Размещено на http://allbest.ru

Дальневосточный государственный медицинский университет, г. Хабаровск

Морфологические особенности повреждений при чистом (плоском) изгибе кости, расположенной на основании Винклера

Леонов С. В., Леонова Е. Н.

Из данных литературы известно, что условия опирания кости, а именно, наличие слоя мягких тканей между подложкой и костью в зоне разруба существенно изменяет не только прочностные характеристики кости как конструкции, но и механизм ее разрушения.

С целью исследования морфологических особенностей образования повреждений диафизов длинных трубчатых костей при однократных ударах топором (опирание кости на упруго-податливой подложке - основании Винклера, чистый изгиб) нами проведено 32 экспериментальных наблюдения.

Область нанесения повреждения (сегмент конечности) располагался нами таким образом, чтобы головки костей были интактными. При этом под конечность на уровне разруба подкладывалась плошка размерами 15х15х15 см изготовленная из твердых сортов дерева. При этом конечности и их сегменты обеспечивали стабильность расположения точек опирания сегмента конечности таким образом, что бы исключалось поперечное смещение и вращение головок.

Особенность работы основания Винклера заключается в том, что вначале нагружения подложка достаточно легко смещается в направлении действия силы. Затем, когда достигается предел податливости мягких тканей, проявляются упругие свойства подложки и она больше не сжимается.

Этому условию опирания соответствовали следующие положения нижних конечностей:

Ш удары по внутренней поверхности плеча (при расположении биоманекена лицом вниз). Угол отведения в плечевом суставе составлял 60°, угол сгибания в локтевом - 90°. В этом положении плечевая кость имела свободу смешения в направлении ее длинника. В силу анатомических особенностей не происходило опирания кости в средней части на мягкие ткани;

Ш удары по передней поверхности плеча (при расположении биоманекена лицом вверх);

Ш удары по наружной, внутренней, задней, передней поверхностям бедра. Сгибание конечности в коленном суставе и отведением тазобедренного сустава обеспечивалась стабильность расположения кости, что исключало вращательные моменты при ее нагружении;

Ш удары по передней, наружной, внутренней поверхности голени. Сгибанием конечности в коленном суставе и положением стопы обеспечивали стабильность расположения кости, что исключало вращательные моменты при ее нагружении.

Макроскопически на костях нами регистрировались следующие особенности: глубина разруба составила до 1/5 диаметра кости. Разруб частично распространялся на боковые стенки повреждаемого участка диафиза. В зоне разруба одна из стенок имела скошенный край, а другая - нависающий (вероятность (вер.) 1,0).

При фрактологическом исследовании диафизов длинных трубчатых костей было предпринято контрастирование трещин, с последующей стереоскопией костных препаратов. При анализе повреждений выявлено, что область разрушения длинной трубчатой кости представлена зоной разруба и трещинами, формирующими перелом. Трещина распора начиналась от вершины разруба, имела меньшую длину, менее половины диаметра кости (вер. 0,7). морфологический диафиз винклер кость трещина

Зона первичного разрыва представлена несколькими локусами на диаметрально противоположной разрубу стороне (вер. 1,0). Нами регистрировались 2,3,5 зон первичного разрыва. От каждого локуса первичного разрыва отходила своя, независимая магистральная трещина, которая ветвится, образуя пасынковые трещины. Поверхность зон разрыва мелкозернистая, края ровные сопоставимые.

Множественность зон разрыва и формирование нескольких трещин изгиба связано с тем, что соответственно наибольшему прогибу кости формируется наибольшее сжатие материала подложки. Возникновение первичной зоны разрыва приводит к «проседанию» костного объекта на этом уровне нагружения.

В этот момент ткани подложки перестают сжиматься, переходя в абсолютно упругое состояние. Такое состояние расценивается как промежуточная опора.

Однако внешняя сила продолжает действовать и распределение сил, вызванное полями заточки топора, приводит к тому, что наибольшему прогибу подвергаются соседние к первичному разрыву участки. Когда предел прочности достигнут, в зонах наибольшего напряжения формируются разрывы, костный объект вновь «проседает». Данный процесс продолжается до тех пор, пока кость, как объект не потеряет устойчивость, и образующиеся отломки не начнут раздвигаться в стороны под действием полей заточки топора (деформация распора).

Во всех наблюдениях этой серии экспериментальных разрубов мы фиксировали четкое соответствие зоны разруба (места приложения травмирующей силы) и одной из зон первичного разрыва на диаметрально противоположных поверхностях кости (вер. 1,0).

Остальные зоны разрыва располагались попарно слева и справа от первого локуса, что соответствовала практически перпендикулярному нагружению кости под действием топора. При отклонении направления топора от перпендикулярной плоскости, проведенной к поверхности кости (что примерно соответствовало ее оси) возникало две зоны разрыва, причем, разрушение завершалось от первичного локуса разрыва.

Примечательно, что от трещины, завершившей разрушение кости, ветвление и степень развития трещин из других зон разрыва по направлению к головкам кости уменьшается. Поскольку расстояние между первичными зонами разрыва незначительное, порядка 0,3-0,9 см, между ними зачастую формируется костный осколок прямоугольной формы, имитирующий повторную травматизацию.

От зон первичного разрыва в сторону прилагаемой нагрузки по боковым стенкам кости нами регистрировались трещины деформации изгиба, протяженностью свыше половины диаметра (вер. 0,7), остальные трещины имели протяженность до половины диаметра кости. В большинстве наших наблюдений трещины имели веерообразное ветвление (вер. 0,6 - 0,8). Характер ветвления трещин, метрические их параметры на диаметрально противоположных боковых поверхностях кости был практически симметричным (вер.1,0).

Как результат поперечной компрессии кости нами наблюдались единичные продольные трещины в зоне разруба, которые встречались в половине наблюдений, имели протяженность менее половины диаметра кости в области разруба. Количество их было 1 - 2 (вер. 0,6), наблюдалась не симметричность их распространения (вер. 0,4). На плоскости излома нами регистрировались «шевронные» и «краевые» рубцы, характерные для магистральных трещин при деформации изгиба трубчатой кости (в стадии потери устойчивости конструкции, когда присоединяются в разрушение сдвиговые деформации) [Крюков В.Н. 1986: 152; Крюков В.Н. 1995: 228]. Зоны первичного разрыва были перпендикулярны поверхности кости, полукруглые, мелкозернистые, шириной до половины толщины стенки кости на этом уровне.

Таким образом, в момент нанесения удара длинная трубчатая кость, находящаяся на упругом основании испытывает сложное напряженно-деформированное состояние, реализующееся через рассредоточенную деформацию изгиба, проявляющуюся в нескольких зонах разрыва в сочетании с деформацией распора, обусловленную давлением клина топора на стенки разруба.

Для проверки полученных данных нами предпринят математический анализ характера деформаций методом сечений с построением эпюр деформаций, возникающих при нагружении кости.

Соответственно поставленной перед данной серией экспериментов задачей, кость рассматривается как балка на основании Винклера. Внешняя сила действовала в плоскости симметрии кости, что соответствовало условию «чистого изгиба». Критическое сечение соответствует проекции воздействия внешней силы, и располагается на противоположной поверхности балки, что соответствует полученной в ходе эксперимента морфологии разрушения.

Второй вид нагружения, рассмотренный нами - поперечная компрессия кости (как полого цилиндра), расположенного на основании Винклера.

В момент перелома: левая и правая части кости оказываются загруженными сжимающими напряжениями, возникающими на берегах трещин от продолжающегося травматического воздействия; происходит резкое увеличение прогиба в месте перелома, что влечет за собой резкое увеличение жесткости подложки в окрестности перелома.

В наших наблюдениях продольные трещины располагались в месте разруба, что связано с тем, что воздействие топора и формирование разруба приводит к ослаблению кости как конструкции в этой области и усиливающим воздействием полей заточки клина топора (присоединяющейся деформацией распора). То, что продольная компрессия реализовалась в трещинах после формирования разруба, подтверждается тем, что линии направления продольных трещин не совпадали, т.к. образовались независимо друг от друга.

Таким образом, рассматривая признаки повторной травматизации, а именно, феномен смещения трещины можно сделать следующее заключение: разруб является первичным, а продольные трещины - вторичным разрушением.

Список литературы

1. Крюков В. Н. Механика и морфология переломов. - М., 1986. - 160 с.

2. Крюков В. Н. Основы механо- и морфогенеза переломов. - М.: Фолиум, 1995. - 232 с.

Размещено на Allbest.ru