Modélisation du trauma

Opération 12 : Modélisation du trauma (IMFS, IPB-LINC, IFR neuroscience)

Modèle mécanique (MEF) de la tête humaine (IMFS)

L’IMFS a développé depuis 1990 un programme de recherche sur la biomécanique des chocs appliquée au système tête-cou. Le point de départ d’une telle recherche est la caractérisation mécanique des matériaux et structures biologiques en présence. Lorsque cette caractérisation est intégrée à des données anatomiques, il est possible alors d’élaborer des modèles mathématiques (analytiques, localisés ou distribués) ainsi que des modèles physiques (les mannequins de tests). En s’ouvrant à l’accidentologie et à l’épidémiologie il est ensuite possible non seulement de comprendre les mécanismes de lésions mais aussi, avec l’aide des modèles, de mettre en évidence les paramètres mécaniques qui sont à l’origine d’un type de lésion donné. La dernière étape clef est alors d’évaluer les limites que les paramètres lésionnels ne doivent pas dépasser. Cette étape de définition des limites de tolérance est typiquement basée sur la reconstruction d’accidents réels au moyen des modèles préalablement élaborés ce qui transforme finalement ces derniers en outils de prédiction de lésions. Ces substituts théoriques et expérimentaux du corps humain sont alors couplés à l’environnement de l’homme dans le but d’évaluer les systèmes de protection dans un contexte normatif. Il sera alors possible d’optimiser, vis à vis de critères biomécaniques, de nouveaux éléments intervenant dans la sécurité des usagers des transports ou dans les domaines du sport et du combat. La complexité des systèmes étudiés, la diversité des disciplines auxquelles il est nécessaire de faire appel et l’importance d’une certaine harmonisation dans l’industrie automobile au plan mondial explique la synergie qui existe au niveau des divers laboratoires impliqués dans ces recherches. Même si la France est bien représentée dans cette communauté scientifique, les interactions se font essentiellement au plan international. Au cours de la prochaine période un effort important sera consacré à l’ouverture de nos travaux vers la biomécanique de l’enfant.

Concernant la tête, la recherche s’effectue dans le cadre d’un projet PREDIT « PROTEUS » piloté par notre équipe, qui réunit l’Université de Valencienne, Renault, une équipe d’analyse d’accidents parisienne (CEESAR) et le fabricant de casques Shark. De façon plus ambitieuse et toujours dans l’optique d’une reconnaissance internationale il est prévu, dans le cadre d’un projet européen dénommé APROSYS (6ème PCRD) de proposer un « State of the Head FE model » accepté au plan international puis de simuler un grand nombre de traumatismes crâniens réels en partenariat avec une dizaine d’institutions et d’industries européennes. Cette partie du projet est pilotée par notre équipe et une évaluation de sept modèles éléments finis de la tête humaine disponibles de part le monde a été finalisée au sein de notre équipe en décembre 2005. Enfin de nouveaux critères ont été établis en 2007. Tout est en place aujourd’hui pour procéder à des simulations de traumatismes crâniens afin de consolider et de faire accepter au plan international nos résultats antérieurs. Ceci transformera notre modèle de tête humaine en véritable outil de prédiction de lésions crânio-encéphaliques.