков повреждений, выступающих в роли зависимых результирующих показателей, и двух изучаемых характеристик кататравмы (вариант приземления и высота падения) методом множественного линейного регрессионного анализа. Набор исследованных параметров представлен значениями ранжированной шкалы признаков-повреждений длинных трубчатых костей, зафиксированных при исследовании погибших в результате кататравмы.

Дисперсионный анализ влияния многофакторной матрицы исследованных факторов на прогноз варианта приземления и высоты падения свидетельствует о статистически значимых различиях.

Коэффициенты прогнозирования высоты падения тела: менее 10 м — менее 2,0; от 10 до 20 м — 2,1—2,4; от 20 до 30 м — 2,41—3,0; от 30 до 40 м — 3,01—3,7; от 40 до 50 м — 3,71—3,9; 50 м и более — 4 и более. Коэффициенты прогнозирования варианта приземления тела: вертикально-верхний — менее 1,3; вертикально-нижний — 1,31—3,0; горизонтально-передний — 3,1—3,25; горизонтально-задний — 3,26—3,5; горизонтально-боковой — более 3,51.

Для оценки качества полученных прогностических моделей использовали построение ROC-кривой. Сама структура линейной зависимости и занимаемая ею площадь свидетельствуют о высоком качестве математических моделей прогнозирования варианта приземления (рис. 4)

Рис. 4. Коэффициенты прогнозирования вариантов приземления тела по морфологическим признакам повреждений длинных трубчатых костей.

и высоты падения (рис. 5).

Рис. 5. Коэффициенты прогнозирования высоты падения тела по морфологическим признакам повреждений длинных трубчатых костей.

Заключение

1. Механогенез разрушения длинных трубчатых костей при падении с высоты зависит от варианта приземления тела и высоты падения, которые обусловливают формирование видоспецифических признаков повреждений костной ткани, связанных с локализацией приложения нагрузки.

2. Линейный регрессионный анализ позволяет выявить оптимальную совокупность морфологических признаков повреждений длинных трубчатых костей для определения варианта приземления и высоты падения, установить степень их информативности и диагностические коэффициенты.

3. Математическое моделирование повреждений в случае кататравмы методом линейного регрессионного анализа позволяет провести дифференциальную диагностику различных вариантов приземления тела и диапазонов высоты падения, что способствует научному обоснованию экспертных выводов и расширяет возможности объективной оценки механизмов травмы при падении с высоты.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.