Судебно-медицинская экспертиза радиационных травм является одним из актуальных и наименее изученных разделов судебной медицины [1—3].

Атомная энергия в настоящее время широко используется в народном хозяйстве, медицине, в военных целях, что повышает риск возникновения радиационных травм.

Катастрофа на Чернобыльской АЭС подвергла радиационному облучению более 5 млн человек (ВОЗ, Женева, 1996). На Семипалатинском полигоне за 1949—1962 гг. суммарная мощность взрывов равнялась 2,5 тыс. ядерных бомб Хиросимы [4]; взрывы на Новоземельском полигоне 1955—1962 гг., Каштымская радиационная авария в 1957 г., авария в Новомосковске Тульской области в 1982 г., в Грозном в 1998 г. [5] также подвергли большое число людей радиационному облучению. Взрыв атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки, испытание ядерного оружия в Индии, Пакистане, в Тихом океане, наличие атомных станций в разных странах мира, где произошли аварии (АЭС «Фукусима», Япония 2011 г. и др.), побудили ВОЗ разработать программу, которая позволит получить максимальный объем информации о последствиях облучения людей. В Международную статистическую классификацию болезней X пересмотра включены лучевые поражения, в том числе возникшие после радиологических процедур, и определен для них код — Е 879.2.

Опубликованные работы по радиационному воздействию на людей, попавших в зону облучения, имеют существенный недостаток: в них не установлены и не указаны дозы облучения из-за трудностей получения конкретной информации, сложности их определения, поэтому возникшую патологию трудно достоверно связать с радиационной природой [6]. Сбор объективной информации об эффектах облучения имеет два наиболее важных аспекта: диагностика патологии и доказательство радиационной природы. Последнее наиболее важно при судебно-медицинских экспертизах [7].

Е.Ф. Лушников [8] подвел итоги 20-летних морфологических исследований медицинских последствий Чернобыльской аварии. Однако радиационные изменения в костной и хрящевой ткани в этой программной статье не представлены. Остается открытым сложный вопрос о характере лучевой патологии костей и хрящей при внешнем облучении. Основным фактором воздействия на пострадавших при аварии на Чернобыльской АЭС были гамма- и бета-излучение [4, 7].

Использование бетатрона и гамматрона для лечения опухолей разных органов (пищевода, желудка, легких, матки и др.) привело к тому, что в зону облучения попадали близлежащие здоровые ткани, в том числе позвонки, ребра, грудина и другие кости, включая и хрящевую ткань. После успешного лучевого лечения больные иногда живут годы и даже десятилетия. В этот период времени в здоровых тканях, попавших в зону облучения, возникают радиационные осложнения [9—11], которые являются предметом судебно-медицинских экспертиз.

В литературе [12—15] описываются переломы шейки бедренной кости, ребер, ключицы, позвонков, костей мозгового и лицевого отделов черепа и других костей скелета, возникшие как осложнения лучевой терапии близлежащих к патологическим участкам областей. Период между окончанием лучевого лечения и временем возникновения переломов костей составил от 3—5 мес до 10—17 лет и более [16, 17].

Постлучевые повреждения хрящей с возникновением осложнений в виде деформирующих спондилезов, артрозов и т.д. появляются также в разные периоды после лучевого воздействия, в том числе и через много лет [11, 14]. В настоящее время доказано, что радиационное воздействие на костную и хрящевую ткань может быть причиной развития злокачественных опухолей [18, 19], которые могут служить предметом судебно-медицинских экспертиз.

Установлены критерии [18], по которым можно утверждать, что саркома кости возникла в результате лучевого воздействия:

— длительный латентный период после облучения — не менее 4 лет;

— локализация опухоли в зоне облучения;

— подтверждение отсутствия опухоли в ближайшие годы после облучения (гистологическое, рентгенологическое, клиническое);

— верификация опухоли.

Доказано, что возникновение остеогенных сарком через 4—24 года связано с облучением этих костей в различных дозах (от 35 Гр и более), в среднем 63 Гр на очаг у людей в возрасте от 3 лет и старше. Появлению злокачественного роста предшествовала регенерация костной ткани с нарушением энхондрального костеобразования и проявлением очаговой интенсивной клеточной пролиферации.

Нами исследованы рентгенологические, макроскопические, гистоморфологические изменения костной и хрящевой ткани, подвергшейся радиационному воздействию различных доз гамма-излучения на аппарате Гамматрон-2 (ГУТ Со 400) и тормозного излучения бетатрона 25 Мэв. Суммарная доза на очаг составляла от 9,6 Гр (960 рад) до 120 Гр (12 000 рад), полученной за 5—8 нед 210 больными (97 мужчин, 113 женщин) в возрасте от 7 до 82 лет.

Для каждого больного составляли индивидуальный план лучевого лечения. Расчет дозы производили с помощью эскизов поперечных и продольных сечений тела с учетом поправок на плотность тканей, а также с коррекцией на изменение геометрических условий. Для оценки величины дозы учитывали среднее значение относительной биологической эффективности (ОБЭ), равное 0,7 [13].

Гистоморфологическому исследованию подвергали кусочки костной и хрящевой ткани, взятые из разных участков соответственно изодозам, в сроки непосредственно после окончания лучевого лечения и до 4 лет 6 мес после него. Для контроля изучена морфология необлученных костей и хрящей этих же людей и умерших больных с опухолями той же локализации, но не подвергавшихся лучевому воздействию (14 наблюдений).

Для гистологического исследования были использованы методы окраски гематоксилином и эозином; пикрофуксином по Ван-Гизону, по Маллори; для изучения кислой и щелочной фосфатазы — метод Гомори; в хрящах выявлялась аргирофильная субстанция, гликоген по методу Беста, эластические волокна по Вейгерту, метахромазия окраской толуидиновым синим, жир окраской суданом III. Изучена ультраструктура хрящевой ткани.

В первые дни после лучевого воздействия независимо от источника излучения при дозе, не превышающей 30 Гр, рентгенологические и визуальные исследования существенных изменений не выявляли. Они становились заметны только при дозах, превышающих 30 Гр, когда кроветворящий костный мозг начинал замещаться жировым и отмечалась некоторая рарефикация костных структур.

Гистологическое исследование позволяет обнаружить радиационные повреждения уже сразу после окончания лучевой терапии при дозах менее 30 Гр и даже при 9,6 Гр. При этом выявляются нарушения микроциркуляции в тканях. Просвет сосудов резко сужается за счет набухания и пролиферации эндотелия (рис. 1, а),

При дозе 30 Гр и более костная ткань усиленно рассасывается, причем с увеличением дозы радиационного воздействия остеокластическая резорбция уступает пазушному рассасыванию (см. рис. 1, б) . Выявляется метахромазия в основном веществе хряща, ослабевает его базофилия, нарастает его некоторая оксифильность, неоднородность и гомогенизация. Коллагеновые структуры также утолщаются и гомогенизируются. Хрящевые клетки, остеобласты и остеоциты пикнотизированы.

На электронограмме выявляется деформация, сокращение в объеме ядра с конденсацией хроматина во всех областях кариоплазмы (см. рис. 1, в). Наружная ядерная мембрана отслаивается от внутренней. Канальцы гранулярного эндоплазматического ретикулума разбухают; появляются вакуоли, жировые капли, в некоторых клетках накапливается гликоген. По мере расширения канальцев гранулярного эндоплазматического ретикулума и появления включений органеллы оттесняются, цитоплазма распадается на фрагменты; в них содержатся отдельные органеллы, которые редуцируются и подвергаются аутолизу. Ядро клетки оголяется. Около него можно обнаружить тонкие фибриллы, не имеющие поперечной исчерченности. Затем в межклеточном матриксе появляются коллагеновые волокна, местами собирающиеся в пучки.

При дозах, превышающих 50 Гр, уже на 1-й неделе и позже поврежденные клетки исчезают. Структура ткани стирается. Появляются бесклеточные поля. Строма хряща огрубевает. Волокнистые структуры гомогенизируются, а затем фиброзируются.

Лучевые дистрофические изменения хондроцитов сопровождались повышением активности кислой и щелочной фосфатаз. С увеличением дозы лучевого воздействия возрастают количество и размеры бесструктурных очагов в хряще.

Импрегнация аргирофильных волокон при дозе более 30—50 Гр выявила неравномерную их фрагментацию.

С увеличением дозы и сроков после облучения они в более короткий срок превращаются в бесструктурные массы в виде «клякс» (см. рис. 1, г, д, е). Появляются очаги, лишенные аргирофильных структур. Здесь основное вещество хряща подвергается глыбчатому или зернистому распаду с последующим формированием кист (см. рис. 1, ж, з).

Одновременно отмечаются склероз и гиалиноз фиброзного кольца, в котором появляются щели, трещины. С увеличением лучевой нагрузки размер трещин увеличивается, а при дозе 80 Гр и выше разрушение диска часто распространялось на весь его поперечник. Разрушается опорная костная пластинка в позвонках с внедрением хряща в тело позвонков — грыжа Шморля (см. рис. 1, и).

При окраске пикрофуксином по Ван-Гизону бесструктурные очаги хряща окрашиваются в бурый или желтый цвет, при окраске по Маллори — в оранжево-красный или красный цвет (рис. 2, а, б, на цв. вклейке).

В хрящах, покрывающих эпифизы длинных трубчатых костей, реакция клеток также неоднородна. Наиболее чувствительны к радиации клетки средних отделов хряща изогенной и переходной групп. Клетки других зон при дозе 30 Гр и более увеличиваются в размере, вакуолизируются. Ядро сморщивается, пикнотизируется, хроматин неравномерно и неправильно распределяется, конденсируется. В других хондроцитах отмечается кариолизис. В одних клетках изогенных групп накапливается гликоген, в других появляются жировые включения. С увеличением радиационных доз повреждения хондроцитов усиливаются. Коллагеновые структуры гомогенизируются. Основное вещество хряща также гомогенизируется, меняет свой цвет на оранжево-красный при окраске по Маллори и на желтый при окраске по Ван-Гизону. В суставном хряще появляются расщелины и трещины в вертикальном и горизонтальном направлении, а также очаги некрозов.

Костные структуры перестраиваются. Видны все виды резорбции. Лакуны в костных балках разной глубины, края последних имеют несколько «изъеденный» вид. Остеоциты и остеобласты подвергаются кариопикнозу, а в отдельных клетках — кариорексису, распаду цитоплазмы и некрозу клеток.

Костеобразование замедленное, с нарушением ритма, о чем свидетельствует большое количество базофильных линий склеивания (см. рис. 2, в, на цв. вклейке), которые часто приобретают мозаичный или веерообразный вид.

Через 1 мес при дозах 30 Гр и выше после облучения в поверхностных зонах структура хряща постепенно стирается. Появляются бесклеточные поля с огрубением и склерозом. В глубоких его отделах, наоборот, оживляется регенерация вокруг врастающих сосудистых почек. Новообразованные регенерирующие хрящевые клетки полиморфны, часто атипичны, мельче по размеру и богаты как кислой, так и щелочной фосфатазой. Эндотелий новообразованных сосудов также богат указанными ферментами. Наряду с этим сохраняются еще длительное время дегенеративные формы хрящевых клеток.

Просвет сосудов кости резко сужается за счет набухания и пролиферации эндотелия, резкого отека стенки, в которой коллагеновые структуры гомогенизированы.

В некоторых сосудах эндотелий слущен, в просвете сосуда — тромбы, отдельные из них с явлениями организации. Возникают новообразованные тонкостенные сосуды, часто представленные одним слоем эндотелия. Нарушение микроциркуляции даже усиливается, отеки нарастают. Периваскулярно видны кровоизлияния разной давности. Кроветворящий костный мозг замещяется жировым.

С увеличением дозы и сроков после облучения разреженность костных структур сохраняется и при дозе, превышающей 50 Гр, даже усиливается. Отмечается перестройка костной ткани с преобладанием пазушного рассасывания. В костных полостях часто отсутствуют остеоциты и здесь появляются микропереломы (см. рис. 2, г, на цв. вклейке). Сосуды часто с реканализованными тромбами или облитерированы со склерозом стенки. Костный мозг жировой, однако вокруг сосудов, сохранивших просвет, выявляются очаги регенерации костного мозга, преимущественно красной и в меньшей степени белой крови. Они часто в состоянии дегенерации (вакуолизация ядра и цитоплазмы, плазмолиз, хроматинолиз, иногда кариорексис; в других клетках — пикноз, уродливые формы митоза). При этом полной регенерации костного мозга не наблюдается; клетки с выраженными явлениями дегенерации погибают, не проходя последующей стадии развития. Наряду с этим формируются грубоволокнистые костные структуры, соединяющие сломанные костные балочки (микромозоль), правда, они появляются в скудном количестве.

Встречаются пластинчатые костные балки, полностью лишенные остеоцитов, так называемые остеонекрозы. Однако эти костные балки ведут себя не как некротические участки, они не секвестрируются, а функционируют как часть костного органа, хотя они и весьма хрупки.

Через 1—4,5 года после облучения в дозе 55—65 Гр восстановление поврежденных тканей замедлено, кость становится хрупкой. Чаще появляются микропереломы. Вокруг них соседние костные балочки испытывают удвоенную нагрузку. Поэтому они, в свою очередь, повреждаются даже при физиологической статико-динамической нагрузке; таким образом, количество микропереломов увеличивается [2, 5, 6]. В дальнейшем незначительная травма может вызвать перелом костной ткани.

В эти сроки отмечена регенерация хрящевой ткани в участках врастания сосудов (рис. 3, а).

При дозах 80 Гр и выше сразу после облучения и в течение 2—4,5 года после него процессы разрушения преобладают над восстановлением, что отмечается уже визуально. Увеличено количество микропереломов (см. рис. 3, з), которые чаще возникают спонтанно от слабой силы травматического воздействия (см. рис. 3, и). Структура хрящей, в том числе и диска, нарушается наиболее резко.

Морфологическое исследование необлученных костей и хрящей этих же больных, а также больных, не подвергавшихся лучевому воздействию, показало, что у первых наблюдается более высокая хрупкость и рарефикация костей, больше снижены эластичность хряща и его устойчивость к функциональным нагрузкам, замедлена регенерация ткани, чаще выявляются авитаминозы (о чем свидетельствует наличие остеоида в костных структурах и др.).

Таким образом, можно выделить следующие гистоморфологические признаки радиационной травмы костной и хрящевой ткани:

— нарушения микроциркуляции (набухание и пролиферация эндотелия, отек и разволокнение стенки сосудов с появлением тромбов и отека окружающих тканей, периваскулярными кровоизлияниями и т.д.);

— с увеличением дозы и сроков лучевого воздействия сосуды склерозируются, тромбы организуются или реканализуются; появляются новообразованные тонкостенные сосуды, иногда представленные только эндотелием; в них также появляются тромбы;

— при электронно-микроскопическом исследовании, уже в дозе 30 Гр и выше — повреждения органелл и ядер хондроцитов вплоть до некрозов, деструкция межуточного вещества с гомогенизацией коллагеновых структур, фрагментацией, а затем и деструкцией аргирофильных волокон хряща с исходом в образование кист;

— усиленная перестройка костной ткани с преобладанием пазушного рассасывания над остеокластической и гладкой резорбцией;

— рарефикация костных структур с появлением микропереломов и микромозолей в облученных костях, грыж Шморля в позвонках, и, кроме того, возможны спонтанные переломы костей либо от травматического воздействия слабой силы, а также сколиоз, остеохондроз, деформирующий артроз;

— характер и степень деструктивных изменений в костной и хрящевой ткани при радиационной травме зависят от суммарной дозы облучения, кратности и давности лучевого воздействия, от возраста, общего состояния больного и других факторов;

— регенерация облученного хряща сопровождается появлением пролиферирующих недифференцированных клеток с явлениями морфологического, в том числе гистохимического полиморфизма, что свидетельствует о возможности возникновения опухоли радиационного происхождения.