4 курс / Лучевая диагностика / Биомеханика_травмы_повреждения_головы,_позвоночника_и_грудной_клетки
.pdfавтомобильных происшествиях, при занятиях |
спортом |
и т. Д. Эти данные могут помочь клиницистам |
в диа |
гностике и лечении подобных повреждений, а судебномедицинским экспертам в установлении их на вскры тии при решении вопросов о механизме травмы и вели чине приложенного воздействия.
Моделирование повреждений шейного
иверхнегрудного отделов позвоночника при падении на плоскости
иударе затылком о покрытие
•Повреждения шейного и верхнегрудного отде лов позвоночника, возникающие при падении на плос кости, ранее специально не изучались. Вместе с тем судебно-медицинская практика показывает, что при па дении человека навзничь и при ударе областью затыл ка о твердое покрытие, кроме черепно-мозговой травмы, наблюдаются и случаи повреждений шейного и верхне грудного отделов позвоночника.
Для установления характера, локализации и особен ностей таких повреждений Н. П. Пырлина и соавт. (1974) произвели эксперименты на 29 биоманекенах. В задачи исследования входило установление механизма возникновения повреждений шейного и верхнегрудного отделов позвоночника и значения для их образования величины силы удара затылком о покрытие различной плотности.
Эксперименты проводили на стенде для моделирова ния повреждений головы при падении на плоскости, устройство которого описано в главе VII, на трупах лиц
мужского |
(24) и женского (5) пола в возрасте от |
17 до |
||
70 лет (в |
возрасте до |
50 лет — 20 |
экспериментов), ок |
|
ружность |
шеи которых |
составляла |
36—40 см, а |
длина |
ее (от наружного затылочного бугра до остистого от ростка С7) —12—15 см. Перед проведением эксперимен та механическим путем разрушалось трупное окочене ние мышц шеи в такой степени, чтобы голова могла склоняться только вперед на 15—20°. Вследствие этого при падении биоманекена навзничь разгибательные движения головы и шеи кзади были выражены значи тельно. "В 12 экспериментах на голову биоманекена на девалась шапка-ушанка. Падение биоманекена осуще ствляли либо при нулевой начальной скорости (V0, 14
221:
экспериментов) либо после толчка (Унач-, 15 экспери ментов), т. е. с некоторой начальной скоростью. При па дении биоманекены ударялись затылком о плиту мер злой земли (19 экспериментов) или бордюрный камень, имитирующий «край» тротуара (10 экспериментов), размещенные на горизонтальной плоскости соответст венно уровню окружающей поверхности. Высота бор дюрного камня по отношению к окружающей поверх ности составляла 15 см.
Максимальная сила удара (F) при нулевой началь ной скорости (V0) падения достигала 506—748 кгс (при ударе о мерзлую землю) и 530—726 кгс (при ударе о
бордюрный камень); после толчка |
сила удара о мерзлую |
землю составляла 2090 кгс (табл. |
14). |
Т а б л и ц а 14 |
|
Условия эксперимента и частота возникновения повреждений
После проведения каждого эксперимента и описания всех обнаруженных повреждений шейный и верхнегруд ной отделы позвоночника извлекали для анатомо-тоио- графического исследования с обязательным вскрытием позвоночного канала и позвоночных артерий. Ткани с кровоизлияниями (мышцы, связки, межпозвоночные хрящи) изучали микроскопически. Как видно из табл. 14, повреждения шейного и верхнегрудного отделов позво-
222
нбчнйка возникали во всех случаях, в том Числе й йрй отсутствии переломов и трещин черепа.
Большинство повреждений позвоночника было след ствием непрямого воздействия при вентральном сгиба нии шеи и позвоночника от его растяжения в момент удара затылком о мерзлую землю и особенно о бор дюрный камень. Среди повреждений преобладали раз рывы и растяжения глубоких мышц задней поверхности шеи и верхней части спины (16 наблюдений) с образо ванием посмертных кровоизлияний в длиннейших и полуостистых мышцах. Эти кровоизлияния обнаружи вались по обеим сторонам остистых отростков, чаще на уровнях С6—Ti, но иногда (4 наблюдения) от С2 —С3 до Т3—Тб. Значительно реже (3) отмечались разрывы и рас тяжения поверхностных мышц спины (ременных, ромбо видных трапециевидных) с кровоизлияниями вместе раз рыва и в межмышечную клетчатку на уровне Сб—Ti, С7—Ti, C5—Т3. Обычно такие повреждения сочетались со значительными разрывами глубоких мышц. Одновре менно обнаруживались кровоизлияния у мест прикрепле ния поверхностных и глубоких длинных мышц спины и шеи, в глубоких коротких мышцах затылка, симметрич ные или односторонние кровоизлияния в заднюю пере пончатую связку между затылочной костью и атлантом и др.
Наиболее постоянными признаками такого механизма травмы были кровоизлияния в заднюю перепончатую связку между G и Сг и прилежащую к ней клетчатку (23 наблюдения), что, по мнению Н. П. Пырлиной и соавт. (1974), можно объяснить растяжением ее в связи с большой подвижностью позвоночника в сочленении между этими позвонками. Кроме того, наблюдались растяжения с кровоизлияниями и разрывы межостис тых, надостистых и желтых связок.
Повреждения на вентральной поверхности позвоноч ника были менее значительными. В 4 наблюдениях из возрастной группы 51—70 лет обнаружены компресси онные повреждения (кровоизлияния, размятия, разрывы) передних отделов межпозвоночных дисков С4 —С5 (1), СИ—С6 (2), С6 —С7 (1). В одном из этих случаев про изошел компрессионный перелом переднего верхнего края тела С5. Передняя продольная связка при этом ока залась неповрежденной, и лишь в одном случае под ней отмечалось небольшое кровоизлияние. Описанные ком-
223
прессйонйые повреждения йозвоночнйка могут оставать ся незамеченными, если не производить специального препарирования передней продольной связки.
В 15 экспериментах отмечались симметричные кро воизлияния в клетчатку, окружающую позвоночную ар терию, и в ее адвентицию на уровне Сг—Сь Наиболее значительные кровоизлияния вокруг позвоночной арте рии наблюдались в случаях удара затылочной областью слева или справа от средней линии. При этом происхо дило резкое сгибание головы («кивок») в противопо ложную сторону, где возникали условия для ущемления, прижатия артерии и окружающей ее клетчатки.
Сравнительная оценка экспериментов показала, что повреждения позвоночника, возникающие при ударах затылком о мерзлую землю и бордюрный камень, в ос новном однотипны. Однако степень выраженности по вреждений была более значительной при ударах о бор дюрный камень, что связано с более резким вентраль ным сгибанием шеи за счет выстояния бордюрного камня над поверхностью падения. В этих случаях по вреждения позвоночника (при максимальной силе уда ра затылком 530—726 кгс) оказались более значитель ными, чем при падении тела на мерзлую землю даже при наличии предшествующего ускорения, когда сила удара достигала 1122—2200 кгс. Следовательно, харак тер и интенсивность повреждений при таком механизме травмы позвоночника определяются не только силой удара затылком о покрытие, а прежде всего степенью сгибания шейного отдела позвоночника.
Вместе с тем сравнительная оценка результатов экс периментов падения на мерзлую землю в зависимости от наличия или отсутствия начальной скорости (толчка) убедительно показывает значение силы удара на интен сивность повреждений позвоночника, поскольку большая сила соударения обусловливает большую степень сгиба ния позвоночника.
В исследованиях Н. П. Пырлиной и соавт. (1974) не установлена зависимость между тяжестью травмы позвоночника и костей черепа. Так, при ударах затыл ком о мерзлую землю (4 наблюдения) и о бордюрный камень (1 наблюдение), когда повреждения черепа от
сутствовали, |
травма |
позвоночника |
была |
значительной: |
|
в 3 случаях |
имели |
место |
компрессионные повреждения |
||
межпозвоночных дисков, |
а в одном |
из |
них — компрес- |
224
сионный перелом верхнего края тела С6; в остальных случаях наблюдались множественные разрывы связок.
Наличие головного убора не снижало тяжести трав мы позвоночника, а только существенно уменьшало ин тенсивность повреждений головы.
Таким образом, при падении на плоскости и ударе затылком о жесткую поверхность часто возникают по вреждения позвоночника, по характеру которых можно судить о механизме травмы.
Моделирование повреждений шейного и верхнегрудного отделов
позвоночника при дозированных ударах в теменную область головы
При ударах теменной областью головы о пре граду (при нырянии, падении с высоты, травме внутри кабины автомобиля — удар о крышу и т. д.), а также при ударах, наносимых по данной области головы пред метами с плоской широкой поверхностью, наблюдаются повреждения шейной части позвоночника.
Когда нагрузка действует строго по продольной оси, могут образоваться вколоченные переломы основания черепа. Если одновременно с ударом в теменную область происходит сгибание и разгибание шеи, то возника ют повреждения другого характера, обусловленные главным образом запредельным форсированным сме щением позвоночника, чаще вентральным его сгибанием. Механизм и особенности подобных повреждений позво ночника до настоящего времени изучены еще недоста точно.
С целью изучения повреждений позвоночника, воз никающих при ударах тупым твердым предметом в те менную область головы, Н. П. Пырлиной и соавт. (1972) проведены эксперименты на 22 биоманекенах. Опыты проводили на маятниковом стенде конструкции Г. С. Болонкина, устройство которого описано в главе IV.
Биоманекен размещали на спине, затылок его сопри касался с поверхностью стола (или подложенного брус ка), а теменная область касалась ударяющей плоской части маятника (при вертикальном положении послед него). Затем маятник отводили на угол 100° и ставили на тормоз. Туловище и конечности биоманекена плотно
15 А. П. Громов |
225, |
|
фиксировали к бтолу ремнями; голову, шей и область надплечий не закрепляли. Трупное окоченение мышц шеи предварительно искусственно разрушалось в такой степени, чтобы голова биоманекена могла быть свобод но наклонена кпереди и в стороны.
В момент удара происходило резкое вентральное сгибание головы и верхней части шеи, которые припод нимались над поверхностью стола, а затем при обрат ном ходе маятника принимали исходное положение, при чем голова делала ряд колебательных движений, не значительно отклоняясь в стороны.
Исследования проводили на трупах лиц мужского и женского пола, умерших за 18—28 ч до экспериментов от острой сердечно-сосудистой недостаточности (8), от равления алкоголем (10), недостатка кислорода во вдыхаемом воздухе (2), туберкулеза легких (2). В за висимости от возраста умерших число экспериментов было следующим: 30—40 лет — 6, 41—50 лет — 6, 51— 60 лет —5, 61—70 лет — 5 наблюдений.
После проведения каждого эксперимента шейный отдел позвоночника вместе с затылочной костью и верх негрудным отделом до уровня Т5 —Т6 извлекались для последующего анатомо-топографического исследования. Кусочки мягких тканей из мест повреждений изучались гистологически, позвоночник вываривался.
При" анатомо-топографическом исследовании шейного и верхнегрудного отделов позвоночика был обнаружен ряд повреждений мышц, связок, позвонков, а также нервов и сосудов, локализующихся в основном на зад ней поверхности. Кроме того, отмечались растяжения и разрывы пучков глубоких мышц шеи и верхней части спины, прилежащих непосредственно к позвоночнику, а также посмертные кровоизлияния. Последние обычно обнаруживались на уровне С2 —Т2 и распространялись в околоостистые и полуостистые клетчаточные прост ранства, под фасции мышц, окружая внутренние и на ружные ветви спинномозговых нервов.
Иногда подобные кровоизлияния распространялись ниже, достигая уровня Ts—Т7. В экспериментах имели место кровоизлияния и в поверхностных мышцах спины (трапециевидной, ромбовидной, ременной), а также в подкожной клетчатке на уровне С7. В 17 экспериментах отмечались растяжения и разрывы двух — трех (реже одной) надостистых и межостистых связок на уровнях
226
С2 —С3 , Сз—С4, С5 —С6 , причем в 3 случаях они сопро вождались отрывом верхушки или всего остистого от ростка (С2, С4, СБ).
Таким образом, при ударах в теменную область го ловы наблюдались повреждения, сходные с теми, ко торые возникали при моделировании вентрального сги бания шейного и верхнегрудного отделов позвоночника, не сопряженные с ударом по голове. Следовательно, эти .повреждения происходят за счет вентрального сги бания шеи в момент удара.
Однако при ударе в теменную область головы в ре зультате резкого сгибания верхней части шеи возникали повреждения, характерные только для этого вида трав мы. Они выражались в повреждениях глубоких корот ких мышц затылка, малой и большой задних прямых мышц головы, верхней и нижней косых мышц головы, где обнаруживались кровоизлияния и разрывы мышеч ных пучков преимущественно в области их прикрепле ния к атланту и к затылочной кости. Подобные повреж дения отмечались в 14 экспериментах, т. е. более чем в половине наблюдений. В этих случаях нередко выявля лись кровоизлияния в клетчатку, окружающую ствол подзатылочного нерва. Повреждения затылочных мышц, как правило, сочетались с повреждениями задней по верхности шеи, связок, позвонков, но в 2 эксперимен тах они наблюдались изолированно, когда никаких других повреждений не было.
Второй характерной особенностью повреждений по звоночника при ударах в теменную область были крово излияния в перепончатые связки между затылочной костью и I и II шейными позвонками. Возникновение этих кровоизлияний связано со значительным растяже нием этих мембран на задней .поверхности шеи и ущем лением на передней при сгибании головы во время удара в теменную область. Подобные повреждения на блюдались в 10 экспериментах; кровоизлияния распо лагались симметрично по бокам от средней линии, за нимая иногда всю поверхность связки. Как правило, они наблюдались раздельно — либо в заднюю или пе реднюю атланто-окципитальные мембраны, либо только в задние перепончатые связки между затылочной костью и I и II шейными позвонками. Кровоизлияния во все указанные связки одновременно имели место лишь в 2 экспериментах, Разрывов данных связок, а также дру-
15* |
227 |
гих связок между затылочной костью, атлантом и эпистрофеем, повреждений атланто-окципитального сочле нения не наблюдалось.
При ударах в теменную область головы часто отме чались также кровоизлияния в клетчатку, окружающую позвоночную артерию в месте выхода ее из межпозво ночного канала и прохождения через заднюю перепон чатую связку между затылочной костью и атлантом. Иногда кровоизлияния обнаруживались внутри костного канала для позвоночной артерии до уровня С3 —С4 . По вреждений оболочек и вещества спинного мозга не от мечали.
Наряду с разрывами и кровоизлияниями в межостис тые и надостистые связки обнаруживались кровоизлия ния в глубоких слоях примыкающей к ним выйной связки на уровнях Сг—С7, что, по мнению Н. П. Пырлиной, свидетельствует о более значительной ее травматизации, чем при вентральном сгибании головы во время кивка, когда этих изменений не отмечали.
При ударах в теменную область головы повреждения вентрального отдела позвоночника и прилежащих тка ней произошли в 11 экспериментах. Кроме кровоизлия ний в переднюю атланто-затылочную мем-брану, наблю дались кровоизлияния в длинные мышцы головы (у ме ста прикрепления их к черепу) и шеи. Последние локали зовались на разных уровнях и часто совпадали с уров нями компрессионных повреждений тел позвонков, со провождавшихся кровоизлияниями под переднюю про дольную связку, что отмечено в 4 экспериментах.
Компрессионные повреждения тел позвонков и дис ков наблюдались на трупах лиц старше 60 лет. В одном случае был обнаружен остеохондроз позвоночника, что способствовало возникновению переломов одновременно в шейном и верхнегрудном отделах (тела С3 и Т4 ). В этом случае на уровне полного компрессионного пе релома Т4 произошли разрывы желтых связок, капсул межпозвонковых суставов и даже переломы головок ре бер. Кроме того, отмечалось отслоение краниальной костно-замыкающей пластинки С3. Диски С2 —С3 , Т3 —
Т4, Т4 —Ts были размяты и пропитаны кровью.
Востальных случаях переломы заключались в от делении костно-замыкающих пластинок и отломе перед него края тела позвонка, причем в 2 случаях (из трех) произошел перелом нижнего края тела позвонка. В ра-
228
нее проведенных экспериментах, когда при вертикаль ном положении тела биоманекена производилось вентральное сгибание шеи с наклоном головы кпереди, повреждений нижнего края тела позвонка никогда не возникало. Вентральное сгибание всегда приводило к перелому верхнего края тела позвонка в связи с дав лением на него верхней части позвоночника, смещаю щейся вперед и вниз.
При ударах в теменную область головы, когда био манекен находился в горизонтальном положении, эле мент смещения позвоночника отсутствовал, компрессия равномерно распределялась на весь передний отдел позвоночника и условия для перелома верхнего и ниж него краев тела позвонка были одинаковыми.
Таким образом, моделирование различных видов травм позвоночника, установление при этом пороговых нагрузок, влекущих за собой определенные поврежде ния самого позвоночного столба, его связок и окружаю щих мышц, вносит определенный вклад в изучение био механики повреждений позвоночника. Эти данные крайне необходимы клиницисту для диагностики травмы и на значения оптимального курса лечения, а судебно-меди цинскому эксперту •— для определения механизма трав мы по характеру имеющихся повреждений позвоночни ка. Они представят интерес и для инженеров, разраба
тывающих различные |
устройства |
для предупреждения |
и снижения тяжести |
отдельных |
видов травматизма |
(привязные ремни в автомобилях, предохранительные пояса для рабочих различных специальностей и т. д.).
Глава X
БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО ПОЯСА
По правилам техники безопасности во время работы на высоте строительные рабочие должны поль зоваться предохранительными поясами. Существуют различные конструкции таких поясов: однолямочные, кушак которых охватывает поясницу, и лямочные с на плечными и набедренными ремнями.
Существующий у нас ГОСТ 5718-67 распространя ется только на однолямочные предохранительные пояса, предназначенные для электриков, работающих на стол бах линий электропередач, на электростанциях и дру гих энергетических сооружениях. При работе на столбах и опорах такой пояс не только предохраняет работаю щего от падения. В нем электромонтер занимает рабо чую позу, опираясь спиной на предохранительный пояс, что позволяет работать в нем продолжительное время. В строительстве функция предохранительного пояса как приспособления для удобства в работе менее важ на. Здесь предохранительный пояс прежде всего явля ется средством индивидуальной защиты от падения с высоты.
Для обеспечения защиты от падения предохрани тельный пояс должен обладать достаточной прочностью, быть надежным и удобным в эксплуатации, иметь не обходимые амортизирующие свойства. Прочность оте чественных предохранительных поясов для электромон теров по ГОСТ 5718-67 (при статической нагрузке) должна достигать 1500 кг. Максимальное усилие, вос принимаемое работающим в случае падения на длину фала крепления пояса, не должно превышать 700 кгс.
230