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The sacroiliac joint (SIJ) is a known pain generator that, in severe cases, may require surgical fixation to reduce intra-articular displacements and allow for arthrodesis. The objective of this computational study was to analyze how the number of implants affected SIJ stabilization with patient-specific characteristics such as the pelvic geometry and bone quality. Detailed finite element models were developed to account for three pelvises of differing anatomy. Each model was tested with a normal and low bone density (LD) under two types of loading: compression only and compression with flexion and extension moments. These models were instrumented with one to three cylindrical, threaded and fenestrated implants through a posterior oblique trajectory, requiring less muscle dissection than the more common lateral trajectory used with triangular implants. Compared with the noninstrumented pelvis, the change in range of motion (ROM) and stress distribution were used to characterize joint stabilization. Noninstrumented mobility ranged from 0.86 to 2.55 mm and from 1.37° to 6.11°. Across patient-specific characteristics, the ROM reduction with one implant varied from 3% to 21% for vertical and 15% to 47% for angular displacements. With two implants, the ROM reduction ranged from 12% to 41% for vertical and from 28% to 61% for angular displacements. Three implants, however, did not further improve the joint stability (14% to 42% for vertical and 32% to 63% for angular displacements). With respect to patient characteristics, an LD led to a decreased stabilization and a higher volume of stressed bone (>75% of yield stress). A better understanding of how patient characteristics affect the implant performance could help improve surgical planning of sacroiliac arthrodesis.

Colloque COSMOS - Connaissances Scientifiques sur les Motocycles, Marne-la-Vallée, FRANCE, 04-/11/2019 - 05/11/2019; Objectifs : Il existe aujourd'hui sur le marché différents modèles de gilets airbags qui permettent d'améliorer la protection des usagers de deux-roues motorisés (2RM). Ils sont conçus sur trois principes de déclenchement: « filaire » (un câble fixé au gilet et au 2RM se détache lors de l'éjection du motocycliste et déclenche le gonflage), « radio » (les capteurs placés sur le 2RM détectent la chute ou le choc et lancent le gonflage) et « autonome » (les capteurs sont intégrés dans le gilet). L'objectif de cette étude était d'évaluer la protection apportée au motocycliste par le port de tels gilets en essayant notamment d'identifier jusqu'à quelle vitesse d'impact ces gilets sont capables de protéger l'individu. Méthode : L'approche adoptée combine une analyse de terrain couplée à des reconstructions numériques et des expérimentations biomécaniques en laboratoire. Concernant l'analyse de terrain, l'objectif était de recueillir des données sur des accidents réels d'usagers de 2RM équipés de gilets airbag puis de les analyser en détail afin d'en dégager des conclusions sur leurs effets protecteurs. L'étude biomécanique s'est attachée à réaliser quatre essais expérimentaux de chocs (crash-tests) avec des gilets airbags de marques différentes. Ces essais consistent à reproduire un impact frontal pour le motocycliste contre une voiture placée perpendiculairement à la trajectoire du 2RM. La vitesse de la moto est d'environ 40 km/h et l'impact sur le véhicule se situe sur son côté latéral au niveau du pied milieu. Le temps de détection, le temps de gonflage et la durée de gonflage de chaque type de gilet sont évalués ainsi que les pressions à droite et à gauche du gilet. Les essais sont réalisés avec des corps donnés à la science qui sont préalablement équipés de capteurs accélérométriques. Résultats : L'analyse terrain a permis le recueil d'une trentaine d'accidents et montre que la majorité des accidentés portant un gilet airbag considère qu'il leur a évité des lésions. Ces cas sont principalement des chutes avec glissade mais peu avec des impacts directs contre un obstacle. Des reconstructions numériques d'accidents ont montré qu'une chute à 60 km/h ou un impact à 40km/h peuvent provoquer des lésions graves au tronc même avec le port du gilet airbag. Les essais crash-test montrent une différence notable entre les gilets filaires et les déclenchements radios. Les deuxièmes ayant une capacité à détecter le choc bien plus tôt et à se gonfler plus rapidement afin d'être opérationnel lors du choc du motocycliste contre l'obstacle. Il est à noter également des différences de pressions dans les gilets testés qui peuvent s'interpréter par une protection offerte légèrement différente suivant les produits. En effet, pour certains gilets cela peut se traduire par une tendance à plutôt absorber de l'énergie alors que d'autres produits auraient tendance à répartir l'effort appliqué. Conclusion : Cette recherche a permis une évaluation réelle de l'efficacité protectrice de plusieurs gilets airbags commercialisés de nos jours. Il en ressort que le gilet airbag est globalement bien perçu par les usagers et que la plupart de ceux qui ont eu un accident relèvent son effet protecteur. Toutefois, des cas ont été recueillis où les configurations de choc montrent que les gilets ont un effet protecteur limité aussi bien en cas de choc contre un obstacle qu'en cas de chute puis glissade. Des essais crash-test ont montré une différence notable entre les gilets filaires et les déclenchements radios notamment en termes de temps de déclenchement. Il apparaît donc important de bien évaluer cette valeur dans le but de déterminer les produits les plus efficaces. D'une manière générale, le gilet airbag assure, pour l'ensemble du tronc, le même niveau de protection qu'un casque pour la tête.

IRCOBI 2019, International Conference on the Biomechanics of Injury, Florence, ITALIE, 11-/09/2019 - 13/09/2019; This paper aims to evaluate the level of protection offered by airbag jackets for Powered Two Wheeler users. This research is based on a double approach which combines real accident data collected with a field survey and experimental data obtained in laboratory. The accident study shows that the airbag is globally well perceived by their users who highlight their protective effects. But these cases have mainly fallen from the motorcycles at low speeds and less direct impacts against an obstacle. However, some specific cases show that a direct impact at 40km/h or falling at 60km/h with an airbag jackets cannot avoid serious injuries on the trunk (AIS3+). Experimental tests consist on performing crash-tests with PMHS motorcyclists thrown at about 40km/h against passenger cars. Results show differences between the type of airbag jacket in terms of pressure and trigger time. The airbag jackets seem to offer limited protection from a threshold speed which can be estimated to an impact around to 30-40km/h but these speeds differ with the impact configuration.

This research aims to evaluate the level of protection offered by airbag jackets for Power Two Wheelers users. It is based on a double approach which combines real accident data collected with a field survey and experimental data obtained in laboratory. The accident study shows that the airbag is globally well perceived by their users who highlight their protect effects. But these cases are mainly falling from the motorcycles at low speeds and less direct impacts against an obstacle. However, some specific cases show that a direct impact at 40km/h or a falling at 60km/h with an airbag jackets cannot avoid serious injuries on the trunk (AIS3+). Experimental tests show that an airbag jacket has a protection level superior to a classical back protector. But they highlight that an airbag jacket has a limited protection for impact speeds upper than 40km/h. Crash- tests show also differences between the type of airbag jacket in terms of pressure and trigger time. The airbag jackets seem to have a limited protection from a threshold speed which can be estimated to an impact around to 30-40km/h but these speeds differ with the impact configuration.; Il existe aujourd'hui sur le marché différents modèles de gilet airbag qui permettent d'améliorer la protection des usagers de deux-roues motorisés (2RM). Ils sont conçus sur trois principes de déclenchement: Le système filaire: il s'agit d'un câble fixé sur le gilet et relié au 2RM qui se détache lors de l'éjection du conducteur et déclenche le gonflage du gilet. Le système radio: un calculateur et des capteurs positionnés sur le 2RM détectent la chute ou le choc et déclenchent le gonflage de l'airbag. Le système «autonome» où le calculateur et les capteurs sont intégrés dans le gilet ce qui permet un déclenchement intrinsèque du gonflage. L'objectif de cette étude était d'évaluer la protection apportée au motocycliste par le port de tels gilets. L'approche adoptée combine une analyse de terrain couplée à des reconstructions numériques et des expérimentations biomécaniques en laboratoire. L'étude de terrain a montré que le gilet airbag est globalement bien perçu par les usagers et que la plupart de ceux qui ont eu un accident relèvent son effet protecteur. La majorité d'entre eux considère que le port du gilet leur a évité des lésions ou qu'ils ont été indemnes grâce à lui. Ces cas correspondent principalement à des chutes avec glissade mais peu avec des impacts directs contre un obstacle. Toutefois, des reconstructions numériques d'accidents ont permis de montrer qu'une chute à 60 km/h ou qu'un impact à 40km/h peuvent provoquer des lésions graves au niveau du tronc même avec le port du gilet airbag. Les essais expérimentaux ont montré que les gilets airbags semblent avoir un effet protecteur supérieur à celui d'une protection dorsale classique mais au-delà de 50 Joules, la limite de protection est très rapidement atteinte pour les gilets dont la pression de gonflage est la plus faible. Les essais crash-test montrent une différence entre les gilets filaires et les déclenchements radios. Les seconds ayant une capacité à détecter le choc plus tôt et donc à se gonfler plus rapidement.

SIMBIO-M 2014, SIMulation technologies in the fields of BIO-Sciences and Multiphysics: BioMechanics, BioMaterials and BioMedicine, Marseille, France, 19-/06/2014 - 20/06/2014; Devoid of any protection, pedestrians are highly vulnerable to road accidents against a vehicle. To enhance their protection, new safety-based technologies have been introduced in the vehicle market. These on-board systems are developed to prevent crashes from occurring or reduce their severity by reducing the impact speed. Several methods assessing these systems have been presented. This research is focusing on assessing the benefit of Active Pedestrian Safety Systems (APSS's) for pedestrian injury mitigation. Researchers have established a relationship between impact severity and variations in speed impact. This project is examining the effect of speed reduction on variations in impact conditions. Outlines of the assessment method are presented here illustrated with one example. The first step consists of gathering a sample of real vehicle/pedestrian crashes provided by in-depth crash investigation. A considerable level of details is required to reconstruct numerically the pre-crash sequence including trajectories of the vehicle and pedestrian prior to the collision and the eventual obstacles. Each crash is modelled by representing the vehicle and pedestrian involved and the road environment. An APSS is then virtually represented by the parameters of the sensor and actuator. Once modelling has been set up, all the required components of each sub-model (crash environment, vehicle, pedestrian, and sensor and actuator technology) are implemented through a computational simulation and so interacting in a virtual environment identical to the real world crash scenario. This batch simulation provides a set of data displaying a new impact speed distribution. This distribution is estimated according to the actuation of the emergency braking manoeuvre. The last step is to estimate change in injury outcome using the HIC. These changes are calculated through the use of multi-body system (MBS) software, MADYMO®. The real accident is firstly simulated in order to obtain the actual risk. Finally, by adding the effect of the emergency braking manoeuvre, the simulation enables to find out if the risk is reduced. To show the possibilities of this assessment method, an accident case has been selected. In the original configuration of the crash, the HIC was 1645.6 for an impact speed of 37 km/h. With an APSS fitted in the vehicle, the impact speed is reduced to 8.9 km/h and the pedestrian head doesn't hit any part of the vehicle and hit the ground resulting in a very low HIC value of 28.2. In this research, a formalized assessment methodology has been presented and illustrated with one case to forecast the safety benefits of APSS. This method is based on confronting these systems to real accident configurations through computational simulations. The safety impacts of these systems is then estimated by comparing injury outcome with and without the system enabled for the crash set.

Journées scientifiques 'Deux-roues motorisés', Bron, France, 15-/10/2013 - 16/10/2013; Cette recherche porte sur les problèmes de sécurité passive des usagers de 2RM lorsque les conditions climatiques sont chaudes. L'objectif est d'analyser et d'évaluer les équipements de protection vestimentaire (à savoir blousons, pantalons et gants) dits « légers » en configuration de glissade sur la chaussée. Le travail s'est décomposé en deux parties complémentaires : une approche expérimentale et une approche numérique. Concernant l'approche expérimentale, elle concernait des essais de glissade sur bitume réalisées avec des corps donnés à la science. Deux campagnes de trois tests (soit au total 6 essais) ont été réalisées à des vitesses de 30km/h et 50 km/h. Pour chaque campagne, un essai a été effectué avec des vêtements légers, un avec des vêtements lourds et un sans équipement spécifique. Les résultats montrent qu'à des vitesses de l'ordre de 30 km/h, le sujet glisse sur environ 4 mètres pour un temps de glissade inférieur à la seconde. A 50 km/h, le sujet glisse durant 1,5 secondes sur une distance d'environ 10 mètres. Concernant la protection offerte par les équipements, si des zones de frottement ont été constatées de manière plus importante sur les vêtements légers que lourds, les résultats montrent toutefois que ces équipements (qu'ils soient légers ou lourds) offrent une protection suffisante dans le cas de glissade courte (moins de 10 mètres) puisqu'aucune lésion notamment de brûlure n'a été constatée. Ce qui n'est pas le cas lors des essais sans protection individuelle où des abrasions de la peau ont été constatées sur les sujets. D'un point de vue numérique, 360 simulations ont été effectuées afin d'identifier l'influence de différents paramètres sur la glissade tels que la vitesse du motocycliste au sol (de 10 à 60 km/h), son orientation (0°, 30°, 90°, 180°), sa position par rapport au sol (dos au sol, de profil, de face, allongé, recroquevillé). Les résultats montrent des distances de glissade jusqu'à 30 mètres pour un temps inférieur à 3 secondes. Les simulations ont également permis de quantifier une force de frottement moyenne d'environ 4000N pouvant aller jusqu'à 12000N. Les segments corporels subissant le plus de frottement sont le tronc et les membres inférieurs. Enfin, ce travail s'est conclu par une réflexion sur les retombées de cette étude concernant les normes existantes sur les équipements.

Proceedings de la 3ème édition de la conférence internationale Simbio-M (2014). Organisée conjointement par l'IFSTTAR, Aix-Marseille Université, l'université de Coventry et CADLM, cette conférence se concentre sur les progrès des technologies de simulation dans les domaines des sciences du vivant et multiphysiques: Biomécanique, Biomatériaux et Biomédical. L'objectif de cette conférence est de partager et d'explorer les résultats dans les techniques d'analyse numérique et les outils de modélisation mathématique. Cette approche numérique permet des études prévisionnelles ou exploratoires dans les différents domaines des biosciences.

Cette étude porte sur la compréhension des phénomènes mis en jeu lors d'un accident où un véhicule percute un piéton. L'objectif est de déterminer les relations de dépendance entre certains paramètres de configuration d'un accident tels que la vitesse du véhicule ou la position du piéton au moment de l'impact et le déroulement du choc (impact du piéton sur le véhicule, projection au sol). Ce travail est basé sur la réalisation de nombreuses simulations numériques d'accident véhicule-piéton à l'aide d'un modèle multicorps et en suivant un plan d'expériences. Une étude paramétrique a ainsi été réalisée en faisant varier les facteurs d'entrée suivants: la vitesse et l'accélération du véhicule, l'orientation du piéton par rapport au véhicule, la position des jambes du piéton au moment de l'impact, le critère de rupture des tibias, le coefficient de frottement entre le piéton et le sol, la modélisation du contact entre le piéton et le véhicule. L'influence de ces paramètres sur le déroulement du choc a ensuite été analysée au travers des paramètres de sortie suivants : la position, la vitesse et l'angle de l'impact de la tête sur le véhicule, les critères lésionnels au niveau de la tête et des jambes, le type de projection observé et les distances de projection au sol du piéton. Un des caractères innovant de cette étude est la prise en compte des phénomènes d'interaction entre les différents facteurs. Les résultats montrent ainsi que la projection au sol du piéton est essentiellement déterminée par les valeurs de l'accélération du véhicule, la vitesse du véhicule, les choix de modélisation du contact entre le piéton et le véhicule, mais aussi par leurs interactions respectives. Le sens de projection du piéton dépend principalement de son orientation par rapport au véhicule au moment de l'impact et de la position de ses jambes. D'une manière plus générale, les résultats de cette recherche permettent de mettre en avant de nombreux facteurs d'influence et introduit la notion d'interaction entre ces facteurs. Ces résultats peuvent, par exemple, servir de base lors de choix de modélisation ou être utilisés lors de la détermination de la configuration la plus probable d'un accident réel.

In forensic research, biomechanical analyses of falls are widely reported. However, no study on falls consecutive to uncontrolled hanging release, when a hanging body is cut down, has ever been published. In such cases, the presence of cranial trauma can raise interpretation issues, and there may be doubt as to whether the fall was an accident or a crime disguised as suicide. The problem remains as to whether or not a fall after a free hanging release can lead to a skull fracture. To address this question, numerical simulations, post-mortem human subject tests and parametric studies were performed. We first recreated the kinematics and velocity of this atypical fall with post-mortem human subject tests and multibody simulations. We then tested the influence of biological variability on fracture production using a finite element model of the head. Our results show that fall severity depends largely on the direction of the fall. The risk of fracture is highest in the occipital region and with a backward fall. Our study also highlights the frequent occurrence of lower limb trauma in a free hanging release. Most importantly, we show that a fracture is produced in only 3.4% of falls that occur in a 10 to 90 cm height range. The overall findings of this study provide tools for pathologists and magistrates to decide on the most likely scenario and to justify further forensic investigations if required.

The use of the bicycle on a large scale encouraged in the context to develop an eco friendly environment is facing today on a range of barriers. One of these barriers identified by researchers and governments is observed to include ‘road safety’. Hence, it is necessary to set up a protection system for bicyclists especially for the cephalic segment. Currently only few studies are available concerning the head impact loading in case of real accidents. Therefore, the objective of this work is to identify the initial condition of head impact in case of real accident. Head impact velocity and head impact area are extracted and implemented in the last generation of head injury prediction tool to simulate the head trauma by impacting directly the Strasbourg University Finite Element Head Model (SUFEHM) on the vehicle structures. The present study can be divided into three activities i.e. obtain real bicyclist accidents data issued from in depth accident investigation databases, cyclist body kinematic reconstruction to obtain the initial conditions of the head just before the impact and head impact simulation to evaluate the head loading during impact and the injury risk. A total of 26 bicyclists’ accident cases with head injuries have been collected from both a French and a German accident database. For each accident case, body kinematic has been simulated using Madymo® software. Two methodologies and human multibody models were used: 10 accident cases have been reconstructed by IFSTTAR using its owned developed human model and 16 accident cases have been reconstructed by Unistra using the human pedestrian TNO model. The results show that the head is impacted more often on top parietal zone, and the mean impact velocity is 6.8 ± 2.7 m/s with 5.5 ± 3.0 m/s and 3.4 ± 2.1 m/s for normal and tangential components respectively. Among these real accidents, 19 cases have been selected to be simulated by finite element computations by coupling the human head model and a windscreen model whose properties were extracted from literature. All reconstructed head impact gave results in accordance with the damage actually incurred to the victims. The objective of this study is to demonstrate the feasibility of numerical reconstruction as an understanding tool of the head impact conditions in bicyclist's accident cases, and hence providing knowledge for helmet optimization using biomechanical criteria.