Physiologie respiratoire. Structure et fonctions de l appareil respiratoire Mécanique ventilatoire

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1 Physiologie respiratoire Structure et fonctions de l appareil respiratoire Mécanique ventilatoire Équilibre et mouvement du système thoraco-pulmonaire Propriétés statiques Propriétés dynamiques Expiration forcée Muscles respiratoires Travail ventilatoire Transport des gaz respiratoires Ventilation alvéolaire Diffusion alvéolo-capillaire Perfusion pulmonaire Rapports Ventilation-Perfusion Transport sanguin Régulation de la ventilation

2 Propriétés statiques du système thoraco-pulmonaire Les volumes du système thoraco-pulmonaire Subdivision des volumes pulmonaires Volumes mobilisables Volumes non mobilisables Distribution régionale des volumes pulmonaires Les pressions du système thoraco-pulmonaire Nomenclature des pressions Un exemple Courbes Volume/Pression Compliance thoraco-pulmonaire Compliance pulmonaire Mesurée en régime statique Mesurée en régime dynamique (effective) Compliance thoracique Origine de l élasticité pulmonaire

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5 Capacité Vitale et Age dans les équations de prédiction de la CECA Les équations de référence sont basées sur une compilation d études transversales. CVI = 6.10 Taille Age 4.65 CRF = 2.34 Taille Age 1.09 VR = 1.31 Taille Age 1.23 CPT = 7.99 Taille 7.08 Quanjer, P. H., G. J. Tammeling, et al. (1993). "Lung Volumes and Forced Ventilatory Flows - Report Working Party Standardization of Lung Function Tests European Community for Steel and Coal - Official Statement of the European Respiratory Society." European Respiratory Journal 6(Suppl. 16): 5-40.

6 Hicks G. Cardiopulmonary Anatomy and Physiology. Philadephia: W.B. Saunders Company, 2000.

7 V = V& t = V & dt V & V = = t dv dt Adapté de: Lumb A. Nunn's Applied Respiratory Physiology. Edinburgh: Butterworth-Heinemann, 2000.

9 Closed circuit helium (He) dilution test. A: Spirometer containing a known volume of gas (V 1 ) and a known He concentration (C 1 ) while the patient is breathing room air. B: Patient who was turned into the system at functional residual capacity (FRC). As the patient breathes on the system, the FRC, which contains no He, combines with the spirometer volume and dilutes the He in the system. Exhaled carbon dioxide is chemically removed from the system. The patient is given 100% oxygen (0 2 ) during the test to replenish the 0 2 the patient consumes, keeping the total volume of the system constant throughout the test. C: Completed test where the He has reached equilibrium throughout the system and the patient's lungs (C 2 ). The spirometer volume and the patient's FRC (V 2 ) can then be calculated: V 2 V1 C = C2 The FRC can then be determined by subtracting the initial spirometer volume from the equilibrium volume (FRC = V 2 V 1 ). 1 Hicks G. Cardiopulmonary Anatomy and Physiology. Philadephia: W.B. Saunders Company, 2000

10 Pléthysmographie

11 Mesure de VGT Mesure de Raw PB PB V & VB VB PA PA VA VA V A = VB PA V A = VB PA

12 V P V P = Côté seringue: ) ( ) ( A A A A A A V V P P V P + = ) ( ) ( ) ( ) ( A A A A A A A A A A V P V P V P V P V P + = A A A A V P V P A A bar gt A P V P V V = 47) ( (Compression isothermale) PA Est mesuré à la bouche VA Est mesuré par B V

13 Même raisonnement côté boîte pour déterminer V B ( = VA) V B VB P B 1.4 ( Pbar PH2Ota) En combinant les 2 équations: Compression adiabatique V gt V B ( P ( P bar P 1.4 bar H2O 47) P ta B ) P A Le Vgt est donc représenté par la pente de relation: Pression cabine/pression bouche

15 CRF CPT Haut Différences régionales de volume alvéolaire à la CRF Disparition des différences régionales de volume alvéolaires à la CPT Bas CRF/CPT bas < CRF/CPT haut

16 Prefaut C. L'essentiel en physiologie respiratoire. Montpellier: Sauramps Médical, 1995.

17 Milic-Emili, J., J. A. Henderson, et al. (1966). "Regional distribution of inspired gas in the lung." J Appl Physiol 21(3):

18 Milic-Emili, J., J. A. Henderson, et al. (1966). "Regional distribution of inspired gas in the lung." J Appl Physiol 21(3):

19 Adapté de: Prisk GK, Paiva M, and West JB. Gravity and the lung : lessons from microgravity. New York: M. Dekker, 2001.

22 Réduction du volume régional Pas de réduction du volume régional (trapping) Le gaz expiré vient des régions non dépendantes Début de Fermeture des voies aériennes Trapping dans les régions dépendantes

24 Adapté de: Flandrois R, Brune J, and Wiesendanger T. La respiration. Villeurbanne: SIMEP Editions, Capteurs

25 Les pressions mesurées Pob Pression trans-thoraco-broncho-pulmonaire Gaz Pression trans-bronchique Palv Tissu Pulmonaire Pression trans-pulmonaire Psc Ppl Thorax Pression trans-thoracique Pression trans-thoraco-pulmonaire

26 Pression buccale Adapté de: Flandrois R, Brune J, and Wiesendanger T. La respiration. Villeurbanne: SIMEP Editions, 1976.

27 Technique d interruption (éventuellement multiple) Pression alvéolaire V & Pao Palv

28 Pression alvéolaire P Alv V Boîte ( P ( P Bar 47) P P ta) V 1.4 Bar H2O Boîte gt = K P V Boîte gt Les variations de pression dans la boîte (le pléthysmographe) représentent à chaque instant les variations de pression alvéolaire Adapté de: Flandrois R, Brune J, and Wiesendanger T. La respiration. Villeurbanne: SIMEP Editions, 1976.

29 Pression pleurale

30 Un exemple

32 Mesure en l absence de débit et avec des muscles respiratoires en relaxation Csr = V P

34 Composante dynamique Artéfacts cardiaques Travail en cours

35 Cp = V P Artéfacts cardiaques

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38 Propriétés statiques du système thoraco-pulmonaire Les volumes du système thoraco-pulmonaire Subdivision des volumes pulmonaires Volumes mobilisables Volumes non mobilisables Distribution régionale des volumes pulmonaires Les pressions du système thoraco-pulmonaire Nomenclature des pressions Un exemple Courbes Volume/Pression Compliance thoraco-pulmonaire Compliance pulmonaire Mesurée en régime statique Mesurée en régime dynamique (effective) Compliance thoracique Effet de la position Origine de l élasticité pulmonaire

39 Système thoraco-pulmonaire 1 Csr Poumons 1 = + Cp Thorax-paroi 1 Ct

40 Adapté de: Agostoni, E. and R. E. Hyatt (1986). Static behavior of the respiratory system. Handbook of physiology. The Respiratory System. Mechanism of Breathing. Bethesda, American Physiological Society. III, Chap 9:

41 CRF Adapté de: Agostoni, E. and R. E. Hyatt (1986). Static behavior of the respiratory system. Handbook of physiology. The Respiratory System. Mechanism of Breathing. Bethesda, American Physiological Society. III, Chap 9:

43 Agostoni, E. and R. E. Hyatt (1986). Static behavior of the respiratory system. Handbook of physiology. The Respiratory System. Mechanism of Breathing. Bethesda, American Physiological Society. III, Chap 9:

44 Agostoni, E. and R. E. Hyatt (1986). Static behavior of the respiratory system. Handbook of physiology. The Respiratory System. Mechanism of Breathing. Bethesda, American Physiological Society. III, Chap 9:

45 In: Lumb, A. (2000). Nunn's Applied Respiratory Physiology. Edinburgh, Butterworth-Heinemann.

47 Adapté de: Levitsky MG. Pulmonary Physiology. New York: Mc Graw Hill, 2003.

49 Adapté de: Hicks G. Cardiopulmonary Anatomy and Physiology. Philadephia: W.B. Saunders Company, 2000.

50 P T = 2 r Adapté de: Hicks G. Cardiopulmonary Anatomy and Physiology. Philadephia: W.B. Saunders Company, 2000.

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53 Relationship between surface tension and area of the surface film. During expiration, surfactant molecules on the surface move closer together, eventually causing some molecules to form micelles under the surface. During inspiration, surfactant molecules on the surface move further away, allowing surfactant molecules from the micelles. Hlastala MP and Berger AJ. Physiology of Respiration. New York: Oxford University Press, 2001

54 Documentation disponible à la BU médecine (+ autres ) Handbook of physiology, Respiratory system, Mechanics of breathing