Ventilation. Compte rendu de TP Tous droits réservés

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1 Compte rendu de TP

2 Sommaire Ventilation Introduction.... Matériel et méthode.... Matériel.... Méthode.... Résultats.... Description des sujets.... Résultats du Sujet Enregistrement au repos.... Enregistrement après exercice modéré.... Enregistrement après repos de 5 minutes.... Enregistrement avec apnée.... Enregistrement avec hyperventilation.... Enregistrement durant un effort physique intense.... Résultats du Sujet Enregistrement au repos.... Enregistrement après exercice modéré.... Enregistrement après repos de 5 minutes.... Enregistrement avec apnée.... Enregistrement avec hyperventilation.... Enregistrement durant un effort physique intense.... Conversion ATPS STPD.... Discussion.... Sujets au repos.... Après un effort modéré.... Après repos de 5 minutes... Avec apnée.... Hyperventilation.... Exercice intense.... Conclusion... Exercice.... 2

3 Introduction. Ventilation Les échanges respiratoires constituent les échanges gazeux entre l organisme et le milieu exté Le dioxygène 2) (Oinspiré passe dans le sang et est distribué aux différents organes ; le dioxyde de carbone (CO 2) produit par les cellules par le métabolisme est alors rejeté dans le milieu extérieur. Les mesures expérimentales étant réalisées dans les conditions ATPS (Ambiant Temperature an Presure H2O saturated), c'est-à-dire à température et pression ambiante dans une atmosphère saturée en vapeur d eau, nous devrons les convertir en conditions STPD (Standard Temperature Presure Dry), c'est-à-dire à température et pression standard (0 et 760 mmhg) en milieu sec ( vapeur d eau, car l air inspiré est sec alors que l air expiré est saturé en vapeur d eau, cette conversion permettra de réduire l erreur commise en conservant des valeurs ATPS. 3 Matériel et méthode. Matériel. Sujets humains de sexes opposés et ayant des modes de vie diférents. Interface ESAO, P.C. et logiciel correspondant. Sonde oxymétrique, débitmètre gazeux et enceinte métabolisme humain Jeulin. Filtre antibactérien et embouts buccaux stériles. Méthode. Les sujets sont amenés à expirer dans l enceinte expérimentale lors de différentes activités : R Activité physique (modérée, intense), lors d une apnée et d une hyperventilation ; durant une p de 3 à 5 minutes. On mesure via le débitmètre le volume d aire expiré en fonction du temps, et la teneur en oxyg de l air expiré via la sonde oxymétrique. Le logiciel calculera ensuite le volume de dioxygène e au cours du temps et l intensité respiratoire (volume de doxygène consommé par unité de tem par unité de masse) toute les vingt secondes et la moyenne des intensités respiratoires sur la d de l expérience. Résultats. Pour tous les résultats présentés ci-dessous la teneur en dioxygène dans l air inspiré est consta une valeur de 20.9 %. Description des sujets. Sujet 1 : de sexe féminin, âgé de 21 ans et pesant 52 kilogrammes. Ce sujet ne fume pas et pr une activité physique très faible voire nulle. Sujet 2 : de sexe masculin, âgé de 21 ans et pesant 73 kilogrammes. Ce sujet fume occasionne et pratique une activité physique modérée.

4 Résultats du Sujet 1. Ventilation Enregistrement au repos. La courbe du volume de dioxygène (VO 2) consommé a une allure linéaire croissante. L indice respiratoire (IR) varie entre 0.40 et 0.57 l/h/kg. IR moyen : 0.46 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 16.2 % VO2 consommé = Volume expiré x (teneur en O2 air inspiré teneur en O2 air expiré) = ቀ ቀቀ.ቀቀቀ.ቀ x ቀ = 1.20 l VO2 consommé ቀቀቀ ቀቀ ቀ ቀ.ቀቀ (corrigé)= ቀቀቀ ቀ ቀ ቀቀቀቀቀé (ቀቀቀ) = ቀቀ ቀቀ.ቀ ቀቀ ( ቀቀቀ ቀቀቀቀ ቀ ቀቀቀቀቀé.ቀ) = 1.24 l Avec QR le quotient respiratoire, c est le rapport ቀ ቀ ቀ ቀቀቀቀቀቀቀé, il dépend très largement du type de nutriments présent dans l alimentation (lipides, glucides et protides) et pour une alimentation variée il est égal en moyenne à 0.8. Erreur relative = ቀ ቀቀቀቀቀቀé ቀ = ቀ.ቀቀቀ.ቀቀ ቀ ቀ.ቀቀ = Enregistrement après exercice modéré. La courbe du volume de dioxygène 2) (VO consommé est croissante en deux parties : une phase initiale (jusqu à minute 30) et une phase secondaire (de 1 30 à 3 ) ayant une pente plus faibl celle de la première phase. L indice respiratoire (IR) diminue de façon générale jusqu'à 1 30 p stabilise vers 0.45 l/h/kg de 1 30 à 3. IR moyen : 0.63 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 17 % VO2 consommé = 1.42 l VO2 consommé (corrigé)= 1.27 l Erreur relative = Enregistrement après repos de 5 minutes. La courbe VO 2 consommé est linéaire croissante similaire à la courbe de repos (courbe 1). L IR es stable aux alentours de sa valeur moyenne. IR moyen : 0.41 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 16.7 % VO2 consommé = 1.19 l VO2 consommé (corrigé)= 1.23 l Erreur relative = Enregistrement avec apnée. La courbe VO 2 consommé est croissante en quatre phases : 1 : linéaire croissante jusqu au début de l apnée. 2 : plateau durant l apnée. 4

5 3 : linéaire croissante de la fin de l apnée jusqu à 1 45 (soit ~30 après la fin de l ap avec une pente plus importante que pour la phase : linéaire croissante de 1 45 à 3 avec une pente identique à la phase 1. L intensité respiratoire peut elle aussi se découper en quatre phases : 1 : stable jusqu'au début de l apnée. 2 : nulle durant l apnée. 3 : pic à 0.8 l/h/kg juste après l apnée. 4 : retour à la stabilité jusqu'à 3. IR moyen : 0.44 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 16.9 % VO2 consommé = 1.01 l VO2 consommé (corrigé)= 1.03 l Erreur relative = Enregistrement avec hyperventilation. La courbe VO 2 consommé est croissante en trois phases : 1 : linéaire croissante jusqu au début de l hyperventilation. 2 : linéaire croissante à pente plus importante que pour la phase 1 durant l hyperventilation. 3 : linéaire croissante à pente identique à la phase 1. L IR est stable sauf au moment de l hyperventilation ou il atteint un pic à 0.78 l/h/kg. IR moyen : 0.50 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 17 % VO2 consommé = 1.34 l VO2 consommé (corrigé)= 1.39 l Erreur relative = Enregistrement durant un effort physique intense. La courbe de VO2 est de type sigmoïde avec des points d inflexions faiblement marqués en corrélation avec le début et la fin des flexions. L IR est stable avant les flexions, il augmente durant l effort jusqu'à atteindre un maximum de l/h/kg pendant 1, puis l IR diminue jusqu'à retourner à sa valeur de repos. IR moyen : 1.38 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 15.8 % VO2 consommé = 5.04 l VO2 consommé (corrigé)= 5.20 l Erreur relative =

6 Résultats du Sujet 2. 6 Enregistrement au repos. L allure générale des enregistrements de repos est similaire à celle du Sujet 1. IR moyen : 0.41 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 17.2 % VO2 consommé = 1.73 l VO2 consommé (corrigé)= 1.79 l Erreur relative = Enregistrement après exercice modéré. La courbe de 2 VO consommé se décompose en deux phases : 1 : du début de l enregistrement à 1 la courbe est linéaire croissante. 2 : de 1 à 3 la courbe est linéaire croissante mais présente un e pente plus faible que pour la phase 1. L IR est aussi décomposable en 2 phases : 1 : du début de l enregistrement à 1 l IR est stable à une valeur de 1.02 l/h/kg. 2 : de 1 à 3 l IR est sable à une valeur de 0.8 l/h/kg. IR moyen : 0.86 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 15.8 % VO2 consommé = 2.96 l VO2 consommé (corrigé)= 3.05 l Erreur relative = Enregistrement après repos de 5 minutes. L allure générale des enregistrements après repos de 5 minutes est similaire à celle du Sujet 1. IR moyen : 0.59 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 16.2 % VO2 consommé = 2.33 l VO2 consommé (corrigé)= 2.38 l Erreur relative = Enregistrement avec apnée. La courbe VO 2 consommé se décompose en 3 phases : 1 : du début de l enregistrement jusqu au début de l apnée la courbe est linéaire croissante. 2 : durant l apnée la pente est nulle, on observe un plateau.

7 3 : de la fin de l apnée jusqu à 3 la courbe est linéaire croissante avec une pente identique à la phase 1. 7 L IR est stable, nulle durant l apnée et présente un pic après l apnée à 0.95 l/h/kg. IR moyen : 0.63 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 16.5 % VO2 consommé = 1.97 l VO2 consommé (corrigé)= 2.04 l Erreur relative = Enregistrement avec hyperventilation. La courbe VO 2 consommé est linéaire croissante en une seule phase. L IR présente une légère augmentation durant la séquence d hyperventilation. IR moyen : 0.71 l/h/kg Volume expiré : l Teneur en 2 Ode l air expiré : 16.9 % VO2 consommé = 2.54 l VO2 consommé (corrigé)= 2.63 l Erreur relative = Enregistrement durant un effort physique intense. La courbe VO 2 consommé présente deux phases : 1 : du début de l enregistrement à 1 30 la courbe est linéaire croissante. 2 : de 1 30 à 3 la courbe est linéaire croissante avec une pente plus importante que pour la phase 1. L IR est stable avant les flexions puis augmente jusqu'à un pic à 2.3 l/h/kg pour redescendre ap flexions. Conversion ATPS STPD. Pour convertir les mesures ATPS en STPD nous avons besoin de la température de la pièce et d pression atmosphérique. N ayant pas de thermomètre et de baromètre dans la salle nous prend des valeurs au hasard dans le tableau. Température : 23 Pression atmosphérique : 735 mmhg. Coefficient : Nous allons convertir une seule valeur ; celle de 2 consommé VO (corrigé)par le sujet 2 lors de l enregistrement avec apnée x l. =

8 Discussion. 8 Sujets au repos. L IR moyenne du Sujet 1 et sensiblement la même que celle du Sujet 2, la différence de 0.05 l/ est négligeable. Le volume ventilé du Sujet 2 est supérieur au volume ventilé du Sujet 1 de l ce qui laisse penser que ce paramètre est lié à la taille et à la corpulence des Sujets. La capacité pulmonaire dépend donc des sujets. Teneur en O2 de l air expiré Sujet 1 inférieure à celle du Sujet 2 cette différence de 1% s explique le fait que les deux Sujets ont le même IR mais pas le même poids, il y a donc plus a oxygéner Sujet 2. Après un effort modéré. On note une augmentation du volume ventilé chez les deux Sujets avec une différence entre le 1 et le sujet 2 de l. Cette augmentation s explique par le fait qu après l exercice le besoin oxygène est plus important car les muscles doivent se re-oxygéner. On remarque que chez le Sujet 1 la teneur 2 de en l air Oexpiré est plus élevée après l effort que lors du repos, alors que chez le Sujet 2 c est l inverse elle est plus élevée au repos qu après l effort On note que chez les deux Sujets l IR baisse au cours du temps, les tissus n ont plus besoin de consommer autant d oxygène que pendant l effort, c est la récupération. Après repos de 5 minutes. L IR est de 0.41 l/h/kg pour le sujet 1 et de 0.59 l/h/kg pour le sujet 2 ; on remarque pour les de Sujets que les valeurs d IR retournent vers une valeur proche de la valeur de repos. Avec apnée. Le volume ventilé est plus faible que lors de l enregistrement de repos dû au temps d apnée (a ventilation). L IR présente un pic après la période d apnée, d une valeur plus importante que la valeur de re (avant l apnée), dû a une demande plus importante en dioxygène du fait d un défaut d oxygéna transitoire (apnée). On note une augmentation de l IR chez le Sujet 1 plus importante due probablement à une cap pulmonaire plus faible ou au fait que le Sujet n ait pas inspiré complètement avant l apnée. Hyperventilation. On remarque pour les deux Sujets une augmentation du volume ventilé, 2 consommé, de l IR, du VO et de la teneur en 2 expiré O (uniquement pour le Sujet 1). On peut prendre comme explication que l hyperventilation déplace l air dans les voies de cond aériennes (trachée, bronches, bronchioles) mais en réalité elle n affecte que très peu les espac d échanges (alvéoles), le sujet peu vite se mettre en hypoxie ce qui provoque des maux de tête vertiges voire des évanouissements).

9 On note aussi que l IR augmente durant l hyperventilation puis diminue ensuite. Ventilation 9 Exercice intense. On remarque que l IR augmente fortement tout comme le volume ventilé et que 2 la teneur en O expiré diminue. Chez le Sujet 1 on remarque qu il y a un plateau avant la diminution de l IR alors que chez le Su n y a pas existence d un plateau mais la diminution de l IR est plus progressive que chez le Suj phase de récupération est plus longue ; ce qui peut s expliquer par le fait que le sujet 1 à réalis moins de flexions et d intensité plus faible (en effet le Sujet 1 à dû recommencé la manipulatio seconde fois car il y a eu un incident durant la première manipulation, ce qui à été source de fa d où une récupération plus rapide pour le Sujet 1. De plus on constate que les courbes ne sont pas vraiment linéaires (lisses) mais lorsque le suje réalise d autres activités (exercice, hyperventilation) on remarque que les courbes se lissent ce peut être expliqué par le fait que le Sujet n essaye pas de contrôler ses mouvements expiratoir respiration n est pas aussi naturelle que si on avait eu un masque englobant le nez. Conclusion On constate que les valeurs d intensité respiratoire moyenne, de teneur en oxygène dans l air de volume d oxygène consommé et de volume d air ventilé sont différentes entre les deux Suje Cette différence peut être expliquée par les différences importantes entre ces deux Sujets de m espèce, en effet le sexe et le poids change entre les deux sujets, mais le mode de vie des deux ne sont pas les mêmes (sédentaire, un peu sportif, ). Cette expérimentation à mis en évidence l'adaptation des échanges respiratoires aux besoins d tissus de l'organisme et en particulier aux besoins du tissu musculaire.

10 Exercice. Le local à des dimensions de 2m x 2m x 2m 10 Soit un volume de 3 = 28 m 3 = 8000 litres. L air à une teneur en dioxygène de 20.9% ; notre local de 8000 litres renferme donc un volume ቀቀ.ቀ dioxygène de 8000 ቀቀቀ x = 1672 litres d O 2. Notre Sujet 1 de 52 Kg à un IR de repos de 0.46 l/h/kg ; soit sa consommation 2 sera d O de 52 x = l d O 2 / heure. Donc notre Sujet pourra tenir dans le local avant d avoir consommé tout le dioxygène : ቀ ቀቀቀቀቀቀቀቀ ቀቀቀቀቀ ቀ ቀቀቀቀቀቀቀቀቀ = ቀቀቀቀ ቀቀ.ቀቀ = 69.9 heures soit environ 3. jours En théorie notre sujet pourrait survivre dans ce local pendant environ trois jours avant d avoir consommé la totalité de l oxygène présent. Si l on considère que notre sujet perd conscience lorsque 2 le atteint taux de 10%, CO que l on néglige la teneur en CO 2 de l air (0.03%) et que l on considère que notre Sujet à un quotient respiratoire d 1 ; notre sujet aura rejeté 10% 2 lorsqu il de CO aura consommé 10% de l oxygène. 10% de la contenance 2 en de Ola pièce : 0.1 x = litres d O 2 Temps pour consommer litres de dioxygène : ቀ ቀቀ ቀ ቀቀቀቀቀቀቀቀቀ = ቀቀቀ.ቀ ቀቀ.ቀቀ = 6.98 heures. Donc notre Sujet peut survivre dans un local hermétique durant quasiment sept heures avant d perdre conscience.