VARIABILITÉ/INVARIABILITÉ. Étude de la mécanique des fluides. Étude des fluides. Expérience de Poiseuille. CIRCUITS de C.E.C. :

Transcription

1 D.I.U. CEC «en Chirurgie cardiaque et en suppléances d organes» VARIABILITÉ/INVARIABILITÉ CIRCUITS de C.E.C. : VARIABILITÉ TYPES Richard SIGONNEY C.H.U. de BORDEAUX Mercredi 9 décembre 2015 Variable: caractère de ce qui est variable Invariabilité: caractère de ce qui est invariable => La mécanique des fluides Étude de la mécanique des fluides Étude des fluides Archimède ( av. J.-C.) Leonardo da Vinci ( ). Descriptions de tourbillons, d écoulements Problèmes classiques de la mécanique des fluides Expérience de Poiseuille Fluide: formé d'un grand nombre de particules se déplaçant les unes par rapport aux autres. déformable, sans rigidité et peut s'écouler. viscosité => résistance Problème: application des principes et théorèmes généraux de mécanique: principe de la conservation de la masse. principe fondamental de la dynamique. principe de la conservation de l'énergie. 1

2 LOI DE POISEUILLE Expérience de Poiseuille Q = π R 4 p 8 µ l Le débit est : * inversement proportionnel à la longueur du tube (l) et au coefficient de viscosité du liquide (µ) * proportionnel à la quatrième puissance du rayon (R) et à la différence de pression entre les extrémités ( p) Expérience de Poiseuille Perte de Charge dans une tuyauterie linéaire P = f V 2 /2g L/d f: facteur de frottement V: vitesse linéaire moyenne du liquide g: accélération de la pesanteur L: longueur du tube d: diamètre du tube GRADIENT DE PRESSION FORCE MOTRICE - La pression d'un liquide: tout au long d'une canalisation dans laquelle il s'écoule, même si elle est horizontale et de section uniforme, après le passage à travers un coude, un rétrécissement. - Un fluide en mouvement: subit des pertes d'énergie dues aux frottements sur les parois de la canalisation (pertes de charge systématiques) ou sur les "accidents" de parcours (pertes de charge singulières). Différence de hauteur statique entre le patient et l entrée dans le réservoir de la C.EC. (Relation de BERNOUILLI) DONC Le gradient de pression sur le circuit veineux est représentée par l association de la canule, de la ligne et du réservoir. 2

3 Expériences de Reynolds Type de régime Représenté par le nombre de REYNOLDS: rapport entre les forces d'inertie et les forces visqueuses Re = ρvd/η η : viscosité dynamique du fluide Si Re < 2000 Si 2000 < Re < 3000 Si Re > 3000 le régime est laminaire le régime est intermédiaire le régime est turbulent VISCOSITÉ Notion de résistance à l écoulement: Taux de cisaillement τ = r P / 4l Interaction entre les molécules du fluide et des forces d'interaction entre les molécules de fluide et celles de la paroi, Contrainte de cisaillement ou shear stress: F par unité de surface df/ds Mouvement du fluide: résultant du glissement des couches de les unes sur les autres. Gradient de vitesse appelé taux de cisaillement dv/dx => VISCOSITÉ: η=(df/ds)/(dv/dx) τ : force de cisaillement r : rayon interne du conduit l : longueur du conduit P : perte de charge du conduit Diminution du rayon => apparition d un gradient de vitesse en fonction du rayon Gradient de vitesse en fonction du rayon CIRCUITS de C.E.C. VARIABILITÉ? ASSEMBLAGE? V = 100 cm/sec p = 3.8 mmhg V = 200 cm/sec p = 15 mmhg V = 100 cm/sec p = 3.8 mmhg 3

4 «LES PRÉCURSEURS» Concept d oxygénation artificielle 1882 : VON SCHROEDER Oxygénateur à bulles sang artérialisé par bullage en introduisant gaz dans le réservoir veineux 1885 : VON FREY & GRUBER Oxygénateur à film rotatif par contact au niveau d un mince film de sang se formant sur des cylindres rotatifs tournant dans un réservoir veineux préfigurant les oxygénateurs à plaques «Cœur-Poumons» Von Frey & Gruber 1885 Circuit de CEC 9 RÉSISTANCES 1 Cardioplégie Pression artérielle moyenne Index Cardiaque 10 3 R = Pam/IC 1 - Canules veineuses 2 - Ligne veineuse 3 - Réservoir veineux 4 - Pompe artérielle 5 - Échangeur thermique Oxygénateur 7 - Filtre artériel 8 - Ligne artérielle 9 - Canule aortique 10 - Cardioplégie 11 - As piration COURBE DE RETOUR VEINEUX CANULES 4

5 CHOIX DE LA CANULE VEINEUSE CANULATION VEINEUSE - TAILLE: adaptée aux besoins - POSITIONNEMENT: pas d obstruction du drainage veineux, peut entraîner trois problèmes principaux: baisse du retour à la C.E.C. réduction du débit augmentation de la pression veineuse centrale LIMITES: canule simple courant CANULATION ARTÉRIELLE Perte de charge: canule aortique Canulation aortique 5

6 Choix de la taille de la canule en fonction du débit Débit maximal (l/min.) CIRCUIT et RETOUR VEINEUX mm 4 mm 5 mm 6mm 7mm 8 mm Diamètre interne (mm) DRAINAGE VEINEUX DRAINAGE PASSIF - Différence de hauteur PASSIF: gravité - Équilibre les gradients de pression dans la ligne veineuse H RÉSERVOIR VEINEUX DRAINAGE VEINEUX Entrée aspirateurs Defoamer Cardiotomy Defoamer Veineux Sortie Entrée veine Filtre cardiotom Filtre veineux ACTIF : dépression, aspiration Transfert de volume droite/gauche Dans tous les cas pré charge dépendante 6

7 DRAINAGE VEINEUX ASSISTÉ VAVD D VAVD: PRINCIPE Vacuum-assisted venous drainage, angel or demon: con.? Vacuum-assisted venous drainage (VAVD) to enhance venous return during cardiopulmonary bypass (CPB) was described as early as 1958 but was not widely used until the late 1990s. It is only after two decades that CPB component design is receiving serious attention in terms of air handling. The ethics of innovation in the field of CPB warrant careful consideration. The application of VAVD is not without consequence. J Extra Corpor Technol Jun. Willcox TW Green Lane Cardiothoracic Unit, Auckland City Hospital, Auckland, New Zealand. Vacuum-assisted venous drainage, angel or demon: PRO? Vacuum-assisted venous drainage (VAVD) was proposed to optimize venous drainage during bypass through femoral venous cannulation. It is currently used in both adult and pediatric surgery when siphon gravity venous drainage is suboptimal. In pediatric surgery, the major advantages of VAVD are a significant decrease in cardiopulmonary bypass prime volume and an improved drainage with all collateral benefits These drawbacks are avoidable through appropriate training of perfusionists. When negative pressure is "reasonable," complications are more theoretical than significant in clinical practice. A technique with a benefit/drawback ratio of 1:0 is utopian, but the advantages of VAVD far outweigh any potential drawbacks when applied properly. J Extra Corpor Technol Jun. Durandy Y.Perfusion and Intensive Care Department, Institut J. Cartier, Massy, France. 7