Simulation numérique du comportement du corps humain en état de stress thermique
Le stress thermique a toujours revêtu un fort intérêt dans un contexte professionnel, militaire ou sportif. Dans le contexte du réchauffement global du climat, une telle évaluation des risques d’exposition à la chaleur va être dans les années à venir un sujet d’actualité pour la santé publique en général, et plus précisément en ce qui concerne le confort thermique notamment dans l’habitat.
Beaucoup de choses restent à faire dans ce domaine et l’idée est ainsi de comprendre le comportement physiologique du corps humain face la chaleur, et de mettre en place différentes approches anticipatoires afin de pouvoir prévoir l’arrivée du coup de chaud. Jusqu’à présent, beaucoup de travaux ont été d’ordre physiologique, basés sur l’évaluation du retentissement du stress thermique sur l’organisme (fréquence cardiaque, température profonde, …) en fonction de classes de sujets (indice de masse corporelle, âge, sexe…). Une autre approche est biophysique, dans laquelle le corps humain est considéré comme un système thermodynamique ouvert.
L’objectif de ce work in progress est d’aborder cette problématique biophysique par une approche numérique avec un modèle réduit modale. Compte tenu de la complexité d’un corps complet, nous proposons d’étudier ici une portion de jambes. Ainsi, à partir d’images tridimensionnelles d’une portion de jambes issues de scanners médicaux, un modèle discret maillé en 3D a été construit. Ce modèle a permis d’effectuer différentes simulations éléments finis et de montrer la validité de ce jumeau numérique. Afin de réduire le temps de calcul, nous avons appliqué la technique de réduction modale qui permet d’obtenir rapidement l’évolution de tout point en fonction du temps pour une géométrie complexe comme celle présentée ici. Appliquée à la portion de jambes, la méthode de réduction modale a permis de réduire significativement le temps de calcul et permet d’envisager un couplage a des modèles physiques plus complexes voir une extension du process à l’ensemble d’un corps humain.
Work In Progress