Contribution à la modélisation géométrique et mécanique du tronc de l'enfant

Despite of the use of homologated Child Restraint Systems, 2,321 children were killed on European roads in 2007. This social and economical major issue is explained by the lack of biomechanical knowledge on injury mechanisms and associated physical parameters, specifically for children. The present project was supported by the GDR “Biomécanique des chocs“ (CNRS/INRETS/GIE PSA Renault) and funded by the French National Research Agency. The aim of this study is to improve the biomechanical knowledge of the children trunk. The dynamic response of the trunk is essential because it is the main segment used for the whole body restraint when a car crash occurs. In order to improve the reliability of children's models, subject-specific inertial parameters of the body segments were calculated using 3D reconstructions from low dose biplanar X-rays. The fine description of the ribs, costal cartilage and sternum was performed on 3D models from CT-scan. The 3D geometry of the intra-abdominal child organs (kidney, spleen and liver) was defined by measurements based upon 3D modeling using abdominal CT-scan. The quantification of the thoracic and abdominal behaviors was obtained in observing in vivo trunk manipulations carried out within the framework of usual physiotherapist treatments. This research will be used to improve or develop the trunk bio-fidelity of child models and constitute a first step toward an enhanced knowledge of the child biomechanics based directly on in vivo experimentation.Malgré l'obligation d'utiliser des Dispositifs de Retenue Enfant homologués, 2 321 enfants ont été tués en 2007 sur les routes européennes. Ce problème socio-économique majeur est expliqué par le manque de connaissance biomécanique de l'enfant. Le développement de modèles d'enfant nécessite la compréhension de ses paramètres biomécaniques et critères lésionnels. Ce projet, supporté par le GDR « Biomécanique des chocs » (CNRS/INRETS/GIE PSA Renault) et financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR-06-BLAN-0385 SECUR_ENFANT), a pour objectif de contribuer à l'amélioration de ces connaissances, en s'intéressant particulièrement au tronc de l'enfant. La réponse mécanique de ce segment corporel est essentielle car c'est le principal composant utilisé lors de la retenue en choc automobile. Les paramètres inertiels des segments corporels ont été calculés à partir de reconstructions personnalisées 3D issues de radiographies biplanaires basse dose. La description précise des côtes, du cartilage costal et du sternum a été évaluée à partir de modélisations 3D issues de données d'imagerie scanner. Des reconstructions de reins, rates et foies à partir de scanners abdominaux ont permis de définir la géométrie et le positionnement de ces organes dans le système ostéoarticulaire. Enfin, le comportement mécanique du thorax et de l'abdomen d'enfants a été quantifié à partir de manipulations in vivo faites en routine clinique de kinésithérapie respiratoire. Les résultats de ce travail, basés sur des examens in vivo, sont utiles à l'amélioration de la biofidélité du tronc des modèles d'enfants et contribuent à l'approfondissement des connaissances biomécaniques de l'enfant