Mécanismes de lésions et limites de tolérance de la tête humaine
Systèmes biomécaniques appliqués à la sécurité dans les moyens de transport

De façon à établir les mécanismes de lésions et les limites de tolérance de la tête humaine en situation d'impact, trois grandes familles de lésions, définies comme spécifiques, sont considérées : les fractures du crâne, les lésions neurologiques qui peuvent être modérées ou sévères et les hématomes sous-duraux ou sous-arachnoïdiens. Les fractures crâniennes sont caractérisées par une rupture ou une fissure de l'os. Les lésions neurologiques apparaissent quand les cellules mêmes du système nerveux, à savoir les neurones, sont détruites physiquement ou dysfonctionnent. Enfin, les hématomes sont le résultat d'une rupture de vaisseau sanguin qui résulte en épanchement. Selon leur localisation, ces hématomes portent un nom différent. S'ils ont lieu entre la dure-mère et l'arachnoïde, on parlera « d'hématome sous-dural ». Et si leur siège se situe entre l'arachnoïde et la pie-mère, on les considérera comme sous-arachnoïdiens.

L'objectif est d'obtenir un ou plusieurs critères spécifiques justement à chaque famille de lésions. À cette fin, 64 accidents réels sont reconstruits. Il s'agit de 13 motocyclistes casqués, de 22 footballeurs américains casqués et de 29 piétons. Pour chaque cas d'accident réel, la cinématique de la tête de la victime est appliquée au MEF de la tête humaine de façon à calculer toute une série de grandeurs mécaniques transitant à travers les tissus durant le traumatisme. On peut citer, par exemple, la pression cérébrale, les contraintes de Von Mises cérébrales, illustrées en figure 2 pour un cas donné, ou encore les énergies totales de déformation du crâne et de l'interface entre le cerveau et le crâne. La pression cérébrale est un champ représentant l'ensemble des contraintes normales dans le cerveau, alors que les contraintes de Von Mises cérébrales caractérisent les contraintes de cisaillement régnant dans le cerveau. Enfin, l'énergie totale de déformation du crâne ou de l'interface entre le cerveau et le crâne est, à un instant donné, une somme des produits, sur chaque élément du maillage, des contraintes et des déformations. Cette grandeur rend compte de l'exposition du constituant anatomique en question aux grandeurs mécaniques qu'il doit absorber.

Ces grandeurs mécaniques sont...