Genèse de la méthode

Des limites aux
normes actuelles

Les normes actuelles testent les casques en situation de choc rectiligne, c’est-à-dire perpendiculaire à la surface impactée. Certimoov ajoute les chocs obliques dans ses tests, ce qui reflète mieux les conditions d’impact réelles (un choc sur une route avec une composante de vitesse horizontale par exemple).
Pour la norme européenne, le critère d’acceptation d’un casque est basé sur l’accélération enregistrée avec une fausse tête rigide qui ne représente pas fidèlement le cerveau humain et qui est peu représentatif des limites de tolérances au choc du cerveau. Certimoov travaille avec une fausse tête plus élaborée et une modélisation mathématique du comportement du cerveau tirée de plusieurs centaines d’accidents. Ces éléments permettent aux biomécaniciens et à  Certimoov de se baser sur des critères de blessures plus réalistes et correspondant à la tolérance réelle du cerveau lors d’un impact. 
La norme a un critère d’acceptation de type oui/non : soit le casque est accepté par la norme, soit il ne l’est pas. Certimoov permet d’ajouter de la nuance aux tests avec une note de 0 à 5.

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Un projet triparti

Trois entités on permit de faire vivre Certimoov : la Fondation MAIF, qui a co-financé le développement de la méthode de test, l’Université de Strasbourg, qui a développé la méthode de test et réalise aujourd’hui les essais, et la Mutuelle des Motards, qui pérennise le projet en finançant les campagnes de test et en communiquant auprès des utilisateurs et des constructeurs de casque pour faire évoluer les méthodes de fabrication.

Modélisation du comportement mécanique du cerveau

Modèle du cerveau et calcul
de la réponse mécanique

La méthode Certimoov applique des techniques utilisées en ingénierie pour calculer la déformation d’un pont ou d’une aile d’avion. L’utilisation de ces techniques permet de calculer la réponse mécanique du cerveau au moment d’un choc.
Ce sont des méthodes assistées par ordinateur. Le cerveau y est représenté comme une multitude de briques qui respectent les propriétés mécaniques solides de la boite crânienne ainsi que celles de type gel du cerveau. Ces briques permettent de calculer les contraintes internes de pression et de cisaillement dans le cerveau (ce sont les contraintes intracérébrales). 

Illustration du modèle mécanique du cerveau qui permet de calculer les contraintes intracérébrales au moment du choc.

Simulation de traumatismes
crâniens réels

Les biomécaniciens ont collecté des informations sur les traumatismes crâniens provenant d’accidents réels pendant près de 15 ans. Les conditions de survenu des accidents et les descriptions des blessures ont permis de simuler la cinématique (la trajectoire des victimes lors de l’accident) et de calculer les conditions d’impact de la tête au moment du choc que ce soit pour les piétons, cyclistes, motards et athlètes.

Représentation du calcul de la cinématique de la victime qui donne la vitesse de la tête au moment de l’impact et qui est à la base de la simulation du trauma crânien.

Critère de blessure de
la tête humaine

Après la collecte des informations sur les conditions d’impact de la tête, les biomécaniciens ont pu simuler théoriquement les traumatismes crâniens.
Avec la simulation de plus de 120 traumatismes réels, les biomécaniciens ont pu corréler la survenue d’un coma avec les paramètres mécaniques intracérébraux calculés. Cela a permis de définir les limites de tolérance au choc du cerveau : c’est ce qu’on appelle le critère de blessure. 
Grâce aux paramètres mécaniques calculés et au critère de blessure, le substitut de tête humaine est devenu un véritable outil de prédiction des blessures. Un nouvel outil pour évaluer et optimiser les systèmes de protection de la tête !

A noter : la sévérité des blessures neurologiques pris en considération est de type réversible. C’est-à-dire que les biomécaniciens ont travaillé sur des commotions sérieuses ou des pertes de connaissance courte.

Courbe de risque établie suite au nombreuses simulations de trauma crâniens. Plus le cisaillement intracérébral est élevé, plus la probabilité du coma augmente.

Problématique de l’accélération rotatoire

En général, la charge mécanique du cerveau est liée à l’accélération en présence au moment du choc : c’est ce qu’on appelle le chargement mécanique de type inertiel. Le choc est un pulse d’accélération qui correspond à un changement de vitesse dans un très court laps de temps. Cette accélération peut être :

  • Linéaire : quand le choc est administré exactement dans l’axe du centre de gravité de la tête
  • Rotatoire : quand le choc est oblique et comporte une composante tangentielle

Depuis 1943, on sait que l’accélération rotatoire a un effet délétère sur le cerveau car il induit des contraintes de cisaillement (et que la matière gélatineuse du cerveau se déforme facilement en cas de cisaillement). Un exemple ? Essayez de dire non de la tête de manière très énergique ou regardez un boxeur qui essaye de mettre son adversaire KO en créant une rotation.

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Test et méthode

Enclume horizontale et
enclume inclinée

Certimoov teste les casques avec un choc linéaire : une chute verticale sur une enclume horizontale. Mais Certimoov se penche aussi sur les chocs obliques avec une chute verticale sur une enclume inclinée à 45°. Ce test sur une enclume inclinée permet de provoquer une mise en rotation du substitut de tête et une décélération rectiligne.
Pour que le test soit complet, les casques sont testés selon 6 types d’impact (chaque impact étant reproduit 3 fois, cela nous conduit à 18 tests) :

Linéaires :

  • Frontal
  • Latéral
  • Occipital

Obliques :

  • RotY : administré en zone frontale et provoque une rotation autour de l’axe gauche-droite
  • RotX : administré en zone latérale et provoque une rotation autour de l’axe antéro-postérieur
  • RotZ : administré en zone latérale et provoque une rotation autour de l’axe vertical

Illustration des 6 conditions d’impact
(3 linéaires et 3 obliques)

Fausse tête améliorée avec
accéléromètres linéaire
et rotatoires

Le substitut de tête utilisé par Certimoov apporte plus de finesse dans les tests. En effet, les fausse-têtes utilisées par les normes actuelles ne sont pas adaptés aux nouveaux types de chocs testés par Certimoov :

  • l’inertie en rotation n’est pas adaptée aux chocs testés
  • le frottement tête-casque n’est pas réaliste
  • la fausse-tête ne contient pas de capteurs d’accélération rotatoire

Le substitut de tête de Certimoov permet non seulement de tester les casques dans des conditions de choc réalistes mais surtout d’analyser objectivement le niveau de protection du cerveau de chaque casque. 

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

Réponse théorique du
cerveau à un choc réel

L’aspect le plus innovant de Certimoov est de coupler le test expérimental avec un outil numérique de prédiction des lésions neurologiques. 
Pour cela, les accélérations linéaires et rotatoires enregistrées pour un choc donné grâce au substitut de tête sont introduits dans le modèle théorique du cerveau. Celui-ci calcule la contrainte ce cisaillement maximum enregistré lors du test pour en déduire le risque de blessure via la courbe de risque.

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 s’assurer de la reproductibilité des résultats, chaque type d’impact (3 sur une enclume horizontale et 3 sur une enclume inclinée) est testé 3 fois, conduisant à un total de 18 impacts (et donc de 18 simulations et de 18 niveaux de cisaillement du cerveau). La moyenne de ces valeurs est reportée sur une courbe de risque pour en déduire un risque de blessure global pour l’ensemble des impacts.
La note est enfin calculée en fonction du niveau de risque : plus le risque est faible, plus la note est élevée.

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

6 types de note

Pour vous permettre une analyse plus approfondie des capacités de protection de chaque casque, une note a été attribuée pour chacun des 6 types d’impact selon la même méthodologie.
Cette information permet aussi aux constructeurs de casque de mieux identifier les points forts et les points à améliorer sur les leurs casques.

Contribuer à l'évolution
des normes

Certimoov vise à améliorer la sécurité des utilisateurs en proposant une méthode de test complémentaire aux normes européennes. Faire entrer Certimoov dans les mœurs, c’est aussi donner de la crédibilité à cette nouvelle méthode de test pour, à long terme, faire évoluer les normes pour qu’elles intègrent les mêmes types d’approche dans leur méthode.

Assister les constructeurs
de casque

Les informations supplémentaires procurées par Certimoov permettent aux constructeurs de mieux connaître les points d’amélioration de leurs produits sur le point de la sécurité. En donnant des résultats précis, Certimoov vise à travailler directement avec les constructeurs de casque pour les aider à améliorer la sécurité de leurs produits en leur mettant à disposition des outils innovants. Les biomécaniciens et Certimoov restent à la disposition des constructeurs pour répondre à leurs interrogations, les informer sur la méthode de test et leurs donner plus de détails sur les résultats via une adresse email dédiée.

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 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 Certimoove est une blessure réversible. L’objectif est d’identifier les meilleurs et de les faire évoluer.

Le cas du casque jet

A noter que Certimoov teste l’impact d’un choc sur le cerveau. C’est pour cette raison que des casques de moto de type jet peuvent avoir une meilleure note que des casque de moto intégraux. En effet, l’impact au niveau du menton n’est pas testé.

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