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Description

HUByx (Hermaphrodite Universal Body YX) is a finite element model of the human body developed by CEDREM and UTBM. The genesis of HUByx stems from a desire to be able to study the damage caused by a blast wave inside the human body. Indeed, taking as an example a ballistic impact, the projectile can be stopped by any protection, and nevertheless cause significant damage inside the human body. It can be assumed that stopping the projectile causes a speed on the rear face of the protection which is transmitted to the human body and which generates a pressure wave which propagates inside it. The challenge of HUByx is to represent this pressure propagation inside the human body, by means of finite element simulations.

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