ГлаваРАНЕВАЯ БАЛЛИСТИКА

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ И РЕШАЕМЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Процессы, сопровождающие движение снаряда в результате выстрела, изучают такие научные дисциплины, как внутренняя, внешняя и раневая баллистика.

Поражающие снаряды, достигающие тела человека в результате выстрела или взрыва, весьма разнообразны: пули стрелкового оружия, осколки мин, снарядов и бомб, специальные механические поражающие средства (стрелки, шарики, иглы и т. п.). Здесь будут рассмотрены в основном пулевые ранения.

Итак, раневая баллистика — это научная дисциплина, содержание которой составляют сведения о процессах, вызванных взаимодействием огнестрельного снаряда с живым организмом, и о последствиях такого взаимодействия.

При изучении огнестрельных ранений часто используют два понятия: «механизм образования огнестрельной раны» и «раневая баллистика».

В 1943 г. американский ученый О.Са11епс1ег издал книгу под названием «Раневая баллистика» («\Уоипс1 ЪаШзйсз»), где была изложена методика экспериментального изучения огнестрельной раны. Именно после публикации О.Са11епс1ег термин «раневая баллистика» быстро приобрел популярность, которая не ослабевает и поныне. Достаточно вспомнить последующие солидные издания под этим названием: «^оипс! ЬаШзНсз апс! Ше заеппПс Ьаск§гоипс1» К.ЗеНег и В.КпеиЬиеЫ (1994). С 1975 г. под этим названием в Швеции были проведены несколько симпозиумов, материалы которых публиковались под названием «Раневая баллистика».

я?

В то же время пироговский термин ближе к современному фундаменталь- >му пониманию механизма образования любого повреждения как процесса аимодействия повреждающего фактора и поражаемой части тела, происхо- [щего под влиянием как условий окружающей среды, так и свойств целостного эганизма. Исходя из этого теоретического положения принципиально важно знять, что сущность повреждения определяется не столько свойствами эвреждающего снаряда и поражаемой части тела, сколько теми качественно эвыми процессами и явлениями, которые рождаются при их взаимодействии, заимодействующая система включает, с одной стороны, конструктивные и -шамические свойства пули, а с другой — структурные и функциональные юйства поражаемой части тела. Еще раз подчеркнем, что только в процессе к взаимодействия рождаются такие новые качества, как переданная энергия, ремя и площадь ее передачи поражаемым тканям, положение в момент онтакта с телом человека продольной и поперечной осей огнестрельного наряда, направление и форма раневой траектории, протяженность траектории ули в поражаемом объекте, степень устойчивости пули в процессе образования анения, характер временной пульсирующей полости, целость снаряда, озникновение вторичных снарядов и др.

Одной из первых теорий о механизме действия огнестрельного снаряда при поражении тела человека была теория гидравлического или гидростатического действия. В ее основе лежит закон Паскаля, согласно которому давление, оказываемое на находящуюся в герметичном сосуде жидкость, передается во все стороны с одинаковой силой. Эта теория не учитывала ни массу снаряда, ни его динамические характеристики. Ее авторы,— германские ученые — были подвергнуты серьезной критике со стороны русских исследователей И.И.Морозова (1899), Е.В.Павлова (1893), В.А.Тиле (1894), И.И.Ильина (1894).

За рубежом на смену гидравлической пришла гидродинамическая теория, отличие которой от предшественницы заключалось в том, что ударные воздействия на жидкую или полужидкую среду влекли за собой распространение энергии не равномерно во все стороны, а в направлении выстрела. К сожалению, эту теорию нельзя было отнести к прогрессивным, поскольку она сводила все только к поведению жидкости в ответ на импульсное ударное воздействие. Однако гидродинамическая теория из-за легкости ее умозрительного восприятия нашла своих приверженцев в России. Например И.Н.Бурденко (1938) объяснял объем пулевого повреждения головного мозга гидродинамическим действием снаряда при его прохождении через полость черепа. Позднее он изменил свою точку зрения (1948). Но ее оставили на своем вооружении такие известные ученые и практики, как Н.И.Гращенков (1947) и Н.Н.Еланский (1950).

Теорию ударного действия энергично популяризовал А.Ю.Созон-Яро- шевич (1947). Распространенность переломов черепа, а также повреждения по ходу раневого канала в головном мозге он связывал с головной баллистической волной, в зоне которой частицы мозговой ткани отрываются от соседних, образуется движущаяся масса мозговой ткани конической формы, которая устремляется к противостоящей стенке черепа и ударяет в нее с большой силой. По его мнению, это приводит к растрескиванию черепа изнутри и к выбрасыванию части мозга через образующиеся переломы. Попытку примирить обе точки зрения предпринял патологоанатом А.В.Смольяников (1952), который заметил, что теорию ударного действия снаряда и гидродинамическую теорию не следует противопоставлять. Он высказал мнение, что теория гидродинамического удара не объясняет механизма действия огнестрельного снаряда, а указывает лишь на некоторые причины, вызывающие повреждение тканей. Положения, лежащие в основе этих теорий, относятся друг к другу, как причина (ударное действие пули) и следствие (гидродинамический эффект).

Следующим этапом в изучении раневой баллистики стали экспериментальные исследования, в ходе которых для регистрации быстропротекающих процессов использовались импульсная рентгенография и высокоскоростная киносъемка, которые позволяли непосредственно видеть то, что происходит при попадании пули в биологический объект.

Именно эти технические средства позволили установить феномен временной пульсирующей полости, ее объем и динамические характеристики, которые, как оказалось, различались при воздействии конструктивно разных снарядов, выстреленных из разных образцов оружия.

С.С.Гирголав (1951) и И.Ф.Огарков (1952) сообщили, что в поражаемой пулей среде возникает полость, перемещающаяся затем по ходу раневого канала. При этом полость существует тысячные доли секунды. Вначале объем полости увеличивается, а затем, пульсируя, она исчезает. И.Ф.Огарков писал, что в жидкой среде пуля создает «толчковую (ударную) волну», движущуюся примерно со скоростью звука. Он также обратил внимание на то, что возникающая в тканях полость существует и пульсирует в течение отрезка времени, в сотни раз превышающего продолжительность контакта пули с пораженной частью тела или пораженным органом. Именно в это время, учитывая значительный объем и пульсирующий характер временной тульсирующей полости, стали объяснять происхождение изменений за тределами раневого канала «молекулярным сотрясением тканей». Собственно говоря, никакого молекулярного сотрясения никто не наблюдал ни тогда, ни в настоящее время. Этот термин оказался удобным для объяснения структурных и ультраструктурных изменений, возникающих за пределами гканей, разрушенных при непосредственным контакте с пулей. Они муфтообразно окружали раневой канал и именно их топография послужила основанием для объяснения их происхождения в результате «бокового ударного действия пули».

Теоретические положения, на которых базируется та или иная теория раневой баллистики, основаны на результатах, полученных методами анатомической и прикладной механики, гидродинамики, математики а также многих медицинских дисциплин (патологической анатомии, физиологии, судебной медицины, хирургии, травматологии, биологической физики, биологической химии, гистологии и др.). В раневой баллистике можно условно выделить два тесно связанных друг с другом блока проблем: теоретических и прикладных. Однако их подчас очень трудно разделить, так как вторые подтверждают формулировку и последующую разработку нужных задач, в процессе решения которых открываются новые практические возможности для решения практических проблем, позволяющих совершенствовать тактику лечения огнестрельных ран, их судебно-медицинской экспертизы и т. д.

Перечень актуальных задач раневой баллистики:

изучение комплекса сложных физических процессов, происходящих при движении ранящих снарядов в теле, динамики, величины, формы и условий передачи ими своей кинетической энергии органам и тканям;

исследование механизма образования огнестрельной раны и таких факторов, как процессы взаимодействия ранящего снаряда и поражаемых биологических структур, под влиянием которых формируется морфология огнестрельной раны;

поиск, разработка и адаптация к решению специальных задач имитаторов биологических объектов для моделирования динамических процессов и огнестрельных ранений с заданными параметрами;

создание моделей пулевых ранений для разработки приемов их хирургического лечения, реконструкции условий возникновения огнестрельного повреждения в рамках проведения судебно-медицинской экспертизы;

разработка математических моделей, отражающих динамические процессы и условия образования огнестрельного ранения различных биологических тканей, органов и частей тела;

определение параметров специальных средств, обеспечивающих защиту человека от пулевого воздействия;

разработка стандартизованных принципов испытаний и критериев оценки повреждающего действия современных ранящих снарядов (малокалиберных пуль, стреловидных поражающих элементов, компактных поражающих элементов малой массы и др.) на основе комплексного использования методик регистрации быстропротекающих процессов (скоростной киносъемки, импульсной рентгенографии, искровой фотографии и др.), изучения структуры сформированной раны и эмпирического уточнения зависимости между баллистическими параметрами ранящих снарядов и тяжестью вызываемых ими повреждений.

Последняя задача определяет научный уровень исследований, объективность и надежность получаемых результатов, что определяет необходимость изложить общую и частную методологию раневой баллистики.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Методы исследования, используемые раневой баллистикой, развиваются в двух направлениях: обеспечение и сопровождение экспериментального моделирования огнестрельных повреждений, изучение морфофункциональных свойств огнестрельных ранений, встречающихся в практике и получаемых в эксперименте.

Важное значение в экспериментальной раневой баллистике занимают методы, позволяющие объективно регистрировать физические параметры быстропротекающих процессов в единичном опыте.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ РАНЯЩЕГО СНАРЯДА

Скорость ранящего снаряда измеряется путем определения времени его полета на строго установленном участке траектории между двумя блокирующими устройствами, одно из которых (ближайшее к оружию) после пролета ранящего снаряда запускает электронный хронометр, второе — останавливает его. В качестве блокирующих устройств используют неконтактные элементы- соленоиды и фотодиодные датчики, а также контактные приспособления — баллистические рамы-мишени из натянутой параллельными рядами тонкой проволоки, соединенной с частотомером В опытах обычно применяют четыре блокирующих устройства: первая пара — до объекта для определения контактной скорости ранящего снаряда и вторая пара — за ним для определения остаточной скорости после выхода ранящего снаряда из мишени (рис. 23).

Скорость снаряда (V) рассчитывают по формуле У= 8/1, где 8 — длина измерительной базы; I — время пролета снарядом базы.

На основании полученных исходных данных о значениях скорости снаряда и его кинетической энергии можно рассчитать такие энергетические параметры ранящего снаряда, как удельная кинетическая энергия Еуд (Дж/см2) = Е/80 и удельный импульс 1уд = тУ2/80, где Е — кинетическая энергия; 80 — площадь поперечного сечения; т — масса; V — скорость.

Если в качестве снарядов используют свинцовые безоболочечные пули калибра 5,6 мм, то для измерения их скорости пользуются прибором ФДБУ-1 (фотодиодоблокирующее устройство), который позволяет фиксировать время прохождения пулей расстояния между двумя световыми потоками. Это позволяет избежать контакта мягкой пули с преградой (рама-мишень), при котором пуля может деформироваться. Принцип работы фотодиода основан на изменении его внутреннего сопротивления в зависимости от освещенности. В исходном состоянии фотодиоды освещены с помощью оптической системы. В момент вхождения тела в световой поток тень от его корпуса проецируется на фотодиод, вследствие чего возникает электрический импульс, который усиливается и преобразуется в стандартный сигнал и

В

Схема измерения скорости ранящего снаряда

1 — ствол оружия 2 — блокирующее устройство (рамы-мишени, соленоиды, фотодиоды), 3 — поражаемый объект, 4 — траектория пули, 5 — длина измерительной базы, 6 — электронный хронометр

24. Схема скоростной киносъемки

1 — ствол. 2 — защитный экран, 3 и 8 — устройства для измерения скорости, 4 — осветитель, 5 — экран с масштабной сеткой, 6 — мишень, 7 — кинокамера, 9 — синхронизатор, 10 — эпектроспуск

затем через соединительный кабель поступает в измерительный прибор — электронно-счетный частотомер. В момент вхождения тела в световой поток первого датчика начинается отсчет времени, а в момент вхождения тела в световой поток второго датчика отсчет времени прекращается. В этом приборе мерная база составляет 1 м. Для освещение фотодиодов в усилителях используют лампы типа СЦ65Г.

Пользуясь сведениями о времени пролета мерной базы, вычисляют скорость до и после поражения объекта, а также начальную (Ес), конечную (Ек) кинетическую энергию ранящего снаряда, а также поглощенную энергию (Е) по формуле: Е = Ес — Ек

ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ КИНОСЪЕМКА

Аппаратура для скоростной киносъемки включает в себя высокоскоростную кинокамеру, прожектор и устройство синхронизации, обеспечивающее запуск скоростной киносъемки одновременно с выстрелом из оружия. Киносъемка в зависимости от технических особенностей камеры проводится со скоростью 2000—4000 кадр/с и более в проходящем свете на фоне матового экрана из органического стекла. На экран наносят масштабную сетку с ценой деления 1,5x1,5 см. Схема скоростной киносъемки показана на рис. 24.

Вначале объектив камеры наводят на освещенный поражаемый объект и фокусируют. После этого производят выстрел. В момент выстрела включается синхронизированная с ним камера. Анализ результатов проводят после проявления кинопленки. Изображение на кинопленке изучают при проецировании на экран со скоростью 16, 24 или 32 кадр/с. Такая скорость проекции позволяет наблюдать весь процесс непрерывно в замедленном режиме. Изучение динамических процессов можно проводить путем последовательного покадрового анализа (рис. 25). При исследовании прозрачных мишеней, зная номер каждого отдельного кадра, можно легко рассчитать промежуток времени от момента первичного контакта пули с мишенью до момента, зафиксированного на изучаемом кадре. Поскольку объект проецируется на масштабную сетку, можно на каждом кадре производить

25. Регистрация динамики временной пульсирующей полости (высокоскоростная киносъемка)

необходимые измерения. Высокоскоростная киносъемка при поражении прозрачных объектов (желатиновые блоки, прозрачное глицериновое мыло) позволяет составить представление о размерах временной пульсирующей полости времени начала ее формирования, момента достижения максимального объема и спадения, числе пульсаций, временных и размерных параметрах каждой пульсационной фазы. Если желатиновый блок представляет собой комбинированную мишень, в которую введены отдельные биологические или небиологические объекты (кость, органы или их имитаторы), то высокоскоростная киносъемка позволит изучить особенности их поражения и динамику этого процесса. Кроме того, можно составить наглядное представление о последствиях контакта снаряда с мишенью: степени устойчивости или неустойчивости его движения в объекте, сохранении его целости или разрушении (деформация, фрагментация, осколочное дробление), включая как сам факт, так и динамику каждого из перечисленных явлений.

При экспериментальном поражении непрозрачных объектов (отдельных органов, частей тела или их имитаторов) высокоскоростная киносъемка позволяет наблюдать динамические особенности взаимодействия огнестрельного снаряда и мишени: момент контакта пули с объектом; начало, форму, интенсивность, протяженность и продолжительность обратного выброса частиц разрушаемого объекта; момент начала максимума и продолжительность общей деформации мишени, соответствующую каждой пульсации

временной полости, начало, форму, интенсивность, продолжительность и протяженность передне-направленного выброса частиц, момент покидания пулей пораженного объекта и ориентацию ее продольной оси по отношению к траектории ее движения

С помощью высокоскоростной киносъемки можно изучить динамику, форму и протяженность выхода из канала ствола некоторых продуктов выстрела пороховых газов, копоти выстрела, мелких частиц Применяя затенение, можно исследовать световой эффект выстрела

Высокоскоростная киносъемка позволяет также изучать динамические процессы взаимодействия пули с преградой, формирования вторичных снарядов и динамику их движения, динамику, форму и протяженность выхода газов из канала ствола при выстрелах из газового оружия

ИМПУЛЬСНАЯ РЕНТГЕНОГРАФИЯ

Основным аппаратом для этих исследований являются мобильные рентгеноимпульсные установки типа РИНА Разные модели прибора различаются по числу излучателей Так, модель РИНА-ЗБ/6 имеет 6 излучателей Их располагают под разными углами по отношению к объекту В одних случаях в момент опыта могут срабатывать несколько излучателей, фиксируя исследуемое явление с разных сторон Однако более информативно последовательное включение излучателей рентгеновских лучей через определенные промежутки времени, что позволяет изучать чередующиеся фазы одного и того же явления Режим работы обеспечивается специальным синхронизатором Схема рентгеноимпульсной установки показана на рис 26 Рабочие характеристики установки напряжение 400 кВ, длительность рентгеновского импульса 100 мс, время срабатывания излучателей дискретно — 10 мкс в пределах 10 мкс— 10 мс Рентгеновские излучатели обычно располагают под углом 30° друг к другу Объект исследования помещают в точке пересечения оптических осей излучателей За объектом перпендикулярно оптической оси излучателя располагаются кассеты с рентгеновскими пленками и двумя усиливающими экранами Высокое напряжение на излучатели подается с пультов управления Импульс на срабатывание излучателей подается через синхронизатор Перед объектом на траектории пули размещается датчик — металлизированная бумага. Пробивание датчика включает систему Изучение рентгенограмм направлено на исследование временной пульсирующей полости (рис 27—29), характеристик движения, возможной деформации и разрушения пули, особенностей дробления кости, характера повреждения кровеносных сосудов, или бронхиального дерева, контрастированного ренгеноконтраст- ным инъектатом Рентгеноимпульсную съемку применяют в основном для изучения непрозрачных объектов

Объем временной пульсирующей полости на кадрах скоростной киносъемки и импульсных рентгенограм-

Импульсные рентгенограммы временной пульсирующей полости в конечности кролика при ранении пулей (а) и специальным снарядом

(6 опыты В В Колкутина)

Формирование временной пульсирующей полости при повреждении блок-мишени попу-

оболочечной пулей

Повреждение имитатора кровеносного сосуда заключенного в желатиновый блок

Высокоскоростная киносъемка

Ь

30. Схема измерения объема ВПП в желатиновом блоке.

мах измеряют методом разделения изображения полости по длине пулевого канала на п равных сегментов через 1 см (рис. 30) с последующим измерением объема каждого сегмента и вычислением объема полости по уравнению:

\У = р/12хЬ/п [до2 + с1п2 +2(д12 + сЬ2 + дп-12)] + (доХсП + сЦхсЬ + дп-1 х дп) х тм2,

где: \У — объем временной пульсирующей полости; п — число сегментов;

Ь — общая длина полости;

до. с1], сЬ_ дп — диаметры сегментов;

тм — масштаб изображения.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ ПОЛОСТЕЙ В БЛОКАХ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКОЙ МАССЫ

После поражения пулей блоков из пластилина, петролатума, мыла в них остаются не спадающиеся полости, состоящие из начального канала (шейки), расширенной полости и заключительного канала (рис. 31). Исследование остаточной полости позволяет определить форму траектории и устойчивость движения пули, объем и форму полости, т. е. косвенно судить о поражающем действии снаряда. Объем остаточной полости определяют путем заполнения ее водой с последующим измерением объема использованной воды [Озерецковский Л.Б., Тюрин М.В., 1991].

МЕТОД ТЕНЗОМЕТРИИ

Этот метод применяется для определения напряжений, возникающих в органах и тканях в момент ранения. Метод основан на свойстве тонких проводников изменять свое сопротивление электрическому току в зависимости от степени растяжения. Наклеенная на объект тонкая проволока (тензометр) реагирует на локальную деформацию (растяжение, сжатие). Тензометр, включенный в электрическую цепь, в ответ на деформацию меняет сопротивление и параметры тока, которые усиливаются и регист-

31. Остаточные полости в мыльных блоках, а — выстрел из 5,56-мм М-16; б — выстрел из 7,62-мм АКМ.

рируются осциллографом на фотобумаге. Методом тензометрии изучают деформацию костной ткани. Для определения по полученным в опытах осциллограммам величины напряжений в местах наклейки тензометров осуществляют предварительное тарирование всей измерительной системы. При тарировании получают определенные соотношения между амплитудой осциллограммы (в миллиметрах) и напряжением (в кгс/см2), возникающим в данном объекте под действием заданной силы. Процесс тарирования при стрельбе по длинным трубчатым костям заключается в том, что на участок трубчатой кости с рабочей площадью 4 см2 наклеивают в продольном направлении тензометр, после чего на данный эталон сдавливают с помощью гидропресса. Прилагаемое давление отмечают по манометру. Одновременно ведут запись деформации тензометра на шлейфовом осциллографе. По результатам тарирования составляют график перевода амплитудных значений осциллограммы в единицы напряжений (кг/см2). В опытах по изучению напряжений в полых и паренхиматозных органах при прохождении через них ранящего снаряда тензодатчики наклеивают на резиновую манжетку, которую крепят затем на поверхность органа.

Динамические процессы можно регистрировать с помощью инерционных датчиков, которые реагируют на ускорение. Датчики ориентированно укрепляют в тканях, полостях и кровеносных сосудах.

МЕТОД ИСКРОВОЙ ФОТОГРАФИИ

Регистрировать изменения, происходящие в органах и тканях в момент прохождения через них ранящего снаряда можно методом искровой фотографии.

Ее применяют для исследования процесса взаимодействия пули и биологических структур. Для этого используют высокочастотную искровую установку, обеспечивающую получение 13 последовательных снимков с частотой съемки до 1 ООО ООО кадр/с. Установка состоит из электрической схемы, образующей определенное число последовательных осветительных искр с заданной частотой и экспозицией 10~8—10—9 с, и оптической схемы,

предназначенной для управления световыми лучами, образующимися от осветительных искр для получения изображения фотографируемого объекта. В электрическую схему входят: 1) устройство для получения высокого напряжения 14 ООО В; 2) выпрямитель переменного тока; 3) синхронизирующее устройство для фотографирования пули; 4) ряд последовательно соединенных электрических колебательных контуров с искровыми промежутками. При искровом фотографировании на неподвижную пленку разделение быстропротекающего явления на отдельные кадры достигается путем сочетания ультракороткой экспозиции фотографируемого объекта светом последовательных вспышек электрических искр и соответствующим пространственным расположением искровых источников света, что позволяет получать отдельные кадры одного фотографического объекта на различных участках пленки. На пленке получают теневое изображение фотографируемого объекта. Метод искровой фотографии позволяет наблюдать и фиксировать положение пули в воздушной среде, момент ее внедрения в орган, время взаимодействия с органом, момент выхода из органа. Метод позволяет рассчитывать среднюю величину силы торможения пули в объекте при его сквозном повреждении в соответствии с уравнением:

Рср = (Е| - Е2) / 1

где Рф — средняя величина силы торможения, кг,

Е] — кинетическая энергия пули до удара в орган, кг/м;

Ег — то же после выхода из органа;

1 — путь пули в органе, необходимый для образования в нем отверстия в калибр пули, мм(величина пути может быть найдена по выражению 1=Н+И, гдеН — высота головной части пули, мм; 1| — толщина органа, пробиваемая пулей, мм).

Зная скорость пули, ее энергию до проникания в орган и после выхода из него, можно определить величину поглощенной энергии, затраченной на образование повреждения. Мы привели основные методы регистрации и изучения быстропротекающих процессов. Применяемые в ряде случаев электроразрядные и лазерные источники света, электрооптические системы, методы силуэтной съемки и т. д. позволяют получать дополнительную информацию, но, в конечном итоге, являются вариациями изложенных приемов.

КОМПЛЕКСНЫЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Морфофункциональная характеристика огнестрельных ранений в настоящее время осуществляется на макроскопическом, макро-микроскопическом, микроскопическом и субмикроскопическом уровнях. Макроскопические и макро-микроскопические (гистотопографические) исследования составляют в большинстве случаев обязательную часть любого морфологического изучения огнестрельной раны. Подобное изучение может иметь самостоятельное значение или быть предварительным для последующего более углубленного исследования изменений, возникших в результате ранения, на уровне тканей, клеток и субклеточных структур.

Макроскопические исследования, как правило, предполагают наружный осмотр области ранения, определение локализации входного и выходного отверстий на коже, их подробное описание и фотографирование. Послойной препаровкой и последующим рассечением тканей изучают раневой канал, его направление, размеры, наличие, объем и распространенность разрывов и кровоизлияний в органах и тканях, прилегающих к раневому каналу, и т. д.

Гистотопографические исследованияпозволяют рассмотреть огнестрельную рану на специально приготовленных препаратах с использованием гистологических методов окраски, срезах через весь орган или его часть. Применение данного метода дает возможность увидеть на тотальных препаратах взаимоотношения раневого канала со структурными элементами органа и оценить характер и тяжесть повреждения. К этому следует добавить, что гистотопограммы позволяют получить характеристику раневого канала в трех измерениях — на фронтальных, горизонтальных и сагиттальных разрезах.

Наряду с макроскопическими и гистотопографическими методами исследования при изучении огнестрельной раны применяют ферментогистологические методы, фазово-контрастную, интерференционную, поляризационную, люминесцентную и электронную микроскопию.

Гистохимические методыисследования позволяют выявить содержание в клетках пораженных тканей аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, ферментов. Гистохимические методы позволяют дать количественную оценку, для чего применяют денситометрию и компьютерную технику. В оценке жизнеспособности тканей применяют иммуномор- фологические методы, цитоспектрофотометрию, гисторадиографию, прижизненное изучение функции клеток и тканей, биофизические методы изучения, исследование электроемкости и электропроводности, полярографические исследования, электромиографию, прижизненное определение локального кровотока и микроциркуляции [Жирновой В.М., Тюрин М.В., 1990;

Беляев А.М. и др., 1990], биохимические методы:определение окислительного метаболизма в тканях, состояния активности ферментов, систем образования кининов и простагландинов, продуктов свободнорадикального окисления липидов и его ингибиторов и др. [Зыбина Н.Н., Попов В.А., 1991].

Рентгенографиякак метод исследования огнестрельных ранений носит комплексный характер и представляет собой сочетание обзорной и прицельной рентгенографии, съемки в прямой, боковой и аксиальных плоскостях, рентгенографии с прямым увеличением изображения, компьютерной томографии и применение метода ядерно-магнитного резонанса. Рентгенограммы интерпретируют на базе рентгенанатомического анализа с использованием универсальных анализаторов рентгеновских изображений и методов медицинской иконики. В экспериментах широко применяют разнообразные инъекционные методы контрастирования сосудистой системы.

Совокупность применяемых методов обеспечивает многоуровневую оценку огнестрельного ранения.

В последнее десятилетие в судебной медицине применяют методы оценки объема огнестрельного повреждения, который является интегративным морфологическим показателем огнестрельной раны, нашедшим применение в раневой баллистике сравнительно недавно и обязан своим происхождением научным работам судебных медиков [Попов В.Л, 1978; Кузнецов Ю.Д., 1984; Гальцев Ю.В., 1986; Лазарев Т.В., 1988; Колкутин В.В., 1990; Ковалев А.В, 1992, и др.].

Под объемом огнестрельного повреждения (ООП) понимают совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых качественных и количественных морфологических признаков, характеризующих пространственно ограниченную меру конкретного огнестрельного повреждения на всем его протяжении (входное отверстие раневого канала, собственно раневой канал, выходное отверстие раневого канала). Другими словами, речь идет о взаимозависимых и взаимообусловленных величинах объема огнестрельного повреждения всех органов и тканей, расположенных по ходу раневого канала (кожи, подкожной жировой клетчатки, фасций и апоневрозов, мышц, костей и сосудисто-нервных образований).

Входное отверстие раневого канала — важная составная часть огнестрельной раны. Особое значение имеют детали его строения в судебно- медицинской экспертизе. В связи с этим входное отверстие раневого канала было определено судебными медиками как «входное огнестрельное повреждение» или «входная огнестрельная рана» и стало объектом самостоятельного изучения. Такой исключительный интерес объясняется тем обстоятельством, что «входное огнестрельное повреждение» уже само по себе является носителем чрезвычайно важной информации о ранящем снаряде, вызвавшем повреждение, его калибре, скорости, дальности выстрела, деформации пули и др. Входное отверстие раневого канала изучают на объекте в целом (труп человека или животного, живые экспериментальные животные), а также на иссеченном лоскуте кожи после его специальной лабораторной подготовки. Последняя включает в себя освобождение лоскута от подкожной основы и помещения его на сутки в спиртоуксусный раствор А.Н.Ратневского. После извлечения лоскута кожи с входным отверстием раневого канала из раствора и подсушивания в течение 1 ч при комнатной температуре он становится пригодным для подробного морфометрического изучения. При этом используют стереоскопический бинокулярный микроскоп МБС-2, снабженный источником отраженного и проходящего света, а также окулярным микрометром с ценой деления 0,1 мм. В числе информативных параметров, характеризующих особенности «входной огнестрельной раны», наибольшее значение имеют такие, как общая площадь раны, площадь пояска осаднения, площадь дефекта кожи, площадь дефекта кожи со стороны ее внутренней поверхности, соотношение общей площади повреждения и площади дефекта ткани с наружной поверхности кожного лоскута. Таким образом, одно только входное отверстие раневого канала характеризуется пятью морфометрическими признаками. В зависимости от баллистических данных ранящего снаряда, все эти показатели приобретают свои отличительные черты. К числу используемых при изучении входного отверстия раневого канала методов следует также отнести получение слепков огнестрельной раны путем заливки ее силиконовой пастой, что позволяет изучить объемную форму дефекта кожи, а также рентгенографию кожи с прямым увеличением, дающую возможность определять участки сниженной плотности изображения, свойственные дефектам ткани [Калмыков К.Н., Гальцев Ю.В., 1986]. Тщательному изучению с помощью всех перечисленных методов может быть подвергнуто и выходное отверстие раневого канала («выходная огнестрельная рана»). Основными морфологическими признаками здесь являются площадь раны, площадь дефекта кожи, длина максимального разрыва кожи, суммарная длина всех разрывов кожи, число разрывов кожи [Лазарев Т.В., 1989].

Для определения объема огнестрельного повреждения диафизов длинных трубчатых костей широко используется методика изготовления сухих костных препаратов. Фрагменты поврежденных пулями диафизов вываривают в воде в течение 6—8 ч, отделяют от мягких тканей, промывают в проточной воде, обезжиривают в бензине и высушивают 7—10 дней. Картину перелома реставрируют путем скрепления отломков. Затем сухие костные препараты обертывают полупрозрачной бумагой и на нее копируют линии переломов, т. е. получают их плоскостные развертки в масштабе 1:1. Широко используют штангенциркуль, планиметр, курвиметр, окулярный микрометр, измерительную доску, палетки со стороной квадрата 1 мм или 0,25 мм, линейки с ценой деления 1 мм, толщиномер. После такой необходимой подготовки морфометрически устанавливают следующие параметры: общую площадь перелома, рассчитанную по линейной его развертке (см2); число радиальных трещин; число продольных трещин; число поперечных и косых трещин; число свободных костных отломков; суммарную длину трещин по периметру; суммарную длину трещин внутри периметра; суммарную длину всех трещин: площадь дефекта кости на входе; площадь дефекта кости на выходе; площадь скола компактного вещества на входе; площадь скола компактного вещества на выходе; площадь свободных костных отломков; площадь распространения трещин; соотношение площади распространения трещин и длины кости; соотношение площади распространения трещин и окружности кости; соотношение длины всех трещин и длины кости; соотношение длины всех трещин и окружности кости. Все перечисленные параметры подвергают статистической обработке. В результате ее из большого числа параметров выбирают наиболее значимые и особенно те, которые имеют высокую степень корреляции с конкретной баллистической характеристикой ранящего снаряда. На основании этих установленных наиболее информативных признаков строят математические модели в виде уравнений линейной и множественной регрессии. Последние и представляют собой формулу для решения конкретной задачи — установления вероятного объема огнестрельного повреждения.

Объем огнестрельного повреждения паренхиматозных органов определяют после их предварительной фиксации в 2% растворе нейтрального формалина в течение 7 сут. К числу устанавливаемых морфологических параметров относят [Колкутин В.В., 1990]: общую площадь входного и выходного повреждений, площади дефектов ткани в той и другой области и общую длину разрывов в обеих областях. Расчетным методом получают показатели: соотношение общей площади выходного повреждения и общей площади входного, а также соотношение обшей длины разрывов в области выходного повреждения и общей длины разрывов в области входного. Площадь повреждения определяют как площадь прямоугольника, в который полностью вписывается данное повреждение. Как и при определении ООП диафизов длинных трубчатых костей, в этом случае все параметры подвергают математико-статистической обработке.

Объем огнестрельного повреждения как показатель в характеристике огнестрельной раны требует дальнейшей конкретизации. Его определение не нашло должного отражения по отношению к таким органам, как мышцы, фасции, апоневрозы, полые органы и др. Развитие теоретического и прикладного значения этого понятия нуждается в научно обоснованном выборе минимального комплекса признаков, параметров, которые несут в себе наиболее значимую информацию об ООП. Одновременно с этим возникает необходимость в дальнейшей разработке методики определения этих признаков и их объективизации. В каждом конкретном случае то и другое будет зависеть от целей работы, методической и технической вооруженности исследователя и состояния науки в целом. Следует подчеркнуть, что ранящий снаряд в силу присущих ему баллистических данных, таких как скорость, калибр, масса и др., при взаимодействии с определенным органом вызывает и соответствующий ООП. Такая зависимость позволяет, зная ранящий снаряд и его баллистические данные, моделировать заданный ООП. Это обстоятельство приобретает важное прикладное значение, так

как позволяет судебным медикам, исходя из типа применяемого огнестрельного оружия, составить представление о возможном характере повреждений. С другой стороны, это позволяет моделировать ранящий снаряд, вызвавший повреждения, присущие ему баллистические данные и условия ранения. Другими словами, можно допустить, что каждая огнестрельная рана хранит в себе в закодированном виде широкую информацию о ранящем снаряде со всеми его баллистическими данными. Подобное положение приобретает исключительное значение для судебно-медицинской экспертизы и побуждает к дальнейшим поискам.

ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОГНЕСТРЕЛЬНОГО РАНЕНИЯ

Отличительной особенностью огнестрельных ранений является сочетание повреждений как непосредственно по ходу раневого канала, так и на значительном удалении от него. В комплекс травматических изменений за пределами раневой траектории снаряда вовлекаются мышечная ткань, полые и паренхиматозные органы, сосудистые и нервные образования.

Основными повреждающими факторами, участвующими в образовании огнестрельного ранения, являются волны сжатия и растяжения, ударная волна, временная пульсирующая полость. Их поражающее действие, а следовательно и характер ранения, зависят от конструктивных и баллистических свойств ранящего снаряда, его скорости и устойчивости. Так, при скорости ранящего снаряда до 300 м/с повреждаются в основном ткани, по ход} раневой траектории снаряда и вступающие в непосредственный контакт с ним.

Боковое ударное действие пули, приводящее к дистантным изменениям, обусловленным образованием временной пульсирующей полости, становится заметным при контактных скоростях 400 м/с и более. Передаваемая тканям кинетическая энергия ранящего снаряда (ДЕ) является решающим фактором, определяющим характер ранения. Ее рассчитывают по формуле:

111 ( Ус2 - Ук“ )

ДЕ = Ес - Ек = —

где ДЕ—переданная энергия:

Ес — кинетическая энергня ло попадания снаряда в гело;

Ек — кинетическая энергия на выходе снаряда нч тела:

Ус — контактная скорость;

Ук — остаточная скорость;

т - - масса снаряда.

При попадании ранящего снаряда в биологическую мишень в ней образуется временная полость, которая вначале имеет коническую форму. Затем 6 течение нескольких миллисекунд она достигает максимальных размеров. После этого она спадается и. совершая несколько убывающих но амплитуде пульсаций, исчезает, оставляя спавшийся раневой канал.

К.ВегПп, Ь.ОеНп и ВЛапзоп (1976) считают, что увеличение объема временной пульсирующей полости связано с повышением давления в тканях, что приводит к разрыву тканевых структур в результате растяжения и ушиба. Это объяснение не вполне корректно, так как положительное давление приводит к сдавлению (в данном случае импульсному сдавлению), что является механизмом, противоположным растяжению, в основе которого лежит отрицательное давление. Поэтому более понятна позиция К.8с1Пег (1977), который полагает, что максимальный объем временной пульсирующей полости соответствует низшей точке отрицательного давления. Это положение коррелирует с хорошо известным анатомическим постулатом о том, что любые биологические ткани более устойчивы к положительному давлению и легче разрушаются при отрицательном. При этом наибольший разрушающий эффект дает не столько само отрицательное давление, сколько резкий перепад давления (от положительного к отрицательному).

Объем временной пульсирующей полости прямо пропорционален переданной тканям кинетической энергии. Эта закономерность определяется формулой:

Уипп ~ ахДЕ

где Унии — обьем временной пульсирующей полости;

ДБ — переданная кинетическая энергия;

а— коэффициент пропорциональности, величина которого определяется экспериментально.

Здесь важно подчеркнуть, что объем поражения зависит не столько от контактной кинетической энергии (Ес), сколько от величины потери кинетической энергии на единицу длины раневого канала, определяемой по формуле:

ОхРхЗохЕс ДЕ = ,

П1

где ДЕ — переданная кинетическая энергия;

С] — коэффициент лобового сопротивления (е1 о величина устанавливается -экспериментально);

Р — плотное 1ь среды;

5о - площадь поперечного сечения раняше1 о снаряда,

т — масса ранящего снаряда;

Ес - кинетическая энергия ранящего снаряда в момент ранения (контактная)

Подробно методика определения С1 была изложена Э.Зсерапоую в материалах III международного симпозиума по раневой баллистике (Гетеборг, 1979).

Как следует из данного уравнения, переданная тканям кинетическая энергия прямо пропорциональна его контактной кинетической энергии, коэффициенту лобового сопротивления, плотности тканей и площади поперечного сечения ранящего снаряда. Следует заметить, что это уравнение справедливо лишь для перпендикулярного положения продольной оси снаряда по отношению к поверхности поражаемой мишени. Так, К.ВегНп, ВДапгоп и др. (1976, 1980, 1982) установили влияние угла нутации и деформации пули на величину переданной кинетической энергии, которая значительно возрастала при неустойчивом движении пули и ее соударении с телом своим боковым или полубоковым профилем. Этот феномен положен в основу конструкции современных боевых малокалиберных пуль, компенсирующих свою небольшую массу малой устойчивостью в полете. В результате эти пули передают тканям до 50—60% своей кинетической энергии, приводя к значительным разрушениям, которые при деформации и фрагментации пуль приводят к образованию временной пульсирующей полости, в 2—3 раза превышающей таковую при выстрелах среднекалиберными 7,62-мм пулями, имеющими устойчивое движение. Кроме того, временная пульсирующая полость при выстреле в желатиновый блок; 7,62-мм пулями имеет цилиндрическую форму; при выстрелах 5,45-мм и 5,56-мм пулями приобретает форму воронки с широким основанием, обращенным к выходному отверстию. О степени устойчивости пули свидетельствует протяженность узкой начальной части раневого канала. [ВегНп К., 1979; Ошеп-ЗтйЬ М., 1981].

З.Тгкка, А.Сес1егЬег§, .ГЬеуапеп и соавт. (1982), выявили в эксперименте на имитаторах из глицеринового мыла, что при стрельбе 5,56-мм пулей длина «шейки» канала составляет 5—7 см, а при стрельбе 7,62-мм пулей — 8—16 см. Короткий прямолинейный отрезок указывает на неустойчивое движение и «кувыркание» ранящего снаряда, поскольку неустойчивость 5,56-мм пуль в сочетании с их частым разрушением происходит в короткий промежуток времени, ранение приобретает «взрывной» характер. В таких случаях «шейка» канала может вовсе отсутствовать и временная пульси-рующая полость формируется непосредственно за входным отверстием и определяет большой объем травмированных тканей.

Еще Е.Нагуеу (1947) обратил внимание на то, что ударно-волновые процессы, регистрируемые в зоне формирующегося огнестрельного канала, играют важную роль в морфофункциональной характеристике огнестрельной раны и повреждений тканей за пределами раневого канала. Позднее это подтвердили Ю.Г.Шапошников и соавт. (1986), К.ВегНп, Ь.ОеНп и соавт. (1976), М.Ы. ТМа, Я.Ей (1988).

В опытах Л.Б.Озерецковского (1991) были установлены два основных вида волн, которые объясняли механизм образования повреждений за пределами раневого канала.

Первый вид волн фиксировался границами временной пульсирующей полости и носил двухфазный характер.

Первая фаза совпадала с моментом прохождения пули по желатиновому блоку. Она отличалась резким подъемом положительного давления до нескольких сотен килопаскалей и малым временем существования — от 0,05 до 0,5 мс.

Вторая фаза представляла собой серию низкочастотных волн давления около десятков паскалей, совпадавших с моментом начала формирования временной пульсирующей полости и последующих ее пульсирующих движений.

Второй вид регистрировался внутри временной пульсирующей полости. Он представлял собой пик ударной волны около 2000—2500 кПа. Через 0,02—0,05 мс постепенно пик переходил в серию медленно затухающих пульсаций с положительным давлением около 15—20 кПа. Л.Б.Озерецков- ский установил зависимость размеров временной пульсирующей полости от величины пикового давления.

Приведенные данные, включая сведения, изложенные в гл. 3, убедительно показывают, что объем и характер огнестрельных повреждений зависят от свойств ранящего снаряда, анатомических характеристик поражаемой части тела й особенностей их взаимодействия, среди которых ведущая, роль принадлежит переданной кинетической энергии, устойчивости снаряда и временной пульсирующей полости.

Суммируя изложенное выше, можно заключить, что в основе механизма возникновения контузионного синдрома лежат сложные, до конца еще не изученные силовые процессы, которые сопровождают прохождение ранящего снаряда в тканях. Это ударная волна, волны сжатия, разрежения и временная

пульсирующая полость. Повреждения тканей за пределами собственнс раневого канала и выраженность морфологических изменений в раш определяются в значительной степени объемом временной пульсирующей полости и длительностью ее существования. Объем же временной пульс» рующей полости зависит от физико-биологических свойств поражаемы? тканей и внешнебаллистических характеристик ранящего снаряда, опреде ляющих в совокупности и величину потери ранящим снарядом егс кинетической энергии.