Post on 29-Aug-2019
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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