Modélisation en éléments finis à géométrie paramétrée de la tête - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2019

Geometrical parametrized finite-element model of the head.

Modélisation en éléments finis à géométrie paramétrée de la tête

Abstract

Although the brain concussion is a common injury of the head in contact sport, its physiopathology still remains studied, especially regarding the conditions of formation. The finite element approach is very useful to locally quantify the mechanical state of the studied structures. If the injury mechanisms of the brain concussion is directly correlated to the conditions of the mechanical load, the morphological variability of the head has never been assessed. The goal of this survey is to improve the knowledge of the injury mechanisms designing a geometrical parametrized finite element model of the head and the principal components it contains [Brain, cerebellum, brain stem, falx cerebri and tentorium cerebelli, ventricles and the main sinus], which could be subject-specific. Once the morphological variability of these structures was quantifyed, an automatic method to generate the mesh of the model was developed. The parametrization can be adapted to specific anatomy extracted from medical imaging. Finally, a preliminary study was performed to investigate the influence of the morphology on the biomechanical response of the head, in the case of referenced impacts.
La commotion cérébrale est un traumatisme fréquemment rapporté dans les sports de contact mais dont la physiopathologie demeure un sujet d’étude notamment dans ses modalités de survenue. La modélisation éléments finis constitue alors une approche particulièrement adaptée pour évaluer plus localement l’état mécanique des structures étudiées. Bien que le mécanisme lésionnel de la commotion cérébrale soit directement lié aux conditions limites appliquées au sujet, l’influence de la variabilité morphologique des structures mises en jeu n’a en revanche jamais été évaluée. L'objectif de ces travaux est de contribuer à la compréhension du mécanisme lésionnel à travers une modélisation géométrique paramétrée, et personnalisable, du crâne et des principales structures qu’il contient [cerveau, cervelet, tronc cérébral, faux du cerveau et tente du cervelet, ventricules, principaux sinus]. Après avoir évalué l’inter variabilité morphologique des composants étudiés et développé une méthode de génération automatique des maillages de ces structures, pouvant être personnalisés à partir d’imagerie médicale, une étude préliminaire a ensuite été réalisée pour évaluer l’influence de la géométrie structurelle, pour des cas d’impacts référencés, sur la réponse biomécanique de la tête.
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tel-03654715 , version 1 (28-04-2022)

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  • HAL Id : tel-03654715 , version 1

Cite

Pierre-Marc François. Modélisation en éléments finis à géométrie paramétrée de la tête : application à l’étude des commotions cérébrales. Sciences de l'ingénieur [physics]. Arts et Métiers, 2019. Français. ⟨NNT : 2019ENAM0066⟩. ⟨tel-03654715⟩
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