Судебно-медицинская оценка морфологических критериев переломов для определения механизмов разрушения диафиза большеберцовой кости при падении с высоты

Одной из наиболее важных задач судебно-медицинской экспертизы при падении с высоты является решение вопроса о положении тела в момент соударения с поверхностью приземления и высоты падения [1]. Результаты судебно-медицинских экспертиз в случаях кататравмы являются основополагающими данными для органов суда и следствия при уточнении обстоятельств происшествия. Актуальность решения данного вопроса диктуется высокими современными требованиями судебно-следственных органов к результатам экспертных исследований в области реконструкции обстоятельств происшествия [2]. Особенно часто приходится реконструировать ситуации в случаях неочевидности обстоятельств происшествия. В настоящее время в судебно-медицинской литературе практически нет научных исследований, рассматривающих возможности экспертной оценки морфологических особенностей переломов длинных трубчатых костей в результате кататравмы. Вместе с тем морфология перелома длинных трубчатых костей обладает весьма достоверными признаками разрушения, позволяющими судить о положении пострадавшего в момент приземления и высоте падения [3, 4]. Очевидно, что необходимо исследовать не только область повреждения кости, но и состояние окружающих мягких тканей.

Наши предшествующие исследования позволили, используя экспертный и экспериментальный материал, разработать и внедрить в экспертную практику методику установления обстоятельств происшествия при падении с высоты по морфологии переломов длинных трубчатых костей [5].

Целью настоящей работы явилось обоснование подхода к возможности реконструкции обстоятельств происшествия, а именно — варианта приземления и высоты падения по морфологии переломов большеберцовых костей при падении с высоты.

Для этого в задачи исследования входило:

1. Определить наиболее часто встречающихся вариантов приземления с повреждением большеберцовой кости.

2. Выявить морфологических признаков переломов, характерные для каждого из вариантов приземления с учетом диапазонов высот падения.

Разработать алгоритм исследования переломов большеберцовой кости с учетом варианта приземления и высоты падения в случае кататравмы.

Предложить методические рекомендации по установлению механизмов переломов большеберцовой кости для судебно-медицинской практики в случаях падения с высоты.

Материалом исследования служили 203 перелома большеберцовых костей в случае кататравмы. Все случаи падения были разделены, согласно классификации по варианту соударения с поверхностью [6]. Переломы изучали на сухих препаратах нативных костей методами остеоскопии и стереомикроскопии при увеличении объекта ×30—56. В 70% наблюдений большеберцовые кости были разрушены при падении на ноги с приземлением на стопу (вертикально-нижний вариант приземления), в 30% — при падении на спину (горизонтально-задний вариант приземления). Достоверность полученных результатов представлена разработанной в процессе исследований методикой математического моделирования.

В результате исследований установлено, что морфология перелома большеберцовой кости в случае кататравмы значительно зависит от варианта приземления: было ли это приземление на ноги или в горизонтальном положении. Так, в случае вертикального положения (приземление на выпрямленные ноги) большеберцовая кость принимает на себя основную нагрузку при условии фиксации к поверхности, что ограничивает способность к ротации. Помимо этого, противодействие ротационным смещениям оказывает соединение костей голени между собой по типу «рамочной конструкции» (межберцовый сустав, межкостная перепонка голени, межберцовый синдесмоз). Ввиду значительной разницы диаметра верхней и нижней третей диафиза, чаще, чем на других костях, наблюдается «муфтообразное погружение» встречных отломков (рис. 1 на цв. вклейке).

Рис. 1. Фрагментарно-оскольчатый перелом большеберцовой кости при вертикально-нижнем варианте приземления.

1 — «муфтообразное» погружение отломков; 2 — краевые сколы компактного вещества в зоне сдвига. Экспертное наблюдение №55.

Принимая во внимание тот факт, что тело человека после первичного соударения стопами с поверхностью соударения далее перемещается, приземляясь на одну из поверхностей тела, ожидаемо образование признаков повторной травматизации, которые чаще представлены сколами и выкрашиванием компактного вещества, а также образованием дополнительного разрушения верхнего отломка в виде поверхностного скола по типу «отщепа» от плоского расщепления (рис. 2 на цв. вклейке).

Рис. 2. Оскольчатый перелом большеберцовой кости при вертикально-нижнем варианте приземления.

1 — осколок в зоне разрыва по типу «отщепа»; 2 — зубчатая зона разрыва; 3 — ступенчатый переход поверхности кости в поверхность перелома в зоне разрыва. Объяснение в тексте. Экспертное наблюдение №30.

Для переломов большеберцовой кости при горизонтальных вариантах приземления характерна локализация разрушения в нижней трети диафиза, что связано с особенностями расположения и функции мышц голени.

Плоскость перелома большеберцовой кости, образовавшегося при горизонтальных вариантах приземления, поперечно-косая. Как и для переломов других длинных трубчатых костей, для заданных условий приземления характерна небольшая протяженность зоны разрыва относительно других зон разрушения и зигзагообразная траектория перелома в зоне сдвига (рис. 3 на цв. вклейке).

Рис. 3. Безоскольчатые переломы диафиза большеберцовой кости при горизонтально-заднем варианте приземления.

1 — зона разрыва; 2 — зигзагообразная траектория перелома в зоне сдвига. Экспертное наблюдение №37.

Вне зависимости от высоты падения возможно обнаружение скола компактного вещества в зоне сдвига полулунной формы. При падении с высоты свыше 30 м отмечается формирование на нижнем отломке большеберцовой кости трещин от «расклинивания», что обусловлено «вклинением» верхнего отломка в нижний. Признаков повторной травматизации ни в одном из исследуемых переломов не обнаружено.

На основании отдельных критериев морфологии переломов большеберцовых костей выполнено построение моделей для двух характеристик — высоты падения и варианта приземления тела — с использованием в качестве инструментария линейного регрессионного анализа.

Набор признаков Xn представляет собой значения ранжированной шкалы принятых параметров, зафиксированных при судебно-медицинском исследовании трупа в случае, когда причиной смерти явилось падение с высоты.

Их размерность p>1, состоит из величин конкретных измерений X, подмножество которых включает компоненты {X1, …, Xn}, где Xn — значение n-го морфологического параметра повреждения каждой из исследованных длинных трубчатых костей. В столбец матрицы Xn внесены коды признака, подлежащего прогнозированию, а именно цифровой шкалой закодированы следующие диапазоны высот падения тела: до 10 м — 1, от 10 до 20 м — 2, от 20 до 30 м — 3, от 30 до 40 м — 4, от 40 до 50 м — 5, 50 м и более — 6. При прогнозировании варианта приземления тела использовали следующие цифровые обозначения шкалы признаков: «вертикально-верхнее приземление» — 1; «вертикально-нижнее приземление» — 2; «горизонтально-переднее приземление» — 3; «горизонтально-заднее приземление» — 4; «горизонтально-боковое приземление» — 5. В обучающей выборке эти параметры были известны. Далее необходимо сконструировать уравнение, выражающее закон изменения отклика Y в зависимости от конкретных значений независимых переменных X xij.

Модель наблюдений имеет вид

где yi — значение объясняемой переменной в i-м наблюдении; x_{i, j} — известное значение j-й объясняющей переменной в i-м наблюдении; θ_j — неизвестный коэффициент при j-й объясняющей переменной.

Затем были проведены расчеты для получения представления о возможности использования диагностической модели при формировании экспертного мнения о положении тела пострадавшего в момент соударения с поверхностью приземления (табл. 1) и высоты падения (табл. 2).

Таблица 1. Коэффициенты линейной регрессии полной матрицы факторов, влияющих на определение варианта приземления тела

Таблица 2. Результаты многофакторного дисперсионного анализа влияния полной матрицы исследуемых факторов на прогноз варианта приземления тела

Примечание. Формула расчета коэффициента прогнозирования варианта приземления тела: К_{пр(вариант приземления)}=3,38672+(Y₁)∙0,0997064+(Y₂)∙0,126665+ (Y₃)∙0,00284878+(Y₄)∙−0,00811852+(Y₅)∙0,00187952+(Y₂₁)∙−0,428916+(Y₂₂)∙0,0310264+(Y₂₃)∙0,404664+(Y₂₄)∙0,039797+(Y₂₅)∙−0,23881.

Расчеты были выполнены для случаев, когда известны одна из характеристик (высота падения или вариант приземления): так, для набора только морфологических факторов модель ситуации предусматривала, что ни высота падения, ни вариант приземления тела не известны. Результаты многофакторного дисперсионного анализа влияния полной матрицы исследуемых факторов на диагностику варианта приземления и высоты падения тела с формулами расчета коэффициентов представлены в табл. 3 и табл. 4.

Таблица 3. Коэффициенты множественной линейной регрессии полной матрицы факторов для определения высоты падения тела

Таблица 4. Результаты многофакторного дисперсионного анализа влияния полной матрицы исследуемых факторов на прогноз высоты падения тела

Примечание. Формула расчета коэффициента прогнозирования высоты падения тела: К_пр(высота падения)=−0,646626+Х1∙0,556896+Х2∙−0,0688063+ Х3∙−0,000491281+Х4∙0,00019472+Х5∙0,00704374+Х21∙0,760843+Х22∙−0,026864+Х23∙0,772044+Х24∙−0,170917+Х25∙−0,161598.

Как свидетельствуют данные, представленные в таблицах, модель с использованием признаков разрушения большеберцовых костей показывает статистически значимые результаты, удовлетворяющие условию достоверности результатов работы модели на уровне выше 99% значимости (p=0,000001). Коэффициент детерминации, объясняющий вклад использованных параметров в вариативность модели, составил 91,84%. Для каждого из подлежащих диагностике вариантов приземления тела и высоты падения прогностические коэффициенты имеют вид линейной функции (рис. 4, 5). Важно отметить, что вариант приземления возможно определить как при известном варианте приземления, так и в условиях неочевидности данной величины. Так, при определении высоты падения возможно провести расчеты с включением параметра варианта приземления и без его учета.

Установлено, что переломы большеберцовой кости встречаются чаще (70%) при приземлении с опорой на выпрямленные ноги, чем при горизонтальных вариантах приземления (30%).

Выявлены морфологических признаки переломов, которые состоят в наибольшей корреляционной связи с условиями кататравмы (вариантом приземления и высотой падения). Данными признаками послужили локализация перелома, направление нагрузки, плоскость перелома, вид перелома.

Выявлена корреляция морфологических признаков-повреждений большеберцовых костей с искомыми параметрами условий кататравмы (высота падения и вариант приземления), что отображено в результатах многофакторного дисперсионного анализа влияния полной матрицы исследуемых факторов на установление варианта приземления и высоты падения тела.

Таким образом, установлено, что результат диагностики варианта приземления тела при падении с высоты поддается четко дифференцированному ранжированию (рис. 4, 5). Средние значения коэффициентов вариантов приземления тела на основе изучения морфологии повреждений большеберцовых костей позволяют сделать обоснованное судебно-медицинское заключение. Абсолютные значения коэффициентов прогнозирования для каждого варианта приземления тела в двух вариантах расчетов — с использованием полной матрицы морфологических признаков повреждений, включая высоту падения тела и с использованием только морфологических повреждений при неизвестной высоте падения тела — отличаются незначительно. Используя диагностические модели определения характеристик кататравмы, становится возможным определить условия падения с высоты (вариант приземления и высоту падения).

Рис. 4. Величины коэффициентов прогнозирования высоты падения тела при разных наборах влияющих параметров переломов большеберцовых костей.

Рис. 5. Величины коэффициентов прогнозирования варианта приземления тела при разных наборах влияющих параметров переломов большеберцовых костей.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.