Armes à létalité réduite : évaluation par la prédiction du risque lésionnelle à partir d’impacts sur un substitut synthétique des tissus humains

par A. Bracq

Depuis la deuxième moitié du XX^ème siècle, les pays occidentaux sont marqués par la modernisation des conflits où l’emploi d’armes létales n’est pas adapté. En effet, les forces de police ou les forces armées peuvent intervenir lors d’émeutes, d’opérations de maintien de la paix ou encore lors de missions humanitaires. L’utilisation de la force létale n’est alors ni nécessaire ni appropriée.

Les armes à létalité réduite (ALR) à énergie cinétique apparaissent aux forces de l’ordre comme une solution intermédiaire entre la présence physique ou verbale et la force létale. Ces armes consistent à propulser un projectile non pénétrant sur le tronc humain, touchant plus généralement le thorax. Le choix de l’arme et du projectile associé réside à la fois dans son efficacité à stopper un individu et dans sa minimisation du risque de blessures graves ou permanentes. Il est ainsi indispensable d’évaluer le potentiel lésionnel de ces armes à létalité réduite avant leur utilisation sur le « terrain ».

La volonté de mettre en place un outil de prédiction lésionnelle repose inévitablement sur l’interprétation d’un impact non pénétrant sur un substitut expérimental. Parmi les substituts physiques existants, le gel synthétique transparent SEBS (styrène-éthylène-butylène-styrène) admet de nombreux avantages : transparence, stabilité environnementale, répétabilité et reproductibilité. L’analyse de l’impact est maitrisée par l’équipe de Mauzac (CREL/Ministère de l’Intérieur) à travers la mesure du cône dynamique d’enfoncement. Ce moyen d’essai ne permet toutefois pas l’évaluation directe du risque lésionnel. C’est-à-dire, aucun lien ou fonction de transfert n’est établi entre les mesures expérimentales relevées et le risque lésionnel. L’approche numérique par la méthode des éléments finis (EF) est alors examinée, à travers l’exploitation du mannequin numérique HUByx. Il représente un 50^ème percentile masculin et admet une réponse thoracique biofidèle lors d’impacts de projectiles ALR au centre du sternum. HUByx est capable de prédire la valeur du VC_max et par conséquent la probabilité de fractures costales (P_AIS=2-3) lors d’impacts sternaux.

La méthode proposée est l’utilisation du mannequin numérique HUByx comme un outil intermédiaire permettant la détermination de fonctions de transfert entre les mesures expérimentales sur un bloc de gel SEBS et le risque lésionnel. L’outil de prédiction repose alors sur une analyse de corrélation inter-modèles entre les mesures expérimentales et les valeurs de VC_max prédites par HUByx correspondantes à dix-huit impacts sternaux de projectiles ALR. La matrice de corrélation de Pearson révèle une forte corrélation entre le paramètre Energy Transfer Parameter (ETP_max) issu de l’analyse expérimentale et VC_max. Cette corrélation inter-modèles entre ETP_max et VC_max permet d’introduire la toute première fonction de transfert entre une mesure expérimentale (ETP_max) et le risque de fractures costales lors d’un impact sternal. L’illustration fournie dans cet article synthétise les résultats de cette étude : de l’impact expérimental d’un projectile Flash-Ball® sur un bloc de gel à la prédiction de fractures costales à l’aide d’un modèle EF du thorax humain.

Ce travail introduit un critère préliminaire d’évaluation de projectiles à létalité réduite à énergie cinétique avant leur mise en service. Cependant, l’outil de prédiction lésionnelle doit être compléter par des cas réels afin d’améliorer sa représentativité.

 Publications

Bracq, A., Delille, R., Bourel, B., Maréchal, C., Haugou, G., Lauro, F., Roth, S., & Mauzac, O. (2019). Numerical Recreation of Field Cases on a Biofidelic Human FE Model Involving Deformable Less-Lethal Projectiles. Human Factors and Mechanical Engineering for Defense and Safety, 3(1). https://doi.org/10.1007/s41314-019-0022-8

Bracq, A., Delille, R., Maréchal, C., Bourel, B., Roth, S., & Mauzac, O. (2019). Rib fractures prediction method for kinetic energy projectile impact: From blunt ballistic experiments on SEBS gel to impact modeling on a human torso FE model. Forensic Science International, 297, 177‑183. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2019.02.007

Bracq, Anthony. (2018). Contribution à la prédiction du risque lésionnel thoracique lors de chocs localisés à travers la caractérisation et la modélisation d’impacts balistiques non pénétrants [Thèse de doctorat, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis]. http://www.theses.fr/2018VALE0019/document

L’auteur

Anthony Bracq est actuellement chercheur associé à l’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis. Il a effectué sa thèse au laboratoire LAMIH de Valenciennes en collaboration avec le Ministère de l’Intérieur et l’Université de technologie de Belfort-Montbéliard. Il a poursuivi sa recherche par un post-doctorat en partenariat avec l’Université de Californie du Sud. Ses travaux de thèse lui ont permis de recevoir en 2019 le Prix de Thèse de la Société Francophone de Biomécanique.

Ses activités de recherche actuelles portent sur la caractérisation, la modélisation et l’optimisation de systèmes de protection balistiques en considérant les propriétés biomécaniques du corps humain.