Personalization of human body models to simulate obese occupants in automotive safety
Personnalisation de modèles humains pour la simulation d’occupants obèses en sécurité automobile
Résumé
The prevalence of obesity have been increasing for several decades and it is now estimated to affect close to 30% of population worldwide. The increased mass of adipose tissues of obese vehicle occupants can negatively affect the risk and severity of injuries sustained during a car crash. Human Body Models (HBM) are a useful tool for studying crash scenarios in order to design better safety systems, but they mainly target non-obese population. However, morphing has been suggested as an alternative to the costly development of new model. This thesis presents enhancements to existing morphing methods which allow using very detailed morphing targets to personalize not only the external shape of the body, but also the inside. The methods were implemented as open source software in the PIPER framework. They were then applied to create a detailed personalized HBM that describe both the subcutaneous fat and abdominal fold of three obese Post Mortem Human Surrogates (PMHS). Tests performed on the same PMHS to characterize the interaction of an obese abdomen with the safety belt were then simulated using the morphed models. The results show the importance of the abdominal fold, which was not accounted for in previous studies, to correctly capture the behaviour of the abdomen. Overall, these results bring new knowledge and methods allowing to better understand and simulate the restrains conditions of obese subjects in automotive environment. These should help in the future to design more efficient restrain systems
L'obésité augmente depuis plusieurs décennies et on estime maintenant qu'elle touche près de 30% de la population mondiale. La masse de tissus adipeux des occupants de véhicule obèses peut affecter négativement le risque et la gravité des blessures subies lors d'un accident. Les modèles du corps humain (HBM) sont utiles pour étudier les scénarios d'accident afin de concevoir de meilleurs systèmes de sécurité, mais ils ciblent principalement la population non obèse. Cependant, le morphing a été suggéré comme une alternative au coûteux développement de nouveaux modèles. Cette thèse présente des améliorations aux méthodes de morphing existantes qui permettent d'utiliser des cibles de morphing très détaillées pour personnaliser non seulement la forme externe du corps, mais aussi l'intérieur. Les méthodes ont été implémentées dans le logiciel open source PIPER. Elles ont ensuite été appliquées pour créer des HBM personnalisés et détaillés, décrivant à la fois la graisse sous-cutanée et le pli abdominal de trois sujets d’anatomie obèses (PMHS). Des tests effectués sur les mêmes PMHS pour caractériser l'interaction d'un abdomen obèse avec la ceinture de sécurité ont ensuite été simulés à l'aide des modèles correspondants. Les résultats montrent l'importance du pli abdominal, qui n'était pas pris en compte dans les études précédentes, pour capturer correctement le comportement de l'abdomen. Globalement, ces résultats apportent de nouvelles connaissances et méthodes permettant de mieux comprendre et simuler les conditions de retenue des sujets obèses en choc automobile. Ceux-ci devraient aider à l'avenir à concevoir des systèmes de retenue plus efficaces
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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