Des limites aux normes actuelles

Les normes actuelles de test des casques équestres évaluent uniquement des chocs rectilignes, c’est-à-dire perpendiculaires à la surface d’impact. Or, dans la réalité, les accidents impliquent très souvent des chocs obliques, par exemple lors d’un impact sur la chaussée avec une composante de vitesse horizontale. Certimoov a intégré ce type de chocs obliques dans ses essais afin de mieux représenter les conditions réelles d’accident.
Aujourd’hui encore, la norme européenne repose sur un critère d’acceptation basé sur l’accélération mesurée à l’aide d’une fausse tête rigide. Ce type de dispositif ne reproduit pas fidèlement le comportement du cerveau humain et reste peu représentatif de ses véritables limites de tolérance aux chocs. Certimoov s’appuie au contraire sur une fausse tête instrumentée plus élaborée, associée à une modélisation mathématique du comportement du cerveau issue de l’analyse de plusieurs centaines d’accidents réels. Cette approche permet aux biomécaniciens et à Certimoov d’utiliser des critères de blessure plus réalistes, en adéquation avec la tolérance réelle du cerveau lors d’un impact.
Enfin, alors que les normes actuelles reposent sur un critère binaire d’acceptation — le casque est soit conforme, soit non conforme — Certimoov apporte davantage de nuance en proposant une évaluation graduée, avec une note allant de 0.5 à 5.

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Modèle du cerveau et calcul de la réponse mécanique

La méthode Certimoov s’appuie sur des techniques classiques d’ingénierie, semblables à celles utilisées pour calculer la déformation d’un pont ou d’une aile d’avion. Appliquées à la biomécanique, elles permettent de modéliser la tête humaine et de calculer la réaction du cerveau lors d’un choc.

Pour cela, on utilise une approche assistée par ordinateur appelée méthode des éléments finis. Cette méthode consiste à découper un objet en une multitude de petites “briques”, chacune avec des propriétés mécaniques précises, pour reproduire fidèlement son comportement sous différents impacts.

Dans le modèle du cerveau, ces briques sont assemblées de manière à respecter les propriétés gélatineuses du tissu cérébral. Elles permettent ainsi de calculer les contraintes internes, c’est-à-dire la pression et les forces de cisaillement que subit le cerveau lors d’un choc.

Ce modèle d’éléments finis de la tête humaine, développé par le laboratoire ICube de l’Université de Strasbourg et appelé Strasbourg University Finite Element Head Model (SUFEHM), a été validé par rapport à de nombreux tests publiés dans la littérature. Il constitue une base fiable pour étudier et prédire la réponse du cerveau face à différents impacts.

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Modèle mécanique du cerveau utilisé pour calculer les contraintes intracérébrales lors d’un impact.

Simulation de traumatismes crâniens réels

Pendant plus de 25 ans, les biomécaniciens ont collecté des données sur les traumatismes crâniens issus d’accidents réels. 

Les informations sur les circonstances des accidents et la nature des blessures ont permis de reconstituer la trajectoire des victimes et de calculer les conditions exactes de l’impact sur la tête.

Ces analyses concernent différents types de victimes : piétons, cyclistes, motards, mais aussi des athlètes de disciplines variées comme l’équitation, le ski ou d’autres sports à risque.

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Simulation de traumatismes crâniens réels

Critère de blessure de la tête humaine

Après avoir collecté les informations sur les conditions d’impact, les biomécaniciens ont pu simuler théoriquement plus de 150 traumatismes réels. Ces simulations ont permis de mettre en relation la survenue d’un coma avec les contraintes internes subies par le cerveau lors de l’impact.
Ces travaux ont permis de définir les limites de tolérance du cerveau aux chocs, appelées critères de blessure. Grâce à ces critères et aux données mesurées par le substitut de tête, celui-ci est devenu un véritable outil de prédiction des blessures, permettant d’évaluer et d’optimiser la protection offerte par les casques.
À noter : les blessures prises en compte sont de type réversible, c’est-à-dire des commotions importantes ou des pertes de connaissance de courte durée.

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Test et méthode

Enclume horizontale et enclume inclinée

La méthode de test Certimoov évalue la capacité d’absorption des chocs des casques dans des conditions proches de la réalité des accidents. Les essais incluent d’abord des chocs dits linéaires, reproduits par une chute verticale d’une fausse tête casquée sur une surface plate horizontale (enclume plate).

Mais Certimoov va plus loin en intégrant des chocs obliques, simulés par une chute verticale de la tête casquée sur une surface inclinée à 45°. Ce type d’impact provoque une rotation de la tête, un phénomène fréquent lors des chutes réelles et particulièrement important à prendre en compte pour la protection du cerveau.

Pour offrir une évaluation complète et fiable, chaque modèle de casque est soumis à six types d’impact différents (trois types d’impacts sur enclume horizontale et trois types d’impact sur enclume inclinée), répétés trois fois chacun, soit un total de 18 essais expérimentaux :

Impacts sur enclume horizontale :

  • Frontal
  • Latéral
  • Occipital

Impacts sur enclume inclinée :

  • XROT : administré en zone latérale provoquant une rotation autour de l’axe antéro-postérieur (Axe X)
  • YROT : administré en zone frontale provoquant une rotation autour de l’axe gauche-droite (Axe Y)
  • ZROT : administré en zone latérale provoquant une rotation autour de l’axe vertical (Axe Z)
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Illustration des 6 conditions d’impact
(3 Impacts sur enclume horizontale et 3 Impacts sur enclume inclinée)

Fausse tête améliorée et équipée d’accéléromètres linéaires et de capteurs rotatoires

Le substitut de tête utilisé par Certimoov permet des tests plus précis et plus proches de la réalité. Les têtes artificielles employées dans les normes actuelles ne sont en effet pas totalement adaptées aux nouveaux types d’impacts pris en compte par la méthode Certimoov.

Aujourd’hui, les fausses têtes utilisées lors des tests réglementaires présentent plusieurs limites :

  • l’inertie en rotation n’est pas adaptée aux chocs testés
  • le frottement tête-casque n’est pas réaliste
  • les mesures de rotation de la tête sont incomplètes ou limitées selon les normes en vigueur.
     

Pour dépasser ces limites, Certimoov utilise une tête de mannequin instrumentée de type HIII. Ce modèle de tête permet de reproduire des chocs plus proches de la réalité et d’analyser précisément ce qui se passe au moment de l’impact.

Grâce à des capteurs intégrés, l’ensemble des mouvements de la tête est enregistré dans le temps : non seulement les accélérations liées à la translation de la tête, mais aussi la vitesse à laquelle la tête tourne pendant le choc. Ces données offrent une vision complète du comportement du casque et de la protection qu’il apporte au cerveau lors d'un impact.

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La tête ISO utilisée dans les normes actuelles et la tête de mannequin HIII utilisée par Certimoov

Réponse théorique du cerveau à un choc réel

L’innovation majeure de Certimoov réside dans l’association des essais physiques avec un outil numérique capable d’estimer le risque de lésions neurologiques.

Concrètement, les mouvements de la tête mesurés lors d’un impact — qu’il s’agisse des accélérations linéaires ou des rotations — sont intégrés dans un modèle numérique du cerveau. Ce modèle permet d’analyser les contraintes subies par les tissus cérébraux au moment du choc.

À partir de ces données, Certimoov évalue l’intensité des contraintes subies par le cerveau et les traduit en un niveau de risque de blessure, à l’aide d’une courbe de risque validée scientifiquement. Cette approche va au-delà des simples mesures d’impact : elle permet de comprendre ce que subit réellement le cerveau lors d’un choc et d’évaluer plus justement la protection offerte par chaque casque.

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Illustration de la méthode couplée « expérimentale et numérique » qui permet d’évaluer le risque de lésion pour un choc donné.

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Lecture de la note

Calcul d’un niveau de risque moyen de subir une lésion neurologique modérée

Afin de garantir des résultats fiables, chaque type d’impact est répété trois fois. Au total, un modèle de casque est soumis à 18 impacts différents. Pour mener l’ensemble de ces essais, six casques identiques sont nécessaires par modèle, afin de réaliser les tests sur enclume horizontale et sur enclume inclinée.
Cette répétition des impacts permet d’obtenir des résultats cohérents, fiables et représentatifs du niveau de protection réel du casque.

Pour chaque impact, une simulation numérique analyse les contraintes subies par le cerveau. Les résultats sont ensuite regroupés et reportés sur une courbe de risque afin de déterminer un niveau de risque global de blessure, prenant en compte l’ensemble des situations testées.

La note finale du casque est calculée à partir de ce risque global : plus le risque de blessure est faible, plus la note attribuée est élevée, ce qui permet une comparaison simple et transparente entre les différents modèles.
Afin d’analyser plus finement les capacités de protection de chaque casque, une note spécifique est attribuée pour chacun des six types d’impact, selon la même méthodologie.
Ces résultats détaillés permettent non seulement d’informer les utilisateurs, mais aussi d’aider les fabricants à mieux identifier les points forts de leurs casques ainsi que les axes d’amélioration possibles.

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Méthode d’attribution des notes en fonction du risque de blessure obtenu globalement pour les 18 impacts

Informer le consommateur sur le niveau de protection comparatif qu’offrent les différents casques

Parce que la sécurité doit être le premier critère de choix d’un casque, Certimoov permet aux utilisateurs de trouver plus de détails sur le niveau de  protection du cerveau apporté par le casque. Les casques testés reçoivent une note entre 0.5 et 5, 0 étant la moins bonne note et 5 la meilleure. Il est essentiel de rappeler que tous les casques homologués protègent de façon satisfaisante. Si certains obtiennent une note faible c’est parce qu’ils n’ont pas été fabriqués (obtimisé) pour protéger au choc oblique mas aussi parce que le niveau de blessure pris en considération dans Certimoov est une blessure réversible. L’objectif est d’identifier les meilleurs et de les faire évoluer.

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