Innovation

  — Modèle d’éléments finis (EF)

MIPS a accès à un modèle numérique 3D de pointe de la tête humaine, développé par le professeur Svein Kleiven au Royal Institute of Technology (KTH) suédois. Ce modèle informatique représente les parties les plus essentielles de la tête humaine, y compris le crâne, le cerveau et d’autres tissus, et repose sur la méthode des éléments finis (MEF), méthode numérique largement utilisée lors de la construction de maisons ou de ponts ou la simulation d’accidents de voiture. Chez MIPS, nous utilisons le modèle EF de la tête pour simuler les chocs de la tête munie d’un casque et évaluer le risque de différents types de lésions cérébrales.

Pourquoi utiliser un modèle numérique ?

Durant le test d’un casque, la forme de tête instrumentée mesurera les accélérations linéaires et angulaires. Alors que nous pourrions utiliser les impulsions d’accélération pour prédire le risque de lésion cérébrale, la tension induite par le modèle EF s’est révélée mieux prédire le risque de lésions cérébrales que les critères reposant sur l’accélération.

Comment est-il utilisé ?

Le modèle incorpore 50 000 éléments connectés à l’aide de nœuds (pensez « LEGO » sauf que c’est dans un programme informatique), nous permettant d’appliquer des impulsions d’accélération aux éléments représentant le crâne dans le modèle. Le logiciel EF (LSDYNA) calculera alors la tension (déformation) dans chaque élément représentant le cerveau.

 

Lors de l’application d’une impulsion d’accélération sur le modèle de tête, le cerveau se déformera selon différents schémas en fonction de la direction et de l’impulsion de l’impact. Ce qui nous intéresse est la tension qui montre une bonne corrélation avec le risque de lésion cérébrale, comme une commotion.

Quels résultats pouvez-vous obtenir de ce modèle et dans quelle mesure sont-ils fiables ?

Nous utilisons le modèle EF lorsque nous testons le même modèle de casque avec et sans BPS MIPS. En comparant la tension cérébrale induite par le modèle EF dans les deux versions de casque, nous pouvons être sûrs que les résultats montrant que le casque équipé du BPS MIPS réduit la tension exercée sur le cerveau sont précis et reproductibles.

 

Le modèle EF développé au KTH à Stockholm est extrêmement robuste. Résultat de 20 années-personnes de temps investi, il est utilisé par 20 publications scientifiques et a même prédit l’emplacement précis de lésions cérébrales dans des reconstitutions d’accidents réels.