Установление конструкционных свойств полотен электропил при экспериментальных исследованиях пиленых повреждений длинных трубчатых костей

Исследование специальной литературы показало, что накопленные практические и экспериментальные данные о морфологических особенностях повреждений относятся в основном к ручным пилам. Нет сведений о повреждениях пилами, в которых возвратно-поступательное движение полотна осуществляется за счет энергии электродвигателя [1-4].

В настоящее время экспертиза повреждений, наносимых пилящими предметами, достаточно актуальна. Это обусловлено не только сравнительно большим количеством повреждений пилящими предметами, но и ростом в свободном обращении новых видов пилящих орудий и устройств [5, 6]. В экспертной практике все чаще стали встречаться повреждения механическими пилящими устройствами, приводимыми в движение за счет преобразования энергии, получаемой от различных типов двигателей (электрический, внутреннего сгорания и т.п.), в частности электропилами с высокоскоростным возвратно-поступательным движением полотна (электролобзики и сабельные электропилы) [7].

Остаются неизученными особенности повреждений длинных трубчатых костей человека электропилами с высокоскоростным возвратно-поступательным движением полотна, позволяющие определять основные характеристики примененных полотен.

Цель исследования - установление морфологических особенностей повреждений длинных трубчатых костей человека, позволяющие, в случаях нанесения ранений электропилами с высокоскоростным возвратно-поступательным движением полотна, определить основные характеристики примененных полотен.

Изучили экспериментальные пиленые повреждения длинных трубчатых костей человека, причиненные электролобзиками и сабельными электропилами. Для экспериментов использовались основные полотна (пилки), применяемые в электропилах с высокоскоростным возвратно-поступательным движением полотна (электролобзики и сабельные электропилы):

- полотно с фрезерованными зубьями с простым наружным разводом, высота зубцов 2,5 мм, шаг 4 мм, степень развода 1,5 мм;

- полотно с фрезерованными зубьями с простым наружным разводом, высота зубцов 1,5 мм, шаг 2 мм, степень развода 1,5 мм;

- полотно с фрезерованными зубьями с волнистым разводом, высота зубцов 2,5 мм, шаг 4 мм, степень развода 1,5 мм;

- полотно с фрезерованными зубьями с волнистым разводом, высота зубцов 1,5 мм, шаг 2 мм, степень развода 1,5 мм;

- полотно со шлифованными зубьями с простым наружным разводом, высота зубцов 2,5 мм, шаг 4 мм, степень развода 1,5 мм;

- полотно со шлифованными зубьями с простым внутренним разводом, частота зубцов 2 мм, шаг 3 мм, степень развода 1,5 мм.

Пиление осуществлялось с частотой движения пилки, равной 500 колебаниям в минуту.

Объектами исследования явились 30 экспериментальных пиленых повреждений (по 5 повреждений с каждой из 6 выбранных пилок), проведенных поперек средней части диафиза предварительно подготовленных бедренных костей 5 женских и 5 мужских трупов в возрасте 30-50 лет.

При нанесении экспериментальных повреждений электроинструмент находился в руках исследователя, его наводили под прямым углом к распиливаемой кости в средней трети диафиза.

Установочную скорость пиления (движение пилки электроинструмента) определяли стробоскопом Орион СТ-01, так как он сертифицирован, общедоступен и позволяет решать поставленные задачи в полном объеме.

После нанесения повреждений поверхности распилов изучали визуальным и измерительным методами с применением микроскопа Биомед с увеличением 20 и 40.

Полученные результаты обрабатывали статистически, при этом вычисляли: среднее значение, среднее квадратичное отклонение (σ), среднюю ошибку средней (m), коэффициент вариации (Vσ), степень надежности средней (Р), доверительные границы; производили расчет коэффициентов корреляции, общей дисперсии (σ²0), межгрупповой дисперсии (σ²), средней внутригрупповой дисперсии (σ²i); силы влияния факторного признака на результат (η²).

Применение полотна с фрезерованными зубьями с простым наружным разводом c высотой зубцов 2,5 мм, шагом 4 мм, степенью развода 1,5 мм и частотой движения пилки 500 в минуту приводило к образованию костных распилов с чередующимися участками сужений и расширений на боковых стенках, при этом частота чередования участков сужений и расширений в 1 см равнялась 12-14 (средняя величина 13, критерий Стьюдента (t) 614,24, степень надежности средней P>99%, доверительные границы 13±1).

Дно надпила трапециевидное с шириной основания 1,5 мм (t=1021,12, p>99%), высота трапеции 2-3 мм (средняя величина 2,5 мм, t=1102,83, Р>99%, доверительные границы 2,5±0,5). На дне надпила вдоль стенок расположены две параллельные надсечки шириной 0,5 мм (t=903,78, Р>99%), находящиеся в 1 мм друг от друга (t=823,23, Р>99%). Дно надпила несколько "волнистое" с шагом волны 3,9-4,1 мм (средняя величина 4 мм, t=624,54, Р>99%, доверительные границы 4±0,08).

При использовании полотна с фрезерованными зубьями с простым наружным разводом (высота зубцов 1,5 мм, шаг 2 мм, степень развода 1,5 мм) с частотой движения пилки 500 в минуту образовались костные распилы с чередующимися участками (12-14 в 1 см) сужений и расширений на боковых стенках) (средняя величина 13, t=812,59, Р>99%, доверительные границы 13±1).

Дно надпила трапециевидное с шириной основания 1,5 мм (t=1141,11, Р>99%), высота трапеции 1-2 мм (средняя величина 1,5 мм, t=760,34, Р>99%, доверительные границы 1,5±0,4). На дне надпила, вдоль стенок, расположены две параллельные надсечки шириной 0,5 мм (t=1033,12, Р>99%), находящиеся в 1 мм друг от друга (t=1012,23, Р>99%). Дно надпила несколько "волнистое" с шагом волны 1,9-2,1 мм (средняя величина 2 мм, t=1171,77, Р>99%, доверительные границы 2±0,09).

Применение полотна с фрезерованными зубьями с волнистым разводом (высота зубцов 2,5 мм, шаг 4 мм, степень развода 1,5 мм) с частотой движения пилки 500 в минуту приводило к образованию костных распилов с чередующимися участками (12-14 в 1 см) сужений и расширений на боковых стенках (средняя величина 13, t=800,17, Р>99%, доверительные границы 13±1).

Дно надпила П-образное с шириной основания 1,5 мм (t=769,14, Р>99%), на боковых стенках от дна до высоты 2,5 мм (t=826,26, Р>99%) расположены многочисленные слабовыраженные надсечки, параллельные плоскости дна надпила. Дно надпила несколько "волнистое", с шагом волны 3,8-4,2 мм (средняя величина 4 мм, t=778,33, Р>99%, доверительные границы 4±0,18).

Применение полотна с фрезерованными зубьями с волнистым разводом (высота зубцов 1,5 мм, шаг 2 мм, степень развода 1,5 мм) с частотой движения пилки 500 в минуту приводило к образованию костных распилов с чередующимися участками (12-14 в 1 см) сужений и расширений на боковых стенках (средняя величина 13, t=1011,74, Р>99%, доверительные границы 13±1).

Дно надпила П-образное с шириной основания 1,5 мм (t=1142,34, Р>99%), на боковых стенках от дна до высоты 1,5 мм (t=1011,85, Р>99%) расположены многочисленные слабовыраженные надсечки, параллельные плоскости дна надпила. Дно надпила несколько "волнистое", с шагом волны 1,9-2,1 мм (средняя величина 2 мм, t=1031,22, Р>99%, доверительные границы 2±0,09).

Применение полотна со шлифованными зубьями с простым наружным разводом (высота зубцов 2,5 мм, шаг 4 мм, степень развода 1,5 мм), с частотой движения пилки 500 в минуту приводило к образованию костных распилов с чередующимися участками (12-14 в 1 см) сужений и расширений на боковых стенках (средняя величина 13, t=845,54, Р>99%, доверительные границы 13±1).

Дно надпила в виде двух параллельных V-образных выемок глубиной 2,5 мм (t=1102,98, Р>99%), наклоненных друг от друга и образующих посередине треугольное возвышение высотой 0,5 мм (t=1231,83, Р>99%) и шириной основания 1,5 мм (t=1241,32, Р>99%). Дно надпила несколько "волнистое", с шагом волны 3,9-4,1 мм (средняя величина 4 мм, t=944,15, Р>99%, доверительные границы 4±0,08).

Применение полотна со шлифованными зубьями с простым внутренним разводом (высота зубцов 2 мм, шаг 3 мм, степень развода 1,5 мм) с частотой движения пилки 500 в минуту приводило к образованию костных распилов с чередующимися участками (12-14 в 1 см) сужений и расширений на боковых стенках (средняя величина 13, t=991,72, Р>99%, доверительные границы 13±1).

Дно надпила W-образное с шириной основания 1,5 мм (t=814,32, Р>99%). Две параллельные V-образные выемки на дне надпила образуют посередине треугольное возвышение высотой 2 мм (t=1008,21, Р>99%) и шириной основания 1,5 мм (t=998,51, Р>99%). Дно надпила несколько "волнистое", с шагом волны 2,9-3,1 мм (средняя величина 4 мм, t=1209,71, Р>99%, доверительные границы 3±0,09).

Для определения устойчивости и достоверности результатов экспериментальных исследований, кроме вариации признака по совокупности, определяли также количественное изменение признака (как по однородным группам совокупностей, так и между этими группами). Помимо общей средней для всей совокупности, просчитывали и частные средние величины по отдельным группам.

Для объективизирования полученных результатов применяли дисперсионный анализ, позволяющий вычислить общую, среднюю внутригрупповую и межгрупповую дисперсии.

Формула для вычисления общей дисперсии:

σ²0 = (Σ(Хi - Х0)² · f) / Σf,

где Хi - средняя величина по отдельной группе, Х0 - общая средняя арифметическая всей исследуемой совокупности, f - частота повторения.

Среднюю внутригрупповую дисперсию вычисляли 2-этапно: сначала рассчитывали дисперсию по отдельным группам, а затем - среднюю внутригрупповую.

Межгрупповую дисперсию высчитывали по формуле:

σ² = (Σ(Хi - Х0)² · n) / Σn,

где Хi - средняя величина по отдельной группе, Х0 - общая средняя арифметическая всей исследуемой совокупности, n - число единиц в группе.

Все 3 вида дисперсии связаны между собой, и общая дисперсия равна сумме средней внутригрупповой и межгрупповой дисперсий (σ²0 = σ²i + σ²), а значит, математически можно определить, какая часть общей дисперсии находится под влиянием признака-фактора, положенного в основу группировки, и выявить показатели тесноты связей в дисперсионном анализе, а как следствие - определить влияние конструкционных и размерных свойств применяемого полотна на характеристики образуемого повреждения.

После вычислений по приведенным формулам установлена зависимость морфологических и размерных характеристик костных распилов (надпилов) от тех или иных характеристик полотен пил.

В ходе исследования расчет основного показателя силы влияния изучаемого признака проводили через показатель силы влияния (η²) факторного признака на результат. Это определяется долей межгрупповой дисперсии ( σ²) в общей дисперсии ( σ²0), η² показывает, какую долю занимает влияние изучаемого фактора среди всех других факторов и устанавливается по формуле:

η² = (σ² / σ²0) · 100%.

После расчетов установлено, что с вероятностью в диапазоне 98,6-99,7% различные конструкционные и размерные характеристики полотен (пилки) электропил с высокоскоростным возвратно-поступательным движением полотна влияют на формирование морфологических свойств повреждений костей.

Так, при использовании полотна с фрезерованными зубьями с простым наружным разводом ширина основания трапеции дна костного надпила равна степени развода полотна, а высота трапеции - высоте зубцов. Шаг волны дна надпила равен шагу зубцов полотна.

При применении полотна с фрезерованными зубьями с волнистым разводом ширина дна надпила равна степени развода полотна, а высота распространения надсечек на боковых стенках равна высоте зубцов. Шаг волны дна надпила равен шагу зубцов полотна.

При воздействии полотна со шлифованными зубьями с простым наружным разводом ширина основания тре­угольного возвышения равна степени развода полотна, а высота V-образных выемок равна высоте зубцов. Шаг волны дна надпила равен шагу зубцов полотна.

При использовании полотна со шлифованными зубьями с простым внутренним разводом ширина дна надпила равна степени развода полотна, а высота треугольного возвышения равна высоте зубцов. Шаг волны дна надпила равен шагу зубцов полотна.

Таким образом, полученные в экспериментах результаты показывают, что при судебно-медицинском исследовании пиленых повреждений длинных трубчатых костей, причиненных электропилами с высокоскоростным возвратно-поступательным движением полотна, по морфологическим и размерным характеристикам повреждений костей можно с вероятностью от 98,6 до 99,7 % утверждать, что пиление осуществлялось полотном с теми или иными конструкционными и размерными свойствами.

Конфликт интересов отсутствует.