THE CLINICAL AND BIOMECHANICAL CHARACTERISTICS OF THE EYE INJURIES INFLICTED BY “PLASTIC BULLETS” IN THE IN CHILDREN OF DIFFERENT AGE

Full Text

Введение. В последние десятилетия в структуре закрытой травмы глаза отмечается значительное число контузий глазного яблока, вызванных ударом пластмассовой пульки, выпущенной из стреляющих устройств различного образца (игрушечные пистолеты, ружья и автоматы - у детей, страйкбольное и пейнтбольное оружие - у подростков и взрослых) [1-4]. Как показывает наш опыт, в своем большинстве они оказываются достаточно тяжелыми и по этой причине не могут не привлекать к себе внимания врачей. Кроме того, различные контузионные изменения основных структур глаза при таких его поражениях образуют четко очерченный симптомокомплекс, объединенный ранее в синдром “пластмассовой пульки” [5-7]. Механика повреждений органа зрения указанного типа изучается рядом авторов в течение уже нескольких лет, хотя и остается недостаточно раскрытой. Ранее выполненные, в том числе и нами, исследования показали, что в момент удара глазное яблоко деформируется и этот процесс сопровождается почти мгновенным подъемом внутриглазного давления до весьма значительных цифр [8]. Безусловно, выраженность указанных изменений зависит от силы удара, показатели которого, применительно к различным стреляющим игрушкам и ружьям для страйкбола, определить достаточно сложно. Цель выполненного исследования - определение силы удара пластмассовых пулек, выпущенных из различных видов детского игрушечного оружия в избранную цель, и определение клинических особенностей повреждений специфических для таких устройств. Материал и методы. Важной задачей исследования было возможно более точное определение силы удара пульки по глазному яблоку. В соответствии с положениями основных законов физики, сила удара пульки напрямую зависит от ее кинетической энергии. Последняя же, согласно известной формуле (E = mv2), определяется массой и скоростью. Массу пульки можно легко определить с помощью обычных аналитических весов. Поэтому данный этап исследования не представлял каких-либо трудностей. Непростой оказалась задача по определению скорости полета пульки. Широко известные и обычно используемые для баллистических испытаний устройства в принципе рассчитаны или на работу с различными образцами боевого и охотничьего огнестрельного оружия, или спортивного малокалиберного огнестрельного или пневматического спортивного оружия. Измерения, проводимые на такой аппаратуре, возможны лишь в определенных «коридорах» значений, заложенных в конструкцию прибора, и не соответствуют тем параметрам, которые имеются у стреляющих игрушек. Для достижения поставленной цели нами использован баллистический хронограф «ХРОН-1» Черниговского механического завода. Прибор изначально был разработан производителем для оценки параметров маломощных пневматических и пружинных систем, а также для контроля полученных данных и уточнения скорости на различном расстоянии от оружия. С учетом этих обстоятельств, нами было создано оригинальное устройство, позволяющее измерять скорость полета пульки, выпущенной из «безопасного» маломощного оружия различного типа [9] (рис. 1). Данное устройство состоит из высокоточного спортивного электронного секундомера (1), кнопка «стоп» (2) которого преобразована в контакт-мишень (3), а также спускового электромагнита (4), подсоединенного к закрепленному в тисковом зажиме (5) образцу оружия (6). Электромагнит запускается посредством включателя (7), одновременно подсоединенного к пусковому контакту (8) секундомера. Принцип работы устройства достаточно прост. При нажатии на включатель (7) сразу же срабатывает электромагнит (4), вследствие чего происходит выстрел из пистолета и одновременно включается секундомер, устанавливаемый на точно регулируемом расстоянии от него. При попадании пульки в контакт-мишень (3), срабатывает его стоп-кнопка (2) и отсчет времени прекращается. После выстрела, считав показания секундомера, можно приступать к расчетам по определению как скорости полета пульки, так и ее энергии, используя уже упомянутую формулу (E = mv2). Серия выполненных нами в 2015-2016 гг. экспериментов из 250 измерений позволила установить, что определение скорости полета на дистанциях до 2 м обоими приборами производится с аналогичными результатами. Кроме того, созданное устройство позволяет измерять и среднюю скорость полета пульки, измеряя ее на дистанции от нескольких сантиметров, до расстояния более 2 м. В то же время прибор Хрон-1 и остальные его аналоги определить скорость пульки на расстоянии более 0,5-2 м (в зависимости от модели) и соответственно позволить достоверно рассчитать ее снижение конструктивно не способны. Результаты и обсуждение. Проведенные измерения позволили рассчитать скорость полета различных пулек, наиболее часто по нашим наблюдениям травмирующих глазное яблоко у детей. Для сравнения аналогичные данные получены и в отношении шаров страйкбольного оружия (табл. 1). Используя эти данные, можно вычислить и силу удара пульки по глазному яблоку. Вместе с тем в ходе такого расчета необходимо учесть, что сила удара одного тела о другое зависит еще и от типа соударения. Самыми крайними и в то же время наиболее «чистыми» (с точки зрения расчета силы удара) являются «абсолютно упругое» и «абсолютно неупругое» взаимодействия. Взаимодействие пульки с глазом практически точно соответствует абсолютно неупругому удару, поскольку она передает подавляющее большинство своей кинетической энергии тканям. При таком варианте взаимодействия, согласно уравнению Ньютона, сила удара определяется формулой: F = mv Δt , где F - сила удара, m - масса пульки, V - скорость ее полета, Δt - время соударения двух объектов [10, 11]. По данным проведенных нами исследований, для игрушечных детских пистолетов средняя масса пульки составляет 0,114 г, средняя скорость - 54,8 м/с, а время соударения (Δt) достигает 65 мс, что совпадает с результатами, полученными ранее [11, 12]. При таких параметрах сила удара пульки по глазу составляет 0,0961Н (Ньютон). Казалось бы, она ничтожна, что, вероятно, и могло бы успокоить производителей таких игрушек. Однако если сопоставить ее с весом пульки (определяется по формуле W = mg), то окажется, что фактически она равна суммарному весу почти 86 пулек (F÷mg = 85,75). У игрушечных “автоматов” с более сложным механизмом и большей длиной ствола при использовании тех же пулек скорость полета снаряда еще выше - 62,3 м/с, и сила удара соответственно составляет 0,109Н. Проверенное теми же способами, для сравнения, страйкбольное оружие, предназначенное для использования взрослыми в спортивно-игровых целях, имеет куда большую мощность. Это обусловливает серьезные ограничения по безопасности страйкбольного оружия, учтенные его производителями. Имеются также в отличие от детских игрушек и рекомендации по обязательному использованию защитных средств. Наши расчеты показали: сила удара “пистолетной” страйкбольной пульки составила 0,302 Н, шарика, выпущенного из “автомата” - 0,55 Н, а из винтовки с различным устройством произведения выстрела - от 1,274 до 1,48 Н. К счастью, у детей травмы, вызванные страйкбольным оружием, встречаются относительно редко. Однако их все же диагностируют у подростков старшего школьного возраста, иногда участвующих в таких играх, или у детей младшего возраста, которые получают повреждения дома, добравшись до имитаций оружия, принадлежащих родителям. Следующим этапом наших расчетов явилась оценка степени повышения давления, кратковременно возникающего в глазу в момент нанесения удара. Ранее проведенные эксперименты показали, что радиус эффективной площади взаимодействия пульки с глазным яблоком составляет ~ 1/2 диаметра пульки (что составляет 2,25 мм для пульки калибром 4,5 мм). Добавочное давление, возникающее в этом случае при соударении, можно рассчитать по формуле: P = F πR2 [8, 12, 13]. В рассматриваемой ситуации для детской игрушки-пистолета оно составляет 6042,386 Па, то есть 45,32 мм рт. ст., а для “автомата” - 6853,487 Па, то есть 51,41 мм рт. ст. Иными словами, например при исходном офтальмотонусе в 23 мм рт. ст. он мгновенно и на короткий период повысится до 68,3 мм рт. ст. в результате попадания пульки из игрушечного пистолета и до 74,41 мм рт. ст. при попадании пульки из “автомата”. Это служит математическим обоснованием высокой повреждающей способности пулек, выпущенных из детских стреляющих игрушек. Ориентируясь на полученные в экспериментальной части работы данные, нами были обследованы 55 пострадавших детей, получивших закрытую травму одного глаза пулькой, выпущенной из стреляющего устройства. Все дети были доставлены в клинику в порядке скорой и неотложной помощи в сроки от 1 до 10 часов от момента получения травмы. Обстоятельства возникновения травм у 55 обследованных детей четко разделились на 3 группы: собственная неосторожность при зарядке/разборке оружия у 13 (23,64%) детей; действия других участников игры с прямым попаданием пульки в глаз у 39 (70,9%) детей; действия других участников игры с попаданием пульки в глаз в результате рикошета у 3 (5,46%) детей. Распределение пострадавших детей с контузией глазного яблока от пластмассовой пульки по возрасту и полу представлено на рис. 2. Среднее соотношение мальчики/девочки составило 3,7/1. Вместе с тем, это соотношение имеет выраженную возрастную зависимость (см. рис. 2). Большинство пострадавших - 43 (78,2%) ребенка на момент получения травмы находились в возрастной группе от 7 до 14 лет, остальные - относительно равномерно распределились по возрастной шкале от 3 до 17 лет. При оценке обстоятельств травмы у 5 детей младшей возрастной группы не удалось достоверно выяснить расстояния, с которого была выпущена пулька и установить факт прямого попадания или рикошета, так как все они получили повреждения в результате действий других лиц и не могли точно описать обстоятельства на тот момент. У старших детей в большинстве случаев - 47 (94,0%) отмечалось прямое попадание пульки в глаз с расстояния от 1,5 до 5 м. При этом у 13 (26,0%) из них травма возникла в результате собственной неосторожности при зарядке/разборке игрушек с расстояния менее 1 м, с возникновением наиболее тяжелых проявлений. В 3 случаях причиной контузии послужили рикошеты с расстояния около 2-4 м. Диагностированные контузии (согласно классификации Б.Л. Поляка с дополнениями Е.Е. Сомова [1, 2, 7, 13]) были квалифицированы как тяжелые у 46 (83,6%) детей. Повреждения средней степени тяжести зарегистрированы у 9 (16,4%) пострадавших. Выраженная стандартность контузионных изменений глазного яблока у детей при данном виде травмы, наблюдаемая в прошлые годы, позволила нам ранее выделить комплекс часто повторяющихся и сходных по выраженности клинических проявлений, который ранее был выделен под название синдрома “пластиковой пульки” [5, 6]. Его клиническая характеристика представлена в табл. 2. Как видно из приведенных данных, у большинства детей (47; 85,5% пострадавших) диагностирован травматический иридоциклит, возникавший крайне быстро, в сроки от 4-х часов после травмы, протекавший с офтальмогипотензией на заинтересованном глазу, впоследствии купированной вместе с проявлениями воспаления. Дополнительные методы исследования (гониоскопия, ультразвуковые методики) в этих случаях патологии угла передней камеры, цилиарного тела не выявили. У 42 (76,4%) пациентов был выявлен контузионный отек сетчатки, у такого же числа детей отмечена частичная гифема в виде взболтанной взвеси, у части пострадавших с формирующимся сгустком в нижнем отделе. У 34 (61,8%) пострадавших были обнаружены локальная эрозия роговицы округлой формы и отек (в зоне контакта с пластмассовой пулькой). У 28 (50,9%) детей были обнаружены преципитаты на заднем эпителии роговицы, притом в пределах площади, соответствующей проекции эрозии и отека роговицы. Реже были отмечены: деформация зрачка у 21 (38,2%), травматическая катаракта у 11 (20,0%), пре- и интраретинальные геморрагии у 10 (18,2%), разрывы сфинктера радужки с возникновением мидриаза у 8 (14,6%) детей. У 8 пациентов была отмечена транзиторная миопия степенью от 1,5 до 5,5 дптр. Сравнительно редко отмечались разрывы и отрывы сетчатки от зубчатой линии (5 детей - 9,1%); гемофтальм (4 ребенка - 7,3%); разрывы хориоидеи выявлены у 3 пострадавших (5,5%), а у 2 (3,6%) - установлена цилиохориоидальная отслойка с гипотензией, успешно купированная консервативными методами. Кроме того, в 2 случаях диагностирован подвывих хрусталика I-II степени без нарушения офтальмотонуса. Острота зрения у детей при поступлении в клинику варьировала от 0,05 до 0,5. В целом клиническое течение перечисленных контузионных изменений структур глазного яблока, за исключением детей с отслойкой сетчатки и контузионной катарактой, оказалось благоприятным на фоне консервативной терапии. Экстракция подвывихнутого хрусталика с имплантацией интраокулярной линзы потребовалась и была успешно выполнена 2 пациентам (3,6% от числа всех травмированных детей), экстрасклеральное пломбирование разрыва и отрыва сетчатки - 3 пострадавшим (5,5% от всех случаев таких контузий), а барьерная лазерная коагуляция разрывов сетчатки без экстрасклеральных вмешательств оказалось достаточной у оставшихся 2 (3,6%) пациентов. В результате проведенных лечебных мероприятий у 41 (74,5%) ребенка острота зрения восстановилась до исходной, имевшейся до травмы. У остальных было снижение зрительных функций: у 5 значительное - острота зрения менее 0,2; у 9 детей - со снижением до 0,4-0,6. Кроме того, у 30 (54,5%) детей с ранее имевшимися интра- и субретинальными кровоизлияниями, а также отеком сетчатки, несмотря на полное восстановление остроты зрения, отмечено возникновение атрофических очаговых изменений в ретине и хориоидее в поврежденных зонах, что в более отдаленные сроки после травм потребовало барьерной лазерной коагуляции и систематического наблюдения в связи с риском возникновения отслоек сетчатки. Таким образом, несмотря на благоприятные исходы травмы, для синдрома “пластмассовой пульки” у детей характерно значительное преобладание закрытой травмы глазного яблока тяжелой степени, проявляющейся “стандартным” набором основных контузионных повреждений глазного яблока. Выводы 1. Созданная нами измерительная установка позволяет стандартизировать, существенно упростить и повысить точность исследований по определению кинетической энергии пластмассовых пулек, выпущенных из различных образцов игрушечного стрелкового оружия. 2. Точность измерений данной установки в практическом смысле не уступает точности измерений на баллистическом хронографе «ХРОН-1» при существенном упрощении методики исследования. 3. Проведенные экспериментальные исследования в совокупности с многочисленными клиническими наблюдениями свидетельствуют о высокой травмоопасности исследованных детских игрушек стреляющего типа, которые широко распространяются через торговые сети. Результатом их воздействия нередко являются стойкие нарушения зрительных функций. Кроме того, более половины пострадавших требует длительного наблюдения из-за высокого риска возникновения у них таких нарушений впоследствии. 4. Необходимо разработать критерии безопасности, которым должны отвечать детские стреляющие игрушки, а также рекомендации по их использованию, которые должны быть доведены до сведения родителей, приобретающих детям подобные изделия. Долевое участие авторов: Кутуков А.Ю. - 50%, Кутукова Н.В. - 50%.

About the authors

Alexei Yur’evich Kutukov

Federal state budgetary educational institution of higher education “Saint-Petersburg State Pediatric Medical University”, Russian Ministry of Health

Email: a.kutukoff@mail.ru
candidate of medical sciences, assistant professor for the Department of Ophthalmology; Federal state budgetary educational institution of higher education “Saint Petersburg State Pediatric Medical University”, Russian Ministry of Health, Saint-Petersburg, 194100, Russian Federation Saint-Petersburg, 194100, Russian Federation

N. V Kutukova

Saint-Petersburg state budgetary healthcare facility “Municipal Mariinskaya Children’s Clinical Hospital”

Saint-Petersburg, 194104, Russian Federation

References

Supplementary files