3.2. Механизм огнестрельного ранения. Патогенез и особенности огнестрельных ран.
Принято считать, что термины "механизм огнестрельного ранения" и "раневая баллистика" имеют равное право на существование и несут в себе равнозначный смысл. Ими определяется процесс взаимодействия огнестрельного снаряда с поражаемыми биологическими тканями организма, происходящий под влиянием как условий окружающей среды, так и свойств целостного организма.
Выдающийся вклад в учение об огнестрельной ране внесли отечественные ученые-хирурги Н.И. Пирогов, В.А. Оппель, Е.В. Павлов, С.С. Гирголав, А.Н. Максименков, И.С. Колесников, Е.А. Дыскин, М.И. Лыткин и др.
Давно было замечено, что огнестрельная рана обладает значительными отличительными особенностями. В первую очередь это выражалось в тяжёлой общей реакции организма на ранение, трудностях лечения подобных повреждений, частых осложнений гнойными и гнилостными процессами.
На протяжении истории были созданы различные теории для объяснения более тяжелого течения огнестрельных ран. Так, Виго было высказано предположение об отравлении огнестрельной раны частичками пороха, заносимыми вместе с пулей. Так как при стрельбе пуля разогревалась в канале ствола и в полёте, была предложена теория ожога. Мельзенс предложил теорию «воздушной контузии», основанной на том, что проникающий с ранящим снарядом воздух наносит основные повреждения тканям. Предлагались теории неправильного вращения (Фогель) и деформации (Брунс, Делорм). Родоначальниками теории гидравлического действия были немецкие ученые Кохер, Брунс, Буш. Они предположили, что при проникновении пули в ткани в последних по закону Паскаля возникают условия, аналогичные действию гидравлического пресса. В последствии была сформулирована гидродинамическая теория (Шёрнинг, Коллер) и теория ударного действия (В.А. Тиле), которые в основных чертах сохранили своё значение и до настоящего времени.
Современные представления о механизме возникновения огнестрельной раны в основном исчерпываются теорией прямого и бокового удара. Основная роль отводится четырем воздействующим факторам: 1 — головная ударная волна; 2 — ранящий снаряд; 3 — энергия бокового удара; 4 —вихревой след.
Морфологические и функциональные изменения, возникающие в ране, связаны не только с прямым воздействием ранящего снаряда, но и с повреждением рядом лежащих тканей, часто значительно удаленных от раневого канала. Феномен бокового удара — важнейшая особенность огнестрельной раны, определяющая обширность повреждений за пределами раневого канала. Поглощаемая тканями энергия трансформируется при этом в энергию частиц, движущихся в стороны от раневого канала, образуя участок разрежения и временную пульсирующую полость. С помощью высокоскоростной киносъёмки зарегистрированы и изучены явления, происходящие в прозрачных объектах в виде прямоугольных блоков из 20 желатины при прохождении через них ранящего снаряда. Выявлено, что огнестрельный снаряд, образуя гидродинамическую волну, резко отбрасывает элементы плотной среды вперед и радиально во всех направлениях. При этом в тканях за пулей образуется зона разрежения, которая в течение короткого промежутка времени сменяется зоной повышенного давления. Таким образом формируется временная пульсирующая полость (ВПП), а сам процесс получил название «кавитация». Установлено, что ВПП образуется при воздействии огнестрельного снаряда, имеющего величину скорости, лежащую в интервале 214—990 м/с, а максимальный размер её при ранениях высокоскоростными огнестрельными снарядами в 20–40 раз превышает диаметр пули. Время существования пульсирующей полости может в десятки и, даже, сотни раз превышать время прохождения пули через объект. Размеры полости, продолжительность и численность пульсаций, величина давления на окружающие ткани и, соответственно, степень повреждения тканей зависят от величины поглощенной ими энергии. Этим эффектом объясняется повреждение тканей далеко за пределами раневого канала.
Рис. 18. Зоны огнестрельной раны:
I — зона раневого канала, II — зона первичного некроза, III — зона контузии (а — с необратимыми изменениями, б — с обратимыми изменениями).
Воздействием на ткани силы бокового удара определяется и образование так называемых зон огнестрельной раны (рис. 18). Классические представления Borst (1917) о существовании трех зон повреждения при огнестрельном ранении, а именно, раневого канала, зоны первичного травматического некроза и зоны молекулярного сотрясения сохранили свою актуальность до настоящего времени. Необходимо отметить, что приоритет в использовании термина «молекулярное сотрясение» принадлежит Н.И. Пирогову, который еще в 1848 г. в монографии "Начала общей военно-полевой хирургии" писал: «...что особливо отличает в моих глазах действие огнестрельного снаряда на ткани, это есть именно молекулярное сотрясение, которое он им сообщает; его границы и степень мы никогда не в состоянии определить точно».
В результате огнестрельного ранения образуется дефект тканей — раневой канал, который принято обозначать I зоной огнестрельной раны. В большинстве случаев раневой канал представляет собой щелевидную полость, сомкнувшуюся в результате смещения и отека тканей. Он заполнен раневым детритом, кровью, инородными телами. Движение пули в тканях не всегда прямолинейно, особенно на границе раздела сред разной плотности. Такое отклонение от прямолинейного движения называется первичной девиацией раневого канала. В более поздние сроки может происходить дальнейшее изменение конфигурации раневого канала (вторичная девиация) вследствие различной сократительной способности тканей, возникновения гематом, развития отёкаи изменения положения конечности после ранения. Наряду с воздействием вторичных ранящих снарядов, девиация часто приводит к возникновению больших дефектов биологических тканей со значительным количеством карманов и лакун.
а)
б)
Рис. 19. Огнестрельное пулевое ранений мягких тканей из АК—47:
а) входное отверстие скуловой области справа; б) выходное отверстие в надлопаточной области слева.
При сквозном ранении раневой канал имеет два отверстия: входное и выходное (рис. 19), при слепом ранении — только входное, а в слепом конце раневого канала находится ранящий снаряд. Направление и форма раневого канала зависят от скорости ранящего снаряда, от величины сопротивления тканей, от угла, под которым снаряд встречается с препятствием. На рис.20 изображены раневые каналы при устойчивом и неустойчивом полетах пули.
Рис. 20. Форма раневого канала при неустойчивом и устойчивом полете пули.
Зону некротизированных тканей, образующуюся в огнестрельной ране в результате прямого удара, принято называть зоной первичного некроза (II). Непосредственно к этой области примыкают ткани, в которых изменения менее выражены, а степень нарушения жизнеспособности весьма различна. Образование и последующее формирование этой зоны (III), за которой закрепились определения "зона контузии", "зона бокового удара", "зона молекулярного сотрясения", определяются многими факторами, действующими в момент ранения и после него. Ткани, отнесенные к III зоне, условно могут быть подразделены на ткани с необратимыми изменениями (IIIа), в которых в последующем образуется поздний (или вторичный) некроз, и ткани с обратимыми изменениями, жизнеспособность которых в последующем восстанавливается (IIIб). Архитектоника огнестрельной раны сложна. Несмотря на убывание выраженности некродистрофических изменений к периферии раневого канала, на различных участках могут соседствовать ткани с разным уровнем жизнеспособности. Зона вторичных изменений никогда не представлена в виде сплошного массива, а носит очаговый, мозаичный характер. Следует помнить, что происходящие в тканях этой области изменения носят обратимый характер при рационально выбранном лечении, но могут привести к гибели тканей с формированием и расширением зоны вторичного некроза, развитию гнойных и других осложнений раневого процесса при неправильно выбранной лечебной тактике или запоздалом лечении.
В ближайшее время после ранения в окружающих огнестрельную рану тканях развиваются значительные изменения физико-химических процессов, резкое угнетение тканевого дыхания, выраженные изменения микроциркуляторного русла в виде спазма артериол и прекапилляров, расширения венул и открытия артериоло-венулярных шунтов. Развивается метаболический ацидоз и отек тканей, который представляет собой ответную реакцию организма на сильное травмирующее воздействие. В свою очередь отек тканей значительно ухудшает микроциркуляцию травмированных тканей.
Современные раневая баллистика определяет огнестрельное ранение как сложный процесс взаимодействия ранящего снаряда и повреждаемого биологического объекта. Характер огнестрельного повреждения зависит от многих факторов, которые можно свести в три группы: свойства огнестрельного снаряда (масса, форма, калибр, длина, конструктивные особенности), особенности движения пули в воздушной среде (скорость, устойчивость) и свойства поражаемых тканей.
Характер огнестрельной раны, прежде всего, зависит от кинетической энергии ранящего снаряда, которая определяется скоростью и массой, что следует из формулы Е= mv2/2. Все огнестрельные ранящие снаряды могут вызывать низкоэнергетическое и высокоэнергетическое воздействие на биологические ткани.
Однако, одно и тоже оружие при различных условиях может вызывать различные повреждения. В процессе полета кроме поступательного движения пуля совершает и ряд других движений. Большинство образцов ручного огнестрельного оружия имеют винтообразные нарезы для гироскопической стабилизации на внешней баллистической траектории, поэтому пуля приобретает вращательное движение с частотой до 3000 об/с. Головной конец пули при этом совершает вращательные (прецессия) и колебательные (нутация) движения относительно оси траектории вследствие действия аэродинамических сил. Отклонение ранящего снаряда от продольной оси траектории полёта создаёт так называемый «угол рыскания», в зависимости от которого пуля может входить в объект под большим или меньшим углом, что обусловливает разную устойчивость в момент ранения.
Масса, форма, калибр и конструктивные особенности пули влияют на характер ранения. Эти показатели взаимосвязаны и оцениваются применительно к конкретному виду оружия. Так, наиболее устойчивыми считаются пули с большой массой, длиной и калибром. Короткие 9-мм тупоконечные пули к пистолету Макарова (m=6,1 г) быстро передают энергию тканям, образуя слепые ранения с так называемым «останавливающим эффектом». В то же время остроконечные удлиненные оболочечные пули калибра 7,62 мм с массой 7,9 г нередко отдают лишь одну десятую часть своей кинетической энергии, формируя сквозные ранения с небольшими входным и выходным отверстиями.
Существенное значение имеют и другие конструктивные особенности, такие как наличие у пули оболочек, сердечника, положение центра тяжести. В настоящее время в боевом оружии используются только оболочечные пули. Безоболочечные пули как наиболее легко деформируемые и опасные, запрещены Гаагской конвенцией 1899 г. Разрушение, фрагментация или, как говорят, «демонтирование» пули в момент ранения способствует причинению более тяжелого и обширного повреждения.
Смещение центра тяжести к хвостовой части пули — один из способов повысить убойную силу оружия. В результате взаимодействия такой пули с плотной преградой происходит опрокидывание пули с последующим кувырканием и передачей биологическим тканям значительно большей энергии, чем при устойчивом полете.
Неустойчивое движение пули в теле предопределяется не только ее конструктивными особенностями, но и особенностями внешней баллистики, среди которых в первую очередь следует рассматривать скорость. Чем выше скорость пули, тем больше ее способность отдавать кинетическую энергию тканям. Особенно это характерно для малокалиберных пуль (5,45-мм от АК-74 и 5,56-мм от М-16-А-1). При скоростях свыше 900 м/с подобные пули часто разрушаются в тканях, сообщая им всю энергию, которой обладают. При этом возникают массивные повреждения в области входного отверстия.
При современном ведении боя пехотным оружием обычная дальность прицельной стрельбы составляет 100—150 м. В этот же диапазон попадают поражающие элементы, обладающие очень высокой энергией. К таким же поражающим факторам можно отнести и ранящие снаряды в виде осколков мин, гранат, бомб, ракет, летящих со скоростью до 2000 м/сек. Обладая аэродинамически неблагоприятной формой, хотя и незначительным весом, неся колоссальную энергию, они создают потенциальную опасность в образовании тяжёлых повреждений биологических структур. Современные тенденции в разработке осколочных боеприпасов лежат в области создания мин, бомб, снарядов, начиненных стандартными ранящими элементами (шарики, игольчатые и стреловидные пули, ребристые кубики и др.). Кроме того, довольно часто ранения, возникающие в результате взрыва мин, гранат, снарядов и бомб, сочетаются с местным и общим воздействием ударной волны. В результате этого могут иметь место закрытые повреждения, отягощающие течение огнестрельной травмы.
При скорости полёта ранящего элемента больше 1300—1500 м/сек. входное отверстие становится больше выходного и в 6—8 раз превышает диаметр пули. Подобные сверхзвуковые ранящие снаряды при попадании в цель вызывают «околозвуковой поток», обладающий настолько крутым фронтом и мощными ударными волнами, что они как бы вырываются или «выскакивают» из раневого канала, вырывая биологические ткани. На поверхности образуется воронка из разрушенных и некротизированных структур, то есть контур временной пульсирующей полости выходит из зоны раневого канала через входное отверстие, делая его непомерно большим и создавая рану, основанием обращённую к входному отверстию. Такие ранения в англоязычной литературе получили название «shark bite» — укус акулы.
Различные биологические структуры по-разному реагируют на явление кавитации. Основными носителями эффекта кавитации являются ткани, содержащие значительное количество воды. Особенно хорошо ей подвержены паренхиматозные органы и мышцы. Легочная ткань травмируется менее значительно. Полые органы разрываются вследствие компрессивных и декомпрессивных волн временной пульсирующей полости, при этом зоны некрозов бывают незначительными.
Таким образом, характер боевых повреждений вследствие применения огнестрельного оружия с точки зрения раневой баллистики можно представить следующим образом (рис. 21).