hydrodynamique

[so3]

Bonjour à tous, je suis en 10e année de médecine je travaille sur la sténose des veines intracrâniennes.
J'ai l'intuition (empirique) que la longueur d'une sténose aura un effet hémodynamique d'amont plus important qu'une sténose focale, avec une stase en amont plus importante car l'obstacle est plus long, plus "difficile à surmonter" mais je n'arrive pas à trouver une ressource qui le confirme clairement sur internet ... Par conséquent je doute de mon intuition ...

En d'autres termes :
Le retentissement hémodynamique en amont d'une sténose longue (par ex hypoplasie d'un vaisseau) est il plus important qu'une sténose courte (par ex un obstacle intra vasculaire) si on considère que la sténose est significative (supérieure à 70% du diamètre du vaisseau), le tout dans le cadre d'un écoulement laminaire (veine, flux lent) ?

Je ne sais pas trop si on peut appliquer ici l'effet Venturi car à débit constant, on a pas de stase du liquide en amont, alors qu'on pense qu'il y en a dans le cadre des sténoses veineuses intracrâniennes.
Bref je suis perdu et il s'agit de mon travail de thèse, j'espère que vous pourrez m'aider.

Merci pour votre réponse.

So3
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[Tifoc]

Bonjour,
Je ne vais pas répondre strictement à votre message vu qu'il comporte plus de termes qui me sont inconnus que je n'ai de doigts (à une seule main quand même ).
Mais, à ce que je crois comprendre de votre question, un problème équivalent en mécanique des fluides concerne la comparaison des pertes de charges singulières (dues à des singularités) et régulières (tout au long d'une canalisation) selon différentes configurations (types d'écoulement entre autres).
En espérant que ces mots-clés vous serviront à faire avancer votre étude,

ps :

Je ne sais pas trop si on peut appliquer ici l'effet Venturi...

Vous êtes sûr(e) du terme ? Il me semble que si l'effet Venturi s'applique dans le cas d'un écoulement veineux, le patient a du soucis à se faire...

[so3]

Bonjour, merci pour votre réponse.

J'ai regardé des ressources sur internet en ce qui concerne la perte de charge, ils ne parlent pas de ce qui se passe en amont de l'obstacle ...
Car je ne parle pas d'énergie perdue par les frottements, je parle d'énergie potentielle accumulée en amont de l'obstacle.

Pardonnez moi pour l'utilisation du jargon médical je vais essayer de formuler de manière plus claire : dans des conditions d'écoulement laminaire, le fait qu'une sténose significative soit courte ou longue a t il une influence sur l'augmentation de la pression en amont?

Ma pensée empirique : dans un écoulement laminaire, à degré égal de sténose (disons 70% du calibre) si cette dernière est longue, l'obstacle sera plus difficile à passer et donc plus d'augmentation de la pression en amont : je fais fausse route? Je n'arrive pas à trouver de cours qui puisse confirmer ou infirmer cela...

Merci par avance de votre aide précieuse.

So3

[antek]

Si la sténose se résume à une diminution de section en gardant la même "qualité" de l'écoulement, alors plus elle sera longue et plus la perte de charge sera importante, et donc plus la pression en amont augmentera.
Dans la mesure où une comparaison avec de la tuyauterie est acceptable . . .

[A voir en vidéo sur Futura]

[so3]

Merci à vous pour votre aide

Cela me permet d'avancer dans ce travail.
On ne réfléchit guère plus loin côté vasculaire, plein de similitudes avec les canalisations

Excellent dimanche à vous!

So3

[antek]

Un (pour l'instant) point oublié.
La perte de charge n'est pas linéaire selon la longueur du rétrécissement.
Il faut en effet tenir compte de sa forme (aux deux extrémités) qui apporte une perte de charge en soi, et qui pourrait varier en fonction de la qualité des turbulences qu'il engendre (voir nombre de Reynolds).
Quand ça semble simple c'est qu'on a oublié quelque chose . . .

[Tifoc]

ils ne parlent pas de ce qui se passe en amont de l'obstacle ...

Parce que c'est évident pour tout hydraulicien et/ou vous avez mal lu

Car je ne parle pas d'énergie perdue par les frottements, je parle d'énergie potentielle accumulée en amont de l'obstacle.

L'un entraine l'autre ! L'équation qui caractérise cela s'appelle souvent : équation de Bernoulli généralisée.

dans des conditions d'écoulement laminaire, le fait qu'une sténose significative soit courte ou longue a t il une influence sur l'augmentation de la pression en amont?

Alors là je vous répond sans hésiter : oui ! Mais ne me demandez pas de chiffrer le phénomène
Je rejoins donc Antek :

...Dans la mesure où une comparaison avec de la tuyauterie est acceptable . . .

C'est tout le problème

On ne réfléchit guère plus loin côté vasculaire, plein de similitudes avec les canalisations

Je sais pas si c'est une bonne nouvelle pour le patient que je suis

Il faut en effet tenir compte de sa forme (aux deux extrémités) qui apporte une perte de charge en soi,
Quand ça semble simple c'est qu'on a oublié quelque chose . . .

+1; +1

Bonne continuation pour votre thèse

[le_STI]

Salut

[...] plus elle sera longue et plus la perte de charge sera importante, et donc plus la pression en amont augmentera.

Pas forcément : si c'est la pression en entrée qui est imposée, alors c'est le débit qui diminuera (je ne m'y connais pas assez en biomécanique, mais so3 saura certainement répondre).

De plus, s'il s'agit de quantifier la différence, il faut également prendre en compte le fait que le sang est un fluide non newtonien.

[FC05]

ps :

Vous êtes sûr(e) du terme ? Il me semble que si l'effet Venturi s'applique dans le cas d'un écoulement veineux, le patient a du soucis à se faire...

En fait si. Par exemple si le diamètre est réduit, la vitesse augmente, la pression diminue (Venturi) alors la veine s’aplatit (collapse ? ).
La vitesse est encore plus grande, la pression plus petite ... etc ... Les parois se touchent.
Plus de débit => La pression augmente, ça se ré-ouvre et rebelote ...

Sur les vannes à manchon, on à ce phénomène à la fermeture. On entend nettement le bruit. On peut le faire en pinçant avec un tuyau souple.

[masterclassic]

Bonjour.

Je suis d' accord avec Tifoc plus haut. En hydraulique il est évident qu'un obstacle qui affecte une plus grande longeur du tuyau va provoquer une chute de pression plus importante qu' un obstacle ponctuel. Biensûr les détails (longueur de la sténose, forme d' entrée et sortie, ... ) vont influencer la quantification mais je crois que le mécanisme est en gros ainsi.
Lorsque la vitesse se réduit, les pertes de charge en amont diminuent aussi menant à une certaine augmentation de la pression en amont de l' obstacle. En fait comme ces phénomènes sont non linéaires il y a un nouvel équilibre qui s' établit.

Un autre facteur qui affecte l' "hydraulique" du sang par rapport aux réseaux hydrayliques de notre maison est que les tuyauteries du corps sont beaucoup plus déformables que les tubes d'acier ou de cuivre. Cela devrait être bien important au cas de l' "hydraulique corporelle" comme l' écoulement n'est pas constant mais varie beaucoup à cause du mode de fonctionnement de la pompe ( = coeur).
En fait notre perception des phénomènes en hydraulique est souvent conditionnée par le modèle de l' écoulement constant ou lentement variable, comme en aval d' un grand réservoir de stockage ou une pompe à charge plus ou moins constante. En cas d' écoulement qui varie rapidement les choses sont beaucoup plus compliquées et les équations mènent parfois à les solutions oscillatoires. Je n' ai aucune idée des méthodes utilisées dans le cas du sang, mais je pense qu' il faudrait étudier chacun des facteurs séparément avant d' essayer d' aborder l' influence combinée. Les moyens dont on dispose sont la simulation numérique, les modèles de laboratoire et bien sûr les mesures sur les patients (dans la mesure où on peut le faire sans danger).

Bonne continuation. Le sujet est passionant mais bien vaste!

[sunyata]

je travaille sur la sténose des veines intracrâniennes.

Bonjour,

Cela ne doit pas être évident à modéliser !
Je n'y connais absolument rien, mais voilà comme je me représente naïvement les choses...

Je suppose à travers vos explications que la sténose focale est une sténose courte :
On peu supposer qu'elle aura donc plus d'élasticité, donc elle se déformera beaucoup plus à chaque coup de pression sanguine transmise par le cœur,
il y aura moins de frottements, donc moins de pertes de charges liées à la résistance visqueuse qui est proportionnelle à la surface de frottement.

A priori je ne vois pas trop comment l'effet venturi pourrait intervenir dans les veines réputées flexibles et souples...

Dans le cerveau si le sang ne peut s'écouler en raison d'une obstruction, il empruntera un autre chemin de moindre résistance, ce qui va limiter
l'augmentation de pression au niveau de la sténose. ( Heureusement, d'ailleurs, en faisant abstraction des dégâts cognitifs ).

Cordialement

[Tifoc]

En fait si. Par exemple si le diamètre est réduit, la vitesse augmente, la pression diminue (Venturi) alors la veine s’aplatit (collapse ? ).
La vitesse est encore plus grande, la pression plus petite ... etc ... Les parois se touchent.
Plus de débit => La pression augmente, ça se ré-ouvre et rebelote ...

Sur les vannes à manchon, on à ce phénomène à la fermeture. On entend nettement le bruit. On peut le faire en pinçant avec un tuyau souple.

Bien vu ! C'est l'info que j'avais zappé : chez moi toutes les canalisations sont rigides

[Sethy]

Pourquoi ne pas faire quelques mesures expérimentales ? Il y a 15 jours ... je passais un "doppler" pour éliminer une possible sténose.

En toute logique si on mesures les vitesses en amont et en aval des deux types de sténoses, cela devrait quand même donner un premier résultat.

Plus fondamentalement, je rappelle qu'ici le problème est que la pompe (le cœur) est connectée à une multitude de vaisseaux. Selon moi, si un vaisseau est partiellement obstrué, il faut tenir compte du fait que le flux va se répartir sur des trajets alternatifs.

[sunyata]

Pourquoi ne pas faire quelques mesures expérimentales ? Il y a 15 jours ... je passais un "doppler" pour éliminer une possible sténose.

En toute logique si on mesures les vitesses en amont et en aval des deux types de sténoses, cela devrait quand même donner un premier résultat.

Plus fondamentalement, je rappelle qu'ici le problème est que la pompe (le cœur) est connectée à une multitude de vaisseaux. Selon moi, si un vaisseau est partiellement obstrué, il faut tenir compte du fait que le flux va se répartir sur des trajets alternatifs.

Oui c'est un réseau, mais dans le cerveau, ce serait un début d'AVC avec risque d'aphasie...

[so3]

Merci infiniment à tout le monde pour vos réponses, cela m'aide grandement!

Pas forcément : si c'est la pression en entrée qui est imposée, alors c'est le débit qui diminuera (je ne m'y connais pas assez en biomécanique, mais so3 saura certainement répondre).

Ce qui est imposé et qui ne varie pas contrairement à ce que j'ai lu plus haut c'est le calibre du gros tube (d'amont) et de petit tube (d'aval), avec une disparité de calibre brutale (que j'appelle sténose).

Je suis conscient qu'en appliquant des principes de fluides newtoniens à des fluides non newtoniens, on a une certaine marge d'erreur, mais c'est en partant de principes simples qu'on comprend la base et on monte dans la complexité petit à petit, mon travail s'inscrit dans dans la compréhension de la base.

Merci beaucoup en tout cas, cela m'aide beaucoup pour mes travaux.

Bien à vous.

So3

[so3]

En hydraulique il est évident qu'un obstacle qui affecte une plus grande longeur du tuyau va provoquer une chute de pression plus importante qu' un obstacle ponctuel. Biensûr les détails (longueur de la sténose, forme d' entrée et sortie, ... ) vont influencer la quantification mais je crois que le mécanisme est en gros ainsi.
Lorsque la vitesse se réduit, les pertes de charge en amont diminuent aussi menant à une certaine augmentation de la pression en amont de l' obstacle.

Pardonnez moi mais j'ai du mal à vous suivre, si on fait passer à débit constant un fluide parfait newtonien d'écoulement laminaire dans un tuyau de section plus petite sa vitesse va augmenter (cf le tuyau d'arrosage) ...

Merci de vos lumières!

Bien à vous.

So3

[le_STI]

Ce qui est imposé et qui ne varie pas contrairement à ce que j'ai lu plus haut c'est le calibre du gros tube (d'amont) et de petit tube (d'aval), avec une disparité de calibre brutale (que j'appelle sténose).

Attention, je parle de ce qui est imposé en terme de "pompe" (pression constante? / débit constant? / pression qui augmente avec le débit? / pression qui diminue lorsque le débit augmente? / etc...).
Tu entendras souvent parler de courbe caractéristique de la pompe (ça caractérise l'évolution de la pression en fonction du débit, ou inversement).

Ce que je veux dire, c'est que lorsque antek écrit "plus la perte de charge sera importante, et donc plus la pression en amont augmentera", cela ne s'appliquerait que sous certaines conditions.

Il se pourrait par exemple que la pression en amont ne puisse pas augmenter. Dans ce cas une perte de charge plus importante ne fera peut-être que baisser le débit...

[le_STI]

... qui plus est, il ne faut pas oublier qu'on est en présence d'un réseau veineux.

Le sang qui n'entre pas dans la veine étudiée peut très bien passer par une ou des veine(s) adjacente(s). Ce qui fait que même avec une "pompe" à débit constant, le flux dans la veine étudiée ne se fera certainement pas à débit constant.

Si on en revient à la question initiale :

Le retentissement hémodynamique en amont d'une sténose longue (par ex hypoplasie d'un vaisseau) est il plus important qu'une sténose courte (par ex un obstacle intra vasculaire) si on considère que la sténose est significative (supérieure à 70% du diamètre du vaisseau), le tout dans le cadre d'un écoulement laminaire (veine, flux lent)

Si on pose l'hypothèse que le coeur est une pompe à débit constant (c'est une pompe volumétrique "réglable" donc ça me parait cohérent) et sachant qu'une sténose longue aura un coefficient de perte de charge plus grand qu'une sténose courte (si j'ai bien compris ce qu'est une sténose), alors la diminution de débit en amont d'une sténose longue (comparé au débit dans la même veine sans sténose) devrait être plus grande qu'en amont d'une sténose courte.

Retentissement plus important pour une sténose longue.