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Description

HUByx (Hermaphrodite Universal Body YX) est un modèle éléments finis du corps humain développé par le CEDREM et l’UTBM. La genèse d’HUByx découle d’une volonté de pouvoir étudier les dégâts engendrés par une onde de souffle à l’intérieur du corps humain. En effet, en prenant comme exemple un impact balistique, le projectile peut être stoppé par une protection quelconque, et malgré tout engendrer des dégâts importants à l’intérieur du corps humain. Il peut être supposé que l’arrêt du projectile provoque une vitesse en face arrière de la protection qui est transmise au corps humain et qui génère une onde de pression qui se propage : l’intérieur de ce dernier. Le défi d’HUByx est de représenter cette propagation de pression à l’intérieur du corps humain, au moyen de simulations éléments finis.

Principe de la solution

Le première étape a été de construire le modèle éléments finis du corps humain. Pour ce faire, le contour des différents organes et os a été retracé en se basant sur des coupes scanner. Ces coupes ont ensuite été empilées afin d’obtenir une géométrie 3D du corps complet. Des propriétés mécaniques ont été attribuées aux différents éléments en effectuant une étude bibliographique.

Puisque les différents organes et os du corps humain ne sont pas nécessairement en contact, et que le corps humain est essentiellement composé d’eau, il a été imaginé de remplir le « vide » restant par des particules (SPH) dont le comportement mécanique est proche de celui de l’eau.

Ensuite, le comportement global du corps humain et de certains sous-ensembles (thorax notamment) a été validé en reproduisant des expériences de la littérature (ref [1], [2], [3]) mettant en œuvre des impacts non pénétrants. D’autres validations ont été menées sur HUByx en soumettant le modèle de corps humain – une explosion et en comparant les pressions relevées dans différents organes – celles relevées expérimentalement (travaux de Merkle et al). Plus récemment, la thèse d’A. Bracq, en partenariat avec le Centre de Recherche, d’Expertise et d’appui Logistique (CREL) du ministère de l’Intérieur français a montré comment HUByx pouvait être utilisé dans un processus de prédiction du risque lésionnel thoracique lors d’impacts balistiques non pénétrants.

[1] Cynthia A. Bir, The Evaluation of Blunt Ballistic Impacts of the Thorax, Wayne State University

[2] David C. Viano, Biomechanical Responses and Injuries in Blunt Lateral Impact, Biomedical Science Dept, General Motors Research Labs

[3] John M. Cavanaugh et al., Lower Abdominal Tolerance and Response, Wayne State University, Bioengineering Center

[4] Charles K. Kroell et al., Impact Tolerance and Response of the Human Thorax II, Biomedical Science Dept, General Motors Research Labs and University Hospital San Diego

[5] Andrew C. Merkle et al., Evaluation of the Human Surrogate Torso Model Response to Ideal and Complex Blast Loading Conditions, PASS 2010

[6] Anthony Bracq, Contribution : la prédiction du risque lésionnel thoracique lors de chocs localisés à travers la caractérisation et la modélisation d’impacts balistiques non pénétrants, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis