Рубящий перелом

Известно, что рубящие объекты сопровождали человека на протяжении всей его истории. Их использовали как для бытовых нужд (топор, мотыга), так и в военном деле (различные виды мечей и сабель, томагавк). Технический прогресс и появление огнестрельного оружия практически полностью вытеснили ручные рубящие объекты из обихода и вооружения. В настоящее время применяется практически единственный их представитель – топор. В основном он используется в быту (особенно в сельской местности), однако экспертная практика показывает, что иногда топор используют для нанесения повреждений человеку и расчленения тела.

В наши дни основное количество судебно-медицинских экспертиз представлено разными видами травм: тупой (падение с высоты, автомобильная и т.д.), огнестрельной (пулевая, дробовая) и острой (колото-резаные, резаные, колотые). Это стимулировало развитие научных исследований именно этих разделов судебно-медицинской травматологии.

Рубленым повреждениям всегда уделялось мало внимания. Большинство исследований этих повреждений проведены в прошлом столетии. В последние годы интерес к этому виду травмы значительно вырос. Представленную в литературе информацию можно разделить на две части. Одна часть работ посвящена общеэкспертной оценке рубленых повреждений различных тканей [1, 2], другая рассматривает возможность идентификации орудия травмы по индивидуальным признакам и посторонним включениям [3-8]. В основном изложенный материал носит описательный характер.

Из данных литературы и экспертной практики следует, что рубленые повреждения характеризуются выраженным полиморфизмом. Следовательно, для объективной экспертной оценки подобных повреждений необходимо представлять биомеханику рубленой травмы.

Общеизвестно, что одной из главных травмирующих характеристик рубящего объекта является лезвие, именно поэтому его относят к острым объектам. Важно помнить, что при протягивании им можно причинить резаное ранение, а при динамическом вдавливании пятки или носка образующаяся рана может соответствовать колото-резанной. Еще одна важная конструкционная особенность рубящего объекта – его масса. Именно относительно большая масса и высокая твердость роднят топор с твердым тупым предметом.

Уникальным условием формирования рубленой раны является непременное участие в механизме ее образования подлежащей опоры – подложки (обычно кости). Противодействие твердой подложки также важное условие для образования ушибленных повреждений. В связи с этим типичны для нанесения рубленых повреждений такие области с выраженными костными образованиями, как конечности, позвоночник, таз, грудная клетка и, конечно, череп.

Безусловно, в судебно-медицинской экспертной практике особое значение имеют повреждения головы. Ранее указывалось, что черепно-мозговая травма занимает наиважнейшее место в расследовании преступлений против здоровья и жизни человека, а череп относится к одним из наиболее сложных и сохранных вещественных доказательств. Именно поэтому переломы черепа следует отнести к наиболее приоритетным объектам при изучении свойств и условий нанесения повреждения.

Любой перелом, в том числе рубленый, «… это результат взаимодействия определенных свойств внешнего воздействия и кости с ее деформационно-прочностными особенностями» [9]. Таким образом, для безошибочной оценки морфологических особенностей рубленых переломов свода черепа необходимо проанализировать влияние всех факторов, участвующих в его формировании.

Известно, что у черепа существует два уровня прочности (конструкционный и локальный). Составляющие уровней прочности черепа (по А.Б. Шадымову [9]): контрукционный уровень прочности: зоны, форма, рельефность; локальный уровень прочности: плотность кости, кривизна компактных слоев, характеристика диплоэ.

Особенность рубленой травмы – предельно ограниченная площадь контакта и короткое время взаимодействия лезвия топора с костью, при этом энергия воздействия концентрируется на очень ограниченном участке (область контакта). В этих случаях формируются преимущественно локальные разрушения. Конструкционный уровень прочности малозначим, так как его повреждения представляют собой различные виды растрескиваний, которые не несут значимой информации о травмирующем объекте. Соответственно на процесс формирования рубленого перелома большое влияние оказывают характеристики именно контактного участка кости [9].

Кости свода черепа относятся к плоским костям, они состоят из двух пластинок компактного вещества – наружной и внутренней и заключенного между ними слоя диплоэ [10].

Внутренняя пластинка более тонкая и хрупкая, ее основная функция заключается в перераспределении и гашении нагрузки. В связи с этим ее переломы задаются ее кривизной и направлением удара и не отражают свойств травмирующего орудия.

Особого внимания заслуживает наружная компактная пластинка, так как именно ее строение влияет на площадь контакта с травмирующим объектом, объем и характер разрушения, а следовательно, определяет идентификационную пригодность перелома. Естественно, что чем больше кривизна травмируемой пластинки, тем она жестче, соответственно меньше и площадь реального контакта с лезвием топора, и наоборот.

Цель исследования – изучение влияния свойств рубящего орудия и условий его воздействия на формирование рубленых переломов свода черепа. Использовали универсальный топор стандартной массы (1 кг), с помощью которого моделировали удары с различными характеристиками по нативным черепам, изолированным сводам, костным и многослойным полимерным моделям. Повреждения изучали визуально и при непосредственной микроскопии. Всего проведено 177 экспериментов.

Известно, что любое внешнее воздействие сочетает конкретные свойства ударной поверхности предмета (бойка) и характерные для его взаимодействия с костью условия (нагружение) (табл. 1).

Определяли именно те из них, которые характеризуют рубящий объект, в первую очередь топор. Для понимания процесса их «взаимодействия» необходима не только качественная, но и количественная оценка каждого параметра.

Высокая твердость бойка, являющаяся основополагающим свойством ударяющей поверхности рубящего объекта, часто незаслуженно остается за рамками экспертной оценки. Согласно данным табл. 1, твердость травмирующих объектов относительна и в данном случае должна оцениваться относительно твердости травмируемого объекта, а именно кости. Нет смысла пытаться вычислять абсолютные цифровые показатели, так как при воздействии объектом, уступающим кости по твердости, перелома просто не образуется из-за деформации травмирующего объекта. При контакте объектов с одинаковой твердостью также исключается вариант взаимопроникновения одного материала в другой, так как будет происходить деформация обоих. Только если травмирующий объект превосходит по твердости кость, ударяющая поверхность сохраняет форму и целостность, а на кости образуется перелом.

При изготовлении топора достаточная твердость достигается за счет использования специальных марок стали, показатели которых (20 000-21 000 кг/мм2) более чем в 10 раз превышают твердость кости (1380-1940 кг/мм2). Боек топора тверже кости, и это обеспечивает передачу нагрузки на кость за максимально короткое время без потери энергии на деформацию ударной поверхности.

У топора типичная форма контактирующей поверхности, которая имеет вид линии, что определяется особенностями бойка топора. Боек имеет «щеки», которые, сходясь под углом менее 90°, образуют клин, боковые грани которого завершаются лезвием [2]. Сравнивали переломы костей свода черепа, формирующиеся от ударов объектами, имеющими ребра с различными углами схождения граней (металлический профиль – 90°, колун – 50°, универсальный топор – 20°). Установили, что от действия уголка и колуна возникают вдавленные переломы, идентичные таковым от воздействия твердого тупого объекта [11]. Следовательно, для формирования достаточно острого лезвия угол схождения граней топора должен быть менее 45°.

Лезвие – это особая часть конструкции рубящего объекта, которая непосредственно контактирует с преградой. Характер заточки в сочетании с рабочими дефектами лезвия представляет индивидуальные особенности конкретного топора, которые могут отображаться на поверхности перелома в виде особого рисунка (трасс). Их рекомендуется изучать для проведения идентификационных медико-криминалистических экспертиз [4, 12].

Лезвие само по себе определяет ограниченность площади контакта с костью. Это особенно проявляется при контакте с выпуклой поверхностью, характерной для головы. Установили, что площадь первичного контакта лезвия топора с костью черепа представляет собой короткую линию и в зависимости от кривизны участка может иметь различную длину – от нескольких миллиметров до 2 см [13]. При дальнейшем погружении площадь контакта постепенно увеличивается, но никогда контактные повреждения не могут превышать длину лезвия топора. Превышающий эти размеры объем перелома является результатом локально-конструкционных разрушений, вызванных закономерными деформациями изгиба кости. Это диктуется не свойствами топора, а кривизной кости и направлением удара. Следовательно, учитывая удлиненную форму ребра, по ширине не выходящую за пределы черепа, площадь фактического воздействия топора следует считать частично ограниченной.

Одним из важнейших условий формирования рубленого перелома головы выступает скорость. Согласно ранее проведенным исследованиям, известно, что для различных видов травм (сдавление, удар, выстрел) значимыми являются различия скорости воздействия в 100 раз: низкоскоростное воздействие (сантиметры в секунду), среднескоростное (метры в секунду) и высокоскоростное (сотни метров в секунду) [9].

С помощью специально изготовленной рамы и скоростной съемки (Nikon CoolpixP5100) вычислили скорость движения травмирующего объекта во время рубящего удара: она существенно варьирует, но не выходит из диапазона 7-20 м/с. В наших экспериментах при ударах со скоростью менее 7 м/с перелом либо не образовывался, либо представлял собой конструкционные повреждения черепа, в которых не отображаются особенности травмирующего объекта. Нанести рубящий удар зажатым в руках орудием со скоростью более 20 м/с не представилось возможным. Несмотря на значительный интервал (почти в 3 раза), полученные значения укладываются в среднескоростное воздействие (метры – десятки метров в секунду) [14].

При взаимодействии рубящего объекта с черепом важную роль играет его масса. С большой уверенностью можно утверждать, что оптимальная масса топора в данном случае должна быть сопоставима с массой травмируемого объекта, т.е. чем меньше масса повреждаемой части тела, тем меньшая масса бойка требуется для рубящего эффекта (случаи отрубания пальца ножом), и наоборот (для разрубания туши требуется массивный топор).

Из данных литературы известно, что масса головы 4-7 кг. Установлено также, что для образования локально-конструкционного перелома свода черепа (к нему относится рубленое повреждение) необходима энергия внешнего воздействия 235-294 Дж (А.Б. Шадымов, 2009). На основании этого, рассчитали примерную ударную массу, теоретически необходимую для формирования рубленого перелома: в момент контакта с черепом орудие должно быть массой от 1,2 до 10,5 кг [14].

Традиционной ошибкой многих исследователей является попытка использовать в оценке травмирующего объекта его массу покоя. Следует иметь в виду, что ударная масса топора не определяется только величиной этого показателя. В момент контакта она во многом зависит от приложенного к топору внешнего усилия, т.е. массы тела человека, наносящего удар, поэтому ретроспективному расчету не подлежит. Это утверждение убедительно подтверждается минимальным объемом травмы при экспериментах со свободным падением топора.

Направление внешнего воздействия требует особого разбора, так как при рубящем воздействии оно является собирательным понятием. Многие судебные медики ограничиваются представлением о направлении удара как траектории движения топора в пространстве. Нами установлено, что перемещение топора в воздушной среде мало влияет на угол контакта лезвия с повреждаемой костью, а тем более на угол внедрения и последующего движения лезвия в костной ткани.

Классическая траектория ударного движения бойка топора до встречи с преградой представляет собой дугообразную линию с точкой радиуса, фиксированной в верхней части туловища человека, наносящего удар (рис. 1).

Рисунок 1. Рис. 1. Траектория ударного движения топора. Именно относительно этой точки происходит маятникообразное перемещение бойка топора, что не предполагает возможности расчета отрезка встречи лезвия топора со сводом черепа.

При сохранении одинаковой (прямолинейной) траектории ударного движения топора (гильотина) установили, что угол его контакта со сводом черепа также мог быть различным. Это еще раз доказывает, что он не только не является аналогом траектории ударного движения топора, но и во многом зависит от кривизны травмируемого участка (рис. 2).

Рисунок 2. Рис. 2. Влияние кривизны кости на угол контакта лезвия с костью (при одинаковой траектории удара сверху вниз).

Изучали влияние истинного угла контакта лезвия топора и свода черепа в момент ударного взаимодействия. Были произведены эксперименты ручного моделирования ударов универсальным топором по костям свода черепа. В случае преобладания локальных повреждений переломы представляли собой различные варианты – от насечек до локально-конструкционных рублено-вдавленных и рублено-дырчатых переломов [15]. Выявили, что морфологические особенности переломов соответствовали углам атаки – близкими к 90°, 60°, 45° и менее 30° (см. рис. 3, на 3-й странице обложки).

Рисунок 3. Рис. 3. Вид перелома при рубящем воздействии под углом. а – близким к 90°; б – около 60°; в – около 45°; г – около 30°. Таким образом, установили, что эти морфологические различия зависят от угла воздействия и позволяют с определенной точностью определить угол контакта рубящего объекта с костью в интервале 15° [16].

Фрактологические особенности данных переломов во многом определяются индивидуальными особенностями кости и в большей степени имеют идентификационное значение.

Нельзя забывать, что важную роль в оценке направления удара оказывает время взаимодействия травмирующего объекта с мишенью, которое во многом зависит от степени фиксации травмируемого объекта, т.е. наличия и характера его опоры (подложки).

Установили, что при функционально выгодном расположении плотной подложки (около 90° к направлению контакта) время взаимодействия топора с костью максимальное, при этом практически вся кинетическая энергия ударного звена (топора) переходит в потенциальную энергию деформации кости, что приводит к разрушению травмируемого объекта. Без подложки большая часть кинетической энергии топора расходуется не на разрушение, а переходит в кинетическую энергию движения головы, что исключает формирование всего комплекса признаков, характерных для рубленых повреждений черепа [14].

Таким образом, рубящий удар – это среднескоростное (7-20 м/с) воздействие, ударная масса которого соразмерна и больше массы травмируемого объекта, непременно расположенного на твердой подложке. Травмирующий объект при этом должен иметь частично ограниченную, максимально выпуклую контактную поверхность (лезвие), которая превосходит разрубаемый предмет по твердости.

Основываясь на понимании того что перелом кости (в том числе черепа) – это результат взаимодействия травмирующего фактора (с его травмирующими свойствами и условиями воздействия) и травмируемого участка кости (с ее деформационно-прочностными свойствами), нами установлены параметры внешнего воздействия, необходимые для формирования рубленых переломов черепа (табл. 2).

Такое сочетание свойств бойка топора с условиями его ударного воздействия на конкретный участок головы позволяет получить истинный рубленый перелом черепа со всем многообразием его морфологических особенностей.

Источник