4 курс / Лучевая диагностика / Биомеханика_травмы_повреждения_головы,_позвоночника_и_грудной_клетки

Степени представлено в I позвонке и в зубовидном от­ ростке II позвонка.

На горизонтальных распилах тел позвонков имеют­

ся пластины, которые идут радиально от центра к перед: небоковым и передним поверхностям, образуя дугу

между суставными отростками. Костные балки подходят к компактному веществу под углом от 60 до 80°, и под таким же углом соединяются между собой пластинки губчатого вещества. На фронтальных распилах костные пластинки, образующие спонгиозное вещество тел позвон­ ков, располагаются как в сагиттальной, так и во фрон­ тальной плоскости также под углом от 60 до 80° соеди­ няясь с рядом расположенными пластинами, образуя овоидные полости, ориентированные по вертикали.

Такая топография костных пластинок с образовани­ ем ово'идных полостей во фронтальном и сагиттальном направлениях, по .мнению В. О. Плаксина, максимально обеспечивает противодействие вертикальным нагрузкам, а горизонтальные костные перемычки препятствуют по­ перечному растяжению. Кроме того, описанная топо­ графия губчатого вещества идеально сочетает проч­ ность, легкость-в построении, а также рассеянней отно­ сительно равномерное рассредоточение возникающих силовых напряжений.

Н. П. Пырлина и соавт. (1972) изучили устойчивость связочного аппарата позвоночника, межпозвонковых су­ ставов, мышц и других структур изолированного по­ звоночника к статическим нагрузкам. Ими проведено 27 опытов по установлению сопротивляемости к растя­ жению изолированного шейного и грудного отделов по­ звоночника, извлеченных из трупа вместе с затылочной костью, первым поясничным позвонком, прилежащими участками ребер и окружающими мягкими тканями.

Каждый из перечисленных отделов позвоночника вычленялся по дискам: шейный отдел включал заты­

ных позвонков (Т8—Ti2) и I поясничного (Li). Иссле­ дование этих фрагментов позвоночника производилось на специальной машине РП-100, применяемой для оп­ ределения прочности волокон пряжи и изделий из нее. Основной частью данной машины является автоматиче-

191

скйй механизм, обеспечивающий при растяжении испытуемого объекта нагрузку до 100 кгс. Ис­ следуемый материал размещает­ ся между двумя смонтированны­ ми на машине крюками. При включенном механизме расстоя­ ние между крюками постепенно увеличивается, вследствие чего и происходит растяжение фиксиро­ ванного за них объекта. Воз­ никающие при этом усилия регистрируются динамометром (рис.44).

Для крепления испытуемых частей позвоночного столба были использованы специально изго­ товленные (по размерам позвон­ ков) металлические кольца, кото­ рые фиксировались на верхнем и нижнем концах исследуемого фрагмента позвоночника. На эти кольца снаружи надевали метал­ лические скобы, которые и зацеп­ лялись за крюки.

крюк.

Перед началом опыта измеряли длину фрагмента (расстояние между кольцами) и фиксировали показания шкалы динамометра, которые зависели от массы испы­ туемого участка позвоночника и надетых на него ко­ лец (масса не превышала 2,5 кг). Время вытяжения во всех экспериментах составляло 4—5 с.

В процессе опыта происходило изменение конфигу­ рации исследуемого отрезка позвоночника: выпрямле­ ние его дорсальной поверхности и некоторое удлинение всего фрагмента. Эти изменения были хорошо видны главным образом при растяжении шейного фрагмента, удлинение которого достигло в одном из наблюдений

192

4 см. Удлинение по вентральной Поверхности Для шей^ ного фрагмента не превышало 1 см, для верхнегрудно­ го— 0,5 см; длина нижнегрудного фрагмента оставалась неизменной.

После проведения каждого эксперимента произво­ дилось тщательное послойное анатомо-топографическое исследование препарата.

Применявшаяся нагрузка в 100 кгс не вызывала ка­ ких-либо повреждений опорно-двигательного аппарата позвоночника и связанных с ним тканей при растяже­ нии грудных фрагментов позвоночного столба, изъятых из трупов людей не только молодого, но и пожилого возраста.

Растяжение первого фрагмента во всех случаях приводило к возникновению различных повреждений, включая разрывы мышц, связок, межпозвонковых сус­ тавов и атланто-окципитального сочленения. В момент таких повреждений отмечался характерный звук, что возникало при средней нагрузке 60—80 кгс. В одном случае при нагрузке 42 кгс произошел разрыв ременной мышцы головы, сопровождавшийся образованием об­ ширного посмертного кровоизлияния на уровне Сг, рас­ слаивающего мышечные пучки (позвоночник изъят из трупа 65-летнего мужчины).

К числу характерных повреждений шейного фраг­ мента позвоночника при растяжении его с силой 60— 80 кгс относились разрывы мышечных пучков и посмерт­ ные кровоизлияния в ременной и длиннейшей мышцах на уровнях С2 —СБ, расположенные вдоль линии остис­ тых отростков; кровоизлияния на тех же уровнях в многораздельные и полуостистые мышцы, в позадиостистую клетчатку; разрывы пучков и кровоизлияния в прямые головки наружных и внутренних мышц головы у места прикрепления их к затылочной кости. Кроме то­ го, отмечались растяжения и кровоизлияния в заднюю атланто-затылочную мембрану и мембрану между I и II шейными позвонками. В одном случае при нагрузке 92 кгс (возраст покойного 51 год) произошел разрыв задней ат- ланто-затылочной мембраны. В этом же опыте отмеча­ лось повреждение переднего отдела межпозвоночного диска Сб—С7, кровоизляние в него, отделение от ниж­ ней поверхности тела С6.

Возникающие в процессе экспериментов повреждения указывают на то, что в результате примененной нагруз-

Ш Происходит растяжение мышц и связок, соединяю^ щих затылочную кость с атлантом, и выравнивание шейного лордоза, что ведет к компрессии переднего и растяжению заднего отдела позвоночника.

Растягивающая нагрузка в 100 кгс на шейные фраг­ менты позвоночников от трупов лиц в возрасте 30— 55 лет не сопровождалась дополнительными поврежде­ ниями по сравнению с описанными выше повреждения­ ми при нагрузках 60—80 кгс, только повреждения при нагрузках в 100 кгс были более значительными.

Нагрузка в 100 кгс при растяжении шейных фраг­ ментов позвоночника, изъятых из трупов людей пожи­ лого возраста (старше 68 лет), привела в трех случаях из шести к полному разрыву атланто-затылочного со­ членения, а также связок и мышц этой области. Кроме того, во всех случаях этой возрастной группы произошли разрывы мышц задней поверхности шеи на уровнях от 2,5 до 6 см от мест прикрепления к затылочной кости; частичные или полные разрывы передней и зад­ ней атланто-затылочных мембран, связок зубовидного отростка; разрывы капсул атланто-затылочных сочле­ нений, в одном случае отмечался отрыв суставных от­ ростков затылочной кости ввиду их сращения с сустав­ ной поверхностью атланта. Капсулы межпозвоночных суставов Ci—С2 были растянуты, а в одном случае на­ блюдался их разрыв. Отмечались кровоизлияния в мем­ брану между I и II шейными позвонками и ее разрывы. Позвоночные артерии были разорваны в канале попе­ речных отростков на уровне Ci—С2; в одном наблюде­ нии они остались целы.

Полученные результаты дают возможность судить о характере повреждений, возникающих при статической нагрузке растяжения до 100 кгс, а также установить по­ роговые нагрузки (60—80 кгс) для мышечных образова­ ний задней поверхности шейного отдела позвоночника и области его сочленения с затылочной костью.

Однако результаты перечисленных выше работ по­ зволяют лишь ориентировочно судить о биомеханике повреждений позвоночника у живого человека, посколь­ ку эти исследования производились на изолированных позвонках или изъятых из трупа отдельных участках позвоночника. Поэтому для изучения биомеханики по­ вреждений позвоночника большее значение имеют ис­ следования на биоманекенах.

194

Рис. 45. Схема стенда для вентрального сгибания позвоночника под действием статической нагрузки (объяснение в тексте).

«битком» отодвигали, чтобы исключить касание с ним головы биоманекена. Последний размещали в кресле, укрепленном на поворотном столе стенда, лицом впе­ ред (при вентральных сгибаниях) или правым боком (при боковых нагрузках).

Отклонение головы вперед вниз или вправо осущест­ влялось при помощи троса, соединенного с системой лямок, укрепленных на голове. Натяжение троса произ­ водилось ручной лебедкой постепенно, со скоростью 0,012—0,015 м/с. Величина создаваемой нагрузки реги­ стрировалась динамометром марки ДПУ-05-2. Угол наклона головы отмечался по угломеру (достигал 80— 140°). Центр угломера размещался на уровне С7, нуле­ вое деление совпадало с вертикальной стрелкой, укреп­ ленной, на голове.

При вентральной нагрузке шея и верхнегрудной от­ дел позвоночника сгибались вперед вниз, причем шея несколько вытягивалась. Вершина образовавшейся дуги соответствовала остистым отросткам Cz—Ti (рис. 45).

При боковой нагрузке, меняя положение блока, через который проходил трос от головы биоманекена к дина­ мометру, можно было несколько изменить направление

196

движения головы и шеи в момент бокового наклона — сочетать его с частичным вентральным сгибанием или, наоборот, разгибанием шейного отдела позвоночника. В сответствии с возможностями методики в 28 экспери­ ментах производили только боковой наклон вправо, когда под нагрузкой голова отклонялась к правому надплечью, шея дугообразно изгибалась, а наибольшая вы­ пуклость дуги приходилась на отрезок Cs—C7. В 9 на­ блюдениях к боковому наклону присоединялось вент­ ральное сгибание, в результате чего голова при наклоне находилась впереди правого надплечья, а шея несколько вытягивалась вперед. В трех экспериментах при боко­ вом наклоне вправо голова и шея слегка отклонялись назад.

вскрытия трупа смесью сульфата бария и глицерина, а рентгенография'—в двух проекциях (фронтальной и боковой).

После вскрытия извлекали весь шейный (вместе с затылочной костью) и верхнегрудной отделы позвоноч­ ника до уровня Те—Т7 (с прилежащей частью ребер). Извлеченный участок позвоночника подвергали рентге­ нографии (в трех проекциях, в том числе с введением контрастного вещества в межпозвоночные диски), после чего производилось тщательное анатомо-топографичес- кое 'исследование с подробным описанием полученных данных. При этом изучали состояние всех слоев мягких гканей области позвоночника, связок и суставов позво­ ночного столба между затылочной костью и I—II шей­ ными позвонками, состояние межпозвоночных дисков, костной ткани, а также спинного мозга после вскрытия позвоночника. Кусочки тканей мышц, нервов, связок из мест повреждений подвергались гистологическому ис­ следованию. Затем позвоночник вываривали и делали описание костного препарата.

Проведенные исследования показали, что при вент­ ральном сгибании позвоночника при статических нагруз­ ках возникают повреждения шейного и верхнегрудного отделов позвоночника, локализующиеся в основном на уровне С6—Т3, обусловленные в первую очередь растя­ гиванием мышц и связочного аппарата задней поверх­ ности позвоночника при сгибании (выпуклая сторона

197

дуги) и компрессией переднего отдела тел позвонков (вогнутая сторона дуги).

Данные об условиях экспериментов по вентральному сгибанию, частота и характер полученных повреждений-: приведены в табл. 10.

Т а б л и ц а 10

Особенности повреждений позвоночника и прилежащих тканей при вентральном сгибании шеи биоманекена

Из табл. 10 видно, что при сгибании шеи непрямая травма сопровождалась прежде всего растяжением и разрывом мышечных пучков прилежащих непосредст­ венно к позвоночнику глубоких мышц шеи и верхней части спины и образованием посмертных кровоизлия­ ний (рис. 46). Пороговой статической нагрузкой оказа­ лась нагрузка в 90 кгс при угле наклона головы 90°.

Статические нагрузки 95—100 кгс при угле наклона головы 100° приводили к разрыву и растяжению межос­ тистых связок. С увеличением статической нагрузки до 150 кгс и более при угле наклона головы ПО—140° раз­ рывы мышц и кровоизлияния возникали также- в поверх­ ностном слое мышц по бокам от остистых отростков Ti—Т4. В этих же случаях отмечались кровоизлияния в глубоких мышцах и позадиостистой клетчатке, кото­ рые распространялись вдоль позвоночника до уровня С4 и вниз до уровня Т3. Они окружали проходящие че­ рез мышцы и межмышечные пространства внутренние и наружные ветви спинномозговых нервов.

198

Рис. 46. Кровоизлияния в виде «бабочки» под собственную фасцию спи­ ны и в толщу трапецие­ видной мышцы на уров­ не Тг—Ti.

Во всех случаях наблюдались растяжения и разрывы межостистых связок и кровоизлияния в них, локализу­ ющиеся также на уровне С6 —Т3 . Одновременно отмеча­ лись растяжения и разрывы надостистых связок, реже разрывы желтых связок; межостистые и надостистые связки повреждались в каком-либо одном месте, иногда разрывались две рядом расположенные связки.

Разрывы надостистых связок иногда сопровождались отрывными переломами вершин остистых отростков Т2 —Т3 , а в одном случае произошел отрывной перелом двух остистых отростков у их основания.

Компрессионные повреждения позвонков чаще всего выражались в отделении верхней костно-замыкающей пластинки тела позвонка и в переломах передневерхнего края тела «губы» позвонка на уровне Tj—Т3 с образо­ ванием отломка треугольной формы (рис. 47). Эти по­ вреждения возникали при статической вентральной на­ грузке 100 кгс и более.

Во всех экспериментах с вентральной статической нагрузкой более 100 кгс наблюдались повреждения верх-

199

Рис. 47. Компрессибнные повреждения передних верхних отделов тел по­ звонков Ti—Т2. Отделе­ ние краниальной костнозамыкающей пластинки.

ней части тела позвонка. Последние свойственны ком­ прессионным ' переломам, при которых сгибаемый верхний отдел позвоночника оказывает воздействие прежде всего на верхнюю поверхность нижележащего позвонка. Травматизация переднего участка верхнего края позвонка при целости нижнего авторы объясняют еще и тем, что сдвиг верхней части позвоночника кпере­ ди осуществляется вначале за счет скольжения нижней поверхности вышележащего позвонка по межпозвоноч­ ному хрящу. Поэтому выдвинувшийся вперед нижний край вышележащего позвонка остается неповрежден­ ным. Вместе с тем нижняя поверхность этого верхнего позвонка продолжает давить на меньшую площадь верх­ него края нижележащего, вызывая большее удельное давление и как следствие его компрессионный перелом.

Необходимо подчеркнуть, что подобные костные по­ вреждения тел позвонков часто не обнаруживаются при осмотре и ощупывании позвоночного столба во время вскрытия трупа, а также не выявляются при рентгено­ графии позвоночника. Между тем они хорошо устанав-

200