Раневая баллистика и морфофункциональные изменения в тканях при огнестрельных ранениях

Для объяснения тяжелого течения огнестрельных ран создавались различные теории.

I. Теория отравления ран порохом. Предполагали, что при огнестрельных ранениях вместе с ранящим снарядом в рану заносятся частицы пороха, которые «отравляют» ткани в зоне раневого канала. Учение об огнестрельной ране, изложенное в книге И. Брауншвейга, изданной в I497 году, пронизано убеждением о том, что все огнестрельные раны "отравлены" порохом, и в соответствии с этим рекомендовал крайне своеобразные способы лечения: «Если кто ранен из ружья, и порохом рана отравлена, то возьми веревку волосяную и протолкни ее через простреленное отверстие, и протягивай ее туда и обратно на все лады, и тогда ты добьешься выхода пороха из раны; тогда рана не будет гноиться». Страх перед загрязнением ран порохом заставлял хирургов бороться с этим загрязнением, для чего выжигали раны каленым железом или заливали их кипящим маслом.

 Ошибочность этой теории была доказана Амбруазом Паре. В XVI столетии французский хирург Амбруаз Паре сформулировал требование о том, «чтобы хирург незамедлительно расширил рану, если только область ее распространения это позволяет». Он доказал, что особенности огнестрельного ранения зависят не от отравления порохом, а от того, что огнестрельное ранение сопровождается размозжением тканей. Он возражал против применения кипящего масла, стремился осуществить свободный отток гноя из раны.

II. Теория ожога, объясняющая особенности течения огнестрельной раны тем, что пуля при прохождении через ткани в результате превращения механической энергии в тепловую нагревается и вызывает ожог тканей. В последующем многие авторы в эксперименте доказали, что температура пули при прохождении через ткани повышается крайне незначительно и не может вызвать ожога тканей, окружающих раневой канал.

III. В конце прошлого века широкое распространение получила теория гидравлического действия. Родоначальником ее является Буш, но в законченном виде она сформулирована Кохером, Регером и Брунсом. Согласно этой теории при проникновении ранящего снаряда в живые ткани в них возникают условия как в гидравлическом прессе, где движущийся поршень создает в жидкости давление, и это давление передается стенкам цилиндра по закону Паскаля во все стороны с одинаковой силой. Гидравлическим эффектом сторонники этой теории объясняли чрезвычайно обширные разрушения внутренних органов при полостных ранениях. На убедительных опытах Е.В. Павлов, В.А. Тиле показали несостоятельность этой теории и доказали, что разрушение тканей по мере продвижения ранящего снаряда становится все более обширным, в то время как по законам гидравлической теории – должны были распространяться равномерно.

В конце XIX века почти одновременно были сформулированы теория ударного действия (В.А. Тиле) и гидродинамическая теория {Колер и Шьернинг) механизма образования огнестрельной раны. Действие огнестрельного снаряда на живые ткани слагается из силы прямого удара, воздействующего на ткани в том участке, где ранящий снаряд непосредственно с ними соприкасается, и силы бокового удара, возникающего за пределами раневого канала в тканях, расположенных на расстоянии от места прохождения пули или осколка.

Несмотря на указанные теории, вопрос о поражающем действии стрелкового оружия долгое время мало занимал ученых. На передний план выступали чисто тактико-технические аспекты: увеличение начальной скорости и дальности полета пули, повышение точности попадания, увеличения скорострельности, уменьшения веса оружия и т.д. Физическое воздействие выстрела на тело стали особенно интенсивно изучать после установления факта несоответствия между малым размером пули и значительным диаметром раневого канала. Сообщения о подобном несоответствии были опубликованы на основе наблюдений, сделанных в период революционных войн I848 г., Крымской войны I852 г. и франко-прусской войны I870 – I87I гг. Этот факт ошибочно истолковывался как использование противником разрывных пуль. Вплоть до первой мировой войны воющие стороны предъявляли друг другу в связи с этим необоснованные обвинения. Впрочем, частично эти обвинения имели под собой почву.

Конические тупоносые пули, покрытые твердой оболочкой, имея большую скорость и устойчивость, проходя через тело, оставляли 20% кинетической энергии. Для увеличения убойной силы пули покрывали мягкой оболочкой, которая сплющивалась, и обеспечивала, благодаря тормозящему эффекту, отдачу пулей до 80% энергии тканям. Подобного эффекта добивались, надрезая тонкую твердую оболочку пули таким образом, чтобы свинцовый сердечник вылетал при ударе в тело. Такого рода пули и эффект, вызываемый ими, были названы "дум-дум" в честь одноименного британского арсенала близ Калькутты (Индия). В начале ХХ века в Германии была создана кувыркающаяся пуля с заостренным концом и имеющая скорость до 800 м/сек, которая, попадая в тело, оставляла в нем 75% кинетической энергии.

Перечисленные обстоятельства вынудили врачей заниматься раневой баллистикой. Прежде чем перейти к рассмотрению этого понятия, уместно упомянуть о том, что Коатс и Бир (1962) считали, что война подразумевает три вида деятельности: создание эффективных способов уничтожения противника, защиту от средств уничтожения и уход за жертвами войны. Раневая баллистика, по их мнению, является той нитью, которая связывает и коррелирует эти тенденции. Термин "раневая баллистика" принадлежит Каллендеру и Френчу (I935).

И.П. Давыдовский понимает под ним физическое явление, возникающее в тканях в момент прохождения через них ранящего снаряда. В "Наставлении НАТО по неотложной военной хирургии" за I975 год раневая баллистика определяется как изучение движения внутри тела ранящих снарядов и их повреждающей способности. Знание механизма повреждений помогает получить представление о степени повреждения тканей и применить наиболее эффективные методы лечения.

 

Раневая баллистика

Эффект физического действия снаряда на ткани зависит с одной стороны, от свойств ранящего снаряда, его величины, формы движения, скорости и, с другой стороны, от структуры и свойств тканей, их плотности, количества воды, сжимаемости, коэффициента упругости, архитектоники тканей.

Во время полета пули с гироскопической стабилизацией на нее действуют аэродинамические силы, которые могут изменить угол ее встречи с телом при ударе. Эти силы обусловливают отклонение, кувыркание, прецессию и нутацию.

Отклонение (деривация) пули происходит по продольной оси от траектории полета, создавая так называемый "угол рыскания". Кувыркание – это результат действия опрокидывающего момента вокруг центра тяжести.

Прецессия, вызванная стабилизирующим вращением, представляет собой спиралевидное отклонение вокруг центра тяжести.

Нутация же выглядит как движение вперед малыми кругами в виде розеток.

Действие ранящего снаряда в эксперименте на животных, в воде и на моделях изучалось с применением современной техники – искровой фотографии, высокоскоростной киносъемки с частотой кадров от 2 до 7 тыс. в 1 сек., импульсной рентгенографии (0,1 микросекунды). Исследовались пули различных образцов, в том числе и летящие со скоростью до 1300 и более метров в 1 сек., а также стальные шарики и осколки неправильной формы (А.Н. Максименков, М.И. Лыткин, А. Дыскин, А.Н. Беркутов, I978).

Различная степень разрушения тканей, вызванная идентичными снарядами с одинаковой энергией, объясняется преимущественно углом, под которым находилась пуля по отношению к телу в момент удара. Некувыркающаяся пуля, входящая под прямым углом, минимально контактирует с тканями и передает им наименьшее количество своей энергии. Некувыркающаяся пуля, входящая под косым углом, передает тканям большее количество энергии, причиняя им обширные повреждения.

Ведущим моментом, определяющим ранящую способность снаряда, является количество переданной телу энергии. Она зависит от массы снаряда и его скорости и, согласно закону Ньютона, выражается формулой:

 

E_k = , где

 

E_k – кинетическая энергия снаряда, передаваемая телу;

m – масса снаряда;

V₁ – скорость снаряда в момент попадания в тело;

V₂ – скорость снаряда в момент выхода из тела;

g – гравитационное ускорение.

 

К пониманию механизма огнестрельных ранений пришли не сразу. Только после Великой Отечественной войны И.П. Давыдовский высказал мысль о том, что повреждение тканей зависит от того, сколько энергии теряет пуля при соприкосновении с тканями. Переход энергии снаряда в ткани человеческого тела представляет собой гидродинамический удар (Колер, Шьернинг, В.А. Силе, Е. Павлов). В 1898 году Видруф ввел термин "кавитация" для обозначения феномена образования временной полости в теле при попадании в него снаряда, но только в 1944 г. была сделана фотография этой полости.

Когда снаряд, летящий с высокой скоростью, проникает в плотную среду, элементы этой среды резко отбрасываются гидродинамической волной вперед и радиально через стороны назад. Это происходит в соответствии с теорией ускорения частиц. При этом в кильватере снаряда образуется временная полость, величина которой в 30-40 раз превышает величину снаряда (превышение постоянной полости является лишь 2-3 кратным) и в которой регистрируется давление до I00 атмосфер. Временная полость достигает максимальной величины через 0,002 с и пульсирует с уменьшающейся амплитудой. Пульсация сопровождается чередованием волн положительного и отрицательного давления, обусловливает вторичное инфицирование раневого канала, в который как бы засасываются инфицирующие агенты окружающей среды. Компрессионные и декомпрессионные волны вызывают повреждение тканей на большом протяжении, вплоть до переломов диафизов длинных трубчатых костей, находящихся вне раневого канала. В результате абсорбции больших количеств энергии малым объемом окружающих тканей происходит размозжение последних.

Величина временной полости зависит от многих факторов и в первую очередь от энергии снаряда. Максимум временной полости образуется в точке максимального торможения ранящего снаряда, где происходит максимальное освобождение кинетической энергии. Обычно, т.е. при скоростях до 700-800 м/с входное отверстие меньше выходного. Однако при скорости 1300 м/с входное отверстие раневого канала больше выходного и чем выше скорость, тем ближе к входному отверстию максимальная временная полость.

При скорости снаряда, превышающей скорость звука в воде, происходит следующий качественный скачок. Скорость торможения снаряда резко увеличивается, вокруг снаряда возникает поток частиц – "околозвуковой поток", который характеризуется образованием мощных ударных волн, вызывающих разрушение клеток и коагуляцию белка. На поверхности тела образуется воронка с некротическими тканями по краям. Контур временной полости как бы выходит из входного отверстия, делая его весьма обширным.

Таким образом, в механизме огнестрельного ранения играют ведущую роль следующие элементы:

1. Головная ударная волна (баллистическая), волна сильно уплотненного воздуха, формирующаяся впереди пули.

2. Сам ранящий снаряд.

3. Временная пульсирующая полость (энергия бокового удара)

4. Вторичные ранящие снаряды (отломки костей, летящие со скоростью до 70 м/с).

5. Воздействие вихревого следа

 

Сила прямого удара определяется характеристиками (скорость, масса, величина, площадь ударного соприкосновения, устойчивость в полете) ранящего снаряда и вторичных снарядов. Сила бокового удара зависит от воздействия головной ударной волны и временной пульсирующей полости.

Таким образом, в огнестрельной ране обязательно сочетаются анатомический дефект, т.е. собственно рана, функциональные расстройства в тканях, окружающих дефект, и, наконец, обильное бактериальное загрязнение.

Строение огнестрельной раны

 

В огнестрельной ране различают раневой канал, зону первичного травматического некроза и зону молекулярного сотрясения.

Раневой канал образуется вследствие непосредственного разрушения тканей снарядом, вторичными ранящими снарядами и частично головной ударной волной. Прямое действие снаряда сводится к размозжению, разрыву и расщеплению тканей и выбросу части их через входное и выходное отверстия (И.В. Давыдовский).

Под размозжением понимают физическое уничтожение структурных элементов тканей (клеток, волокон), превращение их в конгломераты аморфных органических частиц, лишенных всякой жизнеспособности. Эти частицы свободно лежат в просвете раневого канала. Под разрывом и расщеплением тканей понимают разъединение основных структурных элементов тканей. Раневой канал заполнен кровью, инородными телами, обрывками отторгнутых, размозженных, мертвых тканей – раневым детритом. Количество размозженных тканей увеличивается в направлении выходного отверстия. Раневой канал современной огнестрельной раны редко имеет просвет.

Зона контузии, ушиба, т.е. зона прямого или первичного травматического некроза тканей вокруг раневого канала. Глубина некроза колеблется не только в разных органах и тканях, но и на разных участках одного и. того же канала. Эта зона представляет собой мертвые, но не отторгнутые ткани, которые не потеряли связь с подлежащими тканями.

Третья зона — зона молекулярного сотрясения (коммоции). Анатомические и гистологические изменения здесь не всегда выступают отчетливо и быстро. Вначале заметны резкие функциональные, гемодинамические расстройства, а затем могут появиться очаги кровоизлияний и даже некроза. Ткани в этой зоне находятся как бы в состоянии парабиоза. Величина зоны может превосходить размеры пули в 30-40 раз. Две последние зоны образуются в результате бокового удара ранящего снаряда в процессе образования временной пульсирующей полости и под воздействием головной ударной волны. Некроз в зоне молекулярного сотрясения может наступить на третьи-четвертые сутки. Кстати термин "молекулярное сотрясение" в последнее время стали пересматривать, т.к. никто не изучал этот феномен на данном уровне. М.И. Кузин предлагает назвать ее зоной метаболических изменений.

В ране различают входное и выходное отверстия. Военным врачам важно знать, что в стенках раневого канала находятся мертвые, разрушенные ткани, к которым примыкают ткани с измененной реактивностью, резко пониженной жизнеспособностью, в этой среде имеются благоприятные условия для развития микроорганизмов. Вид входного и выходного отверстий не дают полного представления о размере разрушений тканей. "Видимая рана – это лишь дым от огня", – писал французский хирург Дэпла.