Physiologie respiratoire Structure et fonctions de l...
Transcript of Physiologie respiratoire Structure et fonctions de l...
Physiologie respiratoire
Structure et fonctions de l’appareil respiratoireMécanique ventilatoire
Équilibre et mouvement du système thoraco-pulmonairePropriétés statiques
Expiration forcéeTravail ventilatoire
Transport des gaz respiratoiresVentilation alvéolaireDiffusion alvéolo-capillairePerfusion pulmonaireRapports Ventilation-PerfusionTransport sanguin
Régulation de la ventilation
Propriétés dynamiques
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machineRésistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Déformation
Contrainte Contrainte
Déformation
Equation du mouvement:à coefficients constants (C, R, I)
C: Compliance (r. élastique)
R: Résistance (r. visqueuse)
I: Inertance (r. inertielle)
à un degré de liberté (V)
Propriétés statiques Propriétés dynamiques
infrel PPPP ++=
V
t
)2sin( tfaV ⋅⋅= π&
)sin( taV ⋅⋅= ω&
t
dtVd
IVRdtVCP&
&& ×+×+×= ∫1
dttda
ItaRdttaC
P )sin()sin()sin(
1 ωωω
⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅= ∫
ωtC
ωIaVRP cos)1( ⋅⋅
−⋅⋅+⋅=ω
&
ωtC
ωIaωtaRP cos)1(sin ⋅⋅
−⋅⋅+⋅⋅=ω
Résistance Réactance
Dépendant de f
ωtωaIωtaRωtωC
aP cossincos ⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅
−=Indépendant
de fDépendant
de f
Pin est négligeable à la fréquence respiratoire normale
Dépendant de fIndépendant de f
C = 0.2 l.cmH2O-1
R = 2 cmH2O-1 .l-1.s
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesure des résistances
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Pressiontrans-bronchique
Pressiontrans-pulmonaire
Pressiontrans-thoracique
Gaz
Tiss
uPu
lmon
aire
Thor
ax
Pressiontrans-thoraco-broncho-pulmonaire
Pressiontrans-thoraco-pulmonaire
Pob
Palv
PplPsc
Déformation
Contrainte
Grandeurs caractéristiques du système (Compliance, Résistance)
Contrainte = Pression appliquée au système (= Différence de pression à ses bornes)
Déformation = Changement de volume
Poum
ons
Thor
ax-p
aroi
Psr
Pp
Pob
PscSyst
ème
thor
aco-
pulm
onai
re
VRpVCp
PplPobPp &×+×=−=1
VRtVCt
PscPplPt &×+×=−=1
VRsrVCsr
PscPobPsr &×+×=−=1
+ + += = =
Ppl
Pob
Ppl
Pt
PscPpl
Psc RpRtRsr +=
Poumons VRpVCp
PplPobPp &×+×=−=1
VRtpVCtp
PplPalvPtp &×+×=−=1
VRgVCg
PalvPobPg &×+×=−=1
Gaz (voies aériennes)
Tissu pulmonaire
aériennesvoiesdesRésistancegva RR :=
VPalvPobRvaRg&−
==
RvaRtpRp +=
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Différence de potentiel (volt)
Résistance (ohm)Courant (ampère)
VPalvPobRvaRg&−
==IRU ⋅=
VRP &⋅=∆
( ) V: minl Débit -1 &⋅ ( ) R:minlPa Résistance 1⋅⋅ −
Rotamètre Tube en U, eau ou mercure
Régime laminaire
Vr
lP 4&⋅
⋅⋅⋅
=∆πη8
VRvaPalvPob &⋅=−
4rlR
VP
⋅⋅⋅
==∆
πη8
&
RvaV
PalvPob=
−&
VkVPVkP &&
& ⋅=∆
⇔⋅=∆ 2Régime turbulent
Utilité de R ????
En pratique… En écoulement mixte:
221res VKVKP && ×+×=
nVKP &×′=res
Ou :
Avec n compris entre 1 (écoulement laminaire) et2 (écoulement turbulent)
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
)()( ciquesintrathoravaRpharynxetboucheRRva +=
)()( ciquesintrathoravaRpharynxetnezRRva +=%100 %50 %50
%75%25%100
)2mmR ()2()( ciquesintrathoravaRmmciquesintrathoravaRciquesintrathorava +>=
%100 %80 %20<
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Interdépendance bronches - tissu pulmonaire
GvaRva 1
=
CPTVR
VgtGvasGva =
RvaVgtsRva ⋅=
Volume de fermeture
Temps respiratoire
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Palv
Psc
Ppl
Pob
RtRtpRvaRsr ++=%100 %45 %45%10
En respiration buccale
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Résistance des voies aériennesPléthysmographieInterruption de débit
Résistance pulmonairesTechnique du ballonnet œsophagien
Résistance du système respiratoireRelaxationOscillation forcées
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Déformation
Contrainte
Grandeurs caractéristiques du système (Compliance, Résistance)
Quel générateur de pression ?
F’
Les muscles respiratoires font partie du système thoraco-pulmonaire:Ils doivent être en relaxation pour permettre la mesure des propriétés mécaniques de la paroi thoraco-abdominale et du système thoraco-pulmonaire.
F F
2
2
'dt
LdmdtdLrLkFF ⋅+⋅+⋅=−
2
2
dtLdm
dtdLrLkF ⋅+⋅+⋅=
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Résistance des voies aériennesPléthysmographieInterruption de débit
Résistance pulmonairesTechnique du ballonnet œsophagien
Résistance du système respiratoireRelaxationOscillation forcées
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Résistance des voies aériennes
VIgVRgVCg
alvobg PPP &&& ×+×+×=−=1
VPPRR alvob
vag &)( −
==
Il suffit (!) donc de mesure le débit à la bouche et la pression alvéolaire (ou sa variation)…Deux groupes de techniques:
Techniques pléthysmographiquesTechniques d’interruption
Pléthysmographie: RvaSera développé en Travaux Pratiques en PCEM 2
VPalvPobRva &
)( −=
VPalvPobRva &
)( −=
Pression alvéolaire
Les variations de pression dans la boîte (le pléthysmographe) représentent à chaque instant les variations de pression alvéolaire gt
Boîte
gtBar
BoîteBarBoîteAlv
VPK
VPPPPVP
ta
∆×=
×−∆×−×
∆×
≈)(
)47(4.1 OH2
Adapté de: Flandrois R, Brune J, and Wiesendanger T. La respiration. Villeurbanne: SIMEP Editions, 1976.
VgtGvasGva =
GvaRva 1
=
gt
Boîte
gtBar
BoîteBarBoîteAlv
VPK
VPPPPVP
ta
∆×=
×−∆×−×
∆×
≈)(
)47(4.1 OH2
gt
Boîtealvalv
VVPK
VP
VPPobRva
×∆∆
×∆∆−
===&&&
)(
Boîte
gt
alv PVVK
PVGva
∆×∆
×∆∆
==&&
V&∆
BoîteP∆
Boîtegt
gt
alvgt PVVVK
PVVsGva
∆××∆
×∆×
∆==
&&
Si on représente le débit en fonction de la pression boîte
BB
PVtgPfV∆
=β==&& )(La pente de la relation est la conductance spécifique
Finalement le paramètre le plus intéressant peut être mesuré sans même occlure les voies aériennes…
Interruption de débit: Rva
Pob
Palv
V&
VPalvPobRva &
)( −=
Théorie Pratique…
?alvP
aoP
alvP
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Résistance des voies aériennesPléthysmographieInterruption de débit
Résistance pulmonairesTechnique du ballonnet œsophagien
Résistance du système respiratoireRelaxationOscillation forcées
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Ballonnet œsophagien: Rp
Diaphragme
Pel PfrP
V
P’
PplPob
V
V’
−
elPV
PVCp ==
''
Insp.
Exp.
VPfrRp&
=
Flandrois R, Brune J, and Wiesendanger T. La respiration. Villeurbanne: SIMEP Editions, 1976
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennesLe modèle du tube rigide indéformable
Régime laminaireRégime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennesEléments anatomiquesEléments fonctionnels
BronchomotricitéVolume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominalesMéthodes de mesures
Résistance des voies aériennesPléthysmographieInterruption de débit
Résistance pulmonairesTechnique du ballonnet œsophagien
Résistance du système respiratoireRelaxationOscillation forcées
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Relaxation: Rsr, et Rl + Rt si ballonnet oesophagien
01=×+×= VRsrV
CsrPmusc &
TsrVV
CsrRsr11
=−=×
&VRsrV
Csr&×−=×
1D’où
tempsdeConstanteTsrVVCsrRsrTsr :&
−=×=
Relaxation: Rsr, et Rl + Rt si ballonnet oesophagien
PscPobV
PVCrs )E(F
−=
∆∆
=−
CsrTsrRsr =
est mesure entre B et C (dans sa portion linéaire)
TrsRelaxation: Rsr, et Rl + Rt si ballonnet oesophagien
Oscillations forcées: Rsr et réactance
Dépendant de f
On utilise un haut-parleur pour produire une excitation mécanique, en général à la bouche
ωtωaIωtaRωtωC
aP cossincos ⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅
−=Indépendant
de fDépendant
de f
ωtC
ωIaVRsrP cos)1( ⋅⋅
−⋅⋅+⋅=ω
&
Résistance RéactanceDépendant de fIndépendant de f