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 ARTICLE VOL 22/86 - 2005  - pp.65-76  - doi:10.3166/rts.86.65-76
TITRE
Développement et évaluation sous sollicitation dynamique d'un modèle en éléments finis de la structure osseuse de la face

TITLE
Development and assessment under impact of a finite element model of the facial bone structure

RÉSUMÉ
Les analyses épidémiologiques montrent que la prévention des risques de lésions de la face et du contenu intracrânien pour les usagers de la route est un enjeu majeur de santé publique. Pour évaluer ces risques, nous avons développé un modèle en éléments finis de la structure osseuse de la face humaine. Cet outil permettra d'une part de simuler correctement l'influence de la déformation du massif facial sur la dynamique du contenu intracrânien lors d'un choc facial et d'autre part de prédire les risques de fractures des os de la face. La géométrie détaillée de la structure faciale a été reconstruite à partir de coupes tomodensitométriques d'une tête isolée. La surface a été ensuite maillée. Le tissu osseux est considéré comme homogène, isotrope et élastique. La réponse du modèle à un choc oblique sur l'os malaire est évaluée par comparaison à deux essais dynamiques réalisés sur une pièce anatomique isolée (essais sur puits de chute). Pour cela, les conditions aux limites et de chargement sont reproduites numériquement de façon rigoureuse. L'évaluation quantitative dans le domaine infralésionnel, fondée sur les mesures de l'accélération et du déplacement de la masse impactante, montre un très bon comportement du modèle. L'évaluation qualitative de la prédiction des fractures faciales indique qu'il prédit correctement les lieux de fractures.


ABSTRACT
Epidemiology studies show that the prevention of injuries to the face and the intracranial contents is a major public health issue for road users. In order to assess these injury risks, a finite element model of the facial bone structure has been developed. This numerical tool will provide a more accurate simulation of the influence of the deformation of the facial massif on the dynamics of the intracranial contents in the event of a facial impact and a more accurate prediction of facial bone fractures. The detailed geometry of the facial bone structure was reconstructed from CT-scan slices of an isolated head and then meshed using shell elements. The bone tissue is assumed to be homogeneous, isotropic and elastic. The model's response to an oblique impact on the malar bone is assessed by comparison with two dynamic tests performed on an isolated anatomical piece (drop tests). The boundary and loading conditions were rigorously reproduced 66 for the numerical simulation. Quantitative assessment in the non-injurious domain, based on the impactor acceleration and displacement, shows the model performs well. Qualitative assessment of facial fracture prediction indicates that this model provides an acceptable prediction of fracture locations.


AUTEUR(S)
Karine BRUYÈRE-GARNIER, Barbara AUTUORI, Michel BRUNET, Jean-Pierre VERRIEST

Reçu le 14 septembre 2004.    Accepté le 10 février 2005.

MOTS-CLÉS
Squelette facial ; Éléments finis ; Expérimentation ; Choc

KEYWORDS
Facial skeleton; Finite element; Experimental testing; Impact

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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