Mécanismes de lésion de la tête humaine en situation de choc

par Daniel Marjoux

Thèse de doctorat en Biomécanique

Sous la direction de Rémy Willinger.

Soutenue en 2006

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    La tête constitue le segment anatomique renfermant l’organe le plus important du corps humain : le cerveau. Ce dernier est protégé des agressions extérieures, notamment mécaniques, par la peau, le crâne, les méninges et le liquide céphalorachidien. Mais ces protections sont impuissantes face aux agressions de la vie moderne car les chargements mécaniques de la tête dépassent aisément ses limites de tolérance. L’accidentologie indique que beaucoup reste à faire et cela passe par une meilleure optimisation des systèmes de protection. Pour l’instant, ceux-ci sont élaborés sur la base d’un critère de lésion utilisé depuis plus de trente ans : le Head Injury Cirterion (HIC). Il est calculé à partir de l’accélération linéaire résultante d’une tête de mannequin rigide, sur laquelle le système de protection est testé. Le critère ne tient donc compte, ni des accélérations angulaires, ni de l’orientation du choc, ni de la déformation intracrânienne. Pourtant, l’état de l’art montre que la technique des éléments finis rend possible l’accès à des variables spécifiques à chacun des mécanismes de lésion de la tête : l’énergie interne de déformation des éléments modélisant le crâne et ceux modélisant le liquide céphalo-rachidien pour, respectivement, les fractures et les hématomes sous-duraux ou sous arachnoïdiens ; la déformation principale ou la contrainte de Von Mises des éléments modélisant le cerveau pour les lésions axonales diffuses. Ainsi, dans cette thèse, la capacité prédictive des critères de lésion tels le HIC ou ceux issus des variables intracrâniennes a été évaluée sur une centaine d’accidents réels. Ces derniers ont été rassemblés dans une base de données qui rassemble les bilans lésionnels codifiés et les données cinématique permettant la simulation du traumatisme crânien. Une étude statistique a alors permis d’élaborer des courbes de risque qui montrent la meilleure précision des critères basés sur des modèles éléments finis de tête. Par la suite, de nouvelles variables plus physiques et de nouvelles façons de les exploiter ont été proposées. Elles tentent de corriger l’hypothèse posée dans les modèles actuels selon laquelle le cerveau est homogène et isotrope. L’originalité tient dans le fait que l’hétérogénéité et l’anisotropie sont appréhendées sous l’angle, non pas mécanique, mais physiologique : le cerveau a été divisé en zones fonctionnelles et une carte tridimensionnelle issue de l’IRM par diffusion donnant les orientations privilégiées des faisceaux d’axones dans le cerveau a été exploitée afin de calculer des élongations axonales. Les premiers résultats sont prometteurs et les limites de tolérance obtenues rejoignent celles issues des observations faites à l’échelle d’un seul nerf.

  • Titre traduit

    Head injury mechanisms of the human head during an accident


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Informations

  • Détails : 1 vol. (286 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 271-277

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2006;5315
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