PHÉNOMÈNES MÉCANIQUES DE LA CIRCULATION ARTÉRIELLE

L'écoulement du sang dans les vaisseaux, sous Tinfluence de la poussée cardiaque, peut être assimilé à celui d'un liquide dans un système de tubes élastiques ramifiés. Les

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mécmicicns ont rlémontré qu*un liquide, contenu dans un vase [lercé d'un orifice, s'écoule par cet orifice sous Finfluence d'une force représentée par une colonne de liquide ayant pour base la surface de Torifice et pour hauteur la distance verticale séparant le centre de gravité de l'orifice de la surface libre du liquide. La vitesse d'écoulement, c'est-à-dire l'espace parcouru dans l'unité de temps par une molécule liquide, est proportionnelle à la racine carrée de la force qui détermine Técoulement. Vitesse et débit sont expressions pratiquement équivalentes pour le cas d'un écoulement par un tube cylindrique : le débit dans l'unité de temps étant exprimé par le produit de la surface parla vitesse, si la surface est constante, le débit est proportionnel à la vitesse.

Si, à l'orifice d'écoulement du vase, on adapte un tube cylindrique, de même diamètre que l'orifice, la vitesse ou le débit à l'extrémité du tube, et par suite dans tout le tube, sont diminués, comme ils le seraient, en l'absence du tube, si la force motrice était diminuée. Les frottements du liquide contre les parois du tube diminuent donc la force d'écoulement et le débit dans tout le tube. — Cette diminution du débit est d'autant plus grande que le tube est plus long, ou plus étroit. — La vitesse d'écoulement dans toutes les parties d'un tube cylindrique est nécessairement constante, la quantité de liquide traversant une section quelconque d'un tube cylindrique dans un [même temps étant nécessairement constante.

Si on branche sur la tubulure inférieure d'un vase de Mariotte un tube cylindrique de n mètres de longueur, la force qui détermine la progression du liquide au niveau de la tubulure est représentée par la colonne liquide ayant pour base la surface de l'orifice de la tubulure et pour hauteur la distance verticale séparant le centre de gravité de cet orifice de la surface libre du liquide. S'il n'y avait pas de tube, celte force produirait un certain débit de liquide et une certaine vitesse de son écoulement : ce débit et cette vitesse sont diminués par le tube, c'est un fait d'observation. Au mètre i la pression est plus petite qu'au mètre 0, car si elle était égale, de proche en proche, jusqu'à l'extrémité du tube, ce serait comme si ce tube n'existait pas. ce qui est contraire à l'observation.

Pour connaître la pression du liquide qui s'écoule par un tube, aux dilTérents points de son trajet, il suffit de brancher latéralement sur le tube de petits tubes manométriques. On

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constate que, lorsqu'il s'agit d'un tube cylindrique, la pression décroît régulièrement depuis l'origine jusqu'à l'extrémité du tube. La vitesse est constante en tous les points; la pression est variable et régulièrement décroissante. Soit Vo la vitesse à l'origine, Va la vitesse en un point A quelconque. Soit P la pression à l'origine; soit II la pression en un point A situé à une distance l de l'origine, k étant une quantité numérique constante dont la valeur dépend du diamètre du tube, etc.

U = P — kl

La vitesse d'écoulement et la pression en un point quelconque du système dépendent évidemment de la grandeur de la force motrice et croissent ou décroissent avec elle.

Si le tube se divise, — la somme des surfaces des sections des divisions à égale distance de l'origine étant constante et égale à la surface de section du tube, — il se produit dans tout le système une diminution de la vitesse et une chute plus rapide de la pression, car les résistances croissent avec le rétrécissement des tubes.

Si le tube présente des rétrécissements et des élargissements, la quantité de liquide passant dans une tranche quelconque du système en un temps donné étant nécessairement constante, — soit k cette valeur constante, — nous en concluons que les vitesses sont inversement proportionnelles aux sections : en effet la quantité de liquide qui traverse une tranche du tube de section S en un temps t est Svt {v représentant la vitesse).

k s V t = k d'où V = s-T

La vitesse est donc variable dans les segments du tube d'inégal diamètre; elle est d'autant plus grande que la section est plus petite.

La pression dans un tel système de tubes de diamètre variable décroît depuis l'origine jusqu'à la terminaison; mais sa décroissance n'est plus régulière : au niveau des élargissements, sa chute, pour une même longueur de tube, est plus petite; au niveau des étranglements, sa chute, pour une même longueur, est plus grande.

Dans un tube tronconique dont la section droite croît à mesure qu'on s'éloigne de l'origine, la vitesse décroit régu-

librement; la pression décroit aussi régulièrement, mais moins vile que dans un tube cylindrique. — Le système artériel représente un système Ironconique.

Enfin considérons le cas d'un tube à robinet; quand on ferme partiellement le robinet, la vitesse est diminuée dans tout le système en amont et en aval, le débit est diminué. La pression est également modifiée , mais la modification est de sens contraire en amont et en aval : — En amont, la pression est augmentée jusqu'au niveau du robinet, car, la vitesse ou le débit diminuant, les frottements sont moindres, la pression diminue moins vite suivant la longueur du tube; quand le robinet est fermé, la pression devient égale, dans tout le système en amont, à ce qu'elle est à l'origine; — Bn aval, la pression est diminuée par suite des frottements plus considérables au niveau du robinet partiellement fermé; — elle devient nulle quand le robinet est complètement fermé.

Si une modification se produit dans le régime de l'écoulement liquide en un point du tube, elle peut reconnaître 2 causes : une modification de la force motrice (cause centrale) ou une modification de la résistance du tube (cause périphérique). Si on considère 2 points A et B situés de part et d'autre de la région périphérique, où a pu se produire une modification (de part et d'autre du robinet, p. ex.), les modifications de la vitesse et de la pression sont de même sens en A et en B, si la cause est centrale; — les modifications de la vitesse sont de même sens et les modifications de la pression sont de sens contraire en A et en B, si la cause est périphérique.

Ces notions trouvent leur application dans l'étude physique de la circulation artérielle. — Nous avons à étudier tout particulièrement la pi'ession et la vitesse en un point déterminé du système vasculaire.

La pression du sang en un point d'une artère peut être déterminée au moyen d'un simple tube vertical communiquant avec l'artère : le sang s'élève dans le tube jusqu'à ce que la colonne sanguine équilibre la pression artérielle; le tube peut être branché latéralement sur l'artère sans interrompre la circulation, ou abouché à plein canal à rexlrémilé de l'artère sectionnée *.

1. Cette obturation n'entraîne pas do changement de prossion, parco qu'il existe de nombreux troncs artériels libres par lesquels se fait l'écoalement sanguin : il en est de môme au niveau d'un robinet placé