Des chercheurs de l'Université de Sheffield ont utilisé avec succès des modèles simulés par ordinateur et l'imagerie médicale pour tester la résistance des os de jeunes enfants, produire des résultats qui pourraient aider les fabricants de sièges d'auto à concevoir des sièges d'auto plus sûrs pour les jeunes enfants.

L'étude, le premier sur la résistance osseuse du nourrisson en fonction de l'âge/du poids à l'aide de modèles développés à partir d'images médicales modernes, est publié aujourd'hui dans le Journal of Biomechanics and Modelling in Mechanobiology .

La recherche a utilisé des tomodensitogrammes - des radiographies pour prendre des photos détaillées des os sous différents angles - et des modèles informatiques ultérieurs pour mettre en place des scénarios examinant comment une quantité différente de force affecte les os, plier et tordre les os pour détecter le point de rupture.

Ces techniques non invasives ont créé des modèles 3D du fémur (os de la cuisse) dans l'étude des os des enfants du nouveau-né à la tranche d'âge de trois ans.

C'est la tranche d'âge qui a fait l'objet du moins de recherches menées auparavant, mais aussi les âges où les enfants ne peuvent pas parler ou communiquer efficacement sur la façon dont leur blessure s'est produite. Il existe également une période de croissance rapide entre ces âges et les chercheurs ont pu déterminer comment les os se sont développés pendant cette période et comment la résistance des os a changé.

La protection s'est considérablement améliorée depuis l'introduction des sièges d'auto, mais les accidents de voiture sont toujours l'une des principales causes de blessures mortelles chez les enfants. L'ingénierie assistée par ordinateur est un élément essentiel du développement des véhicules et les évaluations de sécurité reposent de plus en plus sur des simulations. Par conséquent, il est essentiel que les simulations correctes, en utilisant des modèles précis, sont utilisés pour assurer une sécurité optimale.

Les tests actuels pour les sièges d'auto dans les crash tests simulés utilisent souvent des modèles réduits d'adultes pour simuler un enfant dans une situation donnée. Cependant, anatomiquement, un tout-petit a une structure osseuse très différente de celle d'un adulte - les os ne sont pas complètement formés et continuent de croître.

Dr Xinshan Li, de l'Institut Insigneo de médecine in silico et du Département de génie mécanique de l'Université de Sheffield, a déclaré : « Il existe actuellement très peu de recherches sur la résistance osseuse des jeunes enfants. Nos données peuvent être appliquées pour aider les fabricants de sièges d'auto, fabricants de poussettes, fabricants de jouets et toutes autres entreprises concevant des produits pour enfants, pour concevoir et fabriquer des produits plus sûrs et utiliser notre modélisation de la résistance osseuse pour tester leurs produits avant de les mettre sur le marché.

« Nous poursuivrons nos recherches dans ce domaine et espérons travailler en partenariat avec ces industries pour démontrer l'impact que notre travail pourrait avoir pour aider à prévenir et à minimiser l'impact des accidents potentiels. Cela donnera aux parents la tranquillité d'esprit que leur enfant est aussi sûrs que possible et que les produits qu'ils utilisent ont été testés à l'aide des techniques les plus récentes et les plus précises."

Dr Amaka Offiah, Lecteur en imagerie musculo-squelettique pédiatrique au Département d'oncologie et de métabolisme de l'Université de Sheffield, et consultant honoraire en radiologie pédiatrique au Sheffield Children's Hospital, a déclaré :« Les fractures osseuses sont courantes chez les enfants et sont estimées à 25 % de toutes les blessures pédiatriques. Elles peuvent être classées globalement en blessures accidentelles ou infligées.

"Actuellement, faire la distinction entre ceux-ci peut souvent être extrêmement difficile. En raison des difficultés d'obtention d'échantillons osseux pédiatriques, il y a eu un manque de recherche pour fournir des informations factuelles sur la résistance osseuse chez les jeunes enfants.

"En plus des applications basées sur l'industrie de la sécurité des enfants, les résultats de notre étude peuvent être utilisés à l'avenir pour faciliter le diagnostic clinique. Si nous pouvons fournir un tableau qui montre la résistance des os par tranche d'âge pour différents os du corps, nous pouvons alors calculer la force nécessaire pour casser cet os particulier. Cela aiderait les cliniciens à utiliser des informations factuelles pour décider si une blessure est accidentelle ou infligée, en particulier pour les jeunes enfants qui ne sont pas en mesure d'expliquer comment la blessure s'est produite. Nous remercions l'association caritative de l'hôpital pour enfants, qui a financé les premiers travaux dans ce domaine.

L'Institut Insigneo pour la médecine in silico est une initiative de collaboration entre l'Université de Sheffield, Sheffield Teaching Hospitals NHS Foundation Trust et Sheffield Children's NHS Foundation Trust (la médecine in silico est également connue sous le nom de médecine informatique). Il s'agit d'une collaboration multidisciplinaire entre plus de 140 universitaires et cliniciens pour développer des simulations informatiques du corps humain et de ses processus pathologiques qui peuvent être utilisées directement dans la pratique clinique pour améliorer le diagnostic et le traitement. MultiSim est un programme financé par le Conseil de recherche en génie et en sciences physiques (EPSRC) basé à Insigneo.

Professeur Damien Lacroix, Directeur de MultiSim, a déclaré :« Le projet MultiSim a fourni des ressources pour cette recherche, car l'équipe de recherche a pu utiliser les mêmes techniques de modélisation et le même logiciel que nous avons créés pour examiner les maladies musculo-squelettiques et les appliquer à la modélisation des os des enfants afin de tester leur force.

"Les applications potentielles de cette recherche sont de grande envergure et démontrent comment les simulations informatiques peuvent potentiellement gagner du temps et fournir un diagnostic plus fiable pour les cliniciens."

L'équipe de recherche poursuit ses travaux dans ce domaine et s'appuiera sur les recherches en cours pour évaluer d'autres os longs, comme le tibia, élargir leur base de données pour assurer une bonne représentation des enfants dans chaque tranche d'âge, et examinez des scénarios de blessures plus complexes.