SEPTIEME LEÇON

De* appareil* enregistreur* en biologie.

Kymographion de Ludwig. — Myographc de Helmhollx. — Sphygmographe de Vierordl. — Appareils enregistreurs de Marey : sphygmographe ; cardiogaphe dont l'application exige une vivisection ; cardiographe applicable sans vivisection. — Améliorations apportées à la construction de ces appareils. — l'olygraphc enregistrant toute sorte de phénomène.

La première application d'un appareil enregistreur à la biologie expérimentale est due à Ludwig. Ce célèbre physiologiste imagina une disposition qui permettait d’enregistrer les oscillations d’un manomètre adapté aux artères d’un animal vivant. Il obtint ainsi une expression graphique des changements que présente à chaque instant la pression du sang dans les artères.

L’introduction du manomètre dans les expériences de la biologie était déjà une précieuse conquête. Haies le premier avait eu l’idée de mesurer la pression sanguine par la hauteur à laquelle le sang d’une artère s’élèverait dans un tube vertical. Cette hauteur était de 8 à 9 pieds anglais. L’emploi d’un tube si long était fort embarrassant; M. Poiseuillc rendit un grand service à la science en introduisant l’emploi du manomètre à mercure qui est beaucoup moins volumineux et plus facile à manier. Mais l’observation de cet

instrument présentait de grandes difficultés, car il oscille sans cesse sous la double influence des battements du cœur et de la respiration. Lorsqu’on lit la relation des expériences que M. Poiseuille et Magendie ont exécutées à l’aide du manomètre simple, on voit combien il était difficile à ces expérimentateurs de suivre et de noter avec exactitude toutes les oscillations de la colonne de mercure.

Ludwig supprima toutes ces difficultés en adaptant au manomètre un appareil sur lequel s’enregistrent toutes les oscillations de la colonne de mercure. Voici (fig. 27) quelle était la disposition de cet appareil que son auteur a nommé Kymographion (1).

Au-dessus de la colonne du manomètre est placé un flotteur prolongé par une longue tige, //', qui s’élève et s’abaisse avec le niveau du mercure. Sur ce flotteur est implantée perpendiculairement une tige e qui porte un pinceau dont la pointe frotte sur un cylindre A revêtu de papier. Ce cylindre tourne d’un mouvement uniforme au moyen d’un appareil d’horlogerie B. Comme toutes les oscillations du mercure sont transmises au pinceau, il en résulte un graphique qui traduit les changements divers qu’éprouve la pression du sang, cause initiale des oscillations du manomètre.

Volkmann réalisa de nombreuses expériences à l’aide du kymographion de Ludwig. Traube s’en servit aussi pour étudier sur les animaux l’action que certaines substances exercent sur l’ctat de la pression du sang dans les

(1) De *ù(xa, vague, et -jfnfa), j'écris.

artères. Au moyeu d’une ingénieuse disposition, ce physiologiste fait écrire, à chaque tour du cylindre, par un nouveau pinceau chargé d’une couleur différente. On peut ainsi superposer les uns aux autres plusieurs graphiques, ce qui prolonge beaucoup la durée possible de l’expérience, car les tracés superposés ne se confondent pas entre eux, grâce à leurs différentes couleurs (I).

Fie. 27. — Kyinograpbion de Ludwig.

Quelque temps après l’apparition de l’inslrumcnt de

(I) Ou peut voir de beaux spécimens de ce genre de graphiques dans un travail de Traube sur l'action du gaz oxyde de carbone sur la respiration et la circulation. Voyez Verhandlungen der Derliner mcd. Gesellschaft,bd. I,

Ludwig, Helmholtz dotait la physiologie d’un nouvel appareil enregistreur, le myographe. Cet instrument était destiné à exprimer graphiquement la forme des mouvements musculaires.

Fig. 28. — Myographe «le Helmholtz.

Un cadre métallique, soutenu par deux supports, piwitc autour d’un axe horizontal ; il est équilibré au moyen d’un curseur pesant qui glisse sur une lige horizontale implantée sur l’axe de rotation du cadre. Ce cadre porte à son autre extrémité une lige articulée qui pend verticalement sous la charge d’un curseur pesant. Une pointe métallique^* tend ainsi à frotter contre un cylindre de

verre blanc, couvert de noir de fumée, tandis qu’un fil de soie enroulé sur une traverse tire la pointe en arrière et permet de réduire au degré convenable son frottement sur le cylindre. Un muscle de grenouille, suspendu par l’une de ses extrémités à l’aide d’une pince, est attaché inférieurement par son tendon au cadre métallique qu’il soulèvera en se raccourcissant; enfin, audessous du muscle, un plateau peut recevoir des poids destinés à allonger ce muscle et à présenter plus ou moins de résistance à son raccourcissement.

Un appareil électrique quelconque, étant mis en rapport avec le muscle ou avec le nerf qui l’anime, provoque des contractions dont l’apparition est signalée, et dont la forme est appréciée, au moyen du graphique tracé par la pointe sur le cylindre enfumé qui tourne comme celui de l’appareil de Ludwig.

Cet appareil a rendu de grands services à la physiologie, non pas au point de vue des caractères graphiques des mouvements musculaires qu’il traduisait imparfaitement, mais au point de vue de la mesure du temps que l’action nerveuse met à cheminer dans les nerfs. On verra plus loin comment Helmholtz parvint, à l’aide de son myographe, à mesurer la vitesse de l’agent nerveux.

MM. Fick, Pllüger et Thiry apportèrent quelques modifications au myographe de Helmholtz, principalement en ce qui concerne la mesure des durées correspondantes aux phénomènes enregistrés. J’aurai plus tard l’occasion de vous décrire ces modifications à propos de la chronographie physiologique, c’est-à-dire de la mesure des durées des différents phénomènes.

En 1851 Vierordt (1) imagina d’enregistrer sur l’homme vivant les pulsations artérielles. 11 construisi* un instrument qu’il désigna sous le nom de sphygmographe.

L’appareil de Ludwig ne pouvait servir que dans la physiologie expérimentale, puisque son emploi exigeait une vivisection. De plus, ainsi que Vierordt l’ajustement signalé, ses indications, comme celles de tous les manomètres, étaient entachées d’erreurs, parce que le mercure en mouvement prend de lui-même des oscillations qui déforment le tracé du kymographion, en ajoutant des éléments étrangers au graphique que l’instrument devrait fournir s’il n’obéissait qu’aux changements de la pression du sang.

Fie. 29. — Spliyginogiaplic do Vierordt,

Le sphygmographe de Vierordt était basé sur un autre principe que l’appareil de Ludwig; c’était, comme le myographe de llelmholtz, une sorte de balance enre-

(1) Vicrorill. Dit Lettre von Arterienpuls. Br.iiinscliweisr, 1851.

Digil

gistranle. Le battement du pouls était la force motrice qui imprimait des mouvements à cet appareil.

Sur un double support, représenté (fig. 29) par des lignes ponctuées, sont établis deux leviers de longueur inégales abtifg. Ces leviers sont articulés d’une part avec leurs supports au moyen des axes h i et ec ; d’autre part avec un cadre métallique par l’intermédiaire des axes nn et mm.

Ces articulations ont pour effet de corriger l’arc de cercle que décrirait un levier simple : elles agissent à la façon d’un parallélogramme de Watt. Dans le sphygmograpbe de Yierordt, la tige o qui porte la pointe écrivante oscille toujours verticalement dans les mouvements d’ascension et de descente des leviers. Un cylindre tournant autour de l’axe SS reçoit le tracé des battements artériels et fournit la ligure suivante.

Fig. 30. — Graphique du tphygmographe do Yierordl.

Tels étaient en 1858 les appareils enregistreurs employés en biologie. Des recherches que je faisais alors sur la circulation du sang nécessitaient l’emploi des enregistreurs de Ludwig et de Yierordt; j’essayai de construire ces appareils d’après les descriptions qui en avaient été publiées, et je pus constater qu’il existait un désaccord complet entre les indications fournies par ces

deux instruments appliqués sur un même vaisseau. Je m’aperçus bientôt que les deux appareils étaient

incapables de fournir les indications que je leur demandais, c’est-à-dire l’expression de la forme exacte de la pulsation artérielle.

Tout en conservant l’idée primitive de Vierordl, qui avait employé les mouvements d’un levier pour amplifier et enregistrer les pulsations des artères, je supprimai les causes d’erreur de l’appareil en employant un ressort à la place du poids qui déprimait le vaisseau exploré, et en donnant une légèreté extrême au levier amplificateur et enregistreur du mouvement.

L’appareil est représenté en marche (lig. 31); il est fixé sur le poignet au moyen d’un cordon, le levier trace en ce moment le graphique qui s’obtient pendant un effort puissant d’expiration, la glotte étant fermée.

Je ne puis m’étendre ici sur les détails de la construction de

do Marey.

cet appareil que je me borne à vous montrer et à faire fonctionner devant vous. Vous trouverez ail-

leurs (1) la description détaillée de mon sphygmographe, ainsi que la représentation des tracés du pouls qu’il fournit, et dont voici quelques types.

Fie. 32. — Insuffisance aortique sénile.

De nombreuses expériences m’ayant prouvé que les conditions dans lesquelles mon sphygmographe était

Fin. 33. — Pouls radial au-dessous d'un anévrysme.

construit le mettaient à l’abri des erreurs que les autres enregistreurs présentaient dans leurs indications, je résolus

Fio. 3 1\. — Pouls radial, même sujet (côté sain).

de construire sur le même principe d’autres appareils destinés à l’étude de mouvements plus complexes.

La question des mouvements du cœur était depuis longtemps l’objet de discussions; l’observation directe n'avait pu lever complètement les doutes des physiologistes et établir l’accord, même sur la notion la plus élémentaire, à savoir : à quel moment d’une révolution du cœur correspond le battement de cet organe contre les

(1) Pliysiul. me'd. de la circulation du rang, p. I7G et «uiv.

DES AI'l'AISlilLS ENIîF.GISTBKIUtS EN BIOLOGIE. 139

parois de la poitrine. La cause de ces dissidences tenait à la complexité des ‘phénomènes qui se succèdent à très-courts intervalles et sont en effet difficilement saisissables à l’observation directe.

J’entrepris d’enregistrer chacun des trois mouvements au moyen de trois leviers de sphygmograplie dont l’un signalerait la systole de l’oreillette, l’autre celle du ventricule, tandis que le troisième signalerait l’instant du choc ou pulsation du cœur. Les trois leviers étant superposés l’un à l’autre, et inscrivant sur une même verticale tous les phénomènes simultanés, devaient signaler, par la superposition ou la non-superposition des différentes courbes, les coïncidences et les intervalles des trois actes observés.

Dans les expériences que je fis à ce sujet, et dans la construction des appareils destinés à les réaliser, j’eus pour collaborateur M. Chauveau, professeur à l’école vétérinaire de Lyon. Cet éminent physiologiste joignait à ses autres qualités une longue habitude de l’expérimentation sur les grands animaux; il s’était particulièrement occupé de déterminer par de nombreuses vivisections la succession véritable des mouvements du cœur.

Une première difficulté se présentait. Ces mouvements de l’oreillette et du ventricule que nous voulions enregistrer, il fallait les aller chercher il l’intérieur même du cœur de l’animal. Voici comment le problème fut résolu :

Soient A et B (lig. 35), deux petites ampoules de caoutchouc, gonflées d’air et communiquant entre elles par un long tube flexible. Supposons que la boule B

soit placée au-dessous du levier d’un spliygmographe et que l’on comprime la boule A; aussitôt le levier du sphygmographe se soulèvera et indiquera la pression qui vient de se produire.

Fig. 35. — Schéma de la transmission des mouvements à distance.

Tel est le principe qui nous a servi à transmettre les mouvements de l’oreillette et du ventricule, ainsi que le choc du cœur à chacun des leviers de l’appareil, Pour cela, trois ampoules élastiques pleines d’air étaient soumises chacune à l’action de l’un de ces trois mouvements, et chacune d’elles transmettait le mouvement reçu à un levier spécial. Les deux premières ampoules étaient introduites à l’intérieur du cœur; elles avaient été conduites par la veine jugulaire qui, sur le cheval, fournit un large passage, et l’une d’elles était placée dans l’intérieur de l’oreillette droite, tandis que l’autre descendait jusque dans le ventricule. La troisième ampoule, enfoncée dans les parois de la poitrine entre les intercostaux internes et externes, recevait le choc ou battement du cœur qu’elle transmettait également. Quant aux ampoules extérieures qui devaient agir sur les leviers, elles étaient constituées chacune par un petit ïambour aplati de cuivre dont la paroi supérieure était formée par une membrane de caoutchouc. C’est le soulèvement de cette membrane qui, transmis au levier

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sphygmographique, signalait le mouvement produit à l’intcrieur du cœur.

Nous avons donné le nom de cardiographe à l’ensemble de cet appareil ; les expériences auxquelles il a servi ont été publiées in extenso dans les Mémoires de l'Académie de médecine (4).

La ligure 36 représente la disposition générale du cardiographe.

Fig. 3G. — Cardiographe de Chauveau et Marey.

AE, appareil enregistreur. H, mouvement d’horlogerie qui fait mouvoir au moyen de deux cylindres une longue bande de papier glacé sur laquelle s’enregistrent les mouvements de trois leviers. — AS, appareil sphygmographique composé de trois leviers : lo et Iv enre-

(i) Année 1863, t. XXVIII.

gistranl les mouvemenls de l’oreillette et du venlriculc; le enregistrant le battement antérieur du cœur.

La ligure 37 représente deux révolutions du cœur enregistrées par le cardiographe. La ligne O correspond aux mouvements de l’oreillette droite; la ligne V, à ceux du ventricule droit; C, au battement extérieur ou pulsation du cœur.

FlO. 37. — Giaphiquc du cardiographe obtenu sur le cheval.

Un nouveau progrès était acquis à la physiologie; on pouvait transmettre à un enregistreur un mouvement inaccessible à l’observation directe. Chauveau s’est heureusement servi de cette disposition pour étudier les caractères de la contraction de l’œsophage dans des expériences que je crois encore inédites.

Les expériences de cardiographie dont je viens de parler nous avaient révélé que le battement du cœur est

DES APPAREILS ENREGISTREURS EN BIOLOGIE. Ml 3

un phénomène complexe qui se traduit par une courbe assez compliquée elle-même. Chaque élément de cette courbe signale un de ces actes multiples qui, dans leur ensemble, constituent une révolution du cœur.

il était possible, d’après le graphique du battement extérieur du cœur, de connaître tout ce qui se passe à l’intérieur de cet organe; mais, jusqu’alors, il fallait une mutilation pour appliquer dans l’espace intercostal l’ampoule destinée à percevoir ce battement.

J’ai cherché s’il ne serait pas possible do transmettre à un enregistreur le battement que l’on sent à la main au niveau de la région précordialc. Chez certains individus , l’application d’une simple cloche de verre sur la peau de cette région suffit pour recueillir le mouvement qui se transmet par un tube au levier enregistreur, mais cette disposition est insuffisante chez d’autres sujets; enfin, chez quelques-uns, elle donne un graphique entièrement inverse de ce qu’on obtient à l’état normal (1).

Le battement du cœur présente une grande ressemblance avec celui d’une artère, en ce sens qu’il faut, pour bien le percevoir, exercer une certaine pression sur le point exploré.

Un instrument imaginé dans un but tout différent, le stéthoscope de M. Kœnig, me parut propre à remplir cette condition. Ce stéthoscope est une cloche métallique fermée à son ouverture par une double membrane. On peut insuffler l’espace lenticulaire qui sépare ces deux feuillets

(1) Voyez, au sujet de ce phénomène que j’ai appelé pulsation négative, Physiol. méd. de la circulation du .'an g, p. 122 et suiv.

1 hk DU MOUVEMENT DANS LES FONCTIONS DE LA VIE.

et l’on obtient ainsi une surface convexe et élastique qui déprime légèrement la région du cœur. Les battements imprimés à cette surface sont transmis de la cloche à l’enregistreur par un tube comme dans les cas ci-dessus. Dans les expériences de cardiographie que j’ai faites sur l’homme, j’injectais de l’eau au lieu d’air dans l'intervalle des membranes du stéthoscope, la sensibilité de l'appareil était ainsi très -augmentée.

Fig. 38. » Cardiographe app|iqnahlc à l'homme.

La figure 38 représente la disposition générale de l’appareil qui m’a permis d’étudier les caractères graphiques du battement du cœur de l’homme. Voici (fig. 39) un spécimen des graphiques qu’on obtient au moyen de cet instrument.

J’ai fait, à l’aide du cardiographe, de nombreuses expériences (1) qui m’ont permis de constater que la

(1) Yoy. Journal de l'anatomie et de la physiologie, 1er avril 1865.

forme générale du battement du cœur chez l’homme est semblable à celle qu’on observe sur les grands mammifères ; de sorte qu’on peut transporter à la physiologie humaine une foule de notions importantes que les vivisections m’avaient fournies dans les expériences cardiographiques antérieures.

Fig. 39. — Graphique des battements du cœur de l’homme.

Le stéthoscope de Kœnig ne me satisfaisait pas encore; il était souvent insuffisant, et l’action de l’eau sur le caoutchouc l’altérait bien vite. Une nouvelle disposition m’a pleinement réussi.

Fig. 40. — Appareil explorateur des battement* du cœur chez l'homme.

La ligure hO représente la coupe du petit appareil qui

MARKY. 18

4/l6 DU MOUVEMENT DANS LES FONCTIONS DE LA VIE.

s’applique sur le cœur pour en recevoir les battements. C’est une petite capsule de bois excavée légèrement et de forme elliptique, du fond de laquelle s’élève un ressort (jue l’on peut tendre plus ou moins à volonté. Ce ressort est muni d’une petite plaque d’ivoire qui déprime la région où se produit le battement du cœur. Pendant l’application de l’instrument, il se produit des mouvements incessants de la peau de la poitrine qui tantôt s’avance et pousse le ressort lorsque le ventricule fait •sentir son battement, et tantôt n’étant plus soutenue par le cœur, rétrograde en cédant à la pression du ressort. Or, comme la peau de la poitrine s’applique hermétiquement à l’ouverture de la capsule, il en résulte un mouvement continuel imprimé à l’air contenu dans cette cavité qui communique par un tube avec l’appareil enregistreur.

Cette disposition m’a permis de faire un grand nombre de recherches biologiques et cliniques dans des conditions de facilité et d’exactitude parfaites.

La transmission des mouvements à distance au moyen des tubes à air permet d’enregistrer toute sorte de mouvements.

Les battements des veines du cou se traduisent trèsbien au moyen d’un simple entonnoir placé sur la région qu’on explore. Tout organe riche en vaisseaux est par conséquent pulsatile et fournit un mouvement dont le levier sphygmographique permet d’analyser la nature» L’œil, par exemple, soutenu en arrière par un riche lacis vasculaire logé dans une cavité osseuse inextensible, éprouve, à chaque battement du cœur, une propulsion

DES APPAIIEILS ENKEGISTHElillS EN BIOLOGIE. Ull

en avant qu’on peut enregistrer en l’amplifiant à l’aide du levier.

On peut, en variant la disposition de l’appareil explorateur du mouvement, en lui donnant tantôt la forme d’une cloche, tantôt celle d’une ampoule, etc., enregistrer les mouvements les plus variés sans rien changer à la disposition du reste de l’appareil, c’est-à-dire en conservant le même tambour muni d’un levier sphygmographique et le même mouvement d’horlogerie. J’aurai tout à l’heure à vous montrer différents appareils explorateurs dont les uns s’appliquent aux mouvements respiratoires, les autres aux changements de la pression du sang ou à la contraction musculaire. Avant de vous faire connaître la disposition de ces pièces variables, je vais mettre sous vos yeux l’enregistreur perfectionné que j’emploie aujourd’hui dans un grand nombre de circonstances. J’appelle Polygraphe cet appareil, qui peut fournir le graphique d’un grand nombre de phénomènes différents.

Les modifications que j’ai apportées dans sa construction portent à la fois sur le tambour à levier et sur le mouvement d’horlogerie. L’ancien tambour à levier présentait un inconvénient. Dans les mouvements violents, la membrane soulevait parfois le levier avec tant de vitesse, que celui-ci l’abandonnait un instant, et par conséquent traçait une courbe incorrecte. Dans les expériences de cardiographie, nous avons cherché, Chauveau et moi, à supprimer cette cause d’erreur en liant circulaircment le tambour et le levier par un fil de caoutchouc qui s’opposait à ce que ces deux pièces s’écartassent

l’une de l’autre. J’ai remplacé récemment ce fil de caoutchouc par une disposition qui assure encore mieux la solidarité des mouvements de la membrane et de ceux du levier.

La figure 41 montre cette disposition.

Une pièce métallique en forme de fourchette s’articule, au moyen de deux petites goupilles, d’une part avec le levier, et d’autre part avec un disque d’aluminium qui est collé sur la membrane du tambour. Grâce à la rigidité absolue de ces pièces métalliques, on peut être certain que le levier n’exécutera jamais d’autres mouvements que ceux de la membrane elle-même. L’articulation supérieure de la pièce intermédiaire peut glisser le long du levier, et comme elle représente le point d’application de la force motrice, on peut, en la faisant agir plus ou moins près de l’axe de mouvement, graduer la sensibilité de l’appareil, c’est-à-dire obtenir, pour une même force motrice, des graphiques d’une amplitude plus ou moins grande suivant le besoin. En outre, deux boutons de réglage permettent de porter l’axe de mouvement du levier dans toutes les positions possibles : l’un de ces boutons, situé en haut, sert à élever ou à abaisser cet axe ; l’autre, situé en arrière, dans le prolongement du levier, permet de faire avancer

Fig. 41 . — Levier du polygrapke articulé avec la membrane du tambour.

ou reculer son axe. Enfin, le levier est susceptible de se démonter entrois pièces qui s’assemblent à frottement, ce qui permet de changer la plume ou la tige de bois légère, dans le cas où l’une de ces pièces serait détériorée.

L’appareil enregistreur diffère de ceux que je vous ai montrés jusqu’ici, en ce que le graphique se trace sur une bande de papier très-longue. Cette disposition est analogue à celle qu’on emploie en télégraphie dans l’appareil de Morse et dans les télégraphes imprimeurs. On peut ainsi obtenir des graphiques de très-longue durée, ce qui est indispensable dans les expériences de biologie, lorsqu’on veut étudier les modifications lentes qui se produisent dans un phénomène sous une influence quelconque.

Un mouvement d’horlogerie (fig. 42) fait tourner un cylindre vertical devant lequel passe en le contournant une bande de papier glacé. Cette bande est pressée contre le cylindre au moyen de deux galets d’ivoire qui sont entraînés par la rotation du cylindre ; la feuille de papier est alors conduite comme dans un laminoir et se dévide indéfiniment d’une grosse bobine sur laquelle elle était enroulée. La bande de papier glacé porte des divisions en centimètres et en millimètres pour faciliter la comparaison des amplitudes et des durées dans les graphiques tracés par le levier. La surface sur laquelle ces graphiques sont tracés à l’encre ordinaire reste toujours découverte et sèche librement sans que le frottement d’aucune pièce puisse la maculer. C’est pour cela que le laminage qui fait mouvoir le papier est fait par deux galets qui ne portent que sur les bords de celte feuille, en dehors de la surface qui reçoit les graphiques.

150 Dl MOUVEMENT DANS LES FONCTIONS DE L k VIE

Fie. 42. — Polygraphe enrrgislranl le mouvcmenl des différentes fonctions.

Je n’entreprendrai pas la description détaillée des autres pièces de l’appareil ; elles n'ont rien de bien essentiel à connaître. Mais j’ai voulu vous montrer la partie fondamentale du polygraphe pour n’avoir plus à revenir sur la disposition de cet appareil dont nous ferons un fréquent usage.

Nous continuerons dans la prochaine séance la revue sommaire des appareils enregistreurs applicables aux éludes biologiques.