Установление механизма образования повреждений является одной из основных задач, решаемых при производстве судебно-медицинских экспертиз. Повреждения органов живота, в том числе селезенки, в этом аспекте не являются исключением.

Следственные органы и суды при назначении судебно-медицинских экспертиз, как правило, интересуют вопросы, касающиеся не только механизма и давности образования повреждений, но и возможности возникновения их при тех или иных обстоятельствах.

Современные компьютерные технологии, в число которых входит и метод конечно-элементного анализа (КЭА), позволяют моделировать процесс разрушения объектов исследования, максимально приближенно к реальным условиям [1, 2]. Методика КЭА при моделировании позволяет вводить неограниченное множество вариантов условий возникновения повреждений, предлагаемых следователем, и ограничение в этом процессе накладывает только временной фактор.

Поскольку любые биологические ткани человека имеют достаточно стабильные параметры прочности, КЭА в течение последнего десятилетия стали активно применять в судебно-медицинской экспертной практике с целью моделирования процессов деформации и разрушения биологических материалов [3—5].

В последние годы авторами настоящей статьи были проведены научные экспериментальные исследования по вопросу возможности построения моделей селезенки и грудинно-позвоночно-реберного сегмента для целей производства ситуационных судебно-медицинских экспертиз [6—9]. Исходя из полученных результатов проведенных экспериментальных работ, представляется целесообразным следующий алгоритм создания моделей селезенки и грудинно-позвоночно-реберного сегмента с целью моделирования тупой травмы живота в рамках ситуационных судебно-медицинских экспертиз: для моделирования травмы селезенки в трехмерном виртуальном пространстве среды Autodesk Inventor 2019 создаются последовательно две модели — модель селезенки и модель грудинно-позвоночно-реберного сегмента, соответствующие по конфигурации и форме оригинальным органу и костным структурам человека. После этого производится сборка указанных моделей.

1. Создание модели селезенки

1.1. С учетом средних анатомических значений размеров и формы селезенки при помощи оператора создания произвольных форм «параллелепипед» строится заготовка модели размером 120×80×40 мм, которой в режиме редактирования произвольной формы придаются конфигурация и форма, соответствующие оригинальному органу человека.

В результате проведенных серий преобразований получают тело, соответствующее требуемым конфигурации и форме (рис. 1, а, б, на цв. вклейке).

Рис. 1. Полученное в результате преобразований тело селезенки.

а — вид с диафрагмальной поверхности; б — вид со стороны верхнего края.

1.2. Для создания второго элемента селезенки — ее сосудов — в рабочей плоскости органа XZ, параллельной диафрагмальной поверхности селезенки, создают двумерную модель расположения сосудов селезенки внутри тела селезенки при помощи оператора «сплайн».

После принятия эскиза плоской модели сосудов применяют функцию выдавливания при помощи оператора «вычитание», который обеспечивает удаление заданного объема из тела модели селезенки. Высота выдавливания выбирается величиной 10 мм. В результате внутри тела модели селезенки получают полость, четко соответствующую двухмерному контуру ранее нарисованного эскиза (рис. 2, а, на цв. вклейке). Выбранная высота обеспечивает пустоту (дефект) висцеральной поверхности модели, что соответствует сосудам устья селезенки.

Рис. 2. Вычтенный для построения сосудов объем из тела модели селезенки (а) и модель сосудов селезенки — на половинчатом сечении (б).

1.3. На следующем этапе разрабатывают модель сосудов селезенки. Для этого из модели селезенки копируют двухмерный эскиз контура сосудов селезенки. Затем, при помощи оператора «выдавливание» на высоту 10 мм, создают объемное тело. Материалу придают красный цвет (см. рис. 2, б, на цв. вклейке).

К моделям сосудов селезенки создают сосудистую ножку, для чего на горизонтальной рабочей плоскости в центральной части фигуры формируют эскиз в виде овала. Используя оператор «выдавливание» на высоту 10 мм, из эскиза получают объемную фигуру, которая при помощи опции «объединение» составляет с моделью сосудов селезенки единое твердое тело.

2. Создание грудинно-позвоночно-реберной модели

2.1. Создают объемное тело, соответствующее ребру человека IX. Для этого в рабочей плоскости XZ при помощи оператора «сплайн» чертят дугу, соответствующую контурной линии длинника ребра.

2.2. Далее в перпендикулярной плоскости YZ формируют эллипс, по форме соответствующий сечению ребра, и при помощи оператора «сдвиг» создают объемное тело ребра (рис. 3, а, на цв. вклейке).

Рис. 3. Модель тела ребра (а) и модель грудинно-позвоночно-реберного фрагмента (б).

2.3. В рабочей плоскости длинника ребра создают простейшие многоугольники (треугольники, четырехугольники) таким образом, чтобы одна из сторон фигур по касательной пересекала модель ребра как с наружной, так и с внутренней стороны.

2.4. Для обеспечения плоскостей контакта производят разделение наружной и внутренней граней модели ребра на несколько частей. Для этого в плоскости YZ создают отрезок и применяют оператор «разделение». В результате грани ребра разделяются на несколько сопряженных друг с другом граней. При этом общая конфигурация и сплошность поверхности не нарушается.

2.5. После завершения разработки модели ребра изображение копируют и производят зеркально отражение, в результате чего создают модели правого и левого ребер.

2.6. В плоскости XZ создают эскиз тела позвонка в виде овала с минимальным диаметром 43 мм и максимальным диаметром 60 мм. При помощи оператора «выдавливание» на высоту 27 мм и опции «объединение» получают объемное тело, располагающееся в едином сочленении с моделями правого и левого ребра. Аналогичный алгоритм действий выполняют на уровне дистальных отрезков моделей ребер — фигура моделирует участок грудины со следующими размерными характеристиками: минимальным — 12 мм и максимальным — 48,5 мм диаметром.

В результате проведенного вышеизложенного комплекса построений получают модель грудинно-позвоночно-реберного фрагмента (см. рис. 3, б, на цв. вклейке).

3. Сборка модели

3.1. Сборку модели селезенки осуществляют путем соединения модели селезенки и модели сосудов селезенки. Применяя оператор «соединение» и его опцию «жесткие взаимосвязи», добиваются жесткого и конгруэнтного соединения полости внутри модели селезенки и модели сосудов селезенки.

3.2. Затем в виртуальное пространство вносят модель грудинно-позвоночно-реберного сегмента. Применяя оператор «зависимость», условие фиксации «касательность», осуществляют связь выступающих полуцилиндров на диафрагмальной поверхности модели селезенки и граней на внутренней поверхности ребра. Изменение фиксации к различным граням внутренней поверхности ребра обеспечивает горизонтальное или вертикальное положение селезенки на любой из требуемых линий: от лопаточной до переднеподмышечной.

Созданные модели обеспечивают возможность формирования более сложной конструкции модели. Например, при необходимости возможно обеспечение перекрытия органа от внешних воздействий несколькими ребрами (рис. 4, на цв. вклейке).

Рис. 4. Модель селезенки и грудинно-позвоночно-реберного сегмента в собранном виде.

Таким образом, приведенный алгоритм построения моделей селезенки и грудинно-позвоночно-реберного сегмента позволяет моделировать различные варианты условий возникновения повреждений селезенки. Моделирование травм селезенки в совокупности с применением метода КЭА, об эффективности которого неоднократно указывалось в ранее опубликованных статьях, в рамках производства судебно-медицинской экспертизы тупой травмы живота позволяет существенно повысить наглядность и достоверность ее результатов в части установления обстоятельств и механизма травмирования пострадавшего в результате тех или иных криминальных происшествий.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.