Définition Mécanique ventilatoire Etude des déterminants biomécaniques de la fonction respiratoire : Forces olumes Débits Coefficients caractéristiques Travail respiratoire Rappels de biomécanique : propriétés élastiques Rappels de biomécanique : cas d'une enceinte élastique Limite élastique compression F Limite linéaire Limite de résistance à la traction L Limite de rupture traction C 2 C 3 C = compliance = / = index de distensibilité. Son inverse E = élastance = index d'élasticité F = k l F R = -k l C 1 Rappels : fluide en mouvement DETERMINANTS DU DEBIT Les débits sont générés par des pression qui représentent une forme d'énergie potentielle. A débit constant dans un tube de section constante la vitesse moyenne est constante par contre la pression va en diminuant le long du tube. Ceci est du au fait que pour entretenir un régime de débit constant le long du tube il faut dépenser un travail pour vaincre les forces de frottement des molécules. Cette énergie dissipée sous forme de chaleur se retranche donc de l'énergie potentielle selon le principe de conservation de l'énergie. 1
DETERMINANTS DU DEBIT Il s'ensuit une chute de pression (ou perte de charge) le long du tube horizontal = 1-2 qui est proportionnelle aux forces visqueuses et par conséquent à la vitesse moyenne du fluide. La vitesse moyenne du fluide et le débit sont donc proportionnels au gradient de pression entre les deux points considérés. = αq. Le coefficient de proportionnalité α est appelé résistance et est noté R. Fluide en mouvement dans un système visco-élastique = 1/C + R La perte de charge entre deux points s'exprime ainsi pour un gaz : = R atm Modèle pulmonaire monoalvéolaire b A w A A l = b - pl = b - A + a - pl = 1/C Aw Aw + R aw Aw + 1/C A A + R A A On considère Aw =0 et R A = 0 L'équation devient : = 1/C A A + R aw Aw Déterminants Déterminants passifs : fixent la CRF ropriétés élastiques du poumon et de la cage thoracique. Déterminées par les valeurs des compliances pulmonaires et thoraciques. La cage thoracique tend à se dilater tandis que le poumon tend à se rétracter. L'équilibre entre les forces élastiques "dilatantes" et rétractantes est obtenu à la CRF qui représente le volume d'équilibre de l'ensemble poumon-cage thoracique Solidarité poumon cage thoracique : la plèvre Déterminants Déterminants actifs : Les muscles respiratoires Inspiratoires Expiratoires (normalement inactifs en respiration calme car l'expiration est passive) 2
Les muscles inspiratoires : diaphragme Les muscles inspiratoires : intercostaux externes LES MUSCLES INSIRATOIRES ACCESSOIRES MUSCLES CERICAUX Scalènes Stero cléïdo mastoïdiens Sterno cléïdo hyoidiens Grand pectoral Biomécanique de la contraction musculaire Relation tension longueur et précharge L L+ L (a) T0 (b) Influence de la précharge T totale T T passive T récharge T active L L 3
Substratum biochimique de la relation tension-longueur Les autres déterminants : Tension développée (en pourcent) A B C D A B C D Contractilité ostcharge 1 2 3 Longueur du sarcomère en micromètre Les pressions Les volumes Mesure ressions inspiratoires ressions expiratoires Expiration passive Expiration active olume de fermeture Capacité de fermeture Les volumes Les débits t RI RE C R CRF CT Spirométrie léthysmographie, dilution léthysmographie, dilution Mesure : pneumotachographie Débits moyens : EMS 1 sec Débits instantannés : courbe débit-volume 4
Courbe débit-volume Compliances Débit Débit de pointe (de l'ordre de 600 L/mn) RI T Expir ation C = / CT T CRF C R olume CRF R Inspiration Tension superficielle Compliance suite -2-4 -6-8 Compliances statiques Compliance effective en régime dynamique C CT CT Expiration ente de la droite joignant les deux points à débit nul : oint d'inversion des débits inspiratoire - expiratoire Inspiration 5
Travail respiratoire W insp = + = actif W exp = = passif hysiopathologie Effet d une diminution de la compliance pulmonaire sur le travail respiratoire W=.d W effectif = E I 6