Морфо-топографический аспект спиральных переломов длинных трубчатых костей

АННОТАЦИЯ

На моделях длинных трубчатых костей курицы изучено 360 спиральных переломов. Определены локализация и направление спиральной линии перелома при разном виде ротации – по и против хода часовой стрелки. Установлено, что в случае ротации любого свободного эпифиза в обоих направлениях при фиксированном другом указанная линия одинаково часто располагается как на передней, так и на задней поверхности кости и всегда проходит слева направо. При вращении свободного верхнего эпифиза по часовой стрелке эта спиральная линия идет снизу-вверх, при ротации в обратную сторону – сверху вниз. Когда вращается нижний конец кости при фиксированном верхнем направление хода спиральной линии перелома в зависимости от вида ротации прямо противоположное.

ABSTRACT

360 spiral fractures have been studied on models of chicken long tubular bones. The localization and direction of the spiral fracture line are determined for different types of rotation - clockwise and counterclockwise. It has been established that in the case of rotation of any free pineal gland in both directions with a fixed other one, the indicated line is equally often located both on the front and on the back surface of the bone and always runs from left to right. When the free upper pineal gland rotates clockwise, this spiral line goes from bottom to top, while rotating in the opposite direction, from top to bottom. When the lower end of the bone rotates with a fixed upper direction of the spiral fracture line, the opposite is the case depending on the type of rotation.

Ключевые слова: длинные трубчатые кости, спиральный перелом, вид ротации, направление спиральной линии перелома.

Keywords: long tubular bones; spiral fracture; rotation type; the direction of the spiral line of the fracture.

Введение

Спиральные (винтообразные) переломы длинных трубчатых костей (СПДТК) (рис. 1) возникают вследствие вращения одного из концов кости при фиксированном другом [1–5]. При этом в кости образуется напряжение, проходящее соответственно винтообраз­ной линии, по которой вначале разрывается кость. Вследствие изгиба ци­линдра кости на противоположной винтообразной линии стороне возника­ет сжатие и образуется прямая линия долома костной ткани, соединяющая концы спиральной части перелома (рис. 2) [1, 3, 5].

Рисунок 1. Спиральный перелом средней трети диафиза бедра [6]

Рисунок 2. Деформация трубчатой кости при кручении: Р – направление внешнего воздействия; а – напряжение, формирующее винтообразную линию перелома; б – напряжение, формирующее прямую линию перелома [1]

СПДТК не являются особой редкостью. Например, по данным S. Salminen (2005) [6], среди всех переломов бедра винтообразный характер имеют 36,7%, а согласно исследованию F. Madadi с соавторами (2011) [7] спиральный перелом большеберцовой кости составил 13,4% костных травм этой локализации.

СПДТК – достаточно частая травма у спортсменов, в частности лыжников, конькобежцев, сноубордистов, футболистов (в том числе игроков в американский футбол), участников спортивных единоборств [2, 8–10]. Реже подобного рода переломы могут встречаться при автомобильных и мотоциклетных авариях [9, 11], в частности переломы голени опорной ноги пешехода при касательном наезде на него автотранспорта, что придает телу вращательный момент [12–14]; при падении по наклонной поверхности с препятствиями, способными фиксировать конечность при продолжающемся движении тела [9], при физическом насилии или производственном травматизме [9, 15].

В аспекте судебно-медицинской фрактологии представляет большой практический интерес вопрос об особенностях топографии спиральной линии первичного разрыва кости в зависимости от направления вращения ее свободного эпифиза. Правильный ответ на поставленный вопрос нередко бывает крайне важным для определения механизма травмообразования, выяснения обстоятельств происшествия и вынесения обоснованного экспертного заключения [5].

Однако исcледований в этом направлении крайне мало. В базе данных Medline таких сведений не найдено, в базе данных Google Scholar удалось найти лишь одну публикацию, относящуюся к 1983 году [16]. Ее автор финский специалист O. Böstman обнаружил, что в 78% случаев спиральная составляющая линии перелома располагалась в переднебоковом квадранте окружности большеберцовой кости, а вертикальный элемент перелома – в заднемедиальном.

В русскоязычной литературе рассматриваемой этой теме посвящены практически только работы ученых Алтайского медицинского института В.Э. Янковского и В.Н. Крюкова.

Исследования первого автора [4,5] выполнены более 40 лет назад, опубликованы в сравнительно малоизвестных изданиях и сейчас представляют в известной мере библиографическую редкость. Согласно данным, обобщенным в докторской диссертации В.Э. Янковского (1974) [5], при наружной ротации диафиза бедренной или большеберцовой костей винтообразная линия перелома идет в направлении сверху вниз и кнутри. При внутренней ротации эта линия имеет обратное направление.

Подобный вывод вызывает ряд вопросов. Во-первых, не вполне ясно, на какой поверхности кости расположена эта винтообразная линия разрыва костной ткани.

Во-вторых, ротация диафизов упомянутых костей, как наружная, так и внутренняя, будет иметь различное направление относительно хода часовой стрелки у ноги правой и левой. Поэтому представленный вывод не является полным и обобщающим.

Автор предлагает также способ определения направления вращения кости путем восстановления перпендикуляра к винтообразной линии перелома, который соответствует направлению растягивающих сил и, следовательно, направлению вращения этой части кости (рис. 3).  В определенных случаях этот способ может быть полезным. Однако он не всегда удобен для практического применения.

Рисунок 3. Перелом большеберцовой кости при ротации; определение направления вращения [1, 5]

Две более поздние монографии В.Н. Крюкова (1986, 1995) [1, 8] также не вносят особой ясности в разбираемый вопрос. В современных публикациях по судебной медицине, например, в учебнике Н.Н. Тагаева (2003) [3], этому вопросу отведено буквально несколько строк без какой-либо конкретики. Даже в Национальном руководстве по судебной медицине (2014) [17] полностью отсутствуют какие-либо сведения подобного рода.

Таким образом, рассматриваемый вопрос разработан недостаточно. Практически нет конкретных и достаточно четких критериев, позволяющих точно оценить направление вращения свободного конца длинной трубчатой кости по виду и локализации линии спирального разрыва костной ткани. Поэтому целью настоящего исследования явилась попытка восполнения, хотя бы частичного, существующего пробела.

Материал и методы

В качестве модели для проведения эксперимента использованы длинные трубчатые кости курицы: лучевая – 100, локтевая – 120, плечевая – 120, большеберцовая – 20 (табл. 1).

С чисто технической точки зрения это весьма удобный объект для изучения морфологии СПДТК. Кроме того, что является немаловажным, не представляет проблемы получение любого необходимого количества экспериментального материала.

Итак, в целом изучено 360 СПДТК, полученных при фиксированном нижнем эпифизе и ротации верхнего по ходу часовой стрелки и в обратном направлении – по 180 наблюдений в каждом случае. (Направление вращения свободного конца кости, будь он верхний или нижний, относительно движения часовой стрелки определяется при мысленном взгляде на кость сверху, то есть так, как обычно мы смотрим на часы, лежащие циферблатом вверх).

Полученные количественные результаты оценены с помощью общепринятых описательных статистических тестов. Принятый уровень значимости различий показателей – 95% и более (p≤0,05).

Результаты

Итоги проведенного исследования представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Количественная характеристика изученного материалаи итоги проведенного исследования

Обсуждение

Анализ полученных данных выявляет определенные закономерности.

Во-первых, в случае ротации все виды трубчатых костей, использованных в эксперименте, повреждаются одинаково. Другими словами, морфология спирального перелома не зависит от анатомической принадлежности кости, то есть ее места в скелете.

Во-вторых, при вращении свободного верхнего конца кости при фиксированном нижнем эпифизе как в направлении по часовой стрелке, так и против могут возникнуть два вида СПДТК, отличающиеся друг от друга локализацией винтообразной линии первичного разрыва костной ткани.

При одном виде перелома эта линия расположена на передней поверхности кости, при другом – на задней. Частота одного и другого вида примерно одинаковая – около половины всех переломов одинакового механизма травмообразования. Наблюдаемые заметные различия в частоте той или иной локализации спиральной части перелома некоторых костей (например, лучевой, плечевой, большеберцовой при ротации против часовой стрелки) связаны не столько с конструктивными особенностями последних, сколько с относительно небольшим числом наблюдений. В целом во всей выборке указанные различия соответствующих процентных показателей статистически незначимы.

Описанный феномен служит существенным уточнением существующих в литературе очень кратких и недостаточно определенных сведений в этом отношении.

В-третьих, спиральная линия перелома в горизонтальном направлении всегда идет от одного бокового края кости к другому (скажем, слева направо), что вполне естественно.

В-четвертых, различие изученных СПДТК, определяемое видом ротации свободного конца кости, заключается в ориентации винтообразной части в вертикальном направлении (рис. 4).

Рисунок 4. Локализация и направление спиральной линии перелома в зависимости от вида ротации: I, II, III – лучевая, локтевая, плечевая кости соответственно; ротация по часовой стрелке – вид спереди (А) и сзади (B); ротация против часовой стрелки – вид спереди (C) и сзади (D)

Так, если смотреть на спиральную линию перелома непосредственно со стороны ее локализации, то направление этой линии при вращении верхнего эпифиза по часовой стрелке всегда будет ориентировано снизу вверх. Напротив, в случае ротации в обратную сторону линия разрыва проходит сверху вниз.

Опираясь на данные проведенного исследования теоретически можно представить морфологию СПДТК при противоположной ситуации, то есть когда вращается нижний конец кости при фиксированном верхнем.

В этом случае сохраняется вывод о том, что линия первичного разрыва костной ткани проходит всегда слева направо по передней или задней поверхностям кости. В то же время ход этой линии в вертикально направлении, определяемый характером вращения (по или против движения часовой стрелки), будет прямо противоположным описанному, а именно: при вращении свободного нижнего эпифиза по часовой стрелке линия идет сверху вниз, против часовой стрелки – снизу вверх (табл. 2).

Таблица 2.

Локализация и направление спиральной линии перелома в зависимости от вида ротации

Заключение

Изучение морфологии СПДТК в зависимости от направления вращения свободного эпифиза выявило четкие закономерности.

Выявленные закономерности локализации и направления винтообразной части СПДТК в целом подтверждают правильность метода определения хода ротации свободного конца кости, предложенного В.Э. Янковским (1974) [5]. Однако, на мой взгляд, новый подход к этому вопросу весьма удобен в практическом отношении и позволяет достаточно точно решать экспертные вопросы, касающиеся механизма травмообразования и выяснения обстоятельств происшествия.

Список литературы:
1. Крюков В.Н. Механика и морфология переломов. – М., Медицина, 1986. – 160 с.
2. Пиголкин Ю.И., Дубровин И.А., Леонов С.В. Травма тупыми предметами // Судебная медицина и судебно-медицинская экспертиза: национальное руководство / под ред. Ю.И. Пиголкина. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2014. – Гл. 4. – С. 70–99.
3. Тагаев Н.Н. Судебная медицина: учебник / под общ. ред. А.М. Бандурки. – Харьков: Факт, 2003. – 1267 с.
4. Янковский В.Э. Топография напряжений и механизм переломов костей голени при некоторых видах деформаций // Вопросы морфологии и патологии опорных тканей: материалы науч. конф. Алтайского гос. мед. института. – Барнаул, 1972. – С. 37–38.
5. Янковский В.Э. Материалы о биомеханических особенностях длинных трубчатых костей нижних конечностей (обоснование судебно-медицинских критериев экспертизы повреждений): дис. … д-ра мед. наук. – М., 1974. – 367 с.
6. Salminen S. Femoral shaft fractures in adults: epidemiology, fracture patterns, nonunions, and fatigue fractures. A clinical study: acad. dis. – Helsinki: University of Helsinki, 2005. – 145 p.
7. Adult tibial shaft fractures – different patterns, various treatments and complications / F. Madadi, A. Eajazi, F. Madadi [et al.] // Med. Sci. Monit. – 2011. – Vol. 17, N 11. – P. CR640–CR645. doi: 10.12659/MSM.882049
8. Крюков В.Н. Основы механо- и морфогенеза переломов. – М.: Фолиум, 1995. – 232 с.
9. Huizen J. What is a spiral fracture? Causes and treatment. – Last reviewed: 30 Aug. 2017. – Available: https://www.medicalnewstoday.com/articles/319174.php (date of circulation: 10.06.2018).
10. Tibial fractures in alpine skiing and snowboarding in finland: a retrospective study on fracture types and injury mechanisms in 363 patients / A. Stenroos, H. Pakarinen, J. Jalkanen [et al.] // Scand. J. Surg. – 2016. – Vol. 105, N 3. – P. 191–196. doi: 10.1177/1457496915607410
11. Якунин С.А., Леонов С.В. Автомобильная травма // Судебная медицина и судебно-медицинская экспертиза: национальное руководство / под ред. Ю.И. Пиголкина. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2014. – Гл. 7. – С. 148–185.
12. Дерягин Г.Б., Агафонов В.В. Наземная транспортная травма: уч.-метод. пособие. – М.: МосУ МВД России, 2008. – 91 с.
13. Солохин А.А. Судебно-медицинская экспертиза в случаях автомобильной травмы. – М.: Медицина, 1968. – 236с.
14. Янковский В.Э. Некоторые особенности формирования переломов // Матер. VI Всеросс. съезда суд. медиков. – М. – Тюмень, 2005. – С. 312–313.
15. Повреждения, причиненные невооруженным человеком и животными / С.В. Леонов, И.А. Дубровин, И.А. Толмачев [и др.]. – Судебная медицина и судебно-медицинская экспертиза: национальное руководство / под ред. Ю.И. Пиголкина. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2014. – Гл.5. – С. 100–128.
16. Böstman O. Morphological observations of torsional fractures of the adult tibial shaft // Acta Orthop. Scand. – 1983. – Vol. 54, N 4. – P. 627–633. doi: 10.3109/17453678308992901
17. Судебная медицина и судебно-медицинская экспертиза: национальное руководство / под ред. Ю.И. Пиголкина. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2014. – 728 с.