Механизм повреждения тканей при огнестрельном ранении

Механизм повреждения тканей при огнестрельном ранении

Представления о механизмах повреждения тканей при огнестрельных ранениях оказывают определяющее влияние на выработку лечебной и хирургической тактики, организации помощи раненым.

Введение патрона (1860), переход от однозарядного к многозарядному оружию (1869–1900), использование остроконечных оболочечных пуль (1900), изобретение во Франции мощных бездымных порохов и создание пулемета – вот важнейшие этапы совершенствования стрелкового оружия.

Современные малокалиберные оболочечные пули состоят из сердечника (сплав свинца и сурьмы) и стальной оболочки, покрытой тонким слоем меди. Начальная скорость полета таких пуль 900 м/с. Их называют неустойчивыми или нутирующимися.

Огнестрельным называют оружие, в котором снаряд приводится в движение давлением газов, образовавшихся при сгорании пороха или взрывчатого вещества.

Новое направление в изучении особенностей огнестрельных ранений начинается с работ Дюпюитрена (1830) и Пирогова (1848), которые провели специальные экспериментальные исследования по изучению поражающего действия пуль. Было отмечено два важных обстоятельства. Во-первых, только проведение специальных опытов позволяет выявить общие закономерности поведения ранящих снарядов и особенности действия пуль различного вида. Во-вторых, выбор адекватной экспериментальной модели для проведения исследований и сопоставление данных, полученных в эксперименте, с опытом боевых действий позволяют наиболее рационально использовать в практической работе сведения о характере поражающего действия ранящих снарядов.

Проведенные исследования позволили Н. И. Пирогову связать действие ранящих снарядов главным образом с их силой (энергией) и сопротивлением тканей, что было большим шагом вперед в понимании механизма повреждения тканей при ранениях, поскольку учитывалась характеристика поражающего элемента – пули и свойства тканей в области ранения.

По существу были заложены основы раневой баллистики, т. е. той области знаний, которая изучает особенности поведения ранящих снарядов в тканях, характер передачи и трансформации энергии и формирования специфической по строению огнестрельной раны. Большое значение Н. И. Пирогов придавал скорости полета пуль. На основании опыта боевых действий на Кавказе он показал, что ранения пулями, имеющими небольшую массу и калибр, но летящими с большой скоростью, как правило, более тяжелые, чем ранения пулями,обладающей меньшей скоростью и большим калибром.

На основании результатов разносторонних исследований, проведенных в конце XIX в. русскими учеными (В. И. Павлов, В. А. Тилле, И. П. Ильин и др.), была разработана теория ударного действия пуль.

Говоря о механизме повреждения тканей при ранениях, В. А. Тилле отмечал, что по ходу движения в тканях пуля теряет скорость и соответственно кинетическую энергию, энергия пули перенеся в прямом и радиальном направлениях, в случае неустойчивого движения пули тяжести ранения увеличивается.

Современные представления о раневой баллистике основываются на комплексных исследованиях, проводимых совместно медиками, биологами, инженерами, физиками и другими специалистами. По существу раневая баллистика – часть общей баллистики ранящего снаряда. В случае использования стрелкового оружия различают внутреннюю, внешнюю и конечную (раневую) баллистику.

Поведение пуль во многом определяется внутренней и внешней баллистикой, т. е. характером движения внутри канала ствола и при полете в воздухе. Именно внутри канала ствола происходит поступательное движение ПУЛИ, а за счет нарезов ей сообщается врашательное движение вокруг длинной оси со скоростью около 3000 об/с. Двигаясь в воздухе, пуля испытывает действие нескольких сил, которые, с одной стороны, стабилизируют ее в полете, с другой – стремятся изменить положение, опрокинуть.

Траектория полета пули – это линия, по которой движется ее центр тяжести. Вследствие вращения вокруг оси пули образуется сила, которая удерживает пулю в полете головной частью вперед, придавая ей определенную пространственную устойчивость.

Одновременно на пулю действуют и другие силы: сопротивление воздуха, земное притяжение, аэродинамическая подъемная сила и др. Влияние этих сил приводит к тому, что движение пули носит сложный характер, в результате чего в полете постоянно существует угол между траекторией движения пули и ее длинной осью, причем головная часть пули совершает дополнительные движения наподобие кончика ручки волчка – так называемые прецессия и нутация.

Силы, стремящиеся опрокинуть пулю в полете, оказывают наибольшее действие в точке, известной как центр давления, который находится впереди центра тяжести, и расстояние между ними имеет определенное значение в обеспечении устойчивости пули. За счет действия разнонаправленных сил пуля в полете занимает различное положение относительно траектории, образуя тот или иной угол отклонения (момент «рыскания»). Чем больше угол отклонения, тем существеннее влияние сил, стремящихся затормозить движение пули и опрокинуть ее. Следует отметить, что прецессия имеет различную выраженность по ходу движения пули: максимальное значение отмечается в начале полета, а затем по мере стабилизации она уменьшается.

Те точки, в которых прецессия достигает минимальных значений, называют узлами, а расстояние между ними – периодом прецессии. Для различных видов оружия период прецессии различен и составляет несколько метров. По достижении узла вновь наблюдается некоторое увеличение угла отклонения, поэтому одинаковые по массе и калибру пули на сравнительно одинаковых дальностях стрельбы могут вызывать ранения, существенно различающиеся между собой. Эти различия будут зависеть от того, при каком угле отклонения и каком положении цели по отношению к траектории полета произошло соприкосновение (ранение).

Важная баллистическая характеристика пуль – устойчивость в полете, которая определяется конструктивными особенностями, расположением центра тяжести, калибром и в известной степени скоростью полета. Из двух пуль, одинаковых по конструкции и калибру, более длинная будет иметь большую устойчивость в полете, а из двух пуль, имеющих одинаковую конструкцию и длину, более устойчивой будет та, у которой больше диаметр (калибр).

Движение осколков в воздухе подчинено еще более сложным законам, что обусловливается их различной формой, скоростью движения, массой. Более стабильны в полете шарики и стреловидные элементы. При попадании в более плотную, чем воздух, среду, характер движения всех ранящих снарядов еще более усложняется, так как вступают в действие факторы значительно возрастающего торможения, препятствующие продвижению вперед, приводя к увеличению расхода э.нергцр. Резкое замедление поступательного движения пули приводит к тому, что период отклонения и стабилизирующий момент уменьшаются.

Как показали исследования, проведенные с использованием импульсной рентгенографии и блоков-мишеней из мыла, пули и другие ранящие снаряды, летающие в воздухе на пределе устойчивости, быстро изменяют свое положение, создавая пулевой или осколочный канал причудливой формы.

Важным обстоятельством, определяющим характер повреждения при огнестрельном ранении, является формирование вокруг пули потока частиц разрушенных тканей. Действуя в первый момент наподобие клина, пуля, внедряясь в ткани и разрушая их, продвигается вперед, а вокруг нее формируется поток частиц разрушенных тканей, которым непосредственно и передается часть энергии снаряда. Скорость движения этого потока зависит от скорости движения снаряда, направление движения потока параллельно траектории пули и радиально. Так как пуля имеет цилиндрическую форму, то разрушенные ткани в первый момент имеют «трубкообразную» форму с образованием в центральной части полости, в которой возникают кавитационные потоки.

Так называемые ядра – пузырьки воздуха и других газов, увеличиваясь в объеме и следуя за частицами разрушенных тканей, разлетающихся в радиальном направлении, образуют полость, по своим размерам превышающую диаметр ранящего снаряда. Эта полость, образующаяся в тканях, получила название "временная пульсирующая полость" (ВПП). Достигнув максимальных размеров, она начинает спадаться, «схлопываться», однако давление в полости раневого канала к этому моменту еще не успевает выровняться с окружающим, поэтому вновь происходит увеличение ее размеров, но с меньшей амплитудой, и после нескольких таких колебаний формируется раневой канал. В момент пульсации полости наблюдаются перепады давления, что способствует проникновению в глубину раны инородных тел и микробному загрязнению тканей на значительном расстоянии от видимого раневого канала. В ряде случаев в ранние сроки после ранения мягких тканей конечности мы наблюдаем наличие пузырьков газа в подкожной клетчатке со стороны выходного отверстия, что, по-видимому, связано с существованием временной пульсирующей полости.

Видимая при высокоскоростной съемке ВПП появляется при скорости ранящего снаряда (пули) свыше 300 м/с и достигает значительных размеров, когда скорость выше 700 м/с. Размеры ВПП находятся в прямой зависимости от баллистических характеристик, устойчивости снаряда при его продвижении в тканях и соответственно от силы торможения, которая пропорциональна плотности среды, поперечнику и площади соприкосновения ранящего снаряда и тканей. Если величина отклонения снаряда от оси полета мала, то и скорость увеличения отклонения незначительна, и наоборот, при большом угле отклонения резко увеличивается скорость отклонения, а ранящий снаряд быстрее теряет устойчивость.

В зависимости от коэффициента устойчивости изменяется и сила торможения, которая определяет количество энергии, отданной ранящим снарядом. Между переданной энергией и размерами ВПП существует определенная зависимость. Кинетическая энергия ранящего снаряда зависит от его массы и скорости полета и определяется по формуле:

Е=m?²/2

где Е – кинетическая энергия; m – масса снаряда; ? - скорость полета.

С увеличением массы энергия снаряда возрастает в линейной зависимости, а при увеличении скорости – в квадратичной. Для удвоения кинетической энергии снаряда необходимо увеличить массу вдвое, в то время как скорость достаточно увеличить на 41 %.

Высокая начальная скорость современных ранящих снарядов – их характерная отличительная черта. В зависимости от скорости полета все поражающие элементы с известной условностью делят на низкоскоростные, имеющие скорость менее 700 м/с, высокоскоростные – со скоростью более 700 м/с и сверхскоростные – со скоростью более 1000 м/с. В основе такого разделения лежат эмпирические наблюдения, которыми установлено, что пули и осколки при разной скорости полета вызывают различные по тяжести поражения и именно в случае превышения скоростей (свыше 1000 м/с) характер ранений меняется весьма значительно.

Высокая начальная скорость современных ранящих элементов обеспечивает им высокую кинетическую энергию, вполне достаточную для поражения живой силы на больших расстояниях.

Еще одним важным фактором, в значительной мере определяющим поражающее действие, является время, в течение которого передается энергия. При скорости полета пули 530 м/с при ранении развивается мощность 152,6 кгс/м*мс, а при скорости 1088 м/с – 1528,8 кгс/мЧмс, т. е. в случае увеличения скорости полета в 2 раза возникающая при ранении мощность возростает в 10 раз.

При ранении пулями или осколками с неустойчивым полетом время максимальной передачи энергии еще более сокращается, что и приводит к эффекту «внутритканевого взрыва», когда основная часть энергии снаряда передается за несколько миллисекунд, вызывая в этой зоне наиболее значительные повреждения тканей и органов.

А. П. Колесов с соавт. (1975), Е. А. Дыскин (1?76), J. Amato (1974) установили, что не только плотность, но и строение тканей и органов влияют на характер возникающих повреждений. Установлено, что в мышечной ткани (плотность около 1) хорошо видны *се фазы полета пули, и при низкой скорости отмечается незначительное смещение тканей в сторону от раневого канала. В случаях ранений пулей, летящей со скоростью 900 м/с, формировалась ВПП, по размерам в 30 раз превышающая поперечник ранящего снаряда, совершающая несколько пульсаций в течение 5–10 мкс.

В ткани печени, имеющей относительную плотность, близкую к плотности мышечной ткани, ВПП и раневой канал оказались гораздо больших размеров, чем в мышце. В легочной ткани (плотность 0,4–0,5) ВПП выявилась только после заполнения кровеносных сосудов контрастным веществом; она была относительно небольших размеров. В кости (плотность 1,11) также образуется ВПП. При скорости полета 900 м/с наблюдается рассеивание осасолков и движение их в момент функционирования ВПП не только го ходу движения снаряда, но и в обратную сторону – эффект фонтана Этот феномен наблюдается при всех высокоскоростных ранениях. Еще большие сложности возникают при ранениях черепа и органов брюшной полости.

Таким образом, в настоящее время хорошо изучены механизм передачи энергии ранящим снарядом и условия, влияющие на этот процесс. Однако не менее важное значение имеют трансформация переданной энергии в тканях и органах, механизм их повреждения и воздействие на весь организм, что во многом определяет специфику огнестрельных ранений (схема 1),

Схема 1. Факторы, определяющие тяжесть огнестрельных ранений (по Ю. Г. Шапошникову, 1986)

Данный текст является ознакомительным фрагментом.