СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЯЖЕСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЯЖЕСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


RU (11) 2291664 (13) C2

(51) МПК
A61B 5/02 (2006.01)
A61B 5/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 18.07.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.01.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004132945/14 
(22) Дата подачи заявки: 2004.11.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.11.12 
(43) Дата публикации заявки: 2006.04.20 
(45) Опубликовано: 2007.01.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2214782 C1, 27.10.2003. RU 2103914 C1, 10.02.1998. ГУМАНЕНКО Е.К., Сочетанные травмы с позиции объективной оценки тяжести травмы, автореф. дис. докт., СПб, 1992, с.25. RU 2150232 C1, 10.06.2000. 
(72) Имя изобретателя: Хрупкин Валерий Иванович (RU); Иванов Владимир Николаевич (RU); Писаренко Леонид Васильевич (RU); Савостьянов Владимир Владимирович (RU); Щитов Виктор Николаевич (RU); Артемов Владимир Анатольевич (RU); Рейдес Михаил Давидович (RU); Серегин Валерий Иванович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Главное военно-медицинское управление Министерства обороны Российской Федерации (RU); Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 107078, Москва, Красноворотский пр-д, 3, стр.1, к.311, ООО Патентно-правовая фирма "Искона-II", пат.пов. Е.А.Гавриловой, рег.№ 50 

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЯЖЕСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к медицине, хирургии, травматологии, медицине катастроф и может быть использовано при определении тяжести повреждения при различных травмах, синдроме длительного сдавления, огнестрельном ранении. Для этого в эксперименте наносят огнестрельное ранение, регистрируют массу поражающего элемента, скорость подлета и вылета поражающего элемента и время существования волн упругой деформации, возникающих при торможении поражающего элемента в тканях. Вычисляют площадь под модулем кривой волн упругой деформации. Рассчитывают объем сферы поражения по формуле: Vп=m·(V1 2-V2 2 )·t/2·S(P). Рассчитывают объем временной пульсирующей полости Увпп по формуле: Vвпп=2/3 Vп. При Vп 0,0001 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как легкое; при 0,0001 м3<Vп 0,0005 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как средней тяжести; при 0,0005 м3 <Vп<0,0022 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как тяжелое; при 0,0022 м3<Vп механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как крайне тяжелое. Представлено устройство, обеспечивающее реализацию способа оценки тяжести механического повреждения биологического объекта и устройство для его осуществления. Способ и устройство позволяют обеспечить комплексную оценку тяжести повреждения при огнестрельном ранении с учетом объемов сферы поражения и временной пульсирующей полости. 2 н. и 1 з.ф-лы, 1 табл., 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к медицине, хирургии, травматологии, медицине катастроф и может быть использовано при определении тяжести повреждения мягких тканей при различных травмах, синдроме длительного сдавления, огнестрельном ранении.

Известны способы оценки степени тяжести механической травмы, включающие суммирование морфологических повреждений, возникших при травме или ранении, в соответствии со специальной шкалой.

Шкала NISS (New Injury Severity Score) основана на подсчете трех самых значимых повреждений (Osier Т., et al., A modification of the Injury Severity Score that both improves accuracy and simplifies scoring. Journal of Trauma, injury, infection and critical care, v.43, N 6, p.922-9260). Этот метод не позволяет произвести комплексную оценку повреждения и не учитывает величину кровопотери.

Система оценок тяжести повреждений при травмах различного вида позволяет ранжировать множественные механические травмы, травмы при неогнестрельных и огнестрельных ранениях (Гуманенко Е.К. Сочетанные травмы с позиций объективной оценки тяжести травмы, дисс. докт., СПб., 1992). Известный способ более полно отражает тяжесть повреждения, однако не учитывает величину кровопотери.

Известен способ оценки тяжести повреждения тканей, учитывающий, помимо множественной травмы, также и величину кровопотери (RU 2214782, 27.10.2003).

Известно, что при огнестрельном ранении повреждение тканей организма обусловлено непосредственным повреждающим действием ранящего снаряда или пули, повреждающим действием комбинации волн упругой деформации, возникающей при торможении ранящего снаряда в тканях, формированием временной пульсирующей полости, нарушением внутриклеточных процессов, повреждением белковых комплексов (Хрупкий В.И и др. К вопросу о раневой баллистике при огнестрельных ранениях. Научные труды Государственного института усовершенствования врачей МО. РФ 2002 №1, стр.74-77, Москва, 2003). Учет совокупности действующих факторов позволяет более точно охарактеризовать тяжесть повреждений.

Взаимодействие огнестрельного снаряда с поражаемой частью тела рождает качественно новые динамические характеристики: поглощенную энергию, время контакта и протяженность раневой траектории, временную пульсирующую полость, устойчивость или неустойчивость движения снаряда, образование вторичных снарядов биологической природы, положение снаряда в момент удара, мощность ударного воздействия и другие.

Ни один из приведенных выше способов не позволяет провести комплексную оценку тяжести повреждения, поскольку не учитывает объем сферы поражения и объем временной пульсирующей полости.

В то же время для комплексной оценки тяжести механического повреждения, вызванного ранящим снарядом или пулей, важно знать объем сферы поражения, а также объем временной пульсирующей полости, которые определяют не только состояние пострадавшего в данный момент времени, но и позволяют прогнозировать течение и исход повреждения.

Известно устройство для определения тяжести механического повреждения (RU 2150232, 2000 г.).

Известное устройство имеет ограниченные возможности, т.к. не позволяет прогнозировать течение и исход повреждения при огнестрельном ранении.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого способа, заключается в обеспечении комплексной оценки тяжести повреждения при огнестрельном ранении с учетом объемов сферы поражения и временной пульсирующей полости.

Для достижения указанного технического результата предлагается способ оценки тяжести механического повреждения, заключающийся в том, что в эксперименте наносят огнестрельное ранение, регистрируют массу снаряда, скорость подлета и вылета ранящего снаряда, время существования волн упругой деформации (ВУД), возникающих при торможении ранящего снаряда в мягких тканях, вычисляют площадь под модулем кривой ВУД, рассчитывают объем сферы поражения по формуле:

Vп=m·(V 1 2-V2 2)·t/2·S(P),

где Vп - объем сферы поражения, м3;

m - масса ранящего снаряда, кг;

V1 - скорость подлета ранящего снаряда, м/с;

V2 - скорость вылета ранящего снаряда, м/с;

t - время существования волн упругой деформации (ВУД), с;

S(P) - площадь под модулем кривой ВУД, Па·с,

рассчитывают объем временной пульсирующей полости Vвпп по формуле:

Vвпп=2/3 Vп, и

- при Vп 0,0001 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как легкое;

- при 0,0001 м3 <Vп 0,0005 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как средней тяжести;

- при 0,0005 м 3<Vп 0,0022 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как тяжелое;

- при 0,0022 м3 <Vп механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как крайне тяжелое.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого устройства, реализующего предлагаемый способ, заключается в обеспечении комплексной оценки тяжести повреждения при огнестрельном ранении с учетом объемов сферы поражения и временной пульсирующей полости, что позволяет прогнозировать течение и исход повреждения.

Для достижения указанного технического результата предлагается устройство, содержащее два датчика подлета ранящего снаряда, два датчика вылета ранящего снаряда, датчик давления, пять усилителей-ограничителей, усилитель и блок преобразования и вычисления, первый и второй входы которого через первый и второй усилители-ограничители соединены с датчиками подлета, третий и четвертый входы блока преобразования и вычисления через третий и четвертый усилители-ограничители соединены с датчиками вылета, а пятый вход блока преобразования и вычисления через пятый усилитель-ограничитель соединен с датчиком давления, который через усилитель соединен с шестым входом блока преобразования и вычисления, выполненного с возможностью преобразования полученных результатов в соответствии со следующим алгоритмом:

Vп=m·(V 1 2-V2 2)·t/2·S(P),

где Vп - объем сферы поражения, м3;

m - масса ранящего снаряда, кг;

V1 - скорость подлета ранящего снаряда, м/с;

V2 - скорость вылета ранящего снаряда, м/с;

t - время существования волн упругой деформации (ВУД), с;

S(P) - площадь под модулем кривой ВУД, Па·с.

Блок преобразования и вычисления содержит два RS-триггера, аналого-цифровой преобразователь, три логических элемента И, три преобразователя последовательного кода в параллельный, сумматор-накопитель, три блока деления, два квадратора, четыре блока умножения, блок вычитания и блок сравнения, причем входы первого RS-триггера соединены с первым и вторым входами блока преобразования и вычисления, третий и четвертый входы которого соединены с входами второго RS-триггера, шестой вход блока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого через сумматор-накопитель и первый блок умножения соединен с первым входом первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, первый вход которого через первый преобразователь последовательного кода в параллельный соединен с выходом первого логического элемента И, первый вход которого соединен с пятым входом блока, а второй вход - с источником опорной частоты и первыми входами второго и третьего логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго RS-триггеров соответственно, выход второго логического элемента И через последовательно соединенные второй преобразователь последовательного кода в параллельный, второй блок деления и первый квадратор подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого через последовательно соединенные второй квадратор, третий блок деления и третий преобразователь последовательного кода в параллельный подключен к выходу третьего логического элемента И, выход блока вычитания через третий блок умножения соединен со вторым входом второго блока умножения, выход первого блока деления через четвертый блок умножения соединен с входом блока сравнения, при этом вторые входы второго и третьего блоков деления являются входами поступления сигналов, соответствующих расстояниям между датчиками подлета ранящего снаряда и датчиками вылета ранящего снаряда соответственно, второй вход первого блока умножения является входом поступления сигнала, равного двойному периоду преобразования АЦП, второй вход третьего блока умножения является входом поступления сигнала, соответствующего массе ранящего снаряда, второй вход четвертого блока умножения является входом поступления сигнала, соответствующего соотношению между объемом временной пульсирующей полости и объемом сферы поражения, а второй вход блока сравнения является входом поступления сигнала, соответствующего критическому значению объема временной пульсирующей полости.

Изобретение поясняется графическими изображениями, где

- на фиг.1 изображена структура сферы поражения, создаваемой огнестрельным снарядом в объекте;

- на фиг.2 - схема реакции системы кровообращения на боевую огнестрельную травму;

- на фиг.3 - устройство для реализации способа.

Способ осуществляется следующим образом.

По наркотизированным свиньям разного пола, веса и возраста производят выстрелы из автомата с расстояния 50 м в область живота или бедра.

В процессе выстрела фотоблокирующими устройствами регистрируют скорость подлета и скорость вылета поражающего элемента - ранящего снаряда. Одновременно несколькими пьезодатчиками регистрируют волны давления (волны упругой деформации) в мягких тканях, ЭКГ, систолическое и диастолическое давление в левом желудочке сердца, вычисляют величину кровопотери, продуктивную работу левого и правого желудочков сердца, общее периферическое сосудистое сопротивление, величины внеклеточной, интерстициальной, сосудистой воды и отношение дефицит/избыток сосудистой воды.

Вычисляют энергию поражающего фактора (Ек), характеристики волн упругой деформации (Рt), возникающих при торможении ранящего снаряда в мягких тканях, по формулам:

Ек=М(V1 2-V2 2)/2 (дж)

P t=S(P)/t (Па)

где М - вес ранящего снаряда (кг);

V1 - скорость подлета ранящего снаряда (м/с);

V2 - скорость вылета ранящего снаряда (м/с);

t - время существования волн упругой деформации (ВУД) (с);

S(P) - площадь под модулем кривой ВУД.

Сфера поражения - это временное патологическое образование, создаваемое высокоскоростным огнестрельным ранящим снарядом в объекте, включающее в себя временную пульсирующую полость, зону первичного некроза и зону молекулярного сотрясения.

Структура сферы поражения, представленная на фиг.1, наглядно показывает, что наружная граница сферы поражения - это воображаемая линия, отделяющая здоровые мягкие ткани от мягких тканей, поврежденных огнестрельным ранящим снарядом. На фиг.1: R1 - радиус сферы поражения, R2 - радиус временной пульсирующей полости, R3 - радиус зоны первичного некроза, R4 - радиус зоны молекулярного сотрясения.

Физико-математическое моделирование показало, что в биологических мягких тканях в момент выстрела радиус временной пульсирующей полости (R2) равен половине радиуса сферы поражения (R1), причем после выстрела величина радиуса зоны первичного некроза (R3) приблизительно будет равна величине зоны молекулярного сотрясения (R4), а в сумме они дадут радиус сферы поражения (R1).

В таблице приведены критические величины радиуса сферы поражения (Vп).

№п/п Радиус сферы поражения (см) Vп (м3) Степень тяжести поражения 
1 2 0,0001 легкая 
2 4 0,0005 средняя 
3 8 0,0022 тяжелая 
4 >8 >0,0022 критически тяжелая 


Размеры зоны первичного некроза определяются характером торможения ранящего снаряда в мягких тканях, зависящим от момента инерции, что приводит к изменению величины и характера его прецессионно-нутационных колебаний, которое проявляется в резком изменении траектории движения снаряда.

Размер сферы поражения зависит от размеров временной пульсирующей полости. В пластичном веществе мишени-имитатора (баллистический пластилин, петролатум) после выстрела размеры остаточной полости будут соответствовать размерам ВПП (временной пульсирующей полости).

Рассчитывают объем сферы поражения (временная пульсирующая полость + зона молекулярного сотрясения + зона первичного некроза) по формулам:

Vп=Ек/Рt (м3 )

R13=0,24 V (м3)

Vп=m·(V 1 2-V2 2)·t/2·S(P), где 

Eк - энергия поражающего фактора (Дж);

Vп - объем сферы поражения, м3;

m - масса ранящего снаряда, кг;

V1 - скорость подлета ранящего снаряда, м/с;

V2 - скорость вылета ранящего снаряда, м/с;

t - время существования волн упругой деформации (ВУД), с;

S(P) - площадь под модулем кривой ВУД, Па·с,

Рассчитывают объем временной пульсирующей полости Vвпп по формуле: Vвпп=2/3 Vп.

При этом:

- при Vп 0,0001 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как легкое;

- при 0,0001 м3 <Vп 0,0005 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как средней тяжести;

- при 0,0005 м 3<Vп 0,0022 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как тяжелое;

- при 0,0022 м3 <Vп механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как крайне тяжелое.

Примеры выполнения способа

Животным (свиньям) разного пола веса и возраста производили выстрелы в левую мезогастральную область живота с расстояния 50 м из автоматической винтовки «Хеклер и Кох» калибром 5,56 боеприпасом НАТО SS109.

Пуля боеприпаса SS109 имела скорость подлета 932 м/с, скорость вылета 252 м/с. Средняя величина волн упругой деформации составила 1 Па, что позволило определить радиус сферы поражения 15,7 см и радиус временной пульсирующей полости 13,7 см.

Модель сквозного пулевого ранения живота животного создавали таким образом, чтобы не повредить крупные кровеносные сосуды и жизненно важные органы брюшной полости, ранение которых может привести к развитию острой массивной кровопотери. Исследование на животных провели под общим обезболиванием.

Уже через 0,5 мс после первичного контакта проникающий в тело огнестрельный снаряд начинает оказывать взрывоподобное действие, отслаивая кожу и формируя временную пульсирующую полость. Весь процесс существования временной пульсирующей полости составляет около 1,5 мс, причем максимум временной пульсирующей полости формируется после выхода ранящего снаряда из биологического объекта (под биологическим объектом понимается экспериментальное животное).

Часть экспериментов по изучению повреждающего действия огнестрельного оружия выполнена на модели блока из петролатума (75%) в смеси с парафином (25%). Выделяют три этапа формирования огнестрельного ранения, которые соответствуют фазам движения ранящего снаряда в мягких тканях и волнам упругой деформации. Показано, что величина сферы поражения, характеристики ВУД и скорость их распространения в мягких тканях не отличается от соответствующих характеристик, полученных в экспериментах на животных, что позволяет считать такую физическую модель адекватной и использовать ее для оценки эффективности поражения.

Использование физико-математического моделирования в определении механизма формирования огнестрельного ранения позволило доказать, что возникающие в момент контакта ранящего снаряда с мягкими тканями волны упругой деформации представляют собой вынужденные затухающие механические колебания. Так, зарегистрированная динамика изменения пульсирующей полости и колебаний давления в процессе образования огнестрельного ранения показывает, что они представляют собой волнообразный процесс с максимумом, приходящимся на момент формирования временной пульсирующей полости с последующими более пологими и постепенно затухающими волнами, которые принято обозначать как волны давления. Их действием объясняют разрушения в мягких тканях, окружающих раневой канал.

Временная пульсация полости и волнообразные изменения давления свидетельствуют о попеременном действии на поражаемые мягкие ткани процессов сжатия и разрежения. Биологические мягкие ткани более устойчивы к сжатию и в меньшей степени способны противостоять разрежению. Разрежение в водонасыщенной среде вызывает кавитацию - образование вакуумных полостей. Формируясь из ядра, полость вначале расширяется, а затем охлопывается. Весь процесс занимает несколько миллисекунд. При схлопывании каверн возникают ударные волны значительной силы, приводящие к перепадам давления порядка 100 килопаскалей. Силы кавитации столь велики, что способны разрушать стальные и железобетонные конструкции. Именно с этим явлением связано образование очагов разрушения биологических мягких тканей. Следовательно, кавитационное воздействие огнестрельного ранящего снаряда обладает взрывоподобным эффектом.

Результаты изучения острофазовой реакции системы кровообращения на боевую огнестрельную травму доказали, что современные высокоскоростные малокалиберные огнестрельные ранящие снаряды в момент контакта с биообъектом оказывают многокомпонентное повреждающее действие.

Во-первых, непосредственное механическое повреждение, приводящее к разрушению мягких тканей и сосудов.

Во-вторых, временная пульсирующая полость оказывает воздействие на крупные кровеносные сосуды и сердце и вследствие несжимаемости крови приводит к переходу его ламинарного течения в турбулентное. Турбулентные вихревые потоки резко тормозят скорость движения крови. Этот эффект приводит к кратковременному спазму прекапиллярных сфинктеров. Возникает несоответствие объема сосудистого русла объему циркулирующей крови, сопровождающееся резким повышением показателей центральной гемодинамики, перегрузкой левых и правых отделов сердца.

В последующем данный механизм приводит к высвобождению эндогенного монооксида азота из эндотелиальных клеток, который массированно раскрывает микрососудистую сеть, и за счет этого снижаются величины систолического компонента артериального давления и центрального венозного давления, развивается относительная недостаточность правых отделов сердца.

Формирование сферы поражения, размеры которой зависят от скоростных характеристик ранящего снаряда и конструктивных характеристик снаряда, которые влияют на скорость полета снаряда, приводит к запуску свободнорадикального механизма окисления с образованием огромного количества свободных радикалов, обладающих эндотоксическим и вазодилатирующим действием, и приводящих к дополнительному раскрытию капиллярной сети. Увеличение емкости сосудистого русла приводит к поступлению эритроцитов из кровяных депо, что сопровождается усиленным поступлением жидкости в сосуды из клеточного сектора через интерстиций с выраженной перегрузкой правых отделов сердца, что сопровождается нарастанием тканевой гипоксии.

Однако если в крупных кровеносных сосудах движение крови определяется объемной концентрацией эритроцитов, то на уровне капилляра движение крови и обмен жидкости в основном зависят от онкотического давления плазмы, которое прогрессивно снижается за счет снижения концентрации белка вследствие поступления дополнительного объема жидкости. Подобная ситуация приводит к парезу гемомикроциркуляторного русла, проявляющемуся в снижении скорости кровотока по капиллярам, недостаточности правых отделов сердца и нарастающем отеке легких.

Последующее патологическое развитие событий вследствие критической потери сосудистой жидкости приводит к резкому снижению артериального и центрального венозного давления, нарастанию тахикардии и в конечном итоге к гибели биологического объекта.

Развитие тяжелой механической травмы при огнестрельном ранении, реакцию системы кровообращения, и ее связь со сферой поражения можно отобразить схемой, представленной на фиг.2.

Таким образом, изобретение позволяет комплексно оценить тяжесть механической травмы при огнестрельном ранении с учетом объема сферы поражения, массы ранящего снаряда, скорости подлета и вылета снаряда, времени существования волн упругой деформации, возникающих при торможении ранящего снаряда в мягких тканях.

Устройство для реализации предлагаемого способа изображено на фиг.3.

Устройство содержит два датчика 1 и 2 подлета ранящего снаряда, два датчика 3 и 4 вылета ранящего снаряда, датчик 5 давления, пять усилителей-ограничителей 6, 7, 8, 9, 10, усилитель 11 и блок 12 преобразования и вычисления, первые два входа которого через первые два усилителя-ограничителя 6 и 7 соединены с датчиками 1 и 2 подлета соответственно. Вторые два входа через третий и четвертый усилители-ограничители 8 и 9 соединены с датчиками 3 и 4 вылета соответственно, пятый вход через пятый усилитель-ограничитель 10 соединен с датчиком 5 давления, который через усилитель 11 соединен с шестым входом блока 12 преобразования и вычисления.

Блок 12 преобразования и вычисления содержит два RS-триггера 13 и 14, аналого-цифровой преобразователь 15, три логических элемента 16, 17, 18 И, три преобразователя 19, 20, 21 последовательного кода в параллельный, сумматор-накопитель 22, три блока 23, 24 и 25 деления, два квадратора 26 и 27, четыре блока 28, 29, 30, 31 умножения, блок 32 вычитания и блок 33 сравнения. Входы первого RS-триггера 13 соединены с первым и вторым входами блока 12 преобразования и вычисления, третий и четвертый входы которого соединены с входами второго RS-триггера 14. Шестой вход блока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 15, выход которого через сумматор-накопитель 22 и первый блок 28 умножения соединен с первым входом первого блока 23 деления, второй вход которого соединен с выходом второго блока 29 умножения, первый вход которого через первый преобразователь 19 последовательного кода в параллельный соединен с выходом первого логического элемента 16 И, первый вход которого соединен с пятым входом блока 12, а второй вход - с источником опорной частоты и первыми входами второго и третьего логических элементов 17, 18 И, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго RS-триггеров 13 и 14 соответственно, выход второго логического элемента 17 И через последовательно соединенные второй преобразователь 20 последовательного кода в параллельный, второй блок 24 деления и первый квадратор 26 подключен к первому входу блока 32 вычитания, второй вход которого через последовательно соединенные второй квадратор 27, третий блок 25 деления и третий преобразователь 21 последовательного кода в параллельный подключен к выходу третьего логического элемента 18 И, выход блока 32 вычитания через третий блок 30 умножения соединен со вторым входом второго блока 29 умножения, выход первого блока 23 деления через четвертый блок 31 умножения соединен с входом блока 33 сравнения. На вторые входы блоков 24 и 25 деления введены величины, равные расстояниям между датчиками 1 и 2 подлета ранящего снаряда и датчиками 3 и 4 вылета соответственно, на второй вход первого блока 28 умножения введена величина 2Т преобр. АЦП, где Тпреобр. АЦП - период преобразования аналого-цифрового преобразователя 15, на второй вход третьего блока 30 умножения введена величина, равная массе ранящего снаряда, на второй вход четвертого блока 31 умножения введена величина, равная 2/3, на второй вход блока 33 сравнения введена величина, равная критическому значению объема временной пульсирующей полости.

Датчики 1 и 2 подлета и датчики 3 и 4 вылета выполнены в виде световых плоскостей (плоских пучков света) и фотоэлементов, регистрирующих пролет через них ранящего снаряда, датчик давления представляет собой пьезоэлектрический элемент. Остальные блоки устройства могут быть выполнены, например, на интегральных схемах (В.Л.Шило, Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. радио, 1979; В.С.Гутников, Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988 г.). Поскольку ранящий снаряд создает в мишени волны упругой деформации, имеющие колебательный характер, в усилителе-ограничителе 10 и усилителе 11 реализована функция детектирования входных сигналов. Квадраторы 26 и 27 представляют собой умножители, на оба входа которых подается одна и та же величина.

Устройство работает следующим образом.

Пролет ранящего снаряда регистрируется датчиками 1, 2, 3 и 4, сигналы датчиков усиливаются до уровня стандартного логического сигнала усилителями-ограничителями 6, 7, 8, 9 и поступают на входы RS-триггеров 13 и 14, которые на время пролета ранящего снаряда открывают логические элементы 17 и 18 И соответственно для прохождения опорной частоты. На выходе логического элемента 17 И количество импульсов опорной частоты будет соответствовать времени пролета ранящего снаряда между датчиками 1 и 2, на выходе логического элемента 18 И - времени пролета ранящего снаряда между датчиками 3 и 4. Далее последовательности импульсов в преобразователях 20 и 21 преобразуются в параллельный код, который запоминается в преобразователях 20 и 21 и поступает на первые входы блоков 24 и 25 деления соответственно. На вторых входах блоков деления установлены коды, соответствующие расстояниям S1 и S2 между датчиками 1, 2 подлета и датчиками 3, 4 вылета соответственно. В результате на выходах блоков 24 и 25 появятся коды, соответствующие скоростям V1 подлета и V2 вылета, которые, поступая на входы квадраторов 26 и 27, возводятся во вторую степень и в блоке 32 вычитаются один из другого. Код полученного выражения (V1 2-V2 2) в блоке 30 умножения умножается на код, установленный на втором входе блока 30 и соответствующий массе ранящего снаряда. Одновременно волна упругой деформации, возникающая в мишени от воздействия ранящего снаряда, регистрируется датчиком 5, усиливается и детектируется усилителем 11. В аналого-цифровом преобразователе 15 волна деформации преобразуется в цифровой код. Частота преобразования определяется в соответствии с критерием Котельникова:

F преобр.>2fmax,

где Fпреобр. - частота выборки преобразуемого аналогового сигнала,

fmax - максимальная частота в спектре преобразуемого аналогового сигнала.

Текущие значения кодов волны деформации суммируются и запоминаются в сумматоре-накопителе 22. Далее с выхода сумматора-накопителя 22 код поступает на вход блока 28 умножения, на втором входе которого установлен код удвоенного периода преобразования аналого-цифрового преобразователя 15, в результате на выходе блока 28 умножения появляется код соответствующий площади волны деформации. Усилитель-ограничитель 10 усиливает и детектирует волну деформации, на его выходе появляется сигнал, по длительности равный длительности волны деформации, который поступает на вход логического элемента 16 И и открывает его для прохождения импульсов опорной частоты. На выходе логического элемента 16 И появляется последовательность, количество импульсов в которой пропорционально длительности волны деформации. Эта последовательность в преобразователе 19 преобразуется в параллельный код, запоминается и поступает на второй вход блока 29 умножения. Далее в блоке 23 деления и блоке 29 умножения вычисляется объем сферы поражения в соответствии с математическим выражением, приведенным в описании предлагаемого способа. В четвертом блоке 31 умножения вычисляется объем временной пульсирующей области, а в блоке 33 сравнения последний сравнивается с критическим значением, результат сравнения на выходе блока 33 отображается на регистраторе (не показан).




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ оценки тяжести механического повреждения, включающий нанесение травмы, отличающийся тем, что в эксперименте наносят огнестрельное ранение, регистрируют массу ранящего снаряда, скорость подлета и вылета ранящего снаряда, время существования волн упругой деформации, возникающих при торможении ранящего снаряда в мягких тканях, вычисляют площадь под модулем кривой волн упругой деформации, рассчитывают объем сферы поражения по формуле

VП =m·(V1 2-V2 2 )·t/2·S(P),

где Vп - объем сферы поражения, м3;

m - масса поражающего элемента, кг;

V1 - скорость подлета поражающего элемента, м/с;

V2 - скорость вылета поражающего элемента, м/с;

t - время существования волн упругой деформации (ВУД), с;

S(P) - площадь под модулем кривой ВУД, Па·с,

рассчитывают объем временной пульсирующей полости Vвпп по формуле Vвпп=2/3 Vп, и

при Vп 0,0001 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как легкое;

при 0,0001 м3 < Vп 0,0005 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как средней тяжести;

при 0,0005 м 3 < Vп < 0,0022 м3 механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как тяжелое;

при 0,0022 м3 < Vп механическое повреждение при огнестрельном ранении оценивают как крайне тяжелое.

2. Устройство для оценки тяжести механического повреждения, отличающееся тем, что содержит два датчика подлета ранящего снаряда, два датчика вылета ранящего снаряда, датчик давления, пять усилителей-ограничителей, усилитель и блок преобразования и вычисления, первые и второй входы которого через первый и второй усилители-ограничители соединены с датчиками подлета, третий и четвертый выходы блока преобразования и вычисления через третий и четвертый усилители-ограничители соединены с датчиками вылета, пятый вход блока преобразования и вычисления через пятый усилитель-ограничитель соединен с датчиком давления, который через усилитель соединен с шестым входом блока преобразования и вычисления, выявленного с возможностью преобразование полученных результатов в соответствии со следующим алгоритмом:

VП=m·(V1 2-V2 2)·t/2·S(P),

где Vп - объем сферы поражения, м3;

m - масса поражающего элемента, кг;

V1 - скорость подлета поражающего элемента, м/с;

V2 - скорость вылета поражающего элемента, м/с;

t - время существования волн упругой деформации (ВУД), с;

S(P) - площадь под модулем кривой ВУД, Па·с,

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок преобразования и вычисления содержит два RS-триггера, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), три логических элемента И, три преобразователя последовательного кода в параллельный, сумматор-накопитель, три блока деления, два квадратора, четыре блока умножения, блок вычитания и блок сравнения, причем входы первого RS-триггера соединены с первым и вторым входами блока преобразования и вычисления, третий и четвертый входы которого соединены с входами второго RS-триггера, шестой вход блока соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого через сумматор-накопитель и первый блок умножения соединен с первым входом первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, первый вход которого через первый преобразователь последовательного кода в параллельный соединен с выходом первого логического элемента И, первый вход которого соединен с пятым входом блока, а второй вход - с источником опорной частоты и первыми входами второго и третьего логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго RS-триггеров соответственно, выход второго логического элемента И через последовательно соединенные второй преобразователь последовательного кода в параллельный, второй блок деления и первый квадратор подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого через последовательно соединенные второй квадратор, третий блок деления и третий преобразователь последовательного кода в параллельный подключен к выходу третьего логического элемента И, выход блока вычитания через третий блок умножения соединен со вторым входом второго блока умножения, выход первого блока деления через четвертый блок умножения соединен с входом блока сравнения, при этом вторые входы второго и третьего блоков деления являются входами поступления сигналов, соответствующих расстояниям между датчиками подлета ранящего снаряда и датчиками вылета ранящего снаряда соответственно, второй вход первого блока умножения является входом поступления сигнала, равного двойному периоду преобразования АЦП, второй блок третьего умножения является входом поступления сигнала, соответствующего массе ранящего снаряда, второй вход четвертого блока умножения является входом поступления сигнала, соответствующего соотношению между объемом временной пульсирующей полости и объемом сферы поражения, а второй вход блока сравнения является входом поступления сигнала, соответствующего критическому значению объема временной пульсирующей полости.