Risques de blessure en cas d’accidents
David Mitton, Directeur du Laboratoire LBMC - Département TS2
Dès le début des années 2000, le Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs (LBMC) a été impliqué dans des projets européens visant à développer des modèles du corps humain.
Depuis, l’effort de recherche sur ces modélisations a été porté au niveau mondial avec la mise en place d’un consortium (Global Human Body Model consortium, GHBMC) réunissant la plupart des constructeurs automobiles mondiaux. Ce consortium a sollicité des centres de recherches académiques pour développer des parties du corps humain et assembler un modèle de la tête au pied. Reconnu comme « Abdomen Center of Excellence», le LBMC a développé la partie abdominale du modèle.
La première version complète du modèle représente un homme de taille moyenne. Depuis 2013, une licence de ce modèle est disponible gratuitement pour toutes les institutions académiques. Les phases suivantes du projet visent à développer les modèles pour d’autres catégories de la population, afin de couvrir tous les individus (enfants compris).
Des modèles basés sur les images médicales
Pour construire un modèle du corps humain (intégrant les organes internes comme les os, le cœur, le foie, etc.), les chercheurs se basent sur des images médicales. De cette manière, des modèles morpho-réalistes peuvent être construits. Certaines modalités d’imagerie médicale permettent aussi d’étudier l’influence de la posture des sujets sur la forme et la position des organes internes (Lafon et coll. 2010).
Pour les applications liées aux accidents des transports, des modèles type « masculin moyen » sont généralement utilisés. Cependant, afin de représenter différentes catégories de la population, des modèles spécifiques doivent être développés (Poulard et coll. 2012). Des recherches, au niveau européen, visent à développer des outils de personnalisation et de mise en position des modèles du corps humain (par ex. projet PIPER). Ils permettront la modélisation des corps d’enfants de différents âges et d’adultes de différentes tailles. L’effet de l’âge, au cours de la croissance, puis du vieillissement devront également être pris en compte. Des méthodes non-destructives ayant le potentiel d’explorer cet effet sont évaluées (Mitton et coll. 2014).
Etre capable de créer des modèles spécifiques est aussi une nécessité pour les recherches dans le domaine de la santé. En effet, les modèles basés sur l’imagerie médicale facilitent leur personnalisation, pour un patient donné. Il s’agit de l’un des thèmes de recherche du Laboratoire d’Excellence1 PRIMES (Physique Radiobiologie Imagerie Médicale et Simulation) regroupant 16 laboratoires de recherche de Lyon, Saint-Etienne, Grenoble et Clermont-Ferrand, dont le LBMC.
Des modèles avancés pour prédire le risque de blessure
Une fois les modèles construits, leur comportement doit être validé sous divers chargements. La réponse des modèles est tout d’abord comparée à des expérimentations sur segments isolés menées en laboratoire (Vezin et coll. 2009). Ces confrontations permettent de valider le comportement externe de certaines parties du corps.
Au-delà du comportement externe, des évaluations internes et locales (Helfenstein-Didier et al. 2016) sont nécessaires pour évaluer le réalisme des modèles. Les réponses du modèle, en termes de contraintes ou de déformations locales, peuvent être comparées avec les données expérimentales. Cette phase complexe peut permettre, entre autres, de définir des critères de blessures. Les données restent cependant limitées.
Des recherches se poursuivent, au niveau international, pour faire avancer le pouvoir prédictif de ces modèles. L'objectif étant, à terme, de prédire les blessures en cas d’accident et servir d’outils d’évaluation pour différents systèmes de protection.
1 Labex : Outils de financement de la recherche issus des Investissements d’Avenir mis en place par le gouvernement.
Pour aller plus loin ...
- Helfenstein-Didier, C., Rongiéras, F., Gennisson, J.-L., Tanter, M., Beillas, P., 2016. A new method to assess the deformations of internal organs of the abdomen during impact. Traffic Injury Prevention 17(8):821-6
- Lafon Y., Smith F.W., Beillas P., (2010) Combination of a model-deformation method and a positional MRI to quantify the effects of posture on the anatomical structures of the trunk. Journal of Biomechanics 43(7):1269-78.
- Mitton D., Minonzio J.-G., Talmant M., Ellouz R., Rongieras F., Laugier P., Bruyère-Garnier K., (2014) Non-destructive assessment of human ribs mechanical properties using quantitative ultrasound. Journal of Biomechanics 47(6):1548-53.
- Poulard D., Bermond F., Dumas R., Bruyère-Garnier K., (2012) Geometrical personalization of human FE model using palpable markers on volunteers. 37e Congrès de la Société de Biomécanique, Toulouse, France, 16-19 octobre. Dans Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering 15(S1):298-300.
- Vezin P., Berthet F., (2009) Structural characterization of human rib cage behaviour under dynamic loading. Stapp Car Crash Journal 53:93-125.
